阜陽(yáng)市畜禽糞便產(chǎn)生量測(cè)算及土地承載量分析

郭 強(qiáng)，桑曉媛，汪 磊

(阜陽(yáng)市畜牧獸醫(yī)技術(shù)推廣站，安徽阜陽(yáng) 236001)

據(jù)第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)資料顯示，畜禽養(yǎng)殖業(yè)主要水污染物排放化學(xué)需氧量1 268.26萬(wàn)t、總氮102.48萬(wàn)t和總磷16.04萬(wàn)t，分別占農(nóng)業(yè)源排放總量的95.8%、37.9%和56.3%，已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染最主要的“貢獻(xiàn)者”[1]。阜陽(yáng)市是畜牧業(yè)大市，是安徽省重要的畜產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)。2017年全市肉蛋奶總產(chǎn)85.01萬(wàn)t，占全省的1/7。肉類產(chǎn)量位居全省第一位，禽蛋產(chǎn)量居全省第四位。隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，畜禽糞便處理不當(dāng)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日益突出。向土壤排放過(guò)量糞便，不僅不利于改善土壤質(zhì)量，反而會(huì)造成土壤質(zhì)量下降，過(guò)量的糞便經(jīng)過(guò)雨水沖刷、地表徑流等途徑進(jìn)入河流、湖泊，對(duì)水環(huán)境質(zhì)量構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，開(kāi)展阜陽(yáng)市畜禽糞便產(chǎn)生量估算、農(nóng)田畜禽糞便承載量分析尤為必要[2]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于區(qū)域畜禽產(chǎn)生量估算、畜禽排泄系數(shù)研究、土地承載力分析已有報(bào)道。黃紅英等[2]運(yùn)用加權(quán)法獲得畜禽糞便日排泄系數(shù)估算江蘇省畜禽糞便產(chǎn)生量，并進(jìn)行農(nóng)田承載預(yù)警分析；雷亞非[3]對(duì)新鄉(xiāng)市畜禽糞尿產(chǎn)生量及其環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行分析；廖青等[4]對(duì)廣西畜禽糞便產(chǎn)生量進(jìn)行了估算，并開(kāi)展環(huán)境影響評(píng)價(jià)。目前，安徽省尚無(wú)統(tǒng)一的畜禽糞便產(chǎn)生量計(jì)算方法，筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)查分析，對(duì)不同估算方法進(jìn)行優(yōu)化組合，并結(jié)合相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)阜陽(yáng)市畜禽糞便產(chǎn)生量進(jìn)行了定量研究，并根據(jù)耕地保有量測(cè)算了阜陽(yáng)市土地承載量，以期為畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染防控和可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1.1.1飼養(yǎng)量。數(shù)據(jù)主要來(lái)源于阜陽(yáng)市統(tǒng)計(jì)局2017年畜牧生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。各畜種出欄量為第四季度公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，存欄量為一、二、三、四季度存欄量的平均值作為常年存欄量，統(tǒng)計(jì)局未統(tǒng)計(jì)的畜種按照2017年農(nóng)業(yè)部門(mén)專業(yè)年報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算：生豬出欄568.90萬(wàn)頭、母豬存欄31.55萬(wàn)頭、牛出欄33.07萬(wàn)頭、母牛存欄12.77萬(wàn)頭、羊出欄310.88萬(wàn)只、母羊存欄67.91萬(wàn)只、家禽出欄6 885.71萬(wàn)只、家禽存欄1 242.67萬(wàn)只。

1.1.2畜禽糞便排泄系數(shù)。畜禽糞便排泄系數(shù)受動(dòng)物種類、品種、性別、生長(zhǎng)期、體重等諸多因素影響，我國(guó)目前尚無(wú)統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，各地也沒(méi)有相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)，該研究中畜禽糞便排泄系數(shù)參考《第一次全國(guó)污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》和黃紅英等[2]的研究(表1)。

表1 畜禽糞便排泄系數(shù)

1.1.3耕地面積。根據(jù)阜陽(yáng)市國(guó)土資源局提供數(shù)據(jù)，2017年阜陽(yáng)市耕地保有量為64.788萬(wàn)hm2。

1.2計(jì)算方法

1.2.1畜禽糞便產(chǎn)生量的計(jì)算。

Q=∑(Ni×Pi)×R×0.001

式中，Q為畜禽的年度糞便(養(yǎng)分)產(chǎn)生量(t)；Ni為第i種畜禽飼養(yǎng)量(頭、只)；Pi為第i種畜禽排泄系數(shù)(kg/d)；R為飼養(yǎng)周期；0.001為換算常數(shù)。

