鹽城市畜禽糞農(nóng)田承載能力分析

孫 進，周 祥，楊 凌

(1.鹽城市耕地質(zhì)量保護站，江蘇 鹽城 224002； 2.鹽城市畜牧獸醫(yī)站，江蘇 鹽城 224002)

畜牧業(yè)是我國重要的農(nóng)業(yè)支柱，多年來在農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值中占比一直穩(wěn)定在30%左右[1]，并且隨著專業(yè)化、集約化的不斷加強，規(guī)模養(yǎng)殖比例也越來越高，據(jù)統(tǒng)計，2013年江蘇省規(guī)?；急葹榈扒?6%、肉禽92%、養(yǎng)豬85%、奶牛94%[2]。總規(guī)模的持續(xù)放大以及專業(yè)上的種、養(yǎng)分離，使得大量的畜禽糞便積壓、棄置，成為巨大的環(huán)境隱患。據(jù)環(huán)保部《第一次全國污染源普查公報》，畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染物化學需氧量、總氮、總磷排放量分別占農(nóng)業(yè)源排放總量的95.7%、37.9%和56.3%[3]，銅、鉻、鎘、鋅等重金屬元素及抗生素的污染問題近年來也逐漸引起人們的重視[4]。畜禽糞便作為一種傳統(tǒng)的有機肥料資源，具有養(yǎng)分全面、肥效長、污染少等特點，并對增加耕地地力、提高作物品質(zhì)具有重要作用[5]，一直是重要的培肥資源。因此，準確估算畜禽糞便農(nóng)田承載能力，制定合理的養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展規(guī)劃與有機肥施用方案，對于畜牧業(yè)的健康發(fā)展和肥力資源的清潔利用都具有指導意義。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 基礎數(shù)據(jù)

主要農(nóng)作物播種面積、單位面積產(chǎn)量、總產(chǎn)量。依鹽城市統(tǒng)計局《鹽城統(tǒng)計年鑒(2016)》主要農(nóng)作物播種面積和產(chǎn)量數(shù)據(jù)[6]，統(tǒng)計年份為2015年。主要選取播種面積20萬hm2以上的作物，共9種，總面積1 370 850 hm2，占當年總播種面積96%(表1)。

表1 鹽城市主要農(nóng)作物播種面積及氮素吸收系數(shù)

養(yǎng)分吸收系數(shù)。指單位產(chǎn)量或單位面積作物需吸收的養(yǎng)分，是估算作物養(yǎng)分吸收的容量指標。小麥、大麥、水稻、玉米、油菜等作物的氮素吸收系數(shù)(表1)來自于鹽城市歷年測土配方施肥試驗數(shù)據(jù)，其余作物來自文獻[7-9]。

畜禽產(chǎn)污系數(shù)。根據(jù)《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》[10]，將畜禽糞便全部折算為豬糞進行養(yǎng)殖量的估算。豬的產(chǎn)污系數(shù)選取《第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》中華東區(qū)肉豬產(chǎn)污數(shù)據(jù)[11]，其各飼養(yǎng)階段天數(shù)根據(jù)鹽城市養(yǎng)殖調(diào)查情況進行分群。肉豬保育期70 d，產(chǎn)污系數(shù)0.54 kg·頭-1·d-1；育肥期110 d，產(chǎn)污系數(shù)1.12 kg·頭-1·d-1。

1.2 方法

根據(jù)作物播種面積、氮素吸收系數(shù)計算出農(nóng)田氮素養(yǎng)分容量，設置畜禽糞替代比例后得出能替代為畜禽糞來源的氮量，再結(jié)合畜禽糞氮素轉(zhuǎn)移損失率、畜禽糞氮素利用率、豬糞氮素養(yǎng)分含量及萬頭豬糞便總量等相關系數(shù)，即可得出以萬頭豬當量為單位的農(nóng)田畜禽糞承載量。

農(nóng)田氮素養(yǎng)分容量。即農(nóng)田消納氮素養(yǎng)分的能力，根據(jù)作物養(yǎng)分吸收系數(shù)(即單位產(chǎn)量或單位面積農(nóng)作物吸收的養(yǎng)分量)來確定，計算公式:

