吉林市2017年糞便產(chǎn)生量估算及對環(huán)境影響的評估

張麗萍，吳洪宇，董萬福

（吉林市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 132101）

為了滿足人們對畜禽產(chǎn)品的需求，規(guī)?；?、工廠化的養(yǎng)殖業(yè)得到迅猛發(fā)展。與此同時(shí)，養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生了大量的養(yǎng)殖污水和糞便，目前已經(jīng)成為我國三大面源污染源之一[1]。近年來，隨著南方禁養(yǎng)區(qū)的擴(kuò)大，畜禽養(yǎng)殖大舉向北方拓展。吉林地區(qū)地處我國東北地區(qū)的吉林省中東部，共有11個(gè)縣市區(qū)，本調(diào)查將根據(jù)吉林市2017年各縣、市、區(qū)的畜禽養(yǎng)殖量和實(shí)際農(nóng)田播種面積，估算出各縣、市、區(qū)的糞便產(chǎn)生量和有效耕地的糞便負(fù)荷量并對各地糞便影響環(huán)境的狀況進(jìn)行評價(jià)，為吉林市各縣、市、區(qū)建立畜禽養(yǎng)殖環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警及畜禽養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 研究區(qū)域概況

吉 林 市 地 處 東 經(jīng) 1 2 5°4 0'—127°56'，北緯 42°31'—44°40'，東接延邊朝鮮族自治州，北與黑龍江省接壤，西臨長春市和四平市，南與渾江、通化毗鄰，地域總面積27 659.79 km2，全市總?cè)丝?22.46萬，2016年牧業(yè)總產(chǎn)值195億元，占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的38.7%。

2 全地區(qū)糞便產(chǎn)生量估算及農(nóng)田承載負(fù)荷量的估算

本調(diào)查以吉林地區(qū)除高新區(qū)外的其他縣、市、區(qū)的豬、牛、羊、馬、驢、騾、家禽、兔為研究對象，以各縣、市、區(qū)為單元，估算出各縣、市、區(qū)2017年糞便產(chǎn)生總量并換算成豬糞當(dāng)量，計(jì)算出每 km2實(shí)際播種面積的豬糞當(dāng)量負(fù)荷量。

表1 不同畜禽的糞尿產(chǎn)生量

2.1 數(shù)據(jù)的來源

本調(diào)查中各縣、市、區(qū)實(shí)際農(nóng)田播種面積來源于2017年吉林統(tǒng)計(jì)年鑒；各地的養(yǎng)殖數(shù)據(jù)來源于牧業(yè)統(tǒng)計(jì)部門；收集的數(shù)據(jù)包括肉豬出欄量，能繁殖母豬存欄量；蛋雞存欄量；肉雞、鴨、鵝出欄量；家兔存欄量；役牛、黃牛和奶牛存欄量；肉牛出欄量；馬、驢、騾、羊存欄量等。

豬的飼養(yǎng)量由兩個(gè)部分組成，一為肉豬的出欄數(shù)作為飼養(yǎng)量，二為可繁殖母豬當(dāng)年不出欄，以年末存欄數(shù)作為飼養(yǎng)量[2]。牛按用途分類，分為役用的水牛和黃牛、奶牛和肉牛，其中役用牛和奶牛當(dāng)年不出欄，即年末存欄量即為年飼養(yǎng)量；肉牛未出欄時(shí)一般記在黃牛的年末存欄中，因此肉牛的飼養(yǎng)數(shù)量就用當(dāng)年的出欄數(shù)代表。羊、馬、驢、騾一般飼養(yǎng)超過1年，以年末存欄量作為當(dāng)年飼養(yǎng)量。家禽分蛋雞、肉雞、鴨和鵝，蛋雞以年末存欄量作為飼養(yǎng)量；肉雞、鴨、鵝和兔以出欄量作為飼養(yǎng)量[3]。

2.2 參數(shù)的確定

本調(diào)查所涉及的參數(shù)包括飼養(yǎng)周期、日排泄系數(shù)、畜禽糞便豬糞當(dāng)量系數(shù)等是參考國內(nèi)相關(guān)資料及實(shí)際調(diào)查的結(jié)果。

2.2.1 飼養(yǎng)周期

飼養(yǎng)周期吉林地區(qū)肉豬的飼養(yǎng)周期一般為190 d，肉雞飼養(yǎng)周期為45 d，鴨和鵝的飼養(yǎng)周期為210 d，兔的飼養(yǎng)周期為90 d[3]。

2.2.2 日排泄系數(shù)

對于畜禽動(dòng)物的日排泄系數(shù)，國內(nèi)外尚沒有統(tǒng)一的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，本文采用國家環(huán)保部公布的數(shù)據(jù)和相關(guān)研究數(shù)據(jù)（見表1）。

2.3 計(jì)算公式

2.3.1 畜禽糞便產(chǎn)生量的估算

畜禽糞便產(chǎn)生量的估算公式為：

式中Q為畜禽糞便產(chǎn)生量（kg），N為飼養(yǎng)量，D為飼養(yǎng)周期，P為日排泄系數(shù)。

2.3.2 豬糞當(dāng)量的換算

鑒于各類畜禽糞便的肥效養(yǎng)分差異較大，采用豬糞當(dāng)量負(fù)荷作為不同地區(qū)環(huán)境容納量的指標(biāo)，用以比較不同地區(qū)由于養(yǎng)殖業(yè)造成污染的程度。各種畜禽糞便折算成豬糞當(dāng)量的系數(shù)（見表2）[5]。

表2 畜牧業(yè)糞便豬糞當(dāng)量換算系數(shù)

2.3.3 農(nóng)田承載負(fù)荷量的估算

目前，國內(nèi)和國際上畜禽糞便處理方式主要是作為肥料直接還田，因此，計(jì)算畜禽糞便負(fù)荷量時(shí)以實(shí)際播種面積為負(fù)載面積，其公式為[6]：

