中國(guó)畜禽糞尿中養(yǎng)分資源數(shù)量及利用潛力

宋大利，侯勝鵬，王秀斌，梁國(guó)慶，周 衛(wèi)

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，農(nóng)業(yè)部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

近年來(lái)，我國(guó)畜禽養(yǎng)殖發(fā)展迅速，規(guī)?；壤@著提高，引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題也日益突出[1]。畜禽糞尿是畜禽養(yǎng)殖中主要副產(chǎn)物，也是主要的農(nóng)業(yè)廢棄物之一[2]，糞尿中含有一定量的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀以及其他植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素，是植物重要的養(yǎng)分資源[3]，但糞尿中的氮、磷也是導(dǎo)致環(huán)境污染的重要因素[4]。第一次全國(guó)污染源普查數(shù)據(jù)表明，化學(xué)需氧量 (COD)、總氮排放量、總磷排放量3項(xiàng)主要污染物指標(biāo)，農(nóng)業(yè)源污染物排放占全國(guó)排放總量的比重分別為43.7%、57.2%和67.4%，其中畜禽糞便中COD、總氮、總磷的產(chǎn)生量分別為1268、106和16萬(wàn)t，分別占農(nóng)業(yè)污染源產(chǎn)生量的96%、38%、65%[5]。近年的污染源普查動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)顯示，畜禽糞尿污染物產(chǎn)生量在全國(guó)污染物總產(chǎn)生量中的占比有所上升[6]。畜禽糞便污染物減排已不容小覷，攸關(guān)國(guó)家節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而畜禽糞尿的任意排放既造成了養(yǎng)分資源的巨大浪費(fèi)，又導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染。

目前由于長(zhǎng)期單施和過(guò)量施用化學(xué)肥料已造成土壤有機(jī)質(zhì)含量降低、土壤結(jié)構(gòu)退化[7]、肥料利用率下降[8]、土壤微生物多樣性和生物活性降低[9]，進(jìn)而引起土壤肥力和生產(chǎn)力下降[10]。研究表明，化肥配施有機(jī)肥是保持土壤生產(chǎn)力和減少化肥施用的一種傳統(tǒng)而有效的方法，可以達(dá)到節(jié)約成本和增加養(yǎng)分有效性的雙重作用[11]，而且在調(diào)控健康土壤微生物區(qū)系和防治土傳病害方面同樣有著突出作用[12]，配施有機(jī)肥可減緩?fù)羵鞑『13]，進(jìn)而提高土壤可持續(xù)利用程度[14]。洪瑜等[15]研究表明配施有機(jī)肥可降低灌淤土容重，顯著提升土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量，對(duì)促進(jìn)玉米產(chǎn)量和氮肥利用率具有積極作用。李慧等[16]利用東北黑土長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究認(rèn)為，有機(jī)肥料和化肥對(duì)玉米均具有顯著的增產(chǎn)效果，有機(jī)肥化肥配施可降低玉米產(chǎn)量的變異系數(shù)和提高可持續(xù)性指數(shù)，從而保證玉米的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。鄭亮等[17]研究表明，豬糞與化肥合理配施可以維持水稻產(chǎn)量和土壤無(wú)機(jī)氮水平，同時(shí)可提高土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮，改善土壤肥力。從農(nóng)業(yè)廢棄物高效利用和維護(hù)農(nóng)田地力的角度出發(fā)，有機(jī)無(wú)機(jī)配施將是我國(guó)今后肥料施用發(fā)展的必然趨勢(shì)[18]。

我國(guó)畜禽糞尿資源豐富，掌握我國(guó)畜禽糞尿養(yǎng)分資源數(shù)量、分布及其利用狀況，制訂合理利用策略是解決畜牧業(yè)環(huán)境污染和提高肥料利用率的重要途徑。現(xiàn)有的研究中關(guān)于畜禽糞尿?qū)Ω?、水存在的潛在污染風(fēng)險(xiǎn)，大多是通過(guò)單位面積耕地的糞尿負(fù)荷來(lái)分析[6, 19–25]，而從國(guó)家尺度上分析畜禽糞尿養(yǎng)分資源數(shù)量對(duì)化肥減施影響的研究很少。因此，本文利用2016年國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和已發(fā)表資料的統(tǒng)計(jì)，探討和分析了中國(guó)畜禽糞尿數(shù)量及其養(yǎng)分資源總量和分布情況，以期為中國(guó)畜禽糞尿資源的高效利用提供理論依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究對(duì)象與區(qū)域劃分