NAC=YA×UC×0.001。

式中,NAC為1年農(nóng)田養(yǎng)分容量(t),YA為1年農(nóng)作物產(chǎn)量或面積(t或hm2),UC為作物養(yǎng)分吸收系數(shù)(kg·t或kg·hm-2)，0.001為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。

畜禽糞替代比例。作物吸收氮素中能夠用畜禽糞便替代的比例。設置2個水平分別討論，一個為極大值，即所有氮養(yǎng)分100%替換為畜禽糞便來源；一個為合理值，以不影響作物產(chǎn)量為前提進行替代，綜合文獻[12-16]后設為40%。

豬糞氮素利用相關系數(shù)。主要指豬糞收集、施用過程中相關利用率數(shù)據(jù)。其中，畜禽糞氮素轉(zhuǎn)移損失率，即畜禽糞在收集、存放、處理、貯存、施用等環(huán)節(jié)中氮素損失的比例，根據(jù)常志州等[17]研究定為61.3%；畜禽糞氮素利用率取值70%[18]；豬糞氮素養(yǎng)分含量取值28.13 g·kg-1。

萬頭豬糞便總量。即每萬頭豬在整個飼養(yǎng)期中所排泄的糞便總量，由保育期、育肥期分段計算相加，計算公式為：

N=∑(Qi×Di)×10 000/1 000。

式中,N表示萬頭豬糞便總量(t),Qi為第i種飼養(yǎng)階段每頭豬每天的產(chǎn)污數(shù)(kg)，Di為第i種飼養(yǎng)階段的飼養(yǎng)時間(d),10 000、1 000均為單位轉(zhuǎn)換系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)田氮素養(yǎng)分容量

測算各主要農(nóng)作物氮素養(yǎng)分容量，求和可得鹽城市2015年農(nóng)田氮素養(yǎng)分容量約為34.5萬t。將氮素養(yǎng)分容量分攤到相應作物的播種面積，折算為氮素養(yǎng)分密度(即單位面積農(nóng)作物吸收的養(yǎng)分量)，表2可以看出，除大豆因自身固氮作用吸收氮素養(yǎng)分較少外，小麥、大麥、水稻、玉米、油菜、棉花等大田作物中，小麥、水稻、玉米氮素養(yǎng)分密度最高，約240 kg·hm-2；棉花次之，為210 kg·hm-2；大麥、油菜最低，約180 kg·hm-2；此外，蔬菜、瓜果類等經(jīng)濟作物氮素養(yǎng)分密度明顯高于大田作物，分別達到305、552 kg·hm-2。

表2 鹽城市主要農(nóng)作物氮素養(yǎng)分容量

2.2 畜禽糞便承載量

經(jīng)計算得萬頭豬糞便總量約1 610 t，鹽城市2015年農(nóng)田氮素養(yǎng)分容量約為34.5萬t，按豬糞氮素含量28.13 g·kg-1，氮素轉(zhuǎn)移損失率61.3%，當季氮素利用率70%計算，當設定農(nóng)田氮素養(yǎng)分容量完全以畜禽糞便來替代時，鹽城市畜禽糞便承載量約為28 091萬頭豬當量。相應地，設定農(nóng)田氮素養(yǎng)分容量合理替代時，鹽城市畜禽糞便承載量約為11 237萬頭豬當量。

3 小結(jié)與討論

準確估算農(nóng)田養(yǎng)分容量、畜禽糞便承載能力，既能確定有機肥料合理施用數(shù)量，充分利用畜禽糞便作為有機肥源提高耕地地力、改善土壤性狀的作用，避免過量施用有機肥料造成的養(yǎng)分流失與污染，也能及時了解畜禽糞環(huán)境壓力，指導畜牧業(yè)健康發(fā)展。

此前，黃紅英等在進行江蘇省農(nóng)田畜禽糞便承載量預警研究時曾估算鹽城市農(nóng)田氮素養(yǎng)分容量為28.43萬t[19]，其與本研究的差別主要在于養(yǎng)分吸收系數(shù)的差異。本研究得出的34.5萬t氮素養(yǎng)分容量也與《鹽城統(tǒng)計年鑒(2016)》農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化情況[6]所公布的35.8萬t氮肥施用量基本一致。

