中國畜牧業(yè)環(huán)境約束的量化分析
——基于土地環(huán)境承載力和生態(tài)足跡

熊學(xué)振，楊春，于琳

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與發(fā)展研究所，北京 100081）

環(huán)境約束趨緊已成為中國畜牧業(yè)發(fā)展所面臨的不爭(zhēng)事實(shí)。畜禽生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大既加劇糞污環(huán)境污染，也帶來自然資源存量的持續(xù)過度消耗。2020 年《第二次全國污染物普查公報(bào)》顯示，畜禽養(yǎng)殖業(yè)已成為環(huán)境污染的主要來源之一，畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放的化學(xué)需氧量（COD）達(dá)到1.00×107t，占全國所有污染物排放的COD 的46.67%，占農(nóng)業(yè)源污染物排放的COD 的93.76%；氮、磷污染的排放量分別為5.96×105t、1.20×105t，分別占全國所有污染物氮、磷排放總量的19.61%、37.95%，分別占農(nóng)業(yè)源污染物氮、磷排放總量的42.14%、56.46%[1]。污染物直接排放量超過自然環(huán)境消納能力將會(huì)引發(fā)水體、土壤等生態(tài)污染，破壞種植業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，造成糧食減產(chǎn)等一系列問題，最終危及畜禽生產(chǎn)系統(tǒng)和人類食物營養(yǎng)系統(tǒng)[2-3]。

中國畜牧業(yè)發(fā)展面臨怎樣的土地、生態(tài)環(huán)境約束？已有學(xué)者對(duì)畜牧業(yè)污染和土地環(huán)境承載狀況開展了廣泛研究[4-9]。李靖等[10]基于土壤養(yǎng)分平衡原理，以氮、磷作為代表性養(yǎng)分測(cè)度出畜禽養(yǎng)殖環(huán)境負(fù)荷系數(shù)的區(qū)域差異，并將全國劃分為超載區(qū)、平衡區(qū)和潛力區(qū)；潘瑜春等[11]通過估算北京市平谷區(qū)畜禽氮、磷產(chǎn)生量及耕地、果園的畜禽承載力，得出平谷區(qū)畜禽糞便負(fù)荷和畜禽承載潛力；邱樂豐等[12]通過土壤有效氮、磷實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到土壤供肥量，結(jié)合種植和養(yǎng)殖業(yè)年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用修正后的養(yǎng)分平衡法測(cè)算了浙江杭州的畜禽合理承載量和污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；仇煥廣等[13]測(cè)算了各省區(qū)不同畜禽糞污的排放量與污染量，著重分析了不同規(guī)模養(yǎng)殖戶的糞污處理方式和環(huán)境污染程度，并采用農(nóng)業(yè)空間均衡模型系統(tǒng)地對(duì)中國畜禽污染空間特征進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析。此外，也有學(xué)者采用排污系數(shù)法[14]、層次分析法[15]、系統(tǒng)分析法[16]、數(shù)據(jù)包絡(luò)法[17]、狀態(tài)空間模型[18]等方法測(cè)算了畜牧業(yè)環(huán)境承載力。生態(tài)足跡是評(píng)估人類活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境影響的有效方法[19]，在眾多產(chǎn)業(yè)部門[20-21]、微觀產(chǎn)品[19，22]及地域生態(tài)研究[23-27]中被廣泛應(yīng)用，但就畜牧業(yè)生態(tài)足跡的相關(guān)研究仍然較少。謝鴻宇等[28]以分析畜禽口糧為切入點(diǎn)，根據(jù)中國畜牧業(yè)生產(chǎn)實(shí)際測(cè)算了單位畜產(chǎn)品的生態(tài)足跡，發(fā)現(xiàn)豬肉、禽肉、禽蛋的足跡主要來自飼料糧，牛肉、羊肉、牛奶的足跡主要來自草料；鄭晶等[29]為探討廣東省生豬養(yǎng)殖業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，運(yùn)用生態(tài)足跡方法測(cè)度對(duì)比了廣東省生豬養(yǎng)殖的生態(tài)足跡和生物承載力。