主要研究對(duì)象為中國(guó)31個(gè)省市，不包括香港、澳門(mén)、臺(tái)灣和南海群島。將中國(guó)省市分為六大農(nóng)區(qū)[26]，分別為東北地區(qū)，包括黑龍江、吉林和遼寧 3 ??；華北地區(qū)，北京、天津、河北、河南、山東、山西6省 (市)；長(zhǎng)江中下游地區(qū)，上海、江蘇、浙江、安徽、湖北、湖南、江西 7 省 (市)；西北地區(qū)，內(nèi)蒙古、陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆 6 省 (自治區(qū))；西南地區(qū)，重慶、四川、貴州、云南、西藏 5省 (市、自治區(qū))；東南地區(qū)，福建、廣東、廣西、海南 4 省 (自治區(qū))。研究的畜禽種類(lèi)包括役用牛、肉牛、奶牛、羊 (山羊和綿羊)、馬、驢、騾、豬 (育肥豬和母豬)、兔和家禽。主要農(nóng)作物為水稻、小麥、玉米、大豆、馬鈴薯、花生、油菜和棉花。

1.2 畜禽糞便產(chǎn)生總量及其養(yǎng)分量估算方法

中國(guó)歷史上對(duì)畜禽糞尿數(shù)量沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的統(tǒng)計(jì)，本文參考國(guó)際上比較通用的和大多數(shù)研究所采用的方法，即通過(guò)畜禽養(yǎng)殖數(shù)量、畜禽飼養(yǎng)周期與糞尿排泄系數(shù)的關(guān)系得到，其計(jì)算公式如下：

式中：Wi—第 i個(gè)省 (市、自治區(qū)) 年糞 (尿) 產(chǎn)生量；Nij—第i個(gè)省 (市、自治區(qū)) 的第j類(lèi)動(dòng)物飼養(yǎng)量；Tj—第j類(lèi)動(dòng)物飼養(yǎng)期；Rj—第j類(lèi)動(dòng)物排泄系數(shù)；WN—畜禽糞 (尿) 中氮素 (N) 養(yǎng)分資源量；Wj—第 j類(lèi)動(dòng)物年糞 (尿) 產(chǎn)生量；Nj—第 j類(lèi)動(dòng)物糞(尿) 中氮素養(yǎng)分含量；WP—畜禽糞 (尿) 中磷素 (P2O5)養(yǎng)分資源量；Pj—第j類(lèi)動(dòng)物糞 (尿) 中磷素養(yǎng)分含量；WK—畜禽糞 (尿) 中鉀素 (K2O) 養(yǎng)分資源量；Kj—第 j類(lèi)動(dòng)物糞 (尿) 中鉀素養(yǎng)分含量。i = 1, 2,3, …, 31；j = 1, 2, 3, …, 11。本文收集國(guó)內(nèi)公開(kāi)發(fā)表的文章數(shù)據(jù)[1, 5, 27–36]，確定各種畜禽糞尿的排泄系數(shù)，畜禽糞尿排泄系數(shù)和養(yǎng)分含量見(jiàn)表1。

