不同种植模式下的土地适宜载畜量

沙 茜，杨仁灿，胡清泉，常雅洁，鲍晓伟，张 斌，韩 敏，赵智勇

（云南省畜牧兽医科学院 650224）

随着国内农业不断规模化且产业程度化提升，对畜牧养殖为传统副业并发展至农业主导产业[1]。依据2007年第一次全国污染源普查公布结果显示，我国每年畜禽养殖所产生粪便量总计为38亿t左右。调查得出，我国对畜牧粪便资源化利用率上，不足60%，未经过高效处理，往往会对水体、空气以及土壤污染程度高[2]。目前国内种植业中，施用肥料过多，畜牧饲养不集中且粪污排放量过多等，为此，为有效解决上述问题，合理利用畜牧粪便中氮、磷养分，减少化肥用量尤为重要[3]。国内外学者基于不同角度出发，基于畜禽营养成分及粪便理化指标、近红外光谱分析等，对畜禽粪便主要污染产生量预测模型快速建立，对禽畜粪便中主要污染物产生量进行估算和预测，并实现畜禽粪便合理资源化及无害化，并提供科学依据。文章就不同种植模式下的土地适宜载畜量情况做如下分析。

1 材料与方法

1.1 土地种植模式确定

目前对种植作物中，常见以下三类土地利用模式，包括粮食、果树（苹果）以及蔬菜，依据上述三项进行计算。粮食种植模式选择：水稻-油菜，果树种植：苹果，蔬菜：大白菜、西红柿、茄子、菜椒等。并对蔬菜种植模式分为下列两类：温室大棚蔬菜栽培、露地蔬菜栽培。大棚蔬菜栽培模式：菜椒-茄子、菜椒-西红柿，露地栽培模式：茄子-大白菜、西红柿-大白菜。

1.2 不同种植模式下土地氮磷需要量计算

土地养分需求量定义：单位土地面积下，通过计算产出作物、水果及蔬菜中土壤中所需要氮磷量，单位为kg/hm2，计算公式如下：LR=Y×A×10-2。Y定义：产物预期单位种植面积下作物产量，A为100kg产量中对营养元素需求量。水稻种植模式中，A作为秸秆、籽粒中对氮磷元素所需输出量，将秸秆还田考虑进去，依据公式，对籽粒、秸秆中氮、磷含量计算：A=x×b×10-2。X：籽粒（秸秆）产量，b：籽粒（秸秆）中氮（磷）含量。依据籽粒以及秸秆中所含有氮、磷含量，对收获物中氮、磷含量进行计算。

1.3 畜禽粪污氮磷提供量的计算

依据猪当量，对畜禽养殖中排污量计算，对猪当量定义：衡量情况下，畜禽氮磷排泄量计算度量单位，1头猪为1个猪当量。计算猪场中不同年龄阶段、营养水平及饲养条件，对猪场中粪尿中所得出氮磷每日平均产出量计算，对畜群结构综合考虑下，对各个阶段中栏猪、出栏猪总的粪便氮、磷产生量计算，对每年每头猪所排出氮、磷量折断，公式为下述方式：PM=Σ（Ni×Mi×ci×di）/Nbs×103，Ni：出栏猪、繁殖母猪以及后备公猪及母猪数量，Mi：对各类型猪生长过程中，粪便以及尿量排泄总量，ci：对各个类型猪及正常阶段下，粪便及尿液中N、P排泄系数，di：各个类型猪生长阶段中饲养天数，Nbs：存栏猪数量。

1.4 土地适宜载畜量计算

单位土地面积下，对一年中土地所消耗畜禽粪便中氮磷含量进行计算，总计所需猪单位。对农作物生长阶段所需氮磷钾需求比例以及畜禽粪便中氮磷钾养分比例进行计算，当施肥过程中，一旦超出作物所需量，养分过量流失造成环境污染。由于国内土壤普遍缺钾，本文文章中仅计算氮磷养分作为农田载畜量标准，遵循养分木桶效应，依据最小养分需求量并决定畜禽粪便施用量原则，以氮磷养分所需最小比例，作为最小农田载畜量，最终为农田匹配生态系统土地载畜量。水稻生态系统中，将生产中秸秆全部还田，并不考虑其他输入以及输出途径，并计算氮、磷输入量对作物载畜量。果树种植模式：依据果实氮磷输出，落叶还田计算，氮磷输出量等同于果实输出量。蔬菜种植模式下，输出量为需求，并计算氮、磷需要量。输入氮、磷全部由畜禽粪便提供，对不同种植模式下，下一公顷地所需量进行计算，对土地最大载畜量进行计算，具体公式如下：N=LR/PM，N：单位农田种植面积下，作物下一年可消纳畜禽粪便量所对应猪当量，单位：猪当量/hm2；LR：预期单位面积下，作物所需氮、磷量。PM：1个猪当量能供给的氮、磷养分量。