已有研究主要分析畜禽糞污排放量與土地承載量的協(xié)調(diào)關(guān)系，但缺乏全國層面的研究。畜禽糞污土地環(huán)境承載力存在怎樣的區(qū)域差異和變動(dòng)趨勢(shì)？區(qū)域畜牧業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境能否支撐畜產(chǎn)品消費(fèi)的生態(tài)足跡？現(xiàn)有研究對(duì)這些問題未做出系統(tǒng)回答，難以掌握中國畜牧業(yè)環(huán)境約束的具體尺度。基于此，本文旨在通過對(duì)全國及各省域不同畜禽糞污養(yǎng)分需求量、供給量的測(cè)定計(jì)算出土地環(huán)境承載容量，以此量化分析畜禽糞污的土地環(huán)境約束水平；通過三維生態(tài)足跡模型測(cè)算畜牧業(yè)生態(tài)足跡、生態(tài)承載力、生態(tài)承載強(qiáng)度和盈虧狀況，以此量化分析畜牧業(yè)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境約束水平。

1 材料與方法

1.1 土地環(huán)境承載力測(cè)算方法

1.1.1 作物糞污養(yǎng)分需求量

（1）作物養(yǎng)分總需求量

式中：A表示區(qū)域內(nèi)作物養(yǎng)分總需求量；Pi表示區(qū)域內(nèi)第i種農(nóng)作物或牧草年產(chǎn)量；Xi表示區(qū)域內(nèi)第i種農(nóng)作物或牧草實(shí)現(xiàn)單位產(chǎn)量所需的氮（磷）量；G表示人工林地的面積；Y表示人工林地單位面積年生長量所需的氮（磷）量。

（2）作物糞污養(yǎng)分需求量

式中：D表示區(qū)域內(nèi)作物糞污養(yǎng)分需求量；FP表示作物總養(yǎng)分需求中施肥養(yǎng)分占比，由各區(qū)域土壤養(yǎng)分分級(jí)確定；MP表示畜禽糞污養(yǎng)分（有機(jī)肥）需求量占施肥養(yǎng)分總量的比例，由各區(qū)域施肥情況測(cè)算得到；MR表示糞污當(dāng)季利用率，氮、磷素分別取30%、35%[30]。

1.1.2 畜禽糞污養(yǎng)分供給量

（1）畜禽糞污養(yǎng)分產(chǎn)生量

式中：E表示區(qū)域內(nèi)畜禽糞污養(yǎng)分產(chǎn)生量；APn表示第n種畜禽年均存欄量，此處豬、牛、羊取年末存欄量，禽類取出欄量和年末存欄量之和；DPn表示第n種畜禽日排泄的氮（磷）量；t表示養(yǎng)殖周期，一般按照365 d 計(jì)算[30]，但考慮家禽出欄周期過短，結(jié)合主要畜禽的實(shí)際出欄時(shí)間和專家意見將家禽養(yǎng)殖周期調(diào)整為42 d。

（2）畜禽糞污養(yǎng)分收集量

式中：C表示畜禽糞污養(yǎng)分收集量；En表示第n種畜禽糞污養(yǎng)分產(chǎn)生量；PCn,k表示第n種畜禽糞在第k種清糞方式中所占比例，此處干清糞、水沖清糞的比例分別取72%、28%[30]；PLk表示第k種清糞方式的氮（磷）養(yǎng)分收集率。

（3）畜禽糞污養(yǎng)分供給量

式中：S表示畜禽糞污養(yǎng)分供給量；Cn表示第n種畜禽的糞污養(yǎng)分收集量；HDn,m表示第n種畜禽在第m種糞污處理方式中所占比例，此處厭氧發(fā)酵、固體貯存、堆肥3 種處理方式的比例分別取7%、92%、1%[30]；SAm表示第m種處理方式的氮（磷）養(yǎng)分留存率。

1.1.3 畜禽糞污土地環(huán)境承載容量與承載力指數(shù)（1）單位豬當(dāng)量糞污養(yǎng)分供給量

式中：PD表示單位豬當(dāng)量糞污養(yǎng)分供給量；RE表示區(qū)域內(nèi)折算為豬當(dāng)量的畜禽存欄量，100 頭豬相當(dāng)于15 頭奶牛、30 頭肉牛、259 只羊、2 500 只家禽的存欄量[30]，家禽出欄量根據(jù)出欄周期進(jìn)行相應(yīng)折算。

