武威市畜禽糞便負(fù)荷變化與環(huán)境效應(yīng)分析

嚴(yán)秉蓮，趙詠中，魏曉燕

(武威市畜牧獸醫(yī)科學(xué)研究院，甘肅 武威 733000)

甘肅省武威市是一個農(nóng)業(yè)大市，轄涼州區(qū)和民勤、天祝、古浪三縣，近年來，全市上下堅(jiān)定不移走“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”之路，因地制宜打造沿山、沿川、沿沙“三大特色產(chǎn)業(yè)帶”，“牛羊豬雞”產(chǎn)業(yè)得到了進(jìn)一步優(yōu)化，產(chǎn)業(yè)新格局初步呈現(xiàn)，養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大，集約化程度越來越高，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。但是，規(guī)模養(yǎng)殖在帶來畜禽飼養(yǎng)技術(shù)水平提高以及畜產(chǎn)品總量和經(jīng)濟(jì)效益增加的同時，也帶來了畜禽糞便相對集中和處理難的問題。本次分析將2017-2020年農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)中的年底存欄數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，立足本地實(shí)際，參考相關(guān)文獻(xiàn)確定畜禽飼養(yǎng)期和排泄系數(shù)，估算出年畜禽生產(chǎn)糞污數(shù)量，再根據(jù)全市消納畜禽糞便的載體種類和數(shù)量測算出糞便負(fù)荷量，據(jù)此分析我市畜禽糞便對可耕地的污染風(fēng)險(xiǎn)。

1 材料與方法

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2017-2019畜禽養(yǎng)殖數(shù)量來源于《武威市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)年報(bào)表》公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020年為年底不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)。為便于測算，把除基礎(chǔ)母畜外的供需、仔畜、后備畜等統(tǒng)稱為育肥畜。

從表1看出，武威市畜禽養(yǎng)殖量總體保持快速增長態(tài)勢，尤其是牛羊和雞增長速度較快，但生豬受非洲豬瘟疫情影響，2019年下滑到最低點(diǎn)，2020年全市抓緊抓實(shí)生豬生產(chǎn)，全力保障市場供應(yīng)，生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量、效益和競爭力得到了穩(wěn)步提升，為全省乃至全國生豬穩(wěn)產(chǎn)保供發(fā)揮了積極作用。

表1 2017-2020年畜禽養(yǎng)殖量變化表 萬頭，只

從表2看出，武威市畜禽養(yǎng)殖量的41.51%來源于涼州區(qū)，是因?yàn)闆鲋輩^(qū)人多地少，屬于武威市的養(yǎng)殖密集區(qū)，尤其是奶牛、肉牛和繁殖母豬養(yǎng)殖占比較大，分別為78.65%、65.13%和72.00%，這與涼州區(qū)是全國肉牛養(yǎng)殖大縣和生豬調(diào)出大縣，也是河西走廊黃金奶源基地之一相適應(yīng)。羊產(chǎn)業(yè)因?yàn)榻鼛啄晷星榭春?，加上保險(xiǎn)政策的落實(shí)，農(nóng)戶發(fā)展信心大增，各縣區(qū)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，主動選留繁殖畜群的養(yǎng)殖戶增加，尤其是民勤縣，作為肉羊之鄉(xiāng)，選留繁殖母羊遠(yuǎn)超涼州區(qū)，占到全市29.33%。古浪縣育肥肉羊在近幾年發(fā)展迅速，其育肥技術(shù)遠(yuǎn)近聞名，育肥羊存出欄均在全市排名領(lǐng)先。

表2 2020年各縣區(qū)畜禽養(yǎng)殖數(shù)量 萬頭，只

1.2 不同畜種的飼養(yǎng)期和產(chǎn)排污系數(shù)確定

1.2.1 飼養(yǎng)期 即畜禽被飼養(yǎng)的周期，一般以天(d)表示，在實(shí)地調(diào)研本地實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，又參考了相關(guān)的研究文獻(xiàn)，分別確定出各類畜禽的飼養(yǎng)期如表1-3。

