中国实施种养结合减排效益研究

刘晨峰 吴悦颖 张文静 郭黎卿 文宇立

(环境保护部环境规划院，北京 100012)

畜禽粪污具有资源特性，富含有机物和氮、磷、钾等营养元素，是天然的肥料资源，自古以来都是中国农业肥料的主要来源。20世纪80年代后，随着化肥工业的兴起，化肥施用量迅猛增加，有机肥施用量逐渐压缩。据农业部全国农业技术推广中心统计数据，中国有机肥在肥料总投入量中的比例已从1949年的99.9%，持续下滑到近年的10%以下[1-2]，远低于美国及欧洲等国家的40%～60%[3-4]。化肥高投入与有机肥投入不足造成各地土壤出现普遍性板结和酸化，有机质含量降低，肥料吸收利用效率和粮食生产效率难以提高[5-6]，既造成资源浪费，又带来严重的面源污染问题。

2015年中央1号文件提出“加强农业生态治理”，强调要加强农业面源污染治理，改善土地生态环境。农业部先后发布了《关于打好农业面源污染防治攻坚战的实施意见》(农科教发[2015]1号)和《全国农业可持续发展规划(2015—2030年)》，将“一控两减三基本”作为工作目标和重点任务，明确提出要“减少化肥和农药使用量，实现畜禽养殖废弃物基本综合利用”。这是继《畜禽规模养殖污染防治条例》(国院令第643号)、《水污染防治行动计划》(国院发[2015]17号)之后，中国遏制农业面源污染趋势、改善土地生态环境、转变农业发展方式、促进循环农业、生态农业发展的又一有力举措。

将畜禽养殖粪污资源化利用，既能培肥地力，又能减少化肥施用量，是落实中国实施“一控两减三基本”政策的重要措施，可发挥协同控制面源污染的综合效益。因此，本研究依据各区域养殖量和土地资源现状，核算各省份畜禽粪污养分总量和化肥现状施用量，评估不同省份由于畜禽粪肥养分的替换带来的化肥总氮/总磷减施率和流失减排量。针对“推进种养结合、促进畜禽粪污资源化利用”提出了对策建议，为中国推进农业减排工作、转变农业发展方式、发展循环农业提供参考。特别说明，由于数据原因，暂不涉及港澳台地区，本研究仅以31个省份的数据来统计全国数据。

1 分析方法

1.1 畜禽粪便养分可利用量测算

以《2012年畜牧业年鉴》各省生猪、奶牛、肉牛、蛋鸡、肉鸡5类主要畜禽养殖量为依据，参考《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册》，通过当量猪[7]生长周期内的产污系数(总氮、总磷分别取值为4.72、0.67 kg/头[8-9])估算粪污总氮、总磷养分总量。粪便养分在处理、存储和施用过程中会有所损失，在土壤中还残留无法被作物吸收利用的养分，参考文献[10]、[11]中总氮、总磷养分利用系数(总氮、总磷分别取值为0.70、0.97)，得到各省份粪便总氮、总磷养分可利用量。

1.2 化肥减施率与流失减排量测算

结合刘晨峰等[12]的研究结果，中国畜禽养殖粪肥总氮、总磷可利用量分别占耕地有机肥安全消纳容量的28%和24%，中国现有耕地可消纳全部畜禽养殖产生的粪肥养分量。在此前提下，根据《2013年中国农村统计年鉴》各省份农用化肥中氮肥、磷肥以及复合肥(按照三元复合肥15-15-15型计)施用量(纯量)，测算各省份氮、磷肥的现状施用量。化肥总氮/总磷减施率与流失减排量计算公式如下：

AACN/P=QN/P+QCFN/P

(1)

RRAN/P=AUN/P/AACN/P×100%

(2)

CERN/P=AUN/P×RrN/P

(3)

式中：AACN/P为氮肥/磷肥现状施用量，t；QN/P为氮肥/磷肥施用量，t；QCFN/P为复合肥氮/磷施用量，t；RRAN/P为化肥总氮/总磷减施率，%；AUN/P为化肥可替代量，即粪肥总氮/总磷可利用量，t；CERN/P为化肥总氮/总磷流失减排量，t；RrN/P为化肥总氮/总磷流失系数，采用《第一次全国污染源普查——农业污染源肥料流失系数手册》中全国各省份种植区平均总氮、总磷流失系数。

2 结果与分析

2.1 畜禽粪肥总氮、总磷可利用量与化肥现状施用量

全国畜禽养殖粪肥总氮、总磷养分总量分别为841.45万、119.19万t，总氮、总磷养分可利用量分别为589.01万、115.61万t(见表1)，全国化肥总氮、总磷减施率分别为19%、8%。从估算结果看，山东、河南、河北、辽宁、黑龙江、四川、湖南等省份为养殖大省，养殖粪污总氮、总磷产生量约占全国粪肥总氮、总磷总量的51%。考虑复合肥总氮、总磷含量，中国氮肥现状施用量为3 063.43万t，磷肥现状施用量为1 492.23万t。河南、湖北、广东、福建、江苏等省份总氮施用强度超过400 kg/hm2，总磷施用强度超过150 kg/hm2。