（2）畜禽糞污土地環(huán)境承載容量

式中：CA表示區(qū)域畜禽糞污土地環(huán)境承載容量。（3）畜禽糞污土地環(huán)境承載力指數(shù)

式中：I表示區(qū)域畜禽糞污土地環(huán)境承載力指數(shù)。

1.2 畜牧業(yè)生態(tài)足跡測(cè)算方法

1.2.1 畜牧業(yè)生態(tài)足跡測(cè)算

（1）畜牧業(yè)用地生物資源足跡

式中：ef1為人均畜牧業(yè)用地生物資源足跡；r為均衡因子；i為消費(fèi)項(xiàng)目類型，包括牛肉、羊肉、牛奶（消耗飼料糧和牧草）、豬肉、禽肉、禽蛋（消耗飼料糧）；Gi、Ai分別為第i種消費(fèi)項(xiàng)目折算的人均生物生產(chǎn)性草地面積和耕地面積；Ci為第i種消費(fèi)項(xiàng)目的人均消費(fèi)量，指人均表觀消費(fèi)量，Ci=（生產(chǎn)量+進(jìn)口量-出口量）/總?cè)丝?；Pi為第i種消費(fèi)項(xiàng)目的全球平均生產(chǎn)力；Fi為第i種消費(fèi)項(xiàng)目的飼料糧轉(zhuǎn)換系數(shù)；Pf為第f種飼料糧的全球平均生產(chǎn)力；EF1為畜牧業(yè)用地生物資源足跡；N為人口數(shù)量。

（2）畜牧業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)碳足跡

式中：ef2為人均畜牧業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)碳足跡；Mi,k為第i種消費(fèi)項(xiàng)目第k項(xiàng)物質(zhì)流的發(fā)生系數(shù)；Ei,k為第i種消費(fèi)項(xiàng)目第k項(xiàng)物質(zhì)流的排放系數(shù)；w為考慮海洋碳吸收貢獻(xiàn)情況下，中和單位CO2排放所需的生物生產(chǎn)性土地面積，本文參考已有研究[19]，每噸CO2排放所需的生物生產(chǎn)性土地面積為0.256 3 hm2；EF2為畜牧業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)碳足跡。

（3）畜牧業(yè)生態(tài)足跡

式中：EF為畜牧業(yè)生態(tài)足跡；ef為人均畜牧業(yè)生態(tài)足跡。

1.2.2 畜牧業(yè)生態(tài)承載力測(cè)算

式中：EC為畜牧業(yè)生態(tài)承載力；y為耕地/草地的產(chǎn)量因子；L為畜牧業(yè)占用的耕地/草地面積。

1.2.3 三維生態(tài)足跡

式中：EFdepth為足跡深度，代表人類畜牧業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)自然資本存量的消耗程度；ER為生態(tài)盈余量，當(dāng)0＜EFdepth＜1時(shí)，畜牧業(yè)用地呈生態(tài)盈余狀況；er為人均生態(tài)盈余量；ED為生態(tài)赤字量，當(dāng)EFdepth＞1 時(shí)，畜牧業(yè)用地呈生態(tài)赤字狀況；ed為人均生態(tài)赤字量。