1.2.2 畜禽糞便的日排泄系數(shù)是估算畜禽糞便產(chǎn)量的常見參數(shù) 畜禽日排泄系數(shù)與諸多因素有關(guān)，如畜禽品種、體重、生長階段、飼料、地域等，不同文獻(xiàn)提供的數(shù)據(jù)也不完全相同，本研究通過調(diào)查部分養(yǎng)殖場和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合武威市規(guī)模養(yǎng)殖比例和絕大多數(shù)為干清糞的清糞方式，分析比較后最終確定畜禽糞便排泄系數(shù)如下表。

表3 用于畜禽排污量估算的參數(shù)2 kg

2 結(jié)果與分析

2.1 畜禽糞便排放量估算

排污數(shù)量=年底存欄數(shù)×年排糞污量

2.1.1 各類畜禽糞便成分和豬糞當(dāng)量負(fù)荷參數(shù)表 不同種類畜禽糞便中的物質(zhì)成分含量不一，其肥效養(yǎng)分差異較大，畜禽糞便污染來源主要是氮和磷，故在分析養(yǎng)分污染時應(yīng)以各種畜禽糞便的含氮(磷)量為基礎(chǔ)，統(tǒng)一換算為豬糞當(dāng)量，統(tǒng)計(jì)后得到的糞污污染才具有可比性3。各類畜禽糞便成分及換算成豬糞當(dāng)量的換算系數(shù)見下表。

表4 各類畜禽糞便成分和豬糞當(dāng)量負(fù)荷參數(shù)表 %

2.1.2 武威市畜禽糞便排放量變化趨勢 根據(jù)《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》，武威市土壤磷含量低于60 mg/kg，承載力應(yīng)以氮素為基礎(chǔ)進(jìn)行測算，故排泄糞便數(shù)量也以氮為基礎(chǔ)換算成豬糞數(shù)量。

表5 2017-2020年武威市畜禽排污數(shù)量估算萬噸豬糞當(dāng)量

從上表看出，2017-2019年三年間畜禽排污總數(shù)量比較平穩(wěn)，武威市牛糞和豬糞緩慢下行，羊糞和雞糞平穩(wěn)上升，屬于調(diào)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級階段， 2020年年初，武威市因地制宜打造“沿山沿川沿沙”三大特色產(chǎn)業(yè)帶，沿山區(qū)利用原有養(yǎng)殖設(shè)施適當(dāng)提升改造,充分發(fā)揮天藍(lán)地凈、空氣好、土壤污染少的優(yōu)勢,打造牦牛、細(xì)毛羊和肉牛、肉羊繁育基地,提高畜群產(chǎn)出能力,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)母畜多、繁殖仔畜多、農(nóng)民收入多的良性循環(huán)；沿川區(qū)提升改造養(yǎng)殖設(shè)施,調(diào)減養(yǎng)殖規(guī)模，適度發(fā)展牛、羊、豬、雞生產(chǎn)；沿沙區(qū)引進(jìn)和培育龍頭企業(yè)，著力打造奶牛養(yǎng)殖基地,擴(kuò)大發(fā)展肉牛、肉羊設(shè)施育肥規(guī)模。牛羊豬雞產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展，總體規(guī)模不斷擴(kuò)大，養(yǎng)殖存欄量增長幅度為26.75%，畜禽排污量增長幅度為14.93%。

表6 不同畜禽糞便產(chǎn)生量空間變化(2020) 萬t

2.1.3 武威市畜禽糞便排放量空間分布

從空間分布來看，2019年畜禽糞尿總量年排放量最大的是涼州區(qū)，占全市排放量的53.98 %，其次為古浪縣和天?？h，糞便占16.39%和16.05%，最少的在民勤縣，占全市排放量的13.58%。

