阜阳市畜禽粪便产生量测算及土地承载量分析

郭 强，桑晓媛，汪 磊

(阜阳市畜牧兽医技术推广站，安徽阜阳 236001)

据第一次全国污染源普查公报资料显示，畜禽养殖业主要水污染物排放化学需氧量1 268.26万t、总氮102.48万t和总磷16.04万t，分别占农业源排放总量的95.8%、37.9%和56.3%，已成为我国农业面源污染最主要的“贡献者”[1]。阜阳市是畜牧业大市，是安徽省重要的畜产品主产区。2017年全市肉蛋奶总产85.01万t，占全省的1/7。肉类产量位居全省第一位，禽蛋产量居全省第四位。随着畜牧业的快速发展，畜禽粪便处理不当带来的环境问题日益突出。向土壤排放过量粪便，不仅不利于改善土壤质量，反而会造成土壤质量下降，过量的粪便经过雨水冲刷、地表径流等途径进入河流、湖泊，对水环境质量构成严重威胁。因此，开展阜阳市畜禽粪便产生量估算、农田畜禽粪便承载量分析尤为必要[2]。

国内外对于区域畜禽产生量估算、畜禽排泄系数研究、土地承载力分析已有报道。黄红英等[2]运用加权法获得畜禽粪便日排泄系数估算江苏省畜禽粪便产生量，并进行农田承载预警分析；雷亚非[3]对新乡市畜禽粪尿产生量及其环境效应进行分析；廖青等[4]对广西畜禽粪便产生量进行了估算，并开展环境影响评价。目前，安徽省尚无统一的畜禽粪便产生量计算方法，笔者在前人研究的基础上，通过调查分析，对不同估算方法进行优化组合，并结合相关统计数据，对阜阳市畜禽粪便产生量进行了定量研究，并根据耕地保有量测算了阜阳市土地承载量，以期为畜禽养殖业污染防控和可持续发展提供参考。

1 数据来源与研究方法

1.1基础数据

1.1.1饲养量。数据主要来源于阜阳市统计局2017年畜牧生产统计数据。各畜种出栏量为第四季度公布的统计数据，存栏量为一、二、三、四季度存栏量的平均值作为常年存栏量，统计局未统计的畜种按照2017年农业部门专业年报数据进行测算：生猪出栏568.90万头、母猪存栏31.55万头、牛出栏33.07万头、母牛存栏12.77万头、羊出栏310.88万只、母羊存栏67.91万只、家禽出栏6 885.71万只、家禽存栏1 242.67万只。

1.1.2畜禽粪便排泄系数。畜禽粪便排泄系数受动物种类、品种、性别、生长期、体重等诸多因素影响，我国目前尚无统一的国家标准，各地也没有相应的地方标准，该研究中畜禽粪便排泄系数参考《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册》和黄红英等[2]的研究(表1)。

表1 畜禽粪便排泄系数

1.1.3耕地面积。根据阜阳市国土资源局提供数据，2017年阜阳市耕地保有量为64.788万hm2。

1.2计算方法

1.2.1畜禽粪便产生量的计算。

Q=∑(Ni×Pi)×R×0.001

式中，Q为畜禽的年度粪便(养分)产生量(t)；Ni为第i种畜禽饲养量(头、只)；Pi为第i种畜禽排泄系数(kg/d)；R为饲养周期；0.001为换算常数。

生猪：分为育肥猪和能繁母猪。育肥猪饲养量按出栏量计算，饲养周期180 d；能繁母猪饲养量按存栏量计算，饲养周期365 d。牛：分为育肥牛和基础母牛。育肥牛饲养量按出栏量计算，由于阜阳以架子牛育肥为主，折算饲养周期为260 d；母牛饲养量按存栏量计算，饲养周期365 d。羊：分为育肥羊和能繁母羊。育肥羊饲养量按出栏量计算，饲养周期190 d；母羊饲养量按存栏量计算，饲养周期365 d。家禽：分为肉禽和蛋禽。肉禽饲养量按出栏量计算，饲养周期70 d，蛋禽饲养量按存栏量计算，饲养周期365 d。