1.3 數(shù)據(jù)來源

作物生長養(yǎng)分需求參數(shù)、畜禽日排泄氮磷量、不同清糞及處理方式的氮磷收集（留存）率來自《土地承載力測(cè)算技術(shù)指南》，由于人工林地養(yǎng)分需求參數(shù)僅列出了桉樹、楊樹兩類，本文參照已有研究[31]以這兩類樹種的養(yǎng)分需求參數(shù)表征人工林地；不同地區(qū)土壤養(yǎng)分及施肥特征數(shù)據(jù)來源于《國家耕地質(zhì)量長期定位監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)報(bào)告》[32]。農(nóng)作物產(chǎn)量及面積數(shù)據(jù)來自《中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》；可利用草地、牧草產(chǎn)量數(shù)據(jù)來自《中國草業(yè)統(tǒng)計(jì)》；人工林地面積來自《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》；畜禽存出欄量數(shù)據(jù)來自《中國畜牧獸醫(yī)年鑒》和《中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》；各類畜產(chǎn)品和飼料糧的全球平均生產(chǎn)力、畜產(chǎn)品貿(mào)易數(shù)據(jù)來自FAO；飼料糧轉(zhuǎn)換系數(shù)、畜產(chǎn)品生產(chǎn)的物質(zhì)流信息依據(jù)《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》核算得到；人口數(shù)據(jù)來自《中國人口和就業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》；由于國家統(tǒng)計(jì)局公布的居民畜產(chǎn)品消費(fèi)數(shù)據(jù)僅指戶內(nèi)消費(fèi)數(shù)據(jù)，而戶內(nèi)消費(fèi)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)小于實(shí)際消費(fèi)數(shù)據(jù)，故本文在測(cè)算過程中綜合戶內(nèi)消費(fèi)數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)和進(jìn)出口數(shù)據(jù)進(jìn)行推導(dǎo)；測(cè)算碳足跡的基礎(chǔ)投入物包括柴油、原煤、電力、化肥、農(nóng)膜、農(nóng)藥，均衡因子及各投入物的碳排放系數(shù)結(jié)合相關(guān)研究確定[19]。

2 中國畜禽糞污土地承載力的測(cè)度分析

2.1 作物養(yǎng)分需求量與土地承載容量

2.1.1 作物養(yǎng)分需求量

2018 年，全國（不含港澳臺(tái)，下同）基本農(nóng)作物、牧草與人工林地的氮養(yǎng)分總需求為2.89×107t，磷養(yǎng)分總需求為1.11×107t?？紤]不同地區(qū)土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)、施肥結(jié)構(gòu)及養(yǎng)分利用率等因素后，測(cè)得全國對(duì)畜禽糞污的氮養(yǎng)分需求為9.42×106t，磷養(yǎng)分需求為3.11×106t。分省份來看，氮需求最高的前五位分別為河南、新疆、山東、四川、內(nèi)蒙古，主要集聚區(qū)是糧食主產(chǎn)省份和北方牧區(qū)，需求最低的前五位分別為上海、北京、海南、天津、福建，主要分布在東南地區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市群。區(qū)域地表作物密度和結(jié)構(gòu)是影響?zhàn)B分需求的主導(dǎo)因素，糧食主產(chǎn)省區(qū)因主要農(nóng)作物生產(chǎn)密集使得種植業(yè)養(yǎng)分需求較高，而新疆、內(nèi)蒙古則因草地面積廣闊而同樣成為重要的氮、磷養(yǎng)分需求區(qū)。從時(shí)間分布特征來看，2001年全國各種作物生長的畜禽糞污氮養(yǎng)分需求量為6.55×106t，并保持以每年1.68×105t的速度增長；磷養(yǎng)分需求量為2.17×106t，保持以每年5.50×104t的速度增長（圖1）。與此同時(shí)，2018年的糧食、油料、棉花產(chǎn)量分別較2000 年增長42.35%、16.20%、38.17%，水果、蔬菜產(chǎn)量分別增長3.13 倍和58.20%，各類作物種植生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和單產(chǎn)提升都帶動(dòng)了畜禽養(yǎng)分需求的增長。