根據(jù)《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》的折算方法[10]，將鹽城市2015年肉牛、奶牛、肉豬、能繁母豬、肉雞、蛋雞、草雞等主要養(yǎng)殖品種進行折算(其中，豬、羊、牛養(yǎng)殖數(shù)量依《鹽城統(tǒng)計年鑒(2016)》“畜牧業(yè)生產(chǎn)情況”數(shù)據(jù)[6]；由于《鹽城統(tǒng)計年鑒(2016)》統(tǒng)計口徑對家禽種類未作細分，雞的養(yǎng)殖數(shù)量依鹽城市農(nóng)業(yè)委員會2015年畜牧業(yè)報表，分肉雞、蛋雞、草雞)，結(jié)果約為1 409萬頭豬當量，約占鹽城市畜禽糞便最大承載量的5%，占鹽城市畜禽糞便合理承載量的12.5%，說明鹽城市畜禽糞便氮素養(yǎng)分沒有污染風險。

參考文獻：

[1] 國家統(tǒng)計局.年度數(shù)據(jù)[EB/OL].http://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=C01&zb=A0D05&sj=2015.

[2] 凌其勇.江蘇畜牧業(yè)的發(fā)展與現(xiàn)狀及面臨的問題[J].農(nóng)家致富顧問，2015(4):9-11.

[3] 石嫣，程存旺，朱藝，等.中國農(nóng)業(yè)源污染防治的制度創(chuàng)新與組織創(chuàng)新：兼析《第一次全國污染源普查公報》[J].農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與管理，2011，6(2):27-37.

[4] 李建國，陳志明，馮建國.畜禽養(yǎng)殖對環(huán)境的污染與防治[J].黑龍江畜牧獸醫(yī)，2002(6):12-13.

[5] 沈其榮，譚金芳，錢曉晴.土壤肥料學通論[M].北京：高等教育出版社，2001：270.

[6] 鹽城市統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局鹽城調(diào)查隊. 鹽城統(tǒng)計年鑒(2016) [M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2016.

[7] 郝麗娜,吳海華,趙亮,等.新疆棉花施肥模型構(gòu)建及養(yǎng)分吸收系數(shù)分析[J].農(nóng)業(yè)研究與應用，2015(3):33-38.

[8] 馬庶晗.大豆氮、磷、鉀肥最佳施用量研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學，2009，13(10):47-49.

[9] 張衛(wèi)峰,張福鎖.中國肥料發(fā)展研究報告(2012)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學出版社，2013：94-95.

[10] 畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準：GB 18596—2001[S].

[11] 農(nóng)業(yè)部科技教育司.第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊[EB/OL]. https://wenku.baidu.com/view/c1ee9509581b6bd97f19ea00.html.

[12] 歐楊虹.有機肥氮部分替代化肥氮對稻麥產(chǎn)量及土壤供氮特性的影響[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學，2008.

[13] 聶俊,邱俊榮,史亮亮,等.有機肥和化肥配施對拋栽水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及鉀吸收轉(zhuǎn)運的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2016,44(2):122-125.

[14] 孟琳,張小莉,蔣小芳,等.有機肥料氮替代部分無機氮對水稻產(chǎn)量的影響及替代率研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2009,15(2):290-296.

[15] 趙軍,李勇,冉偉,等.有機肥替代部分化肥對稻麥輪作系統(tǒng)產(chǎn)量及土壤微生物區(qū)系的影響[J].南京農(nóng)業(yè)大學學報,2016,39(4)：594-602.

[16] 邢鵬飛,高圣超,馬鳴超,等.有機肥替代部分無機肥對華北農(nóng)田土壤理化特性、酶活性及作物產(chǎn)量的影響[J].中國土壤與肥料,2016(3)：98-104.

[17] 常志州,靳紅梅,黃紅英,等.畜禽養(yǎng)殖場糞便清掃、堆積及處理單元氮素損失率研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2013,32(5)：1068-1077.

[18] LANDER C H, MOFFITT D, ALT K F. Nutrients available from livestock manure to crop growth requirement [EB/OL].(1998-02-20) [2013-04-04].http://www.nhq.nrcs.usda.gov/land/index/publication.html.

[19] 黃紅英,常志州,葉小梅,等.區(qū)域畜禽糞便產(chǎn)生量估算及其農(nóng)田承載預警分析：以江蘇為例[J].江蘇農(nóng)業(yè)學報,2013,29(4)：777-783.