式中，q為畜禽糞便以豬糞當(dāng)量計(jì)的負(fù)荷量（t·hm-2·a-1）；Q1為各地畜禽糞尿相當(dāng)豬糞當(dāng)量（t·a-1）；S為各地實(shí)際播種耕地面積hm2；X為各地畜禽糞尿量（t·a-1），T為各類畜禽糞尿換算成豬糞當(dāng)量的系數(shù)。

2.3.4 農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷警報(bào)值的分級和計(jì)算

沈根祥等[7]（1994）研究認(rèn)為，在一般條件和合理施用情況下，當(dāng)警報(bào)值r＜0.4時(shí)，即豬糞當(dāng)量負(fù)荷量為當(dāng)?shù)赜袡C(jī)肥最大施用量0.4倍以下時(shí)，該地區(qū)的糞便養(yǎng)分可完全被農(nóng)田環(huán)境所消納和承載，對環(huán)境不構(gòu)成威脅。糞便負(fù)荷警報(bào)值的分級如表3。

表3 畜禽糞便警報(bào)值分級

畜禽糞便警報(bào)值的計(jì)算公式[9]為 ：

其中r為各地區(qū)畜禽糞便農(nóng)田負(fù)荷的警報(bào)值，即污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；q為畜禽糞便豬糞當(dāng)量負(fù)荷，p為農(nóng)田以豬糞當(dāng)量計(jì)的年有機(jī)肥最大適宜施用量。由于各地區(qū)種植結(jié)構(gòu)不同，采用的最大適宜施用量也不同，本調(diào)查除豐滿區(qū)采用100 t/hm2·a外，其他各地區(qū)采用60 t/hm2·a。

3 結(jié)果分析

3.1 吉林市各縣、市、區(qū)養(yǎng)殖量（見表4）

從表4可以看出 ，吉林地區(qū)各地以肉禽、蛋雞、生豬和肉牛的養(yǎng)殖為主，其中肉禽養(yǎng)殖量最大，年出欄總量達(dá)5 084萬只，蛋雞養(yǎng)殖量次之達(dá)1 096萬只，再次為生豬達(dá)235萬頭，再次為牛87萬頭，羊81 000多只，馬19 000多匹，驢7 600多頭和騾5 600多頭。

表4 吉林市各縣、市、區(qū)的養(yǎng)殖情況

3.2 各縣市區(qū)糞便產(chǎn)生量及播種耕地負(fù)荷

應(yīng)用公式1和公式2計(jì)算得出各縣市區(qū)的糞便總量并換算成豬糞當(dāng)量以及每 km2土地承載量（見表5）。

從表5可以看出，2017年各縣市區(qū)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的糞尿總量達(dá)1 200多萬 t，根據(jù)2016年實(shí)際播種面積，每km2土地承載的豬糞當(dāng)量以豐滿和舒蘭最高，達(dá)到31 t以上，最小為開發(fā)區(qū)為每km29.5 t，排序?yàn)樨S滿＞舒蘭＞蛟河＞龍?zhí)叮九褪緲宓椋居兰敬瑺I＞開發(fā)＞昌邑。

3.3 畜禽糞便負(fù)荷量承受程度警報(bào)分級

為了反映吉林地區(qū)糞便負(fù)荷程度對環(huán)境是否構(gòu)成污染的威脅，對該地區(qū)內(nèi)各縣市區(qū)的糞便負(fù)荷量進(jìn)行了污染風(fēng)險(xiǎn)的評估。參照上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)和理論測算，三個(gè)主要農(nóng)作物種植區(qū)農(nóng)田豬糞當(dāng)量有機(jī)肥年最大施用量為菜區(qū)150 t/hm2；，糧棉瓜果夾種區(qū)105 t/hm2；純糧區(qū)60 t/hm2數(shù)值[9]，從表6可見吉林市除豐滿區(qū)外的各縣市區(qū)95%以上的播種土地都種植了水稻和玉米等大田種物，因此本調(diào)查除豐滿區(qū)采用100 t/hm2，其他各縣市區(qū)采用60 t/hm2豬糞當(dāng)量作為有機(jī)肥最大年適宜施用量，根據(jù)公式（3）計(jì)算得出吉林市各縣、市、區(qū)農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷警報(bào)值（見表7）。

從表7可見，在吉林市的10個(gè)縣市區(qū)中，舒蘭處于Ⅱ級稍有污染威脅的狀態(tài)，其他各地都處于Ⅰ級沒有環(huán)境污染的威脅。

表5 各縣市區(qū)糞便總量、豬糞當(dāng)量及每公頃土地豬糞當(dāng)量負(fù)荷

表6 2017年吉林市各縣市區(qū)總播種面積、各種作物播種面積及所占比例

表7 吉林市各縣市區(qū)農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷警報(bào)級別

4 小結(jié)

1）調(diào)查結(jié)果表明，舒蘭市畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便對環(huán)境稍有構(gòu)成污染的威脅；其他各縣市區(qū)都處于Ⅰ級，沒有環(huán)境污染的威脅。

2）雖然各地處于稍有和沒有環(huán)境污染威脅的狀態(tài)，但是，由于糞便產(chǎn)生的局地性加之收集、運(yùn)輸?shù)膯栴}，不排除土地負(fù)載的不均衡，也就是局地負(fù)載量大，造成局部環(huán)境污染的狀況。

3）本地區(qū)除了飼養(yǎng)以上主要畜禽品種外，還有鹿、肉犬、貂等其他動(dòng)物，由于飼養(yǎng)量不大，又缺乏相關(guān)的參數(shù)支持，本研究未納入統(tǒng)計(jì)。