畜牧業(yè)環(huán)境承載能力估算及預(yù)警分析

于 濤

（內(nèi)蒙古烏蘭察布市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000）

畜牧業(yè)環(huán)境承載能力估算及預(yù)警分析

于 濤

（內(nèi)蒙古烏蘭察布市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000）

對(duì)烏蘭察布市11個(gè)旗縣（市區(qū)）2017年度生豬、肉羊、肉牛、奶牛的養(yǎng)殖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，估算了畜禽糞便年排放量和以氮含量為標(biāo)準(zhǔn)的豬糞當(dāng)量，在此基礎(chǔ)上計(jì)算了農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量，并對(duì)各旗縣（市區(qū)）農(nóng)田畜禽糞便承受程度進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，烏蘭察布市畜禽糞便年排放量已達(dá)11353207t；畜禽糞便豬糞當(dāng)量農(nóng)田年均負(fù)荷量為17.30t/hm2·a；畜禽糞便已對(duì)2個(gè)旗縣構(gòu)成Ⅱ級(jí)威脅1個(gè)旗縣（市區(qū)）構(gòu)成Ⅲ級(jí)威脅，對(duì)其余8個(gè)旗縣（市區(qū)）暫未構(gòu)成威脅。

畜禽糞便；豬糞當(dāng)量；農(nóng)田負(fù)荷；承受程度

近年來(lái)，烏蘭察布市畜牧業(yè)發(fā)展迅速，通過(guò)示范引導(dǎo)和政策扶持，畜牧業(yè)呈現(xiàn)出向好發(fā)展態(tài)勢(shì)，養(yǎng)殖規(guī)?；潭炔粩嗵岣?，綠色農(nóng)畜產(chǎn)品輸出能力不斷增長(zhǎng)。但畜禽養(yǎng)殖總量與可利用水資源，養(yǎng)殖糞污與土地消納能力、環(huán)境承載容量之間的矛盾日顯突出。為促進(jìn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展，優(yōu)化烏蘭察布市畜禽養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步有效保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，現(xiàn)結(jié)合烏蘭察布市畜牧業(yè)實(shí)際情況，對(duì)全市畜牧業(yè)環(huán)境承載能力進(jìn)行測(cè)定，為全市各旗縣（市區(qū)）養(yǎng)殖數(shù)量進(jìn)行合理調(diào)整提供可靠的決策依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)“雙贏”。

1 畜牧業(yè)環(huán)境承載能力量化

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

烏蘭察布市有11個(gè)旗縣（市區(qū)），采用的2017年各旗縣（市區(qū)）畜禽養(yǎng)殖數(shù)量（表1）來(lái)源于《烏蘭察布市農(nóng)牧業(yè)局“十三五”發(fā)展規(guī)劃》。在確定畜禽飼養(yǎng)數(shù)量時(shí)，根據(jù)各類畜禽的飼養(yǎng)周期選取不同的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，肉牛、肉羊和生豬平均飼養(yǎng)周期分別為300天、210天和180天，均小于一年，因此飼養(yǎng)數(shù)量就是當(dāng)年的出欄數(shù)，奶牛飼養(yǎng)周期為365天，飼養(yǎng)數(shù)量就是當(dāng)年的存欄數(shù)。各旗縣（市區(qū)）農(nóng)田面積（表4）數(shù)據(jù)來(lái)源《烏蘭察布市統(tǒng)計(jì)年鑒2016年卷》。

表1 2017年各旗縣（市區(qū)）畜禽養(yǎng)殖數(shù)量

1.2 計(jì)算參數(shù)

畜禽日糞便排泄系數(shù)。畜禽的糞便排泄系數(shù)是指單個(gè)動(dòng)物每天排出糞便的數(shù)量，它與動(dòng)物的種類、品種、性別、生長(zhǎng)期、喂養(yǎng)飼料甚至天氣條件等諸多因素有關(guān)。因目前我國(guó)尚沒有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，故除奶牛的排泄系數(shù)采用相關(guān)文獻(xiàn)參數(shù)外[1]，肉牛、生豬、肉羊的排泄系數(shù)均采用2002年自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)司發(fā)布的參數(shù)[2]（表2）