畜禽糞尿不同回田比例化學(xué)養(yǎng)分替代率計(jì)算公式如下：

式中：Ncrop—畜禽糞尿回田化學(xué)N養(yǎng)分替代率；P—畜禽糞尿回田比例；Yk—第k地區(qū)畜禽糞尿收集系數(shù)；Wk—第k地區(qū)畜禽糞尿養(yǎng)分含量；Ckn—第k地區(qū)第n類(lèi)作物最佳施肥量；Skn—第k地區(qū)第n 類(lèi)作物種植面積。n = 1, 2, 3, …, 8；k 代表六大農(nóng)區(qū)。每個(gè)地區(qū)P、K的養(yǎng)分替代率計(jì)算公式同上N養(yǎng)分替代率計(jì)算公式。內(nèi)蒙古、新疆、青海和西藏四大牧區(qū)的畜禽糞尿養(yǎng)分不包括在本次計(jì)算內(nèi)，這些區(qū)域的畜禽糞尿大多數(shù)直接排泄到環(huán)境中。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文涉及的2015年主要農(nóng)作物產(chǎn)量和種植面積均來(lái)自于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒 2016》 、《中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒2016》和《 中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒 2016》。畜禽出欄量和存欄量主要來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒 2016》 、《中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒 2016》和《中國(guó)畜牧獸醫(yī)年鑒 2016》，其中畜禽養(yǎng)殖量由畜禽的平均飼養(yǎng)周期結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)綜合決定。一般飼養(yǎng)周期小于1年的畜禽，以當(dāng)年出欄量作為養(yǎng)殖數(shù)量，存欄量不予考慮，飼養(yǎng)周期按平均飼養(yǎng)天數(shù)計(jì)算；平均飼養(yǎng)周期大于1年的畜禽，以當(dāng)年末存欄量作為養(yǎng)殖數(shù)量，飼養(yǎng)周期按365天計(jì)算。畜禽飼養(yǎng)周期見(jiàn)表1。

表1 主要畜禽的飼養(yǎng)周期、糞尿日排泄量、糞尿氮磷鉀含量 (鮮基) 和收集系數(shù)Table 1 Livestock feeding period, daily excrement/urine, NPK contents (based on fresh weight) and collection coefficients

2 結(jié)果與分析

2.1 中國(guó)畜禽糞尿數(shù)量及其養(yǎng)分資源量

本研究估算2015年中國(guó)畜禽糞尿數(shù)量為31.6 ×108t (表2)，其糞尿數(shù)量以豬最大，其次為肉牛和奶牛，分別占總量的36.8%、24.8%和9.9%，其它畜禽糞尿數(shù)量占28.6%。從畜禽糞尿養(yǎng)分資源量看，養(yǎng)分資源總量為3832.9萬(wàn)t，其中N、P2O5和K2O養(yǎng)分資源量分別為1478.0、901.0和1453.9萬(wàn)t，糞尿總養(yǎng)分量以豬最大，其次為肉牛和羊，分別占總量的28.2%、22.8%和15.0%，家禽第四，其養(yǎng)分量占14.0%，其它畜禽糞尿總養(yǎng)分量占20.0%。糞尿單質(zhì)養(yǎng)分資源量以豬的氮和磷養(yǎng)分?jǐn)?shù)量最高，分別占單質(zhì)養(yǎng)分總量的 28.0% (N) 和 39.3% (P2O5)，鉀養(yǎng)分?jǐn)?shù)量以肉牛最高，占單質(zhì)養(yǎng)分總量的28.7% (K2O)。

2.2 畜禽糞尿資源區(qū)域分布特征

從不同地區(qū)畜禽糞尿數(shù)量及其養(yǎng)分資源分布來(lái)看，2015年中國(guó)31個(gè)省市的糞尿數(shù)量及其養(yǎng)分資源分布各地區(qū)差異較大 (表3)，西南和華北地區(qū)糞尿數(shù)量和養(yǎng)分資源量最多，糞尿數(shù)量分別占全國(guó)總量的22.3%和21.5%，養(yǎng)分資源量分別占全國(guó)總量的21.3%和21.9%。2015年畜禽糞尿數(shù)量和糞尿養(yǎng)分總量前3個(gè)省份分別是四川、河南和山東，其畜禽糞尿數(shù)量分別占糞尿總量的8.9%、8.2%和6.5%，糞尿養(yǎng)分總量占養(yǎng)分資源總量的8.5%、8.0%和7.1%。從各省的畜禽糞尿數(shù)量看，大于2億t的省(市) 有 3 個(gè)，1 億～2 億 t的省 (市) 有 11 個(gè)，0.5～1 億 t的省 (市) 有 8 個(gè)，0.1～0.5 億 t的省 (市)有7個(gè)，低于0.1億t的省 (市) 僅有2個(gè)。

