浙江省主要畜禽排泄物和作物秸秆养分资源及分布

汪玉磊，单英杰，季卫英，汪洁

(浙江省耕地质量与肥料管理局，浙江 杭州 310020)

随着人们对生态环境的重视，畜禽养殖业和秸秆带来的环境污染问题受到越来越多的关注，畜禽粪便无害处理、防止秸秆露天焚烧也成为水、土、气污染防治的工作之一。明确现有有机资源总量和有机资源养分的区域分布，有助于制定出更加合理的有机资源养分管理措施，减少环境污染，推动农业绿色发展。为此，参照《中国有机肥料养分志》[1]计算粪尿资源量和秸秆资源量的方法，基于浙江省农业统计资料，研究了2016年浙江省畜禽粪尿养分和秸秆资源总量及分布情况，分析和阐明各地畜禽养殖业和秸秆资源对农田环境产生的压力，为今后科学制定养殖业发展规划和处置秸秆提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

畜禽数量、作物产量、作物播种面积等数据来源于《浙江2016年农业统计资料》。畜禽粪尿排泄量以及N、P、K养分含量，主要作物秸籽比及秸秆养分含量参考《中国有机肥料养分志》。

1.2 计算方法

1.2.1 秸秆和粪尿肥产生总量

秸秆产生量为某种作物经济产量与该种作物秸籽比的乘积，即：

(1)

畜禽粪尿产量为牛、猪、羊、家禽、兔数量与生长期排泄量的乘积，即：

(2)

式(1)～(2)中：S表示作物秸秆总产量；i为某种作物；Si为i种作物秸秆产量；Ei为i种作物经济产量；Xi为i种作物秸籽比；M为排泄物总量；Mj为j种动物粪便产量；Uj为j种动物尿液产量；Bj为j种动物数量；Cj为j种动物生产期粪排泄量；Dj为j种动物生产期尿液排泄量。猪、鸡和兔按年末出栏数计算，其他按年末存栏数计算。

1.2.2 秸秆和畜禽粪尿产生养分量

秸秆产量的养分总量为作物秸秆总产生量与作物秸秆养分含量的乘积，即：

(3)

畜、禽粪尿产生的养分总量为畜禽粪便产生养分量与尿液产生养分量的综合，即：

(4)

式(3)～(4)中：Nts为作物秸秆养分产生总量；Ni为i种作物秸秆的养分含量；Ntm为畜禽粪尿养分产生总量；Nmj为j种动物的粪便养分含量；Nuj为j种动物的尿液养分含量。

2 结果与分析

2.1 畜禽排泄物与主要作物秸秆的总量

从图1可以看出，2016年浙江省主要作物秸秆799.34万t，其中，水稻秸秆占62.6%，其次是薯类，占17.4%，豆类、油料和麦类分别占8.1%、6.2%、5.7%。2016年畜禽排泄物总量2 201.53万t，其中猪粪尿总量最多，占总排泄量的71.3%，其次是家禽，占总量的13.0%，牛、羊和兔粪尿分别占总量的9.9%、5.2%和0.5%。

图1 2016年浙江省畜禽排泄物及秸秆总量(万t)

2.2 畜禽排泄物与秸秆的养分总量

从图2可以看出，2016年浙江省畜禽排泄物养分以N最多，为9.85万t，贡献率为猪>家禽>羊>牛>兔。其次是K2O，为8.46万t，贡献率为猪>家禽>牛>羊>兔，P2O5产生量最少，为7.35万t，贡献率为猪>家禽>羊>牛>兔。可以看出，猪的排泄物养分在畜禽排泄物养分中占主体，占比为48.9%。2016年，秸秆产生的养分以K2O最多，为19.66万t，贡献率为水稻>薯类>油料>豆类>麦类，其次为氮，10.08万t，贡献率为水稻>薯类>豆类>油料>麦类，P2O5最少，为2.93万t，贡献率排序同K2O。水稻秸秆养分在主要作物秸秆养分中占主体，占比为53.4%。