從上表還可以看出，武威市畜禽糞便產(chǎn)生量中最多的是牛糞，為231.90萬t豬糞當(dāng)量，占總量的47.50%；其次為羊糞，為138.92萬t豬糞當(dāng)量，占總量的28.45%，位居第三的為豬糞，為80.85萬t豬糞當(dāng)量，占總量的16.56%，產(chǎn)量最少的是雞糞，為36.56萬t豬糞當(dāng)量，占總量的7.49% ，這與武威市近年來“穩(wěn)定豬雞、發(fā)展牛羊”畜牧業(yè)規(guī)劃相契合。

2.1.4 畜禽糞便中純養(yǎng)分空間分布 畜禽糞便污染來源主要是氮和磷，糞便年施氮量與土壤質(zhì)地、肥力和氣候等自然條件有關(guān)，綜合考慮這些影響因素，歐洲給糞肥年施氮量的限量標(biāo)準(zhǔn)定為170 kg/hm2,超過這個極限值將會帶來硝酸鹽的淋洗，造成環(huán)境污染。

表7 畜禽糞便及純養(yǎng)分空間分布 萬t ,%

從上表可以看出，武威市的畜禽糞便一半以上產(chǎn)自涼州區(qū)，與涼州區(qū)是全國生豬調(diào)出大縣、全省肉牛產(chǎn)業(yè)大縣和肉羊產(chǎn)業(yè)強(qiáng)縣分不開。

2.2 畜禽糞便負(fù)荷估算

目前對于畜禽糞便處理的主要出路仍然是作為有機(jī)肥還田，許多畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家也將農(nóng)田作為畜禽糞便的負(fù)載場所，用來消化其中的養(yǎng)分，農(nóng)田作為畜禽糞便消納場所的容量既取決于土壤的質(zhì)地、肥力，又受作物收獲時籽粒和秸稈吸收量的影響。

2.2.1 武威市糞便利用載體現(xiàn)狀 武威市是農(nóng)業(yè)大市，消納畜禽糞便的主要載體有大田作物地、蔬菜園藝地、瓜果類以及中藥材地，尤其近年來建設(shè)的日光溫室，已成為武威市農(nóng)民增收致富的主要來源，同時也是畜禽糞便消納的重要載體，據(jù)調(diào)查，1畝地的日光溫室需要6～8 t腐熟的牛羊糞作為基肥培肥地力，才能正式投入生產(chǎn)。

表8 武威市糞便利用載體變化趨勢 萬hm2

從上表可以看出，武威市歷年畜禽糞便利用載體的平均面積是25.49萬hm2，隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的逐步推進(jìn)，科學(xué)調(diào)整糧經(jīng)比例，在保證糧食生產(chǎn)的同時，大田作物種植面積越來越少，節(jié)水高效的經(jīng)濟(jì)作物面積日漸增多，尤其2020年農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度空前，各縣區(qū)立足自然資源，因地制宜發(fā)展露地蔬菜、日光溫室精細(xì)果蔬、葡萄、枸杞、中藥材等特色產(chǎn)業(yè)，使得畜禽糞便還田作用越來越突出。

表9 武威市糞便利用載體空間分布 萬hm2

2.2.2 武威市農(nóng)田對畜禽糞便負(fù)荷的表現(xiàn)方式和估算數(shù)據(jù) 農(nóng)田對畜禽糞便負(fù)荷是指單位面積施入的畜禽糞便量，用公式:豬糞(養(yǎng)分N)負(fù)荷=年產(chǎn)糞污豬糞當(dāng)量(養(yǎng)分N數(shù)量)/年末耕地面積計(jì)算,其大小取決于當(dāng)?shù)貧夂颉?fù)種指數(shù)、作物產(chǎn)量、土壤類型、種植結(jié)構(gòu)、養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)等多個元素，一般用單位面積的年施豬糞當(dāng)量或年施氮(磷)量表示，可以直接反映該地區(qū)耕地消納畜禽糞便的能力，而單位面積耕地土壤的氮、磷養(yǎng)分負(fù)荷反映了畜禽糞便對于耕地土壤的污染風(fēng)險(xiǎn)。 根據(jù)《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》和武威市耕地土壤磷素含量 ，畜禽糞便負(fù)荷應(yīng)以氮素為基礎(chǔ)進(jìn)行測算。

