基于養(yǎng)分平衡理論的商洛市畜禽糞污土地承載力研究

王忙生,張 雁,張雙奇,楊 雷

(1.商洛學(xué)院，陜西商洛 726000; 2.商洛市畜牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，陜西商洛 726000)

土地承載力是衡量人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與土地之間相互關(guān)系的概念，具有多種研究的范式、尺度和方法[1-2]。其目的就是界定在一定條件下，土地能容納人類各類活動(dòng)及其物質(zhì)需求的多維閾值。養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的大量畜禽糞污(指畜禽養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的糞便、尿液和污水的總稱)無(wú)論經(jīng)過那種處理方式，絕大部分的最好去處仍然是回歸農(nóng)田，為種植業(yè)提供所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)“土壤—種植—養(yǎng)殖”的良性循環(huán)和持續(xù)發(fā)展。所以，一定區(qū)域的畜禽糞污是否能夠在該區(qū)域內(nèi)土地有效消納，促進(jìn)作物生長(zhǎng)與高產(chǎn)，同時(shí)又不會(huì)造成土壤退化或環(huán)境破壞，這是畜禽糞污土地承載力研究的基本意義。

關(guān)于畜禽糞污的產(chǎn)生量以及資源化利用、養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)結(jié)構(gòu)與規(guī)模、經(jīng)濟(jì)社會(huì)與生態(tài)環(huán)境平衡發(fā)展等承載力問題，是近年來研究的重要課題[3-5]。這些研究可以粗略分為兩類。第一類主要是研究一定區(qū)域內(nèi)單位有效耕地對(duì)當(dāng)?shù)匦笄菁S便產(chǎn)量及其污染物質(zhì)的負(fù)荷情況[4-10]。研究手段主要是運(yùn)用畜禽糞便排泄系數(shù)法，分析不同養(yǎng)殖方式下，不同類別畜禽年度產(chǎn)生糞便的數(shù)量，主要指標(biāo)是單位土地(或耕地)面積所負(fù)荷的畜禽糞便總量以及可能的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等。此類研究較為宏觀，適合于大環(huán)境資源的分析和調(diào)控。第二類主要是基于作物養(yǎng)分平衡理論以及區(qū)域的土壤肥力水平，利用種植作物的養(yǎng)分需求量(主要是吸收氮、磷、鉀等元素)來估測(cè)畜禽糞污養(yǎng)分的施用量，或者是在一定化肥施用比例基礎(chǔ)上估算畜禽糞肥的養(yǎng)分供給量，通過建立養(yǎng)分平衡模型，而估算出相應(yīng)承載力[11-15]。這種研究能夠較科學(xué)地平衡該區(qū)域種養(yǎng)關(guān)系、平衡化肥與畜禽糞肥的施用關(guān)系、合理調(diào)控種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)與土壤環(huán)境的關(guān)系等，但需要實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)和農(nóng)田管理方面的資料。為了貫徹落實(shí)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》(下簡(jiǎn)稱《意見》)[16]，2018-01-22，農(nóng)業(yè)部辦公廳頒布了《畜禽糞污土地承載力測(cè)算技術(shù)指南》(下稱《指南》)[17]。該《指南》的本質(zhì)也是基于養(yǎng)分平衡理論，但目前對(duì)《指南》的應(yīng)用實(shí)例研究尚不多見。本研究擬以商洛市轄一區(qū)六縣2016年種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以《指南》推薦參數(shù)和測(cè)算方法為指導(dǎo)，估算商洛市及其各區(qū)縣的畜禽糞污土地承載力。

