浙江省主要畜禽排泄物和作物秸稈養(yǎng)分資源及分布

汪玉磊，單英杰，季衛(wèi)英，汪潔

(浙江省耕地質(zhì)量與肥料管理局，浙江 杭州 310020)

隨著人們對生態(tài)環(huán)境的重視，畜禽養(yǎng)殖業(yè)和秸稈帶來的環(huán)境污染問題受到越來越多的關注，畜禽糞便無害處理、防止秸稈露天焚燒也成為水、土、氣污染防治的工作之一。明確現(xiàn)有有機資源總量和有機資源養(yǎng)分的區(qū)域分布，有助于制定出更加合理的有機資源養(yǎng)分管理措施，減少環(huán)境污染，推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。為此，參照《中國有機肥料養(yǎng)分志》[1]計算糞尿資源量和秸稈資源量的方法，基于浙江省農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料，研究了2016年浙江省畜禽糞尿養(yǎng)分和秸稈資源總量及分布情況，分析和闡明各地畜禽養(yǎng)殖業(yè)和秸稈資源對農(nóng)田環(huán)境產(chǎn)生的壓力，為今后科學制定養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展規(guī)劃和處置秸稈提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

畜禽數(shù)量、作物產(chǎn)量、作物播種面積等數(shù)據(jù)來源于《浙江2016年農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料》。畜禽糞尿排泄量以及N、P、K養(yǎng)分含量，主要作物秸籽比及秸稈養(yǎng)分含量參考《中國有機肥料養(yǎng)分志》。

1.2 計算方法

1.2.1 秸稈和糞尿肥產(chǎn)生總量

秸稈產(chǎn)生量為某種作物經(jīng)濟產(chǎn)量與該種作物秸籽比的乘積，即：

(1)

畜禽糞尿產(chǎn)量為牛、豬、羊、家禽、兔數(shù)量與生長期排泄量的乘積，即：

(2)

式(1)～(2)中：S表示作物秸稈總產(chǎn)量；i為某種作物；Si為i種作物秸稈產(chǎn)量；Ei為i種作物經(jīng)濟產(chǎn)量；Xi為i種作物秸籽比；M為排泄物總量；Mj為j種動物糞便產(chǎn)量；Uj為j種動物尿液產(chǎn)量；Bj為j種動物數(shù)量；Cj為j種動物生產(chǎn)期糞排泄量；Dj為j種動物生產(chǎn)期尿液排泄量。豬、雞和兔按年末出欄數(shù)計算，其他按年末存欄數(shù)計算。

1.2.2 秸稈和畜禽糞尿產(chǎn)生養(yǎng)分量

秸稈產(chǎn)量的養(yǎng)分總量為作物秸稈總產(chǎn)生量與作物秸稈養(yǎng)分含量的乘積，即：

(3)

畜、禽糞尿產(chǎn)生的養(yǎng)分總量為畜禽糞便產(chǎn)生養(yǎng)分量與尿液產(chǎn)生養(yǎng)分量的綜合，即：

(4)

式(3)～(4)中：Nts為作物秸稈養(yǎng)分產(chǎn)生總量；Ni為i種作物秸稈的養(yǎng)分含量；Ntm為畜禽糞尿養(yǎng)分產(chǎn)生總量；Nmj為j種動物的糞便養(yǎng)分含量；Nuj為j種動物的尿液養(yǎng)分含量。

2 結果與分析

2.1 畜禽排泄物與主要作物秸稈的總量

從圖1可以看出，2016年浙江省主要作物秸稈799.34萬t，其中，水稻秸稈占62.6%，其次是薯類，占17.4%，豆類、油料和麥類分別占8.1%、6.2%、5.7%。2016年畜禽排泄物總量2 201.53萬t，其中豬糞尿總量最多，占總排泄量的71.3%，其次是家禽，占總量的13.0%，牛、羊和兔糞尿分別占總量的9.9%、5.2%和0.5%。

圖1 2016年浙江省畜禽排泄物及秸稈總量(萬t)

2.2 畜禽排泄物與秸稈的養(yǎng)分總量

從圖2可以看出，2016年浙江省畜禽排泄物養(yǎng)分以N最多，為9.85萬t，貢獻率為豬>家禽>羊>牛>兔。其次是K2O，為8.46萬t，貢獻率為豬>家禽>牛>羊>兔，P2O5產(chǎn)生量最少，為7.35萬t，貢獻率為豬>家禽>羊>牛>兔?？梢钥闯?，豬的排泄物養(yǎng)分在畜禽排泄物養(yǎng)分中占主體，占比為48.9%。2016年，秸稈產(chǎn)生的養(yǎng)分以K2O最多，為19.66萬t，貢獻率為水稻>薯類>油料>豆類>麥類，其次為氮，10.08萬t，貢獻率為水稻>薯類>豆類>油料>麥類，P2O5最少，為2.93萬t，貢獻率排序同K2O。水稻秸稈養(yǎng)分在主要作物秸稈養(yǎng)分中占主體，占比為53.4%。