2.1.2 土地環(huán)境承載容量

土地環(huán)境承載容量是一個(gè)地區(qū)在現(xiàn)有養(yǎng)分需求結(jié)構(gòu)、需求水平的基礎(chǔ)上所能承受的最大豬當(dāng)量，以作物糞污養(yǎng)分需求量與單位豬當(dāng)量糞污養(yǎng)分供給量的比值表示。由于區(qū)域氮養(yǎng)分可承載豬當(dāng)量低于磷養(yǎng)分可承載豬當(dāng)量，因此取氮養(yǎng)分承載容量進(jìn)行分析。2018 年，全國土地環(huán)境承載容量（豬當(dāng)量）為1.47×109頭，承載容量格局與作物養(yǎng)分需求格局基本重合。各省份中，土地環(huán)境承載容量最高為河南，可載豬當(dāng)量1.26×108頭；承載容量最低為上海，僅能承載豬當(dāng)量1.21×106頭。各省份單位豬當(dāng)量糞污養(yǎng)分供給差異不顯著，因此土地環(huán)境承載容量主要由作物糞污養(yǎng)分需求量決定，且二者存在明顯的正向相關(guān)。時(shí)間演進(jìn)方面，可承載豬當(dāng)量在研究期呈穩(wěn)步增長態(tài)勢(shì)（圖1），2018 年較2001 年增長4.58×108頭，并且除北京、天津、上海、浙江以外的省份均有增長。

2.2 畜禽糞污養(yǎng)分供給量與土地承載力

2.2.1 畜禽糞污養(yǎng)分供給量

2018 年，全國畜禽共排放氮養(yǎng)分1.27×107t、磷養(yǎng)分1.83×106t，經(jīng)不同清糞工藝、糞污處理工藝處理后，可實(shí)現(xiàn)氮供給7.30×106t、磷供給1.38×106t。分省份看，山東、河南、四川、云南、湖南5 省的畜禽糞污養(yǎng)分供給量位居前列，5 省氮養(yǎng)分供給量占全國供給總量的35.50%；上海、北京、天津、海南、寧夏的養(yǎng)分供給量最低，這是因?yàn)轲B(yǎng)殖規(guī)模較小。從全國情況看，畜禽糞污排放集聚區(qū)集中分布在北方的山東、河南及南方的湖南、四川，這些均屬重要畜牧大省，面臨較大的糞污排放處理壓力。縱向來看，2001—2018 年全國畜禽糞污排放量及糞污養(yǎng)分供給量波動(dòng)明顯，氮養(yǎng)分供給量由2001 年的7.98×106t 上升至2005 年的9.01×106t 后有所下降，至2018 年波動(dòng)下降至7.30×106t，磷養(yǎng)分波動(dòng)情況與氮養(yǎng)分一致（圖2）。分析認(rèn)為，這種波動(dòng)與畜禽養(yǎng)殖規(guī)模波動(dòng)有關(guān)，同時(shí)畜種結(jié)構(gòu)調(diào)整也是影響畜禽糞污排放規(guī)模和養(yǎng)分供給規(guī)模的重要因素。

2.2.2 土地環(huán)境承載力

承載力指數(shù)為實(shí)際畜禽養(yǎng)殖規(guī)模與可承載規(guī)模的比值，當(dāng)指數(shù)等于1 時(shí)，實(shí)際承載規(guī)模恰好符合理論可承載規(guī)模；指數(shù)大于1 和小于1 分別為超載和可載狀態(tài)。以氮養(yǎng)分供需測(cè)得的指數(shù)高于以磷測(cè)得的指數(shù)，取由氮養(yǎng)分供需測(cè)算的結(jié)果進(jìn)行分析。

（1）全國土地環(huán)境承載力

從全國畜禽養(yǎng)殖的總體規(guī)模來看，土地環(huán)境承載力指數(shù)呈明顯遞減趨勢(shì)，由2001 年的1.22 波動(dòng)遞減至2018 年的0.78，表明我國畜禽養(yǎng)殖由土地環(huán)境超載轉(zhuǎn)向可載范圍，且仍有較大的可載空間，繼續(xù)擴(kuò)大畜禽養(yǎng)殖規(guī)?？赏ㄟ^現(xiàn)有土地環(huán)境消納解決糞污問題（表1）。

表1 全國及分省區(qū)土地環(huán)境承載力指數(shù)Table1 National and sub-provincial land environmental carrying capacity index