商洛市地處秦嶺山區(qū)的東南部腹地，年降雨量900mm，是南水北調(diào)重要水源地——丹江的保護(hù)區(qū)(其中還有部分支流直接匯入漢江)；發(fā)源于該市洛南縣的洛河也是黃河的重要支流之一。該研究將對(duì)當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的現(xiàn)狀和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿M(jìn)行有效評(píng)估，為進(jìn)一步協(xié)調(diào)好種養(yǎng)殖關(guān)系提供指導(dǎo)，同時(shí)，為保護(hù)大秦嶺生態(tài)環(huán)境和商洛南水北調(diào)水源地水質(zhì)安全提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 商洛市各區(qū)縣2016年末養(yǎng)殖存欄數(shù)與豬當(dāng)量 2016年商洛市各區(qū)縣養(yǎng)殖數(shù)據(jù)主要來自《商洛統(tǒng)計(jì)年鑒—2017》(下簡(jiǎn)稱《年鑒》)[18]，同時(shí)參考“農(nóng)業(yè)部畜牧業(yè)統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”的商洛市2014—2017年度的養(yǎng)殖業(yè)基本數(shù)據(jù)。依據(jù)《指南》的估算參數(shù)要求，僅列入年末各類畜禽的存欄數(shù)，并且按照《指南》規(guī)定的折算系數(shù)將各類畜禽存欄數(shù)量換算成豬當(dāng)量(表1)。其中，將家禽按蛋雞和肉雞分別核算；因當(dāng)?shù)貍€(gè)別縣城只有很少數(shù)量奶牛，故合并于黃牛數(shù)量，且按肉牛系數(shù)換算；當(dāng)?shù)仫曫B(yǎng)的羊主要是陜南白山羊，計(jì)其存欄量；其他養(yǎng)殖數(shù)量(除了蜜蜂外)甚少，暫不計(jì)入。

1.1.2 商洛市各區(qū)縣2016年主要農(nóng)作物和其他種植產(chǎn)品產(chǎn)量 2016年商洛市各區(qū)縣主要農(nóng)作物和其他種植產(chǎn)品的產(chǎn)量與種植面積均來源于《年鑒》。商洛屬于南北氣候過渡帶，跨長(zhǎng)江和黃河兩大水系，地勢(shì)西北高東南低，平均海拔 900 m，有河谷川源、低山丘陵、中山坡槽三大地貌類型，土壤類型復(fù)雜(有8個(gè)土類)[19]。常用耕地面積占全市總面積不到10%,川道灘地土壤較為肥沃,丘陵坡地土壤較為瘠簿,且容易發(fā)生有機(jī)質(zhì)等成分的流失。灘地一般種植夏、秋2季農(nóng)作物，以小麥、玉米和馬鈴薯等為主，丘陵地多為雜糧和林果等的種植，中山坡槽地一般種植為林果和藥材等。近幾年，核桃和板栗等經(jīng)濟(jì)林果種植面積不斷增加且占據(jù)部分川道灘地，蔬菜種植面積也在不斷增加。經(jīng)過整理的各類作物種植面積和產(chǎn)量見表2。為了便于估算，將夏季少量的豆類與秋季豆類合并；將夏季油料(油菜籽)和秋季油料(花生、芝麻和葵花籽)合并；核桃、板栗、茶葉和桑葉均選擇當(dāng)年采摘面積；中藥材為種植產(chǎn)量與其播種面積；其他小宗作物因?yàn)閿?shù)量極少，暫不計(jì)入。按照《年鑒》說明，播種面積隨所播種作物產(chǎn)量 統(tǒng)計(jì)。

表1 2016年商洛市各區(qū)縣畜禽養(yǎng)殖年末存欄數(shù)及其豬當(dāng)量Table 1 Total inventory and pig equivalents of livestock and poultry in different areas and counties of Shangluo in 2016 ×104 頭 head

注：按照存欄數(shù)折算：100頭豬相當(dāng)于30頭肉牛、250只羊和2 500只家禽。

Note:100 pigs are equivalent to 30 beef cattle,250 sheep and 2 500 poultry basedon the number of total inventory.

1.1.3 商洛市各區(qū)縣土壤肥力指標(biāo)及化肥施用量 依據(jù)《指南》的指標(biāo)要求，作物吸收土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與當(dāng)?shù)赝寥赖姆柿τ嘘P(guān)，這是營(yíng)養(yǎng)平衡理論的主要理論基礎(chǔ)。依據(jù)《測(cè)土配方施肥—土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)集》(2005-2014)[20]，獲得商洛市各區(qū)縣的土壤基礎(chǔ)肥力的相關(guān)指標(biāo)(平均值)；由《年鑒》統(tǒng)計(jì)獲得全市2016年共施用各類農(nóng)用化肥178 724 t，各區(qū)縣的化肥施用折純量等見表3。

表2 2016年商洛市各區(qū)縣農(nóng)作物和其他種植產(chǎn)量(t)與播種面積(hm2)Table 2 Yields(t) and sown area (hm2) of crops and other planting in different areas and counties of Shangluo in 2016

