成都市畜禽養(yǎng)殖環(huán)境承載力分析

唐小軍， 樊戰(zhàn)輝， 孫家賓， 楊 琴， 朱順熙， 羅文倩

(1.四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院， 成都 610041; 2.成都市農(nóng)林科學(xué)院， 成都 611130)

成都市推進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌以來，農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展成效顯著，畜禽養(yǎng)殖規(guī)模化快速發(fā)展[1]，為了確保本地養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展，必須以環(huán)境容量為基準(zhǔn)，以循環(huán)利用為基本立足點(diǎn)，堅(jiān)持以地定畜，控制養(yǎng)殖總量的原則，即一個(gè)地區(qū)畜禽養(yǎng)殖量不能超過這個(gè)地區(qū)土壤的承載能力，因此有關(guān)耕地畜禽糞便承載力評(píng)價(jià)和適宜養(yǎng)殖量的研究就顯得十分必要。文章通過2016年成都市畜禽養(yǎng)殖量、耕地面積等相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析評(píng)價(jià)了2016年成都市耕地畜禽糞便承載力和畜禽養(yǎng)殖環(huán)境容量，為尋求經(jīng)濟(jì)有效、方便可行的綜合利用和污染處置方法提供指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支撐。

1 概況

1.1 成都市養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)況

西南地區(qū)一直是我國傳統(tǒng)的生豬養(yǎng)殖優(yōu)勢(shì)區(qū)域，成都市更是該地區(qū)的生豬養(yǎng)殖傳統(tǒng)大市。

2016年末成都市農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值841.254億元，實(shí)有耕地面積52.96萬hm2，糧食總產(chǎn)量290.436萬噸，肉類總產(chǎn)量78.35萬噸，農(nóng)民人均可支配收入18605元 比去年增加9.4%[2]。但目前成都市養(yǎng)殖業(yè)也存在以下問題:

(1)規(guī)模化養(yǎng)殖發(fā)展迅速,畜禽產(chǎn)生的糞尿等排泄物數(shù)量明顯增多且集中，其處理卻相對(duì)落后；

(2)養(yǎng)殖業(yè)種植業(yè)嚴(yán)重脫節(jié),打破了傳統(tǒng)的“畜-肥-糧”生態(tài)平衡系統(tǒng)；

(3)環(huán)境管理政策滯后,缺乏畜禽養(yǎng)殖污染防治的相關(guān)政策；

(4)獸藥、飼料添加劑使用不當(dāng)，抗生素、激素、金屬微量元素等殘留對(duì)環(huán)境造成污染。

1.2 數(shù)據(jù)來源

依據(jù)成都市2017年統(tǒng)計(jì)年鑒[2]，2016年成都市各區(qū)市縣有效消納畜禽糞便的耕地面積、各類畜禽出欄量如表1和表2所示(文章數(shù)據(jù)只包含允許養(yǎng)殖的區(qū)市縣，不包括中心城區(qū))。

表1 成都市各區(qū)市縣耕地面積及農(nóng)作物產(chǎn)量情況 (t)

表2 成都市各區(qū)市縣養(yǎng)殖情況

1.3 計(jì)算方法

1.3.1 單位耕地面積畜禽糞便承載力

耕地畜禽糞便承載力是指特定地理區(qū)域消納畜禽糞便的能力，一般用土壤對(duì)畜禽糞便的負(fù)荷量來表示。畜禽糞便負(fù)荷量指單位面積耕地所負(fù)荷的畜禽糞便量，其計(jì)算公式如下：

q=(1-L)×Ntotal/S

式中：q為耕地畜禽糞便負(fù)荷量(以氮計(jì)),kg·hm-1；Ntotal為區(qū)域內(nèi)所有養(yǎng)殖動(dòng)物糞便的總氮量，kg；S為區(qū)域總耕地面積，公頃；L為畜禽糞便流失率，一般畜禽糞便流失率為30%～40%,為了盡量降低環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，本研究按流失率30%計(jì)。