2.3 畜禽糞尿中氮素養(yǎng)分去向

不同畜禽種類(lèi)糞尿中氮素養(yǎng)分去向參考劉曉利等[37]的研究，平均按50%的糞尿氮素養(yǎng)分還田利用，15 %的氮素養(yǎng)分揮發(fā)損失, 22 %的氮素養(yǎng)分進(jìn)入水體污染環(huán)境，13%的氮素養(yǎng)分堆置廢棄。從不同畜禽種類(lèi)糞尿中氮素養(yǎng)分去向來(lái)看 (表4)，2015年中國(guó)僅有613.7萬(wàn)t氮回田利用，221.7萬(wàn)t氮揮發(fā)損失，325.2萬(wàn)t氮素進(jìn)入水體污染環(huán)境，317.4萬(wàn)t氮堆置廢棄，其中畜禽糞尿氮素?fù)p失中以豬的最大，其次為肉牛。從不同區(qū)域來(lái)看畜禽糞尿中氮素養(yǎng)分去向 (表5)，發(fā)現(xiàn)華北和西南地區(qū)氮素回田量最大，分別為161.6萬(wàn)t和133.9萬(wàn)t，西北地區(qū)氮素回田量最小，僅為40.4萬(wàn)t。

2.4 畜禽糞尿中磷和鉀素養(yǎng)分去向

2015年中國(guó)畜禽糞尿中磷和鉀素回田量分別為389.6萬(wàn)t和501.4萬(wàn)t，僅占其養(yǎng)分總量的43.2%(P2O5) 和34.5% (K2O)，進(jìn)入環(huán)境的磷和鉀素分別為511.3和952.5萬(wàn)t (表6)。中國(guó)不同畜禽種類(lèi)糞尿中磷的還田量以豬的最高，回田量為224.9萬(wàn)t，家禽次之，為80.3萬(wàn)t，進(jìn)入環(huán)境的磷素同樣以豬和家禽的糞尿磷為主，分別為129.1萬(wàn)t和101.0萬(wàn)t；鉀的回田量最高的為豬，回田量為199.4萬(wàn)t，其次為肉牛，為100.7萬(wàn)t，進(jìn)入環(huán)境的鉀素以肉牛和羊的糞尿鉀為最高，分別為316.9萬(wàn)t和161.2萬(wàn)t。不同區(qū)域畜禽糞尿磷和鉀的去向中，磷和鉀還田量最高的均為華北區(qū)，分別為99.1萬(wàn)t和127.5萬(wàn)t，其中長(zhǎng)江中下游地區(qū)磷的回田量與華北地區(qū)相近，磷和鉀進(jìn)入環(huán)境中數(shù)量最高的均為西北地區(qū)，分別為117.4 萬(wàn) t和 252.5 萬(wàn) t (表 7)。

表2 2015年中國(guó)畜禽糞尿數(shù)量、所含養(yǎng)分資源量及其在全部資源量的占比Table 2 Animal manure amounts, contained nutrient quantities and their percentages in the whole resources in China in 2015

表3 2015年中國(guó)不同地區(qū)畜禽糞尿資源分布Table 3 Manure and contained nutrient resources in different regions of China in 2015

2.5 畜禽糞尿不同回田比例對(duì)化肥減施的影響

畜禽糞尿是畜禽養(yǎng)殖中重要的副產(chǎn)物，同時(shí)也是環(huán)境污染物，而糞尿作為有機(jī)養(yǎng)分回田是減少化學(xué)肥料施用、培肥土壤的有效途徑。根據(jù)《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2016》各區(qū)域不同作物種植面積和各區(qū)域不同作物最佳施用量 (表8)，可計(jì)算得到各區(qū)域的養(yǎng)分需求量。由表9可以看出，將畜禽糞尿全量還田N、P2O5、K2O 輸入量分別為 811.8 萬(wàn) t (已減去 15 %的氮素養(yǎng)分揮發(fā)損失[37])、856.6萬(wàn)t和849.5萬(wàn)t。那么不同地區(qū)化肥氮的減施率為15.2%～91.1%，平均為45.3%；化肥磷的減施率為59.0%～220.2%，平均為106.8%；化肥鉀的減施率為39.5%～115.6%，平均為76.5%。分析不同地區(qū)畜禽糞尿全量回田，發(fā)現(xiàn)N、P2O5和K2O減施量最高的均為華北地區(qū)，減施量分別為218.7萬(wàn)t、197.1萬(wàn)t和193.3萬(wàn)t，而N和P2O5減施率最高的為東南地區(qū)，K2O減施率最高的為西北地區(qū)。