注：年初總耕地面積來源于《商洛統(tǒng)計(jì)年鑒-2017》。當(dāng)?shù)卦S多作物屬于林果與作物套種，一些林果地面積也不統(tǒng)計(jì)在耕地面積中，故總播種面積遠(yuǎn)大于年初總耕地面積。*柞水縣桑葉和商南縣核桃采摘面積用年末實(shí)有面積替代。

Note:Total cultivated area at the beginning of the year from the Shangluo statistical Yearbook-2017.Local crops belong to forest,fruit and crop intercropping,and other forest,fruit areas are not counted in the cultivated land area,so the total planting areais far greater than the total cultivated area at the beginning of the year.* The area of mulberry in Zhashui and walnut area in Shangnan county are replaced by the actual area at the end of the year.

1.2 方 法

1.2.1 研究依據(jù)和計(jì)算公式 依據(jù)《指南》和《畜禽糞便還田技術(shù)規(guī)范》(GB/T25246-2010)的有關(guān)規(guī)定,選擇“區(qū)域畜禽糞污土地承載力測(cè)算辦法”。并設(shè)定計(jì)算公式(1)、(2)和(3),分別說明如下：

Zix= ∑Mij·djx

(1)

公式(1)中，Zix為i區(qū)域植物養(yǎng)分需要量, kg·a-1；Mij為i區(qū)域j作物或其他種植產(chǎn)品的產(chǎn)量，kg·a-1；djx為j作物或其他種植產(chǎn)品(100 kg)產(chǎn)量需要吸收的養(yǎng)分量(kg)，x分別取氮素(N)或磷素(P)的數(shù)量(表4)。

Qix=Zix·qix·fi/rix

(2)

公式(2)中，Qix為i區(qū)域植物糞肥養(yǎng)分需求量,t·a-1。qix為i區(qū)域土壤不同氮磷養(yǎng)分水平下的施肥供給養(yǎng)分占比,%；fi為i區(qū)域畜禽糞肥占總施肥的比例,%；rix為i區(qū)域糞肥中氮磷素的當(dāng)季利用率，%。

Cix=Qix/Ux

(3)

公式(3)中，Cix為i區(qū)域畜禽糞便承載力(豬當(dāng)量),頭；Ux為單位豬當(dāng)量糞便氮磷養(yǎng)分供給量，且分別為7.0 kg·頭-1·a-1和1.2 kg·頭-1·a-1。

1.2.2 作物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的參數(shù)選擇 營(yíng)養(yǎng)平衡理論核心內(nèi)容之一就是確定單位作物產(chǎn)量對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收效率和需要量，這是衡量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流向與數(shù)量的關(guān)鍵，更是建立土壤營(yíng)養(yǎng)供給的基本依據(jù)，也是土壤消解糞肥養(yǎng)分能力的體現(xiàn)。根據(jù)當(dāng)?shù)胤N植業(yè)的主要種類和生產(chǎn)情況，參考《指南》的推薦，并結(jié)合其他資料列舉出當(dāng)?shù)刂饕r(nóng)作物和其他種植產(chǎn)品100 kg產(chǎn)量對(duì)氮素和磷素的吸收系數(shù)(表4)。

表3 商洛市各區(qū)縣土壤肥力與化肥施用折純量Table 3 Calculatedparameters of soil fertility and fertilizer applicationin differentareas and counties in Shangluo

表4 各種作物吸收氮磷的系數(shù)Table 4 Coefficient of absorption of nitrogen and phosphorus by various crops kg/100 kg

注：氮素(N)指總氮,磷素(P)指總磷。下同。

Note:Nutrient nitrogen (N) refers to total nitrogen; phosphorus (P) refers to total phosphorus.The same below.