2 结果

2.1 不同植物单位面积亩产量及氮磷吸收量

不同作物在单位面积内产量不同，每种作物所需养分量也不同，《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》给出了参考值，详见表1。

表1 不同植物目标产量及氮磷需要量

2.2 猪当量氮磷值

以2018年农业部（农业农村部）发布《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》数据作为依据，国家统计局中对2016年云南省猪统计数据作为基础，并依据不同生长阶段以及生理阶段中，对猪粪、尿、氮以及磷排泄系数进行计算，以繁殖母猪作为基础计算一年排泄物中所含有氮、磷量，1个猪当量氮、磷排泄量分别为11kg、1.65kg，对畜禽粪污养分收集及处理和贮存过程中所造成损失综合考虑及计算后，单位猪当量折算成养分供给，可分为7.0kg、1.2kg。

2.3 不同土地利用模式载畜量计算

以猪当量氮7.0kg、磷猪当量1.2kg计算，计算出不同利用模式下土地的最小载畜量作为适宜载畜量。蔬菜种植载畜量偏高，大棚种植模式下，平均66.86猪当量/hm2，露天种植模式下，平均为53.36猪当量/hm2左右；水稻种植模式下（不考虑秸秆还田），载畜量为39.4猪当量/hm2；苹果种植模式下载畜量最低，为12.86猪当量/hm2，见表2。

表2 不同利用模式土地载畜量（猪当量/hm2/y）

2.4 粪便完全消纳匹配土地面积-以1000头存栏猪场为例

依据1000头存栏自繁自养猪场为例，此时对土地可消纳养殖粪污所匹配最小土地面积进行计算，选取1000头存栏猪自繁自养猪场为例，此时蔬菜种植模式下，所需面积最低，苹果所需匹配土地面积最多，其次为水稻-油菜种植模式，详见表3。

表3 1000头存栏猪场粪便完全消纳需匹配土地面积

3 讨论

目前畜禽粪便生产估算多选择排泄系数法。因上述数据统计较为粗略，未将其他外界因素考虑其中，如畜禽生长阶段不同排泄量差异性、土地载畜量环境以及氮磷负荷基础等。本次研究开展中，对其土地利用模式上以作物轮作形式为基础，并开展不同种植模式，分析不同作物对氮、磷养分需求分析，评估畜牧粪便对土地消纳能力，进而确定适宜土地载畜量参数。

为有效降低畜牧养殖粪便污染及土地过多使用化肥现象，欧美等发达国家基于氮、磷畜牧粪便及农田面积规定，制定出适宜畜牧养殖数量，依据种植物不同以及所需氮磷需求量不同，选择合适畜牧养殖数量。本次研究以猪作为例子，对不同阶段中猪粪便排泄量折算为猪当量氮磷养分供给量，并构建不同种植模式下土地最小载畜量参数，结果得出，大棚蔬菜土地载畜量高达66.86 猪当量/hm2，果树土地载畜量最低12.86猪当量/hm2。果树中对氮肥利用率偏低，果园氮不足20%被果实带走，蔬菜作物收获部分可带走55%的氮肥。以1000头为例计算出不同种植模式下，需要匹配的土地面积为蔬菜作物最少16.86 hm2，其次是粮食种植模式25.38 hm2，果树作物最多77.76 hm2。各地可根据该数据合理选择养殖业数量，及所需匹配的土地面积，最大程度保障农业受益基础上减少环境污染。

综上所述，利用“养殖-种植”循环模式下能确定土地载畜量，规范区域养殖，且处理和利用养殖场废弃物，增加土地分管理提供合理依据。