3 討論

3.1 加強(qiáng)畜禽糞尿養(yǎng)分資源利用

畜禽糞尿是重要的有機(jī)肥，如果能把養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞尿充分還田和有效利用起來(lái)，不但解決了養(yǎng)殖場(chǎng)污染問(wèn)題，還催生了新的有機(jī)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)高附加值的農(nóng)產(chǎn)品。將畜禽糞尿作為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的多重循環(huán)和多次轉(zhuǎn)化利用，從而提高畜禽糞尿的資源利用率以及整體效益[38]。

中國(guó)畜禽糞尿的產(chǎn)生量已超過(guò)工業(yè)固體廢棄物，成為環(huán)境污染的主要來(lái)源，至2020年，畜禽糞尿產(chǎn)生量將以平均每年2.32%的速度增加[33]。畜禽糞尿污染物減排已不容小覷，攸關(guān)國(guó)家節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而了解畜禽糞尿年產(chǎn)生量是其充分合理利用的基礎(chǔ)。已有研究對(duì)中國(guó)各年份畜禽糞尿量及其各類(lèi)污染物排放量進(jìn)行了估算，而結(jié)果存在一定的偏差。許俊香等[39]研究認(rèn)為中國(guó)2002年糞便量為33億t；高定等[150]研究認(rèn)為2002年是27.5億t；王方浩等[28]認(rèn)為2003年是31.9億t；田宜水等[32]估算2009年我國(guó)規(guī)?；B(yǎng)殖畜禽糞便排放量8.37 × 108t；賈偉[151]估算2009我國(guó)畜禽糞便干重6.96億t；張?zhí)锏萚34]估算 2009年中國(guó)畜禽糞便總量達(dá) 32.64億t；也有研究表明2009年糞便量為21.83億t[33]和39.92億 t[152]，2010年 22.35億 t[22]，2011年是 26.89億 t[153]；朱建春等[20]認(rèn)為 2002年是23.35億t，2003年是24.45億t，2009年是24.22億t，2010年是24.45億t，2011年是25.45億t；黎運(yùn)紅等[154]研究認(rèn)為2013年我國(guó)主要畜禽糞便干重達(dá)6.23億t。而本研究收集國(guó)內(nèi)公開(kāi)發(fā)表的文章，確定各種畜禽糞尿的排泄系數(shù)，估算2015年畜禽糞尿量為31.584億t。結(jié)果的差異可能由于產(chǎn)排污系數(shù)選取、飼養(yǎng)周期和畜禽數(shù)量估算等因素的差別[21, 155]。雖然這些研究結(jié)果存在較大差異，但均證明了中國(guó)養(yǎng)殖業(yè)的畜禽糞尿產(chǎn)生量巨大，若需準(zhǔn)確系統(tǒng)地獲得可比性較強(qiáng)的估算結(jié)果，應(yīng)對(duì)禽糞便的估算方法科學(xué)地進(jìn)行統(tǒng)一。

表4 2015年中國(guó)不同畜禽種類(lèi)糞尿中氮素去向 (× 104 t)Table 4 Fate of N from different manure resources in 2015

表5 2015年中國(guó)不同區(qū)域糞尿中氮素去向 (× 104 t)Table 5 Fate of N from animal manure in different regions in 2015