1.2.3 商洛市2016年畜禽糞污的氮磷鉀養(yǎng)分供給量及占施肥總量比例估算 首先估算植物生長(zhǎng)需要的糞肥氮磷鉀養(yǎng)分量，并計(jì)算與當(dāng)年施用肥料總量的比例。這個(gè)糞肥占施肥比例可以來自于實(shí)際統(tǒng)計(jì)，也可以進(jìn)行估算，其公式如下。

Px=∑Mi·Ri·Six

(4)

式中,Px為畜禽糞污養(yǎng)分量，t·a-1；Mi為i畜禽年存欄數(shù),頭·a-1；Ri為i畜禽飼養(yǎng)期內(nèi)糞尿排泄量,t·頭-1；Six中的x分別取氮、磷、鉀，i為畜禽糞污的氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，g·kg-1。程波[26]在總結(jié)多人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)北方地區(qū)養(yǎng)殖糞污簡(jiǎn)單堆漚的方法，匯總各類畜禽糞污的飼養(yǎng)期排放量；參考白明剛[27]的研究，核算羊的飼養(yǎng)期糞污排放量；賈偉等[28]在匯集北京地區(qū)53個(gè)不同畜禽場(chǎng)的糞便試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按有機(jī)肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了各個(gè)畜禽糞便的氮磷鉀平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)(表5)。因?yàn)檫@些試驗(yàn)研究的畜禽糞便及其處理狀態(tài)與商洛市各區(qū)縣畜禽糞污的實(shí)際施用情況較為接近，所以按照實(shí)際養(yǎng)殖畜禽的存欄量估算所產(chǎn)生的糞污排泄量及其氮磷鉀養(yǎng)分的折純量。

表5 畜禽糞污排泄量及其各養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 5 Manure emissions and nutrient mass fraction of livestock

依據(jù)表1和表5基本數(shù)據(jù)和參數(shù)，按照公式(4)估算出2016年商洛市存欄畜禽糞污全氮、全磷、全鉀的總量分別為0.724×104t，0.399×104t和0.337×104t，全年畜禽糞污全氮磷鉀折純量為1.46×104t。經(jīng)過查詢“2017年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部直聯(lián)直報(bào)系統(tǒng)”，商洛市2017年的畜禽糞污資源化利用率為77.3%；而在國(guó)務(wù)院《意見》中，也明確提出到2020年畜禽資源利用率達(dá)到75%以上目標(biāo)；因此，擬以2016年糞肥利用率70%進(jìn)行核算，全市當(dāng)年畜禽糞污施肥量占總施肥量比例即為(1.46×70%)/(1.46+5.96)=14.65%。

2 結(jié)果與分析

2.1 商洛市各區(qū)縣植物養(yǎng)分(氮和磷)需要量

利用公式(1)，結(jié)合商洛市各區(qū)縣的農(nóng)作物和其他種植產(chǎn)品產(chǎn)量情況，估算各區(qū)縣種植主要農(nóng)作物和其他種植產(chǎn)品的氮磷養(yǎng)分總需求量。因?yàn)榉N植方式與施肥結(jié)構(gòu)不同，為了便于分析，把一般農(nóng)作物與其他種植產(chǎn)品分別歸類估算，詳見表6。

表6 商洛市2016年各區(qū)縣作物與種植產(chǎn)品的氮磷養(yǎng)分需求量Table 6 Nitrogen and phosphorus nutrient requirements of crops and planting products in different areas and counties of Shangluo city in 2016 t

注：按照《年鑒》分類，煙葉產(chǎn)品被歸入農(nóng)作物統(tǒng)計(jì)。

Note:According to the “Yearbook” classification,tobacco products arelassified into crop statistics.

由表6可看出，產(chǎn)糧大縣洛南縣(表2)對(duì)于氮、磷養(yǎng)分的需求量處于第1位，化肥施用量也幾乎占到全市的30%(表3)。另外，商南、山陽(yáng)和鎮(zhèn)安縣在林、藥、茶等生產(chǎn)方面種植面積大，所以都有較大的氮、磷養(yǎng)分需求量。丹鳳縣馬鈴薯種植較少，而且單位面積耕地種植的小麥和玉米產(chǎn)量也不夠高，這是種植業(yè)對(duì)氮和磷需求量均不高的原因之一。