（2）分省土地環(huán)境承載力

從分省情況來看，2018 年處于嚴(yán)重超載狀態(tài)的省份有福建、廣東、海南，處于一般超載的有北京、天津、上海、吉林、遼寧、湖北、湖南、江西、云南、廣西10省市區(qū)，超載省區(qū)占全國（不含港澳臺(tái)）全部省份的41.9%，且主要集中在南方，尤其是東南沿海地區(qū)土地超載狀況最為嚴(yán)重。相比2001 年，多數(shù)省份土地超載狀況均有明顯好轉(zhuǎn)，廣東省的土地環(huán)境承載指數(shù)由4.66 降至3.21，海南省的土地環(huán)境承載指數(shù)由6.25降至3.67，并有黑龍江、河北、山東、四川等11 個(gè)省份由超載轉(zhuǎn)為可載，土地環(huán)境承載能力明顯增強(qiáng)、畜禽糞污污染壓力有所減弱?？傮w來看，東部和北方地區(qū)的土地環(huán)境承載力指數(shù)顯著下降，土地環(huán)境對(duì)畜禽糞污的承載能力得以增強(qiáng)。

3 中國畜牧業(yè)生態(tài)足跡的時(shí)空分異

3.1 生態(tài)足跡分析

畜牧業(yè)生態(tài)足跡包括飼料糧生產(chǎn)和畜禽養(yǎng)殖兩大環(huán)節(jié)，涵蓋投入生產(chǎn)資料生產(chǎn)飼料糧和開展畜禽生產(chǎn)過程兩方面的耕地足跡、草地足跡和碳足跡，各省區(qū)畜牧業(yè)生態(tài)足跡依據(jù)畜產(chǎn)品消費(fèi)需求測(cè)算得到。2001—2018 年，全國人均畜牧業(yè)生態(tài)足跡由0.204 3 hm2·人-1上升至0.250 9 hm2·人-1（表2），總畜牧業(yè)生態(tài)足跡由2.61×108hm2上升至3.50×108hm2，分別增長了22.81%和34.28%（表2）。居民畜產(chǎn)品消費(fèi)對(duì)土地資源的生態(tài)足跡需求主要來自耕地與草地兩個(gè)方面：牛羊等草食家畜能量來源包括草地與耕地，因此居民牛羊肉和奶類消費(fèi)需要耕地和草地兩類足跡；豬、禽等食糧類畜禽能量來源主要是耕地，因此居民豬肉、禽肉和禽蛋消費(fèi)主要需要耕地足跡。整體來看，2010年后，畜牧業(yè)生態(tài)足跡增速明顯放緩，與居民肉類消費(fèi)的變動(dòng)趨勢(shì)基本一致。

表2 2001—2018年全國畜牧業(yè)生態(tài)足跡核算項(xiàng)目及變化情況Table2 National animal husbandry ecological footprint accounting projects and changes in 2001—2018

2018年，人均畜牧業(yè)生態(tài)足跡最高的5個(gè)省份為青海、西藏、內(nèi)蒙古、新疆、寧夏，恰好分布在我國四大牧區(qū)，這同牧區(qū)居民飲食習(xí)慣和消費(fèi)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)；人均畜牧業(yè)生態(tài)足跡僅次于上述牧區(qū)的省份有天津、北京、上海、遼寧、廣東、江蘇、浙江，這些省份均處東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地帶，主要是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的結(jié)果；總畜牧業(yè)生態(tài)足跡最高5 個(gè)省份是廣東、四川、江蘇、山東、河南，而同年人口數(shù)量最多的省份是廣東、山東、河南、四川、江蘇，表明人口規(guī)模直接影響區(qū)域畜牧業(yè)生態(tài)足跡規(guī)模，人口密集區(qū)一般具有更高的畜牧業(yè)生態(tài)足跡需求。總體來說，飲食習(xí)慣、人口數(shù)量及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平都是影響一個(gè)地區(qū)畜牧業(yè)生態(tài)足跡的主要因素。

3.2 生態(tài)承載力分析

生態(tài)承載力是一個(gè)地區(qū)的生態(tài)足跡供給量，其實(shí)質(zhì)是區(qū)域內(nèi)的資源環(huán)境要素對(duì)生態(tài)足跡需求的支撐能力。人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的生態(tài)足跡需求多種多樣，農(nóng)田、水網(wǎng)、森林等自然環(huán)境所能提供的生態(tài)足跡供給與需求之間存在復(fù)雜聯(lián)系。畜牧業(yè)生態(tài)承載力屬于一個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)部門內(nèi)的生態(tài)足跡問題，因此，研究采用與畜牧業(yè)相關(guān)的草地和農(nóng)田進(jìn)行測(cè)算。