生豬：分為育肥豬和能繁母豬。育肥豬飼養(yǎng)量按出欄量計(jì)算，飼養(yǎng)周期180 d；能繁母豬飼養(yǎng)量按存欄量計(jì)算，飼養(yǎng)周期365 d。牛：分為育肥牛和基礎(chǔ)母牛。育肥牛飼養(yǎng)量按出欄量計(jì)算，由于阜陽(yáng)以架子牛育肥為主，折算飼養(yǎng)周期為260 d；母牛飼養(yǎng)量按存欄量計(jì)算，飼養(yǎng)周期365 d。羊：分為育肥羊和能繁母羊。育肥羊飼養(yǎng)量按出欄量計(jì)算，飼養(yǎng)周期190 d；母羊飼養(yǎng)量按存欄量計(jì)算，飼養(yǎng)周期365 d。家禽：分為肉禽和蛋禽。肉禽飼養(yǎng)量按出欄量計(jì)算，飼養(yǎng)周期70 d，蛋禽飼養(yǎng)量按存欄量計(jì)算，飼養(yǎng)周期365 d。

1.2.2畜禽糞便農(nóng)田承載量的計(jì)算方法。

L=a×Q/S

式中，Q為畜禽年糞便(養(yǎng)分)產(chǎn)生量(t)；L為年均單位面積農(nóng)田畜禽糞便(養(yǎng)分)承載量(t/hm2)；a為進(jìn)入農(nóng)田的畜禽糞便量(養(yǎng)分)占畜禽糞便(養(yǎng)分)產(chǎn)生量的比例(%)；S為有效耕地面積(hm2)。

在不考慮畜禽糞便收集、運(yùn)輸及處理過(guò)程中的損失且全部還田的情況下(a=100%)；若考慮上述因素，固體糞便堆肥、污水氧化塘貯存或厭氧發(fā)酵后農(nóng)田利用為主的，糞污收集處理過(guò)程中氮留存率推薦值62%(磷留存率72%)[5]，a分別取62%(N)和72%(P)。

2 結(jié)果與分析

2.1畜禽糞便產(chǎn)生量根據(jù)“1.2.1”方法計(jì)算，阜陽(yáng)市畜禽糞尿產(chǎn)生總量為1 343.86萬(wàn)t。其中，生豬糞尿產(chǎn)生量574.13萬(wàn)t，占全市畜禽糞尿總量的42.72%；牛糞尿產(chǎn)生量395.25萬(wàn)t，占全市畜禽糞尿總量的29.41%；羊糞尿產(chǎn)生量238.96萬(wàn)t，占全市畜禽糞尿總量的17.78%；家禽糞便產(chǎn)生量135.51萬(wàn)t，占全市畜禽糞尿總量的10.08%。

畜禽產(chǎn)生糞便中含總氮和總磷分別為92 220.46、14 199.54 t。豬糞便氮和磷分別占總氮和總磷的42.30%和34.79%；牛糞便氮和磷分別占總氮和總磷的27.74%和23.30%；羊糞便氮和磷糞便占總氮和總磷的21.40%和15.09%；家禽糞便氮和磷分別占總氮和總磷的8.56%和26.82%。

2.2畜禽糞便農(nóng)田承載量單位耕地面積的畜禽糞便負(fù)載情況是糞便環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本參數(shù)[6]。2017年阜陽(yáng)市耕地保有量64.788萬(wàn)hm2，應(yīng)用“1.2.2”畜禽糞便農(nóng)田承載量計(jì)算方法，在不考慮畜禽糞便收集、運(yùn)輸及堆肥處理過(guò)程中的損失且全部還田的情況下(a=100%)，估算了阜陽(yáng)市耕地年承載量為畜禽糞便總量20.7 t/hm2，總氮量142.34 kg/hm2、總磷量21.92 kg/hm2。若考慮畜禽糞便中氮磷損失(a=62%，72%)，則阜陽(yáng)市耕地年承載量為總氮量88.30 kg/hm2、總磷量15.78 kg/hm2。

2.3畜禽糞便農(nóng)田承載量分析畜禽糞便農(nóng)田承載量是指土地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)運(yùn)行的條件下，單位耕地面積承載的最大畜禽糞便量，直接反映了一個(gè)地區(qū)農(nóng)田消納畜禽糞便的能力，是評(píng)價(jià)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的基本參數(shù)，也是間接衡量畜禽飼養(yǎng)密度及畜禽養(yǎng)殖業(yè)布局是否合理的一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的單位面積耕地土壤的畜禽糞便還田量、氮和磷養(yǎng)分負(fù)載量標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為土地畜禽糞尿負(fù)荷量為30～45 t/hm2，高出這個(gè)水平就會(huì)造成土壤富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響[3]。2002年，國(guó)家環(huán)保局自然生態(tài)保護(hù)司制定的《全國(guó)規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查及防治對(duì)策》中耕地畜禽糞尿負(fù)載量為30 t/hm2。耕地畜禽糞便氮、磷養(yǎng)分限量研究基本都參照歐盟農(nóng)業(yè)政策規(guī)定，糞肥年施氮量的限量標(biāo)準(zhǔn)為170 kg/hm2，土壤的糞便年施磷量不能超過(guò)35 kg/hm2。

在不考慮畜禽糞便收集、運(yùn)輸及堆肥處理過(guò)程中的損失且全部還田的情況下(a=100%)，2017年阜陽(yáng)市耕地年承載量為畜禽糞便總量20.7 t/hm2、總氮量142.34 kg/hm2、總磷量21.92 kg/hm2。3項(xiàng)指標(biāo)均低于限量標(biāo)準(zhǔn)值。若考慮畜禽糞便處理過(guò)程中氮磷損失，則阜陽(yáng)市單位耕地面積承載氮磷的量比限量標(biāo)準(zhǔn)更低。