2.2 化肥减施率分析

化肥总氮减施率为7%～47%，其中青海、辽宁、海南、黑龙江、北京的化肥总氮减施率≥30%；山东、湖南、四川等12个省份的化肥总氮减施率为20%～<30%；福建、甘肃、上海等11个省份的化肥总氮减施率为10%～<20%。全国化肥总氮减施率为19%，这说明，用畜禽粪肥总氮可利用量替换化肥总氮现状施用量，全国大约可替换1/5的化肥总氮施用量。

化肥总磷减施率为4%～25%，其中辽宁、北京、青海、海南、湖南等12个省份的化肥总磷减施率≥10%；其余19个省份的化肥总磷减施率<10%。全国化肥总磷减施率为8%，这说明，用畜禽粪肥总磷可利用量替换化肥总磷现状施用量，全国大约可替换1/10的化肥总磷施用量。

相比而言，全国畜禽粪肥全部还田施用后，可替代的化肥总氮量更大。

2.3 化肥总氮/总磷流失减排量分析

根据养分流失减排量测算结果，由于畜禽养殖粪肥替代化肥，全国总氮、总磷流失减排量分别为19.54万、1.04万t。根据2010年2月全国污染源普查公报，全国种植业总氮、总磷排放量分别为159.78万、10.87万t，总氮、总磷流失减排量分别占去全国种植业总氮、总磷排放量的12.2%和9.6%。山东、河南、四川、湖南、广东、新疆的总氮流失减排量均在1万t以上，共10.50万t，约占全国总氮流失减排量的54%。四川、湖南、广东、湖北、山东、广西、河南及河北的总磷流失减排量均在500 t以上，共6 565.18 t，约占全国总磷流失减排量的63%。

3 结 语

通过数据测算可知，中国畜禽养殖粪污养分可利用量均在各省份耕地有机肥安全消纳容量之内，畜禽养殖粪污还田农用应是中国实施化肥减量化政策的根本性和保障性措施；既能减轻由于利用不足造成的养殖污染，又能优化中国肥料结构，提高土壤有机质含量，提高氮、磷养分吸收效率，实现农产品产量由化肥依赖型逐渐优化为地力保障型，发挥种养协同控制的综合减排效益。主要提出以下对策措施：

(1) 科学规划，统筹种养布局。

目前，各省份正在编制《“十三五”畜牧业发展规划》与《“十三五”畜禽养殖污染防治规划》，一是需根据本省环境敏感区科学划定“禁养区、限养区”；二是根据本省耕地资源分布特征和养殖负荷合理规划种养布局，划定“适养区”，推动养殖布局由养殖密集分布区向环境承载力较大的农业种植区调整转移。将“适养区”划定在蔬果花种植基地、药材培育基地、茶叶种植基地等耕地资源丰富的区域，依据土地消纳潜力规划养殖规模和养殖企业位置，新建养殖场、“禁养区”和“限养区”内需外移搬迁的养殖场逐步转移至“适养区”，最大程度减少种养结合过程中的养分损失、粪肥运输及劳动力成本，减少粪污资源化利用难度。

表1 全国化肥总氮/总磷减施率与流失减排量

(2) 出台政策措施，促进粪肥利用。

出台促进畜禽养殖粪污资源化利用的经济政策和措施。①落实“一控两减三基本”政策，逐步取消化肥补贴政策，出台区域化肥税收政策、化肥管控措施，提高化肥施用成本，逐步调整肥料结构；②引导扶持有机肥产业，在畜禽粪便资源化利用过程中制定养殖场清洁生产补贴、粪肥运输补贴、有机肥生产补贴、有机肥购肥补贴及税收优惠政策，提高有机肥的竞争优势；③发挥市场机制，利用公私合营模式等市场运作模式建立粪肥交易市场或沼液配送中心，在供肥方与需肥方之间搭建桥梁，以市场之手全力推进种养结合。

(3) 加强技术指导，促进科学还田。

充分发挥各地农业技术服务站的作用，以县为单位评估本辖区耕地氮、磷养分需求总量和粪肥养分可利用量，依托各区域现有生态养殖基地、生态种植园区，对各区域不同土壤类型、不同作物类型及不同种植方式下的施肥结构和施肥技术参数进行分析整理，编制“畜禽粪污科学施用技术指南”等文件，指导各地开展畜禽粪肥科学还田，减少不当施肥造成的环境风险。

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[11] USEPA.Risk management evaluation for concentrated animal feeding operations[R].Washington，D.C.：USEPA，2004.

[12] 刘晨峰，郭黎卿，文宇立，等.“十二五”畜禽养殖污染减排问题及防治对策[J].环境污染与防治，2015，37(3)：86-89.