2.2 2016年商洛市各區(qū)縣植物畜禽糞污養(yǎng)分需求量

因?yàn)橹参铽@得的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源是復(fù)雜的，要受到土壤本身的養(yǎng)分含量、化肥和畜禽糞污(肥)的供給質(zhì)量與數(shù)量、植物固氮效應(yīng)、耕作管理水平等諸多因素影響。依據(jù)《指南》的要求，在估算植物養(yǎng)分畜禽糞肥需要量時(shí)，應(yīng)當(dāng)因地制宜，選擇不同的計(jì)算參數(shù)。房珊琪等[29]研究認(rèn)為商洛市的商州區(qū)、丹鳳縣、商南縣、鎮(zhèn)安縣等總化肥、氮肥的施用處于中級(jí)或較高級(jí)水平，磷肥則相對(duì)處于較低施用水平，而且認(rèn)為糧食、蔬菜和油料作物施肥量較大，其他種植用肥不足4%,農(nóng)家有機(jī)肥施用僅8%。瞿曉蒼等[30]比較分析了商洛市2000年到2014年的化肥施用情況，全市2014年化肥施用量平均達(dá)到355.5 kg·hm-2(23.7 kg·667 m-2)，小麥和玉米的氮磷鉀肥當(dāng)季利用率分別為21.2%、18.2%和33.1%，低于全國(guó)水平。2014年有機(jī)肥施用面積只占作物播種面積和需用量的19.8%和7.1%。該結(jié)論同筆者前文的估算和房珊琪等[29]的調(diào)查結(jié)果基本相近。裴亮等[31]研究認(rèn)為，如果肥料結(jié)構(gòu)不合理，氮肥的利用率僅為30%～55%，磷肥為10%～25%，鉀肥5%～20%。筆者實(shí)際調(diào)查也證實(shí)，商洛市農(nóng)作物與其他林果種植業(yè)的施肥量很不平衡，前者多，后者較少；實(shí)際施用畜禽糞便等農(nóng)家肥的比例不大，且對(duì)于坡度較大的耕地施用畜禽糞污等則因勞動(dòng)力缺乏而更為不易。鑒于土地承載力研究小時(shí)空尺度的指導(dǎo)性和實(shí)操性的弱化意義[2]，僅選擇全市糞肥占比(14.65%)作為各區(qū)縣共同的估算參數(shù)。結(jié)合上述背景和分析，確定商洛市各區(qū)縣的具體估算植物糞肥養(yǎng)分需要量及有關(guān)參數(shù) (表7)。

表7 2016年商洛市各區(qū)縣植物糞肥養(yǎng)分估算參數(shù)與需求量Table 7 Nutrient estimation parameters and demands of plant from livestock and poultry manure in different areas and counties of Shangluo in 2016

注：施肥供給養(yǎng)分的比例依據(jù)《指南》推薦的各地(旱地)土壤肥力水平進(jìn)行選擇；當(dāng)季糞肥利用率也按照《指南》取值，相對(duì)坡地較多的區(qū)縣利用率相對(duì)較低，而川道耕地較多的區(qū)縣利用率相對(duì)較高。

Note:The proportion of nutrients supplied by fertilization is selected according to the recommendation for soil fertility level of each place (dry land) in the Guide,the manure utilization rate in the season isalso selected according tothe more slope of districts,the lower utilization ratein the Guide,while the utilization rate is relatively higher in flat areas.

2.3 2016年商洛市各區(qū)縣畜禽糞污土地承載力分析

由表8可以看出，在糞肥施用比例不變的情況下，決定植物糞肥養(yǎng)分需要量的主要因素，除了當(dāng)季的產(chǎn)量外，與土壤的肥力及其相關(guān)的施肥效率密切相關(guān)。在土壤肥力較差時(shí)，應(yīng)當(dāng)推薦較高的施肥量；當(dāng)然，土地條件較差、產(chǎn)量低也說明施用的各類肥料的利用效率較低。