《全國規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查及防治對策》中提出每公頃耕地能夠承載的畜禽糞便豬糞當(dāng)量為30 t左右。糞便年施氮量與土壤質(zhì)地、肥力和氣候等自然條件有關(guān)，綜合考慮這些影響因素，歐洲糞肥年施氮量的限量標(biāo)準(zhǔn)定為170 kg/hm2,超過這個極限值將會帶來硝酸鹽的淋洗，造成環(huán)境污染。

表10 武威市2017-2020年可耕地糞污負(fù)荷 萬hm2 萬t t/hm2 kg/hm2

由上表可以看出，2017-2019年豬糞負(fù)荷和養(yǎng)分N負(fù)荷比較平穩(wěn)， 2020年增長率過高，達(dá)到14.93%。

表11 武威市各縣區(qū)可耕地2020年單位面積實(shí)際負(fù)荷 萬hm2 萬t t/hm2 kg/hm2

從上表可以看出，武威市養(yǎng)殖畜禽糞便對環(huán)境影響總體上還未超載，但三縣一區(qū)畜禽養(yǎng)殖的發(fā)展水平卻極不平衡，對環(huán)境造成的影響也有很大差別，涼州區(qū)養(yǎng)殖畜禽產(chǎn)生的糞便排放量在全市范圍內(nèi)屬于較高水平，已超過《畜禽糞便安全使用準(zhǔn)則》NY/T1334-2007中的麥田最高建議標(biāo)準(zhǔn)19 t/hm2；天?？h表觀排放量29.45 t/hm2已接近最大限量標(biāo)準(zhǔn)30 t/hm2，但天?？h是牧業(yè)大縣，有可利用草原40多萬hm2，草食畜糞便隨游走放牧被排在廣闊的草原上，雖然對耕地造成污染風(fēng)險(xiǎn)較小，但也應(yīng)落實(shí)封山禁牧和退耕還草政策，科學(xué)調(diào)減養(yǎng)殖規(guī)模、推行牧繁農(nóng)育養(yǎng)殖模式，做到以草定畜、草畜平衡，防止草原荒漠化，維護(hù)草原生態(tài)環(huán)境。

3 結(jié)語

3.1 科學(xué)布局糞污物排放處理資源

武威市畜禽糞便排放量平均為19.44 t/hm2，各縣區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布不均衡，在養(yǎng)殖密集區(qū)不排除有超過最大限量標(biāo)準(zhǔn)30 t//hm2者，因此要未雨綢繆，盡早做好規(guī)劃，科學(xué)布局養(yǎng)殖區(qū)域，合理調(diào)整養(yǎng)殖規(guī)模，優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)布局，確保畜牧業(yè)健康發(fā)展。

3.2 盡早布局畜牧業(yè)長期發(fā)展規(guī)劃

按照2020年發(fā)展速度，預(yù)計(jì)超不過5年，畜禽糞便就會對耕地造成污染。因此，政府應(yīng)采取行之有效的措施，提高養(yǎng)殖戶環(huán)保意識，業(yè)務(wù)部門應(yīng)多方位探討畜禽糞便資源化利用方式，建立“資源-產(chǎn)品-廢棄物-資源”閉環(huán)式經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，推動武威市畜禽養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展。

3.3 控索種植模式消化糞污物

以農(nóng)牧結(jié)合為主線，探索建立園地養(yǎng)豬、林下養(yǎng)雞、種草養(yǎng)牛羊等多種養(yǎng)殖模式，把規(guī)模養(yǎng)殖場布局在周圍有足夠農(nóng)田、菜地、果園等的農(nóng)業(yè)種植區(qū)或新開發(fā)的荒漠區(qū)，畜禽糞污可就地轉(zhuǎn)化為作為果樹、蔬菜、中藥材、牧草等作物的肥料，化害為利，實(shí)現(xiàn)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的有機(jī)結(jié)合。