畜禽糞尿會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大影響，但同時(shí)又是一種寶貴的資源，畜禽糞尿中含有大量的有機(jī)物和氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)其進(jìn)行肥料化、能源化和飼料化等一系列資源化利用，在促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和維護(hù)生態(tài)平衡方面起到重要作用[31]。賈偉等[151]估算2009年畜禽糞尿氮、磷、鉀養(yǎng)分資源數(shù)量分別為1290萬(wàn) t、310萬(wàn) t、1030萬(wàn) t。耿維等[22]估算2010 年畜禽糞便可提供總氮1900萬(wàn)t，占當(dāng)年氮肥消費(fèi)量的 79%；提供總磷400萬(wàn)t，占當(dāng)年磷肥消費(fèi)量的50%。黎運(yùn)紅等[154]研究認(rèn)為2013年我國(guó)畜禽糞便資源中理論上含有氮養(yǎng)分 1155.42萬(wàn)t、磷養(yǎng)分311.57萬(wàn)t、鉀養(yǎng)分774.06萬(wàn)t，氮、磷、鉀分別相當(dāng)于我國(guó) 2013年農(nóng)業(yè)氮、磷、鉀肥施用量的 48.26%、37.51%、123.38%。本研究估算2015年我國(guó)畜禽糞尿資源中理論上含有氮、磷、鉀養(yǎng)分分別為1478.0、901.0和1453.9萬(wàn)t。因此加強(qiáng)畜禽糞尿資源的利用不但可以降低環(huán)境污染，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)田化肥減施，提高畜禽糞尿的資源利用率。

3.2 畜禽糞尿還田潛力研究

畜禽糞尿含有的氮磷鉀養(yǎng)分資源如果能夠合理返還農(nóng)田，將大量減少化學(xué)肥料施用[156]。本研究發(fā)現(xiàn)2015年，中國(guó)畜禽糞尿中氮素養(yǎng)分為1478.0萬(wàn)t，相當(dāng)于3213.0萬(wàn)t尿素中的氮含量，約為2015年消費(fèi)的氮肥中氮素養(yǎng)分的62.6%，糞尿全量還田理論上氮、磷、鉀施用量平均可以減少37.3%、87.6%和65.9%。路國(guó)彬等[157]利用模型估算了畜禽糞肥替代化肥潛力，結(jié)果表明2014年畜禽糞肥可替代氮肥、磷肥、鉀肥的潛力分別為1186.78萬(wàn)t、806.41萬(wàn)t和1169.25萬(wàn)t，分別占當(dāng)年實(shí)際化肥施用量的38.30%、52.00%和86.77%；我國(guó)不同地區(qū)畜禽糞肥可替代化肥潛力差異較大，河南、四川、山東、湖南和湖北畜禽糞肥替代化肥潛力排在前五位；其研究的畜禽種類(lèi)為豬、牛和家禽，而不包含其它畜禽。趙俊偉等[27]在確定畜禽糞便年排放量和農(nóng)田所需養(yǎng)分量估算方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)2011—2014年青島市畜禽養(yǎng)殖量和農(nóng)作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)，從肥料化利用角度分析畜禽糞便資源化利用潛力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)如果畜禽糞便能夠完全實(shí)現(xiàn)肥料化利用，則畜禽糞便中養(yǎng)分的化肥替代率達(dá)60%以上。宇萬(wàn)太等[158]利用中長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究了有機(jī)肥料 (豬圈肥) 的養(yǎng)分利用率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)豬圈肥中氮和磷的5年平均表觀(guān)利用率分別為61%和39%，且有隨施肥年限的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)的趨勢(shì)，表明有機(jī)肥中養(yǎng)分具有較強(qiáng)的殘效迭加作用。孫聰姝等[159]利用長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究同樣認(rèn)為有機(jī)肥具有明顯的后效性。因此，在畜禽糞肥長(zhǎng)期還田下不僅需要考慮當(dāng)季作物對(duì)其養(yǎng)分的吸收，還需考慮畜禽糞肥養(yǎng)分的后效問(wèn)題，而目前有關(guān)不同種類(lèi)畜禽糞肥在不同土壤中養(yǎng)分有效性及其后效的研究較少。