畜禽糞便年排泄量通過下式計(jì)算：

Ni=Ci×Di×10-3

式中：Ni為區(qū)域內(nèi)第i種動(dòng)物糞便的總氮量，kg·頭(只)-1；Ci為第i種動(dòng)物糞便排泄系數(shù)，kg·d-1頭-1；Di為第i種動(dòng)物飼養(yǎng)周期，天，其中豬的生長期平均為199 d，牛為365 d，羊?yàn)?80 d，禽類210 d[3]。由于不同畜禽種類之間糞便肥效差異較大，故將各種畜禽糞便按糞中氮的含量統(tǒng)一換算成豬糞當(dāng)量，基于氮的折算系數(shù)為：1頭豬=0.074頭牛=1.98只羊=62.64只禽類=28.2只兔[4]。

Ntotal=∑Ni×Pi

式中：Ntotal為區(qū)域內(nèi)所有養(yǎng)殖動(dòng)物糞便的總氮量，kg；Pi為區(qū)域內(nèi)第i種動(dòng)物的養(yǎng)殖量，頭(只)。

1.3.2 單位耕地面積作物養(yǎng)分需求量

因此本文假設(shè)作物生長需氮量完全來自畜禽糞便，即將作物總需氮量視為作物所需畜禽糞便最大供氮量:

Atotal=∑yi×ai×10-2

式中：Atotal為區(qū)域內(nèi)各種作物總產(chǎn)量下需要吸收的氮素量，t；yi為區(qū)域內(nèi)第i種作物總產(chǎn)量，t；ai為第i種作物收獲100千克產(chǎn)量吸收的氮素量，kg·100kg-1，主要作物吸收氮素量見表3[4]。

表3 主要作物100千克產(chǎn)量需氮量

(kg·100kg-1)

作物總氮素需求量除以該地區(qū)的總耕地面積，得到單位耕地面積作物養(yǎng)分需求量:

Na=Atotal×1000/S

式中：Na為單位耕地面積作物養(yǎng)分需求量，kg·hm-1；At為區(qū)域內(nèi)各種作物總產(chǎn)量下需要吸收的氮素量，t；S為區(qū)域總耕地面積，hm。

1.3.3 耕地畜禽糞便承載力的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

耕地畜禽糞便承載力的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要通過預(yù)警值來體現(xiàn)(見表4)。其計(jì)算公式如下：

r=q/Na

式中：r為耕地畜禽糞便承載力預(yù)警值；q為耕地畜禽糞便負(fù)荷量(以氮計(jì)),(kg·hm-1)；Na為單位耕地面積作物養(yǎng)分需求量，(kg·hm-1)。

研究表明，區(qū)域畜禽污染物負(fù)荷量程度警報(bào)值與環(huán)境承受程度呈反比，即隨著數(shù)值的增大，環(huán)境對(duì)畜禽糞便負(fù)荷量承受能力逐漸降低，畜禽糞便對(duì)環(huán)境造成的污染威脅性越大[5]。

表4 畜禽糞便承載力預(yù)警值分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[4]

1.3.4 畜禽養(yǎng)殖環(huán)境容量

畜禽養(yǎng)殖環(huán)境容量是指在一定區(qū)域范圍內(nèi)，環(huán)境所能承受的畜禽養(yǎng)殖數(shù)量。耕地畜禽最大承載量是一個(gè)地區(qū)耕地畜禽養(yǎng)殖容量的最大值。由于不同畜禽個(gè)體之間存在差異，為了減少計(jì)算偏差，本研究以豬標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物來表示，計(jì)算公式如下：

Qmax=Atotal×1000/Np

式中：Qmax為耕地畜禽最大承載量,頭；Atotal為區(qū)域內(nèi)各種作物總產(chǎn)量下需要吸收的氮素量，t；Np為豬糞便的總氮量，kg·頭(只)-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地畜禽糞便承載力風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

由表5可知,2016年成都市耕地畜禽糞便承載力的預(yù)警值均值為0.378，級(jí)數(shù)為Ⅰ級(jí)，說明畜禽糞便未對(duì)成都市的環(huán)境造成污染；耕地畜禽糞便承載力的預(yù)警值高于全市平均值的有8個(gè)區(qū)市縣，分別是溫江區(qū)、金堂縣、大邑縣、蒲江縣、新津縣、邛崍市、崇州市、簡(jiǎn)陽市，最高的是蒲江縣0.620，等級(jí)為Ⅱ級(jí)，即畜禽糞便對(duì)環(huán)境稍有污染，其余各區(qū)市縣均在0.4以下，級(jí)數(shù)均為Ⅰ級(jí)，均未對(duì)環(huán)境造成污染。