1.2.2畜禽粪便农田承载量的计算方法。

L=a×Q/S

式中，Q为畜禽年粪便(养分)产生量(t)；L为年均单位面积农田畜禽粪便(养分)承载量(t/hm2)；a为进入农田的畜禽粪便量(养分)占畜禽粪便(养分)产生量的比例(%)；S为有效耕地面积(hm2)。

在不考虑畜禽粪便收集、运输及处理过程中的损失且全部还田的情况下(a=100%)；若考虑上述因素，固体粪便堆肥、污水氧化塘贮存或厌氧发酵后农田利用为主的，粪污收集处理过程中氮留存率推荐值62%(磷留存率72%)[5]，a分别取62%(N)和72%(P)。

2 结果与分析

2.1畜禽粪便产生量根据“1.2.1”方法计算，阜阳市畜禽粪尿产生总量为1 343.86万t。其中，生猪粪尿产生量574.13万t，占全市畜禽粪尿总量的42.72%；牛粪尿产生量395.25万t，占全市畜禽粪尿总量的29.41%；羊粪尿产生量238.96万t，占全市畜禽粪尿总量的17.78%；家禽粪便产生量135.51万t，占全市畜禽粪尿总量的10.08%。

畜禽产生粪便中含总氮和总磷分别为92 220.46、14 199.54 t。猪粪便氮和磷分别占总氮和总磷的42.30%和34.79%；牛粪便氮和磷分别占总氮和总磷的27.74%和23.30%；羊粪便氮和磷粪便占总氮和总磷的21.40%和15.09%；家禽粪便氮和磷分别占总氮和总磷的8.56%和26.82%。

2.2畜禽粪便农田承载量单位耕地面积的畜禽粪便负载情况是粪便环境风险评估的基本参数[6]。2017年阜阳市耕地保有量64.788万hm2，应用“1.2.2”畜禽粪便农田承载量计算方法，在不考虑畜禽粪便收集、运输及堆肥处理过程中的损失且全部还田的情况下(a=100%)，估算了阜阳市耕地年承载量为畜禽粪便总量20.7 t/hm2，总氮量142.34 kg/hm2、总磷量21.92 kg/hm2。若考虑畜禽粪便中氮磷损失(a=62%，72%)，则阜阳市耕地年承载量为总氮量88.30 kg/hm2、总磷量15.78 kg/hm2。

2.3畜禽粪便农田承载量分析畜禽粪便农田承载量是指土地生态系统可持续运行的条件下，单位耕地面积承载的最大畜禽粪便量，直接反映了一个地区农田消纳畜禽粪便的能力，是评价环境风险的基本参数，也是间接衡量畜禽饲养密度及畜禽养殖业布局是否合理的一项重要指标。目前国内尚无统一的单位面积耕地土壤的畜禽粪便还田量、氮和磷养分负载量标准。多数学者认为土地畜禽粪尿负荷量为30～45 t/hm2，高出这个水平就会造成土壤富营养化，对环境产生影响[3]。2002年，国家环保局自然生态保护司制定的《全国规模化畜禽养殖业污染情况调查及防治对策》中耕地畜禽粪尿负载量为30 t/hm2。耕地畜禽粪便氮、磷养分限量研究基本都参照欧盟农业政策规定，粪肥年施氮量的限量标准为170 kg/hm2，土壤的粪便年施磷量不能超过35 kg/hm2。

在不考虑畜禽粪便收集、运输及堆肥处理过程中的损失且全部还田的情况下(a=100%)，2017年阜阳市耕地年承载量为畜禽粪便总量20.7 t/hm2、总氮量142.34 kg/hm2、总磷量21.92 kg/hm2。3项指标均低于限量标准值。若考虑畜禽粪便处理过程中氮磷损失，则阜阳市单位耕地面积承载氮磷的量比限量标准更低。