图2 2016年浙江省畜禽排泄物及秸秆养分总量

2.3 畜禽排泄物与秸秆养分的区域分布

2016年浙江省畜禽排泄物养分区域性比较明显(图3)，其中，N、P2O5、K2O产生量均以杭州市最多，分别为1.59万、1.21万、1.34万t，舟山市最少，分别为700、500、500 t。N产生量以衢州、金华最多，均大于1万t，其余市都集中在0.68万～0.95万t之间。除杭州外，其他市的P2O5产生量集中在0.48万～0.97万t、K2O产生量集中在0.62万～1.05万t。总体上，畜禽排泄物总养分以杭州市最多，大于4万t，衢州市次之，大于3万t，舟山市最少，仅0.17万t，丽水市次少，1.78万t，其余市均为2万余t。

由于种植结构及播种面积差异，2016年浙江省各市秸秆养分也存在区域性差异(图4)。其中，N、P2O5、K2O产生量均以绍兴市最多，分别为1.30万、0.38万、2.54万t，舟山市最少，分别为900、200、1 400 t。总体上，秸秆产生的K2O量最大，大于N和P2O5产生量之和。粮食主产区秸秆养分产生量较多，秸秆N、P2O5、K2O产生量以绍兴、嘉兴最多，均大于4万t，温州、宁波均大于3.5万t。

2.4 农田单位面积有机资源养分承载量

由于各地种植面积(作物播种面积+茶园面积+果园面积)不同，单纯用有机肥资源量并不能完全说明各地的分布特点，因此，依据各市的畜禽粪尿、秸秆总量和种植面积，计算出单位种植面积粪尿和秸秆的养分承载量。

图3 2016年浙江省畜禽排泄物养分资源区域分布

图4 2016年浙江省秸秆养分资源区域分布

聚类分析可以将浙江省单位农田面积的畜禽粪尿和秸秆N、P2O5、K2O养分承载总量分别划为3类(图5)。畜禽粪尿以湖州、衢州和杭州为第一级，N、P2O5、K2O养分负荷量大于113 kg·hm-2；温州和金华为第二级；绍兴、舟山、嘉兴、台州、丽水、宁波为第三级，N、P2O5、K2O养分负荷量小于80 kg·hm-2。从环境污染角度讲，单位面积养分负荷量较大的城市污染风险较大。秸秆以湖州、丽水、嘉兴、衢州、温州、绍兴为第一级，N、P2O5、K2O养分负荷量大于116 kg·hm-2；宁波、舟山、金华、台州为第二级，N、P2O5、K2O养分负荷量在97～105 kg·hm-2；杭州为第三级。

图5 2016年浙江省单位农田畜禽粪尿(a)、 秸秆(b)养分负荷量聚类分析

3 小结与讨论

据统计，2016年浙江省主要畜禽排泄物和作物秸秆的N、P2O5、K2O总量为58.34万t，是化肥投入量(84.5万t)的69%。虽然有机肥的养分效应慢，养分有效性不及化肥，但施用有机肥能够显著降低土壤容重[2-3]，提高农产品品质，增加作物产量和效益[4]。

综合浙江省的畜禽粪尿和秸秆养分资源分布可知：杭州、衢州的畜禽粪尿资源丰富，畜牧养殖业相对发达，绍兴、嘉兴的秸秆资源比较丰富，是全省农作物的主要产地。

杭州市有机肥总养分资源量占全省首位，但单位种植面积的资源承载量在全省并不高，湖州市的有机肥资源总量不多，但是单位农田的负荷量较高(假设畜禽秸秆等有机肥当地消化)。虽然全省单位农田粪尿N承载量均小于170 kg·hm-2(欧盟硝酸盐法规中设置的粪尿N投入量标准)[5]，但是对于单位农田粪尿养分负荷量较大的地区，在进行畜禽粪尿农用的同时要注意防止其对环境可能造成的污染，在土地消纳能力较强的地区可以适当提高农田畜禽粪尿的资源化利用率。