根據(jù)公式(3)，2016年商洛市以氮磷養(yǎng)分平衡估算的畜禽糞污承載力分別是72.99萬(wàn)頭豬當(dāng)量和85.09萬(wàn)頭豬當(dāng)量(表8)，該結(jié)果說明了在現(xiàn)有土地肥力和施肥比例的水平下，當(dāng)年各類作物獲得畜禽糞污養(yǎng)分折合的承載力(畜禽豬當(dāng)量數(shù))。估算結(jié)果與現(xiàn)有實(shí)際養(yǎng)殖量有較大差距，說明大量的畜禽糞污并沒有進(jìn)入耕地被植物吸收轉(zhuǎn)化，或者以商品肥外銷(確有規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)加工有機(jī)肥外銷，但不易統(tǒng)計(jì))，或者有部分流失，而當(dāng)?shù)卣际┓时?5%以上的化肥利用效率也較低[30]。因?yàn)橥寥婪柿?、養(yǎng)分的利用效率等因素變化具有地域性特點(diǎn)，變化的幅度也不會(huì)太大，所以，增加畜禽糞肥的施用比例、豐富土壤有機(jī)質(zhì)量等是提高承載力的重要手段。謝軍等[32]用8 a的試驗(yàn)對(duì)比研究認(rèn)為，有機(jī)肥氮替代50%化肥氮，可顯著提高玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量，且具有較好的穩(wěn)定性與可持續(xù)性；劉紅江等[33]以武運(yùn)粳稻為材料，說明在等氮量替代條件下,50%有機(jī)肥替代化肥是一種相對(duì)適宜的比例；易湘琳等[34]以湖南為例，認(rèn)為有機(jī)肥施用比例為55%時(shí)，畜禽養(yǎng)殖承載力為最佳狀態(tài)。因此，假設(shè)把糞肥施用比例提高到較理想的50%，再估算在其他參數(shù)和作物產(chǎn)量不變的情況下的承載力水平。經(jīng)過比照分析，氮素估算承載力可達(dá)到249.11萬(wàn)頭豬當(dāng)量；磷素估算承載力可達(dá)到290.41萬(wàn)頭豬當(dāng)量。根據(jù)商洛市土壤特質(zhì)和《指南》的氮磷評(píng)估區(qū)域建議，這個(gè)比照承載力(249.11萬(wàn)頭豬當(dāng)量)可以作為當(dāng)?shù)氐摹袄硐氤休d力”。用該承載力可以估算各區(qū)縣擬增減的畜禽豬當(dāng)量，進(jìn)而作為調(diào)整當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖規(guī)模和結(jié)構(gòu)的依據(jù)。

表8 2016年商洛市各區(qū)縣畜禽糞污土地承載力估算與分析Table 8 Estimation and analysis of land carrying capacity from livestock and poultry manure in different areas and counties of Shangluo in 2016

注：①為按照糞肥實(shí)際施用率14.65%估算。②按照假設(shè)糞肥施用率50%估算。③實(shí)際承載力是現(xiàn)實(shí)養(yǎng)殖的豬當(dāng)量。④擬增加的承載力為比照承載力(N素估算)與實(shí)際承載力差值。⑤單位播種面積承載力以N素估算承載力為準(zhǔn)。⑥基于比照承載力(N素估算)的畜禽總氮總磷耕地負(fù)荷。*為全市單位播種面積承載力。**為全市耕地氮磷負(fù)荷。

Note:①Carrying capacity isestimated by actual manure application rate(14.65%).② Comparative carrying capacity isestimated by assumption manure application rate(50%).③Actual carrying capacity is the real cultivation pig equivalent.④Potential carrying capacity is the difference between comparative carrying capacity(estimated by N) and actual carrying capacity.⑤Carrying capacity per unit sown area is estimated by N estimated carrying capacity.⑥Nutrient load of cultivated areais estimated based on total nitrogen and total phosphorus cultivated land load of livestock and poultry by N estimated carrying capacity.* was the carrying capacity of the unit sown area in the whole city.** was the nitrogen and phosphorus load of cultivated land in the whole city.