總體來看，畜牧業(yè)生態(tài)承載力呈現(xiàn)一定波動(dòng)上升態(tài)勢(shì)，由2001年的9.10×107hm2增長至2018年的1.42×108hm2。促進(jìn)畜牧業(yè)生態(tài)承載力增長的因素有：全國草地面積與草地綜合植被蓋度總體呈上升趨勢(shì)，天然草原產(chǎn)草量明顯增加；以玉米為代表的飼料糧播種面積逐步擴(kuò)大，飼料糧產(chǎn)量穩(wěn)步增長。受草地和飼料糧生產(chǎn)面積影響，不同省區(qū)畜牧業(yè)生態(tài)承載力具有明顯差異，2018 年生態(tài)承載力最高值為內(nèi)蒙古的1.85×107hm2，最低值為上海的9.00×103hm2。畜牧業(yè)生態(tài)承載力較高的地區(qū)主要分布在內(nèi)蒙古、新疆等草地面積廣闊的牧區(qū)和黑龍江、山東、河南等糧食產(chǎn)量較高的農(nóng)區(qū)，北京、上海等大中城市群和東南沿海地帶等草地或耕地資源稟賦不佳地區(qū)通常表現(xiàn)出較低的生態(tài)承載力。我國人口總量呈現(xiàn)一定穩(wěn)定增長態(tài)勢(shì)，因此人均畜牧業(yè)生態(tài)承載力的變化趨勢(shì)與總承載力的變化趨勢(shì)基本一致。2001年，全國人均畜牧業(yè)生態(tài)承載力為0.0713 hm2，2018 年較之增長42.96%，達(dá)到0.101 9 hm2。東北三省和牧區(qū)的人均生態(tài)承載力都較高，這與其人口偏少、草地或農(nóng)作物植被豐茂等因素有關(guān)；大中城市群和東南沿海地帶本就具有較低的畜牧業(yè)生態(tài)承載力，加之其共有的人口稠密特征，不可避免成為人均畜牧業(yè)生態(tài)承載力最低的地區(qū)。

3.3 生態(tài)承載強(qiáng)度與盈虧分析

生態(tài)足跡深度可反映生態(tài)足跡與生態(tài)承載力之間的關(guān)系，畜牧業(yè)生態(tài)足跡深度可表征區(qū)域畜產(chǎn)品消費(fèi)對(duì)自然資本的依賴情況。分析畜牧業(yè)生態(tài)足跡與生態(tài)承載力的關(guān)系，當(dāng)生態(tài)足跡深度大于1 時(shí)，居民畜產(chǎn)品消費(fèi)超過生態(tài)承載能力，且值越大說明畜產(chǎn)品消費(fèi)造成的生態(tài)環(huán)境壓力越大。2001—2018 年，全國畜牧業(yè)生態(tài)足跡深度長期大于1（圖3），表明畜牧業(yè)長期處于生態(tài)赤字狀態(tài)，生態(tài)需求超過自然生態(tài)供給。從生態(tài)承載強(qiáng)度來看，2001 年畜牧業(yè)所需的生態(tài)足跡高達(dá)生態(tài)承載力的2.87 倍，盡管此后波動(dòng)下降，但2018 年仍高達(dá)2.46 倍。全國不同地區(qū)畜牧業(yè)生態(tài)足跡深度及變化趨勢(shì)差異顯著：東部地區(qū)畜牧業(yè)生態(tài)超載最為嚴(yán)重，且長期處于生態(tài)超載惡化階段，表明東部地區(qū)生態(tài)超載問題仍未得到根本扭轉(zhuǎn)；中部、西部、東北部的畜牧業(yè)生態(tài)承載壓力依次降低，全國畜牧業(yè)生態(tài)超載呈“東重西輕、東北最輕”的格局，同時(shí)，除東部外的其他地區(qū)畜牧業(yè)生態(tài)足跡深度均呈不同程度波動(dòng)下降態(tài)勢(shì)，說明中西部和東北部已處于畜牧業(yè)生態(tài)超載壓力緩解期，特別是東北部已率先實(shí)現(xiàn)生態(tài)超載向生態(tài)可載的轉(zhuǎn)變。