豬糞當(dāng)量換算系數(shù)。本次環(huán)境承載能力測(cè)定是依據(jù)區(qū)域內(nèi)土地對(duì)畜禽養(yǎng)殖氮養(yǎng)分的負(fù)荷進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。由于不同類型的畜禽糞便含氮量差異較大，其農(nóng)田消納量也有很大的差異。因此，根據(jù)各類畜禽糞便的含氮量和豬糞當(dāng)量換算系數(shù)（表2），將各類畜禽糞便統(tǒng)一換算成豬糞當(dāng)量值加以分析。

表2 各畜禽日糞便排泄系數(shù)及豬糞當(dāng)量換算系數(shù)

1.3 計(jì)算方法

畜禽糞便排放量的計(jì)算

計(jì)算公式為：X＝N*T*K①

公式①中：X為各類畜禽糞便排放量，單位為t/a；N為各類畜禽飼養(yǎng)量，單位為頭（只）；T為各類畜禽飼養(yǎng)期，單位為d；K為各類畜禽糞便排泄系數(shù)，單位為kg/頭·d。

農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量的計(jì)算

計(jì)算公式為：q＝Q/S＝∑X*F/S②

公式②中：q為畜禽糞便以豬糞當(dāng)量計(jì)的負(fù)荷量，單位為t/hm2·a；Q為各類畜禽糞便豬糞當(dāng)量總量，單位為t/a；S為有效農(nóng)田面積，單位為hm2；X為各類畜禽糞便量，單位為t/a；F為各類畜禽糞便換算成豬糞當(dāng)量的換算系數(shù)。

畜禽糞便負(fù)荷警報(bào)值的計(jì)算

計(jì)算公式為：r＝q/p③

公式③中：r為畜禽糞便負(fù)荷警報(bào)值，q為畜禽糞便以豬糞當(dāng)量計(jì)的負(fù)荷量，p為當(dāng)?shù)剞r(nóng)田以豬糞當(dāng)量計(jì)算的有機(jī)肥理論最大適宜施用量。

2 結(jié)果與分析

畜禽糞便排放量估算。根據(jù)（表1）2017年畜禽養(yǎng)殖數(shù)量和（表2）各畜禽日糞便排泄系數(shù)，按照公式①計(jì)算得出全市及各旗縣市區(qū)2017年畜禽糞便排放量。

表3 2017年畜禽糞便排放量

農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量。為研究各旗縣（市區(qū)）畜禽糞便環(huán)境承載量是否過(guò)大，引入農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量這一量化指標(biāo)來(lái)衡量不同旗縣（市區(qū)）的環(huán)境承載壓力，以增強(qiáng)畜牧業(yè)導(dǎo)致的環(huán)境污染狀況的可比性。按照公式②將全市2017年畜禽糞便排放量換算成豬糞當(dāng)量，得出農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量（表4）。2017年全市平均負(fù)荷量分別為17.30t/hm2，但同一年度不同旗縣（市區(qū)）之間差異很大，最大負(fù)荷量的為56.97t/hm2，而最小負(fù)荷量?jī)H為10.53t/hm2，兩者相差5倍多。而農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量的大小可以間接反映一個(gè)地區(qū)畜禽的飼養(yǎng)密度，由此可見，各旗縣（市區(qū)）在畜禽飼養(yǎng)密度上存在較大的差異，這與當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及飼養(yǎng)習(xí)慣等有著密切的關(guān)系。