据统计局数据，2017年阜阳市小麦种植面积为49.128万hm2，玉米种植面积为30.029万hm2，大豆种植面积为11.293万hm2。根据农业部推荐值[5]，以氮为基础，采用粪肥全部就地利用模式，仅这3类大田作物就可以承载1 746.68万头猪当量；按每头猪当量氮养分供给量7.0 kg计算，阜阳市2017年畜禽粪便排放的氮量相当于1 317.44万头猪当量。另外，阜阳市2017年农作物播种总面积为125.79万hm2，包括瓜果蔬菜等经济作物。经济作物的种植也消纳了部分畜禽粪便，表明阜阳市尚有很大的畜禽承载空间。

3 结论与讨论

由于受畜禽饲养数量、畜禽排泄系数、畜禽粪便中氮磷含量波动及统计数据的不准确性等多因素影响，估算的畜禽粪便年产生量与实际情况会存在一定的误差[7]。该研究采用2017年统计局公布的畜牧生产数据。阜阳市主要养殖畜种为生猪、牛、羊和家禽，家禽中鸡占85%。以生猪、牛、羊和家禽四大畜种对全市畜禽粪便产生量及氮、磷含量进行估算，其他畜种因养殖数量较少，未列入估算。在计算粪便产生量时，把畜禽分为2类：肉用和繁殖用畜禽。肉用畜禽按照年出栏量计算粪便产生量，繁殖用畜禽按照年均存栏量计算粪便产生量，计算方法更加科学、准确。粪便排泄系数主要参考2009年《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册》华东区畜禽养殖产污系数，手册中没有的数据采用黄红英等[2]总结研究的各种畜禽排泄系数及粪便中氮磷含量。

虽然阜阳市畜禽粪便农田承载量未超过限量值，不代表畜禽粪便对环境污染风险低或无影响。阜阳市人口众多，原有养殖场存在离村庄较近，结构和布局不合理，个别养殖场粪污处理利用不到位，导致局部出现面源污染问题，粪便农田承载量不均。另外，畜禽饲喂过程中使用饲料添加剂及抗生素，不能在动物体内完全吸收代谢的抗生素和重金属元素

大部分以畜禽粪便的形式排出体外，进入环境，对环境造成威胁[8]。因此，优化畜禽业布局，加强兽药饲料使用监管，加强畜禽粪便处理和资源化利用，是防止畜禽粪便污染环境，促进畜牧业转型升级的重要措施，必须高度重视。

[1] 关文超.《条例》保驾促畜牧业和谐发展：《畜禽规模养殖污染防治条例》颁布实施[J].山西饲料，2013(6)：25-26.

[2] 黄红英，常志州，叶小梅，等.区域畜禽粪便产生量估算及其农田承载预警分析：以江苏为例[J].江苏农业学报，2013，29(4)：777-783.

[3] 雷亚非.畜禽粪尿产生量及其环境效应分析[J].河南畜牧兽医，2017，38(10)：3-5.

[4] 廖青，黄东亮，江泽普，等.广西畜禽粪便产生量估算及对环境影响评价[J].南方农业学报，2013，44(4)：627-631.

[5] 农业部办公厅.畜禽粪污土地承载力测算技术指南[A].2018-01-15.

[6] 王晓燕，汪清平.北京市密云县耕地畜禽粪便负荷估算及风险评价[J].农村生态环境，2005，21(1)：30-34.

[7] 马良，邱寒峰，张晓萍，等.桐乡市畜禽养殖粪便产生量估算及农田承载力分析[J].浙江农业科学，2017，58(10)：1798-1800，1817.

[8] 王瑞，魏源送.畜禽粪便中残留四环素类抗生素和重金属的污染特征及其控制[J].农业环境科学学报，2013，32(9)：1705-1719.