據(jù)統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2017年阜陽(yáng)市小麥種植面積為49.128萬(wàn)hm2，玉米種植面積為30.029萬(wàn)hm2，大豆種植面積為11.293萬(wàn)hm2。根據(jù)農(nóng)業(yè)部推薦值[5]，以氮為基礎(chǔ)，采用糞肥全部就地利用模式，僅這3類大田作物就可以承載1 746.68萬(wàn)頭豬當(dāng)量；按每頭豬當(dāng)量氮養(yǎng)分供給量7.0 kg計(jì)算，阜陽(yáng)市2017年畜禽糞便排放的氮量相當(dāng)于1 317.44萬(wàn)頭豬當(dāng)量。另外，阜陽(yáng)市2017年農(nóng)作物播種總面積為125.79萬(wàn)hm2，包括瓜果蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物。經(jīng)濟(jì)作物的種植也消納了部分畜禽糞便，表明阜陽(yáng)市尚有很大的畜禽承載空間。

3 結(jié)論與討論

由于受畜禽飼養(yǎng)數(shù)量、畜禽排泄系數(shù)、畜禽糞便中氮磷含量波動(dòng)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性等多因素影響，估算的畜禽糞便年產(chǎn)生量與實(shí)際情況會(huì)存在一定的誤差[7]。該研究采用2017年統(tǒng)計(jì)局公布的畜牧生產(chǎn)數(shù)據(jù)。阜陽(yáng)市主要養(yǎng)殖畜種為生豬、牛、羊和家禽，家禽中雞占85%。以生豬、牛、羊和家禽四大畜種對(duì)全市畜禽糞便產(chǎn)生量及氮、磷含量進(jìn)行估算，其他畜種因養(yǎng)殖數(shù)量較少，未列入估算。在計(jì)算糞便產(chǎn)生量時(shí)，把畜禽分為2類：肉用和繁殖用畜禽。肉用畜禽按照年出欄量計(jì)算糞便產(chǎn)生量，繁殖用畜禽按照年均存欄量計(jì)算糞便產(chǎn)生量，計(jì)算方法更加科學(xué)、準(zhǔn)確。糞便排泄系數(shù)主要參考2009年《第一次全國(guó)污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》華東區(qū)畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)污系數(shù)，手冊(cè)中沒(méi)有的數(shù)據(jù)采用黃紅英等[2]總結(jié)研究的各種畜禽排泄系數(shù)及糞便中氮磷含量。

雖然阜陽(yáng)市畜禽糞便農(nóng)田承載量未超過(guò)限量值，不代表畜禽糞便對(duì)環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)低或無(wú)影響。阜陽(yáng)市人口眾多，原有養(yǎng)殖場(chǎng)存在離村莊較近，結(jié)構(gòu)和布局不合理，個(gè)別養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理利用不到位，導(dǎo)致局部出現(xiàn)面源污染問(wèn)題，糞便農(nóng)田承載量不均。另外，畜禽飼喂過(guò)程中使用飼料添加劑及抗生素，不能在動(dòng)物體內(nèi)完全吸收代謝的抗生素和重金屬元素

大部分以畜禽糞便的形式排出體外，進(jìn)入環(huán)境，對(duì)環(huán)境造成威脅[8]。因此，優(yōu)化畜禽業(yè)布局，加強(qiáng)獸藥飼料使用監(jiān)管，加強(qiáng)畜禽糞便處理和資源化利用，是防止畜禽糞便污染環(huán)境，促進(jìn)畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要措施，必須高度重視。

[1] 關(guān)文超.《條例》保駕促畜牧業(yè)和諧發(fā)展：《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》頒布實(shí)施[J].山西飼料，2013(6)：25-26.

[2] 黃紅英，常志州，葉小梅，等.區(qū)域畜禽糞便產(chǎn)生量估算及其農(nóng)田承載預(yù)警分析：以江蘇為例[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，29(4)：777-783.

[3] 雷亞非.畜禽糞尿產(chǎn)生量及其環(huán)境效應(yīng)分析[J].河南畜牧獸醫(yī)，2017，38(10)：3-5.

[4] 廖青，黃東亮，江澤普，等.廣西畜禽糞便產(chǎn)生量估算及對(duì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，44(4)：627-631.

[5] 農(nóng)業(yè)部辦公廳.畜禽糞污土地承載力測(cè)算技術(shù)指南[A].2018-01-15.

[6] 王曉燕，汪清平.北京市密云縣耕地畜禽糞便負(fù)荷估算及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，2005，21(1)：30-34.

[7] 馬良，邱寒峰，張曉萍，等.桐鄉(xiāng)市畜禽養(yǎng)殖糞便產(chǎn)生量估算及農(nóng)田承載力分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(10)：1798-1800，1817.

[8] 王瑞，魏源送.畜禽糞便中殘留四環(huán)素類抗生素和重金屬的污染特征及其控制[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，32(9)：1705-1719.