相關(guān)研究表明[160]，若用有機(jī)肥替代化肥，全球變暖潛力、富營(yíng)養(yǎng)化潛力和環(huán)境酸化潛力將分別降低17.5%、52.9%和62.6%。研究[161-162]表明新鮮的豬糞中不僅含有作物生長(zhǎng)所需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，而且含有揮發(fā)性脂肪酸，能有效抑制和消除植物土傳病害。楊娟等[163]研究表明，豬糞50%、100%替代化肥分別比單施化肥水稻增產(chǎn)15.87%、9.14%。侯苗苗等[164]研究認(rèn)為在塿土小麥/玉米輪作體系中牛糞有機(jī)氮替代化肥氮75%最好，可以保證作物產(chǎn)量、實(shí)現(xiàn)N2O減排。趙軍等[165]研究認(rèn)為，在稻麥輪作體系中豬糞有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥替代70%常規(guī)化肥施用能有效提高作物產(chǎn)量，同時(shí)是一種具有培育高產(chǎn)土壤微生物區(qū)系潛力的施肥措施。李江濤等[166]認(rèn)為，長(zhǎng)期施用畜禽糞尿能夠通過(guò)增加土壤活性有機(jī)碳含量和改善土壤理化性質(zhì)來(lái)改善土壤生物化學(xué)質(zhì)量。雷成等[167]研究了畜禽糞尿的不同處理途徑，認(rèn)為直接施入農(nóng)田是最為簡(jiǎn)單的做法。楊世琦等[24]研究認(rèn)為，我國(guó)農(nóng)田消納畜禽糞尿的潛力較大，通過(guò)畜禽糞尿還田利用能夠有效地解決糞尿污染問(wèn)題。

畜禽糞肥從養(yǎng)殖場(chǎng)到農(nóng)田的轉(zhuǎn)移存在一定局限性[24]。畜禽糞尿的特點(diǎn)決定了其無(wú)法進(jìn)行大范圍、跨地區(qū)的移動(dòng)，所以在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)條件下，耕地消納仍是較為經(jīng)濟(jì)可行的畜禽糞肥處理手段[168]。然而在一定時(shí)期內(nèi)，單位耕地面積對(duì)畜禽糞尿的消納容量有限，區(qū)域畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展應(yīng)該符合該地區(qū)的土壤環(huán)境承載力，其飼養(yǎng)密度應(yīng)不超過(guò)該地區(qū)耕地資源的最大承載能力[169]。李祖章等[170]研究表明，每年每公頃稻田施用豬糞量應(yīng)控制在15 t以?xún)?nèi)，每公頃農(nóng)田承載母豬糞便能力為15頭、果園為30頭，承載存欄育肥豬糞便能力為45頭。陸善玲等[171]對(duì)上海郊區(qū)研究表明，在每公頃施225 kg純氮的基礎(chǔ)上，水稻田的豬糞肥適宜施用量為15～35 t/hm2，臨界施用量為45 t/hm2。土壤糞便的年施用量中磷含量不能超過(guò) 35 kg/hm2(P2O580 kg/hm2)，否則會(huì)引起磷的淋洗造成環(huán)境污染[172]。

4 結(jié)論

目前中國(guó)畜禽糞尿數(shù)量及其養(yǎng)分資源量依然巨大，2015年中國(guó)畜禽糞尿數(shù)量31.584億t，其中氮(N)、磷 (P2O5)、鉀 (K2O) 養(yǎng)分資源總量分別達(dá)到1478.0萬(wàn)t、901.0萬(wàn)t和1453.9萬(wàn)t，畜禽糞尿回田是實(shí)現(xiàn)化肥減施增效的有效措施，具有廣闊的利用空間。畜禽糞尿資源數(shù)量以豬、肉牛和奶牛占據(jù)主要部分，其總養(yǎng)分量以豬、肉牛和羊最大，同時(shí)西南和華北地區(qū)糞尿數(shù)量和養(yǎng)分資源量最多。改善畜禽糞尿處理、運(yùn)輸和還田方式，提高畜禽糞尿養(yǎng)分資源利用率仍是未來(lái)一段時(shí)間急需解決的問(wèn)題，畜禽糞尿資源充分利用同樣是實(shí)現(xiàn)化肥施用零增長(zhǎng)行動(dòng)和保障國(guó)家糧食安全的重要措施。