盡管生態(tài)超載問題有一定緩解趨勢(shì)，但全國生態(tài)赤字量仍在擴(kuò)大，畜牧業(yè)生態(tài)超載問題不容忽視。2001 年，全國畜牧業(yè)生態(tài)赤字為1.70×108hm2，到2018 年赤字量已擴(kuò)大至2.08×108hm2，2014 年赤字峰值一度達(dá)到2.18×108hm2。分省區(qū)來看，僅有西藏、吉林兩省區(qū)在整個(gè)研究期內(nèi)一直處于生態(tài)盈余狀態(tài)；黑龍江、內(nèi)蒙古均在2008 年前后由生態(tài)赤字轉(zhuǎn)為生態(tài)盈余且盈余量波動(dòng)上升，畜牧業(yè)生態(tài)環(huán)境正在積極向好轉(zhuǎn)變；青海在2009 年由生態(tài)盈余轉(zhuǎn)為生態(tài)赤字，且生態(tài)赤字有加速擴(kuò)大趨勢(shì)，生態(tài)需求增速明顯快于生態(tài)承載力的增速，畜牧業(yè)生態(tài)壓力依然嚴(yán)峻。

過高的生態(tài)承載強(qiáng)度和持續(xù)的生態(tài)赤字表明居民畜產(chǎn)品消費(fèi)對(duì)畜牧業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的自然資源存量存在嚴(yán)重的過度消耗。我國畜牧業(yè)生態(tài)環(huán)境雖已顯露恢復(fù)勢(shì)頭，但仍存在以下問題：一是畜牧業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的草地和農(nóng)田系統(tǒng)仍不足以消納其生態(tài)足跡，畜牧業(yè)長期依賴畜牧業(yè)系統(tǒng)以外的生物資源消納其過剩的生態(tài)足跡；二是生態(tài)承載強(qiáng)度具有十分顯著的地域差異，上海、海南、廣東、福建、北京、浙江等大中城市群及東南沿海地區(qū)因草地和耕地資源稟賦不佳、人口稠密而成為生態(tài)承載強(qiáng)度最大的地區(qū)，東西部地區(qū)生態(tài)足跡深度差距不斷拉大，2018 年東部地區(qū)生態(tài)足跡深度達(dá)西部地區(qū)的3.52倍，伴隨畜禽養(yǎng)殖業(yè)和人口在東部集聚，預(yù)計(jì)東部地區(qū)畜牧業(yè)生態(tài)赤字和承載強(qiáng)度將進(jìn)一步加劇。

4 結(jié)論

（1）土地環(huán)境對(duì)畜禽糞污的承載能力有顯著提升，可承載豬當(dāng)量增長45.21%，土地環(huán)境承載力指數(shù)下降36.07%，畜牧業(yè)土地環(huán)境由超載轉(zhuǎn)向可載范圍。在全國多數(shù)省區(qū)土地環(huán)境承載狀況好轉(zhuǎn)的同時(shí)，南方特別是東南沿海仍處于嚴(yán)重超載狀態(tài)。

（2）畜牧業(yè)生態(tài)足跡呈上升趨勢(shì)，人均足跡和總足跡分別增長22.81%和34.28%，與此同時(shí)，畜牧業(yè)生態(tài)承載力也有顯著提升，人均承載力和總承載力分別增長42.96%和56.30%，生態(tài)承載強(qiáng)度長期處于超載狀態(tài)但有緩和趨勢(shì)，全國整體呈現(xiàn)“東重西輕、東北最輕”的超載格局。

（3）綜合兩維度來看，中國畜牧業(yè)環(huán)境約束嚴(yán)峻但正在趨向緩和狀態(tài)，特別是土地環(huán)境約束明顯好轉(zhuǎn)，但生態(tài)環(huán)境約束形勢(shì)依然不容樂觀，生態(tài)環(huán)境約束總體要重于土地環(huán)境約束且長期未得到足夠重視。