表5 成都市各區(qū)市縣畜禽糞便承載力風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表

2.2 養(yǎng)殖承載量

2016年成都市現(xiàn)有畜禽飼養(yǎng)量為1132.86萬頭豬標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物，剩余飼養(yǎng)容量為1138.80萬頭。各區(qū)市縣中剩余飼養(yǎng)容量最大的是彭州市(188.33萬頭豬標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物)，其次是新都區(qū)(135.17萬頭豬標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物)和簡(jiǎn)陽市(132.86萬頭豬標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物)；最小的是溫江區(qū)(1.60萬頭豬標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物)(見表6)。

表6 成都市各區(qū)市縣養(yǎng)殖承載量

成都市畜禽養(yǎng)殖環(huán)境承載力以氮計(jì)分別為每公頃18.33頭豬當(dāng)量，這意味著成都市平均每公頃耕地，理論上每年最多可以消納18頭生豬養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便。楊飛[6]等的研究結(jié)果表明，當(dāng)前我國平均耕地面積的畜禽氮污染負(fù)荷達(dá)到138.13 kg·hm-1(相當(dāng)于每公頃30.63頭豬當(dāng)量)，其中四川省為292.81 kg·hm-1(相當(dāng)于每公頃64.92頭豬當(dāng)量)。武蘭芳[7]等根據(jù)養(yǎng)分平衡理論，分析得到山東禹城耕地年最大承載容量以氮計(jì)分別為每公頃13.8頭豬當(dāng)，湖南桃源分別為每公頃14.6頭豬當(dāng)量；彭荔紅[8]等的研究結(jié)果顯示福建莆田市農(nóng)用地年最大承載容量以氮為每公頃14.97頭豬當(dāng)量。潘瑜春[9]等在綜述歐洲和國內(nèi)研究的基礎(chǔ)上，確定耕地畜禽養(yǎng)殖承載限量標(biāo)準(zhǔn)以氮計(jì)為每公頃44.34頭豬當(dāng)量，這表明成都市畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷在全國及全省范圍內(nèi)相對(duì)較低。

3 結(jié)論與建議

最大畜禽養(yǎng)殖容量是在成都市各區(qū)市縣2016年作物種植結(jié)構(gòu)、面積和產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，根據(jù)營養(yǎng)平衡法，以氮為標(biāo)準(zhǔn)，有可能會(huì)導(dǎo)致土壤中磷的富集，從而導(dǎo)致富營養(yǎng)化，故在實(shí)際應(yīng)用過程中不應(yīng)忽視磷的作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，成都市最大畜禽養(yǎng)殖量為1140.74萬頭豬標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物，這是在成都市有機(jī)肥施用于作物的量占總肥源比率為100%前提下得出來，如果在實(shí)際生產(chǎn)中畜禽糞便還田利用的比例低于100%，就意味著成都市最大畜禽養(yǎng)殖容量和剩余養(yǎng)殖容量會(huì)隨之降低[10]。

可以從以下幾方面來提高養(yǎng)殖畜禽糞便的利用率：

首先，積極推廣規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場(chǎng)的建立，采取有利于環(huán)境保護(hù)的圈舍設(shè)計(jì)、糞污清理方式、糞污處置方式等，減少污染物的產(chǎn)生。鼓勵(lì)采用雨污分流、干濕分離等。

其次，與種植業(yè)緊密結(jié)合，根據(jù)周邊消納畜禽糞便的土地面積來科學(xué)規(guī)劃養(yǎng)殖規(guī)模大小，優(yōu)化其畜禽養(yǎng)殖的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，從而減少畜禽糞污的排放，積極發(fā)展種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)，走生態(tài)、有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展之路。

最后，支持畜禽糞便處理體系的建立，對(duì)將畜禽糞便資源化利用的養(yǎng)殖業(yè)主提供資金、技術(shù)支持和稅收優(yōu)惠，定期對(duì)相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)與實(shí)踐指導(dǎo)工作，使得畜禽糞便能規(guī)范安全。