歐盟建議將糞肥年施氮量的限量標(biāo)準(zhǔn)定為170 kg·hm-2,超過這個(gè)極限值會(huì)造成硝酸鹽的淋溶[35]；武蘭芳等[36]研究，單位耕地氮磷的年最大施用量分別按150和35 kg·hm-2估算。上述研究中歐盟和山東禹城的土地相對(duì)肥沃，需要供給的糞肥養(yǎng)分較低。潘瑜春等[13]提出了北京地區(qū)的耕地氮磷年施用量分別為200和40 kg·hm-2。侯彥林等[37]綜合全國(guó)不同地域農(nóng)田氮的面源污染研究,指出中國(guó)大田作物無(wú)污染的施氮量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為150～225 kg·hm-2·季-1(其平均數(shù)為180 kg·hm-2·季-1)，認(rèn)為在此范圍的施氮量不會(huì)引起氮素的明顯淋失。商洛市各區(qū)縣的川道灘地(除林果地和中坡地外)可以實(shí)行一年兩季種植，考慮到土壤肥力，商洛市的耕地氮磷年最高施用量以225 kg·hm-2·a-1和40 kg·hm-2·a-1為宜。按比照承載力和《指南》中推薦的畜禽氮磷利用系數(shù)(分別為7 kg·頭-1·a-1；1.2 kg·頭-1·a-1)可估算各區(qū)縣單位耕地面積的氮磷負(fù)荷值(表8)，結(jié)果表明：在承載力為249.11萬(wàn)頭豬當(dāng)量理想情況下，商洛市耕地利用畜禽糞污氮磷負(fù)荷分別為89.35和15.32 kg·hm-2·a-1，按全市當(dāng)季播種面積的承載力為5.07 頭·hm-2·a-1。當(dāng)然，這些結(jié)論是在化肥減少50%，以及其他畜禽糞污的有效利用和管制下的初步估算，各種肥料的施用對(duì)環(huán)境的影響，還應(yīng)結(jié)合其他環(huán)境因素統(tǒng)籌考慮。如果不能大幅度提高畜禽糞肥利用率，減少化肥施用量，那么來自大量畜禽糞污和超量化肥的雙重污染風(fēng)險(xiǎn)，將會(huì)對(duì)丹江水源地產(chǎn)生潛在的威脅。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

商洛市2016年各區(qū)縣的畜禽糞污(肥)施用比例為14.65%，畜禽糞污土地承載力按照氮磷養(yǎng)分估算分別為72.99萬(wàn)頭豬當(dāng)量和85.09萬(wàn)頭豬當(dāng)量，遠(yuǎn)低于實(shí)際存欄量187.50萬(wàn)頭豬當(dāng)量，種養(yǎng)分離較嚴(yán)重。如果把糞肥施用比例提高到50%，商洛市畜禽糞污土壤承載力按氮磷素估算可分別達(dá)到249.11萬(wàn)頭豬當(dāng)量和290.41萬(wàn)頭豬當(dāng)量。如將氮素評(píng)估承載力249.11萬(wàn)頭豬當(dāng)量作為當(dāng)前理想承載力，除丹鳳縣要適當(dāng)減少 13.77萬(wàn)頭豬當(dāng)量存欄數(shù)外，其他各區(qū)縣養(yǎng)殖規(guī)模尚有不同的增加空間。

商洛市耕地氮磷年最高施用量以225 kg·hm-2·a-1和40 kg·hm-2·a-1為宜。在畜禽糞污(肥)承載力為249.11萬(wàn)頭豬當(dāng)量下，耕地畜禽糞污氮磷年施用量為89.35 kg·hm-2·a-1和15.32 kg·hm-2·a-1，對(duì)于耕地負(fù)荷是較安全的，同時(shí)，按2016年當(dāng)季播種面積估算豬當(dāng)量承載力為5.07 頭·hm-2·a-1，也符合《指南》推介的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 建 議

《指南》僅要求用當(dāng)年存欄畜禽豬當(dāng)量來估算畜禽養(yǎng)殖糞污排泄量，這與實(shí)際畜禽糞污產(chǎn)生量有一定的差距。因?yàn)轲B(yǎng)殖周期不足1 a的豬、肉雞等，年度飼養(yǎng)期內(nèi)就有很大的畜禽出欄數(shù)和糞污產(chǎn)生量，僅用存欄量會(huì)使得糞污產(chǎn)量估算偏低[38]。建議在承載力實(shí)際應(yīng)用中，各地可依據(jù)養(yǎng)殖種類與數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

把畜禽糞污的施用比例提高到50%理想狀態(tài)，需要逐步實(shí)施，且實(shí)行綜合配套技術(shù)。如設(shè)立與養(yǎng)殖規(guī)模相配套的作物及其他種植耕地面積，并訂立施用糞肥協(xié)議或責(zé)任書；推廣畜禽糞污的綜合加工技術(shù)，提高糞肥的吸收利用率；增加糞肥在林果和藥材等方面的施用比例，擴(kuò)大施用總量。

鑒于商洛市生態(tài)承載力趨于下降態(tài)勢(shì)對(duì)可持續(xù)發(fā)展能力的影響[39]，應(yīng)大幅度增加畜禽糞肥施用比例，減少化肥施用量，并積極探索與整個(gè)生態(tài)環(huán)境相適應(yīng)的新型種養(yǎng)結(jié)合發(fā)展模式。