圖2 2016年浙江省畜禽排泄物及秸稈養(yǎng)分總量

2.3 畜禽排泄物與秸稈養(yǎng)分的區(qū)域分布

2016年浙江省畜禽排泄物養(yǎng)分區(qū)域性比較明顯(圖3)，其中，N、P2O5、K2O產(chǎn)生量均以杭州市最多，分別為1.59萬、1.21萬、1.34萬t，舟山市最少，分別為700、500、500 t。N產(chǎn)生量以衢州、金華最多，均大于1萬t，其余市都集中在0.68萬～0.95萬t之間。除杭州外，其他市的P2O5產(chǎn)生量集中在0.48萬～0.97萬t、K2O產(chǎn)生量集中在0.62萬～1.05萬t。總體上，畜禽排泄物總養(yǎng)分以杭州市最多，大于4萬t，衢州市次之，大于3萬t，舟山市最少，僅0.17萬t，麗水市次少，1.78萬t，其余市均為2萬余t。

由于種植結構及播種面積差異，2016年浙江省各市秸稈養(yǎng)分也存在區(qū)域性差異(圖4)。其中，N、P2O5、K2O產(chǎn)生量均以紹興市最多，分別為1.30萬、0.38萬、2.54萬t，舟山市最少，分別為900、200、1 400 t?？傮w上，秸稈產(chǎn)生的K2O量最大，大于N和P2O5產(chǎn)生量之和。糧食主產(chǎn)區(qū)秸稈養(yǎng)分產(chǎn)生量較多，秸稈N、P2O5、K2O產(chǎn)生量以紹興、嘉興最多，均大于4萬t，溫州、寧波均大于3.5萬t。

2.4 農(nóng)田單位面積有機資源養(yǎng)分承載量

由于各地種植面積(作物播種面積+茶園面積+果園面積)不同，單純用有機肥資源量并不能完全說明各地的分布特點，因此，依據(jù)各市的畜禽糞尿、秸稈總量和種植面積，計算出單位種植面積糞尿和秸稈的養(yǎng)分承載量。

圖3 2016年浙江省畜禽排泄物養(yǎng)分資源區(qū)域分布

圖4 2016年浙江省秸稈養(yǎng)分資源區(qū)域分布

聚類分析可以將浙江省單位農(nóng)田面積的畜禽糞尿和秸稈N、P2O5、K2O養(yǎng)分承載總量分別劃為3類(圖5)。畜禽糞尿以湖州、衢州和杭州為第一級，N、P2O5、K2O養(yǎng)分負荷量大于113 kg·hm-2；溫州和金華為第二級；紹興、舟山、嘉興、臺州、麗水、寧波為第三級，N、P2O5、K2O養(yǎng)分負荷量小于80 kg·hm-2。從環(huán)境污染角度講，單位面積養(yǎng)分負荷量較大的城市污染風險較大。秸稈以湖州、麗水、嘉興、衢州、溫州、紹興為第一級，N、P2O5、K2O養(yǎng)分負荷量大于116 kg·hm-2；寧波、舟山、金華、臺州為第二級，N、P2O5、K2O養(yǎng)分負荷量在97～105 kg·hm-2；杭州為第三級。

圖5 2016年浙江省單位農(nóng)田畜禽糞尿(a)、 秸稈(b)養(yǎng)分負荷量聚類分析

3 小結與討論

據(jù)統(tǒng)計，2016年浙江省主要畜禽排泄物和作物秸稈的N、P2O5、K2O總量為58.34萬t，是化肥投入量(84.5萬t)的69%。雖然有機肥的養(yǎng)分效應慢，養(yǎng)分有效性不及化肥，但施用有機肥能夠顯著降低土壤容重[2-3]，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，增加作物產(chǎn)量和效益[4]。

綜合浙江省的畜禽糞尿和秸稈養(yǎng)分資源分布可知：杭州、衢州的畜禽糞尿資源豐富，畜牧養(yǎng)殖業(yè)相對發(fā)達，紹興、嘉興的秸稈資源比較豐富，是全省農(nóng)作物的主要產(chǎn)地。

杭州市有機肥總養(yǎng)分資源量占全省首位，但單位種植面積的資源承載量在全省并不高，湖州市的有機肥資源總量不多，但是單位農(nóng)田的負荷量較高(假設畜禽秸稈等有機肥當?shù)叵?。雖然全省單位農(nóng)田糞尿N承載量均小于170 kg·hm-2(歐盟硝酸鹽法規(guī)中設置的糞尿N投入量標準)[5]，但是對于單位農(nóng)田糞尿養(yǎng)分負荷量較大的地區(qū)，在進行畜禽糞尿農(nóng)用的同時要注意防止其對環(huán)境可能造成的污染，在土地消納能力較強的地區(qū)可以適當提高農(nóng)田畜禽糞尿的資源化利用率。