表4 2017年各旗縣（市區(qū)）農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量

畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警值。為全面了解各地農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量是否過(guò)載以及對(duì)環(huán)境是否構(gòu)成潛在的污染威脅，對(duì)全市各旗縣（市區(qū)）畜禽糞便農(nóng)田負(fù)荷量承受程度進(jìn)行了預(yù)警分析。根據(jù)上海市農(nóng)科院提出的畜禽糞便負(fù)荷警報(bào)值分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[3]，采用畜禽糞便豬糞當(dāng)量負(fù)荷（q），同當(dāng)?shù)剞r(nóng)田以豬糞當(dāng)量計(jì)的有機(jī)肥理論最大適宜施用量（p）的比值r（r＝q/p）來(lái)間接表達(dá)各地畜禽糞便負(fù)荷量承受程度。其中，r即為區(qū)域畜禽糞便負(fù)荷量承受程度有關(guān)的預(yù)警值。通常情況下，當(dāng)畜禽糞便負(fù)荷量為當(dāng)?shù)匦笄菁S便有機(jī)肥最大可施用量0.4倍以下，即預(yù)警值r＜0.4時(shí)，該地區(qū)畜禽糞便可完全被農(nóng)田環(huán)境所消納和承受，對(duì)環(huán)境不構(gòu)成污染威脅。隨著預(yù)警值r的逐漸增大，畜禽糞便將逐漸超過(guò)農(nóng)田的可消納量或承受程度，對(duì)環(huán)境造成污染的威脅性就將越來(lái)越大[4]。其中豬糞當(dāng)量計(jì)的有機(jī)肥理論最大適宜施用量（p）是以當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物對(duì)氮的需求為基準(zhǔn)的。這一風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是建立在假設(shè)畜禽糞便施用后，被農(nóng)作物完全吸收，沒有損失的基礎(chǔ)上的。實(shí)際上，由于施肥方式、時(shí)間等原因，畜禽糞便在返田利用過(guò)程中有所流失。因此，該預(yù)警值只是反映了作物完全吸收糞肥，沒有損失的理想狀態(tài)下，過(guò)量施用糞肥對(duì)環(huán)境的壓力。根據(jù)全市種植特點(diǎn)，參照有關(guān)文獻(xiàn)[5]，從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的角度考慮，以最大適宜施用量60t/hm2·a豬糞當(dāng)量作為全市各旗縣（市區(qū)）農(nóng)田畜禽糞便環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。

表5 畜禽糞便負(fù)荷警報(bào)值分級(jí)

表6 2017年畜禽糞便負(fù)荷警報(bào)值

3 結(jié)論

（1）畜禽糞尿排放量和用水量與動(dòng)物種類、性別、生長(zhǎng)期、飼料、天氣條件等因素有關(guān)，本次僅對(duì)出欄生豬、肉羊、肉牛和存欄奶牛生長(zhǎng)周期內(nèi)平均糞尿排放量和用水量進(jìn)行了估算，獲取的數(shù)據(jù)有一定的局限性，其結(jié)果僅供參考。

（2）經(jīng)估算，2017年烏蘭察布市市11個(gè)旗縣（市區(qū)）畜禽糞便年排放量為11353 207t。其中羊和豬的年糞便排放量之和占總排放量的63.68%，故今后在治理畜禽糞便的污染中，應(yīng)以羊和豬糞便污染為治理重點(diǎn)。

（3）農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量分析結(jié)果顯示，全市豬糞當(dāng)量負(fù)荷分布在10.53～56.97t/hm2·a之間，平均值為17.30t/hm2·a。

（4）畜禽糞便負(fù)荷承受程度預(yù)警分析結(jié)果表明，除對(duì)8旗縣（市區(qū)）環(huán)境暫未構(gòu)成威脅外，已對(duì)2個(gè)旗縣（市區(qū)）構(gòu)成Ⅱ級(jí)威脅和對(duì)1旗縣（市區(qū)）構(gòu)成Ⅲ級(jí)威脅。

[1]張國(guó)印，茹淑華，孫世友，等.河北省畜禽糞尿產(chǎn)污量估算以及污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，20（4）：66-71.

[2]國(guó)家環(huán)保總局自然生態(tài)保護(hù)局.全國(guó)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查及防治對(duì)策[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[3]沈根祥，汪雅谷，袁大偉.上海市郊農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量及其警報(bào)與分級(jí)[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1994，（S1）：6-11.

[4]王曉燕，汪清平.北京市密云縣耕地畜禽糞便負(fù)荷估算及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，2005，（1）：30-34.

[5]韓燕雁，王清穎，李洪曙，等.養(yǎng)羊糞污產(chǎn)量及土地負(fù)荷量研究[J].中國(guó)畜禽種業(yè)，2015，11（4）：29-30