環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽養(yǎng)殖污染量估算及負(fù)荷預(yù)警研究

田文勇,毛 昆,張翊紅

(1.銅仁學(xué)院 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,貴州 銅仁 554300;2.貴州財(cái)經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550025;3.銅仁學(xué)院 鄉(xiāng)村振興中心,貴州 銅仁 554300;4.銅仁學(xué)院 馬克思主義學(xué)院,貴州 銅仁 554300)

近年來(lái)隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到了快速發(fā)展,但隨之而來(lái)的畜禽養(yǎng)殖污染問(wèn)題也愈發(fā)嚴(yán)重,逐漸成為制約中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。由于畜禽養(yǎng)殖污染治理復(fù)雜且繁瑣,因此計(jì)算出區(qū)域養(yǎng)殖污染承載量及負(fù)荷預(yù)警顯得格外重要,對(duì)此相關(guān)學(xué)者展開(kāi)了廣泛研究,如龔世飛等[1]運(yùn)用污染負(fù)荷估算法估算了丹江口庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染量,發(fā)現(xiàn)畜禽污染仍是該區(qū)域主要的污染源;黃鑫等[2]核算了遼河流域農(nóng)田的畜禽糞尿承載力,發(fā)現(xiàn)畜禽糞尿已經(jīng)對(duì)部分縣域的農(nóng)田造成了污染;吳榮康等[3]、于娜等[4]、車曉翠等[5]、李丹陽(yáng)等[6]、郭珊珊等[7]、周芳等[8]運(yùn)用排污系數(shù)法分別估算了河南、山東、吉林、山西、四川及西藏的部分區(qū)域畜禽糞尿與主要污染物的排放量,并分析了污染對(duì)環(huán)境的影響。

以上研究為本文提供了較好的借鑒與參考,但仍存在研究細(xì)化不足且缺少對(duì)特殊地理區(qū)域如自然保護(hù)區(qū)的研究。梵凈山作為中國(guó)佛教5大名山之一、國(guó)家5A級(jí)旅游景區(qū)、世界自然遺產(chǎn)保護(hù)區(qū),其環(huán)周邊共計(jì)12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)有自己的特殊地理背景,在發(fā)展過(guò)程中面臨著畜禽發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾。根據(jù)《畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)劃定技術(shù)指南》[9]和《畜禽養(yǎng)殖污染條例》[10]要求,在與生態(tài)保護(hù)紅線格局相協(xié)調(diào)前提下,自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)應(yīng)科學(xué)合理劃定禁養(yǎng)區(qū)范圍,切實(shí)加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管,促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和畜牧業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展,即在不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下,合理發(fā)展畜禽養(yǎng)殖成為環(huán)梵凈山區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的難題之一。本文基于環(huán)梵凈山區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,估算該區(qū)域畜禽養(yǎng)殖污染總量,預(yù)估污染負(fù)荷值,以期為該區(qū)域畜禽適度規(guī)模養(yǎng)殖和可持續(xù)發(fā)展提供理論指導(dǎo)與參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

豬、牛、羊、家禽的飼養(yǎng)量和耕地面積數(shù)據(jù)由2015-2022《銅仁統(tǒng)計(jì)年鑒》[11]整理而成,環(huán)梵凈山區(qū)域包含3縣12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),分別為纏溪鎮(zhèn)、德旺鄉(xiāng)、羅場(chǎng)鄉(xiāng)、閔孝鎮(zhèn)、木黃鎮(zhèn)、怒溪鎮(zhèn)、太平鎮(zhèn)、烏羅鎮(zhèn)、楊柳鎮(zhèn)、洋溪鎮(zhèn)、寨英鎮(zhèn)、紫薇鎮(zhèn)。

1.2 研究方法

1.2.1 排污系數(shù)法 本文主要參考郭姍姍[7]、陳麗虹等[12]的研究方法估算環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽養(yǎng)殖糞尿量及畜禽養(yǎng)殖污染物,具體計(jì)算方法為:

Q=A×T×H×10-3

(1)

Lq=Q×Lt×10-4

(2)

式中Q為總的畜禽糞尿產(chǎn)生量(t);A為各類畜禽飼養(yǎng)量(頭或只);T為飼養(yǎng)周期數(shù)(d);H為日排泄系數(shù)(kg/d);Lq為畜禽糞尿污染物產(chǎn)生量(104t);Lt為畜禽糞尿污染物含量(kg/t)。

1.2.2 土地承載法

1.2.2.1 豬糞當(dāng)量土地承載負(fù)荷計(jì)算方法 借鑒黃美玲等[13]、王忙生等[14]的研究方法計(jì)算豬糞當(dāng)量土地承載負(fù)荷。由于畜禽種類、飼喂飼料、飼養(yǎng)環(huán)境、體型大小等方面存在差異,因此當(dāng)畜禽糞尿作為有機(jī)肥施入土地時(shí),污染程度也有所不同。根據(jù)環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽情況和各類畜禽糞尿用作肥料效果的差異情況,為方便統(tǒng)計(jì),根據(jù)表1換算系數(shù)[6-7,15]以豬糞當(dāng)量進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算方法如下:

表1 畜禽糞尿換算系數(shù)Table 1 The conversion coefficient of livestock and poultry manure

F=K/S=∑G×C/S

(3)

式中F為以豬當(dāng)量進(jìn)行計(jì)算的畜禽糞尿土地承載負(fù)荷(t/hm2);K為豬糞當(dāng)量計(jì)算的各類畜禽糞尿產(chǎn)生量(t);S為環(huán)梵凈山區(qū)域農(nóng)業(yè)常用耕地播種面積(hm2);G為選取的畜禽糞尿量(t);C為各類畜禽糞尿以豬糞換算的豬糞當(dāng)量的換算系數(shù)。

1.2.2.2 N、P負(fù)荷計(jì)算方法 N、P是畜禽糞尿的主要成分,過(guò)量的N、P如不加以資源化利用或土地不能自行消納則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的面源污染。為進(jìn)一步估算環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽污染中N、P情況,本文參考郭姍姍等[7]的研究方法計(jì)算出每公頃農(nóng)業(yè)常用耕地播種面積能承載的豬糞當(dāng)量N、P負(fù)荷,進(jìn)而衡量環(huán)梵凈山區(qū)域土地污染情況。參照王方浩等[16]研究,豬糞中N含量為0.65%、P含量為0.169%(以N和P2O5計(jì)),計(jì)算方式如下:

(4)

(5)

式中qN為單位耕地播種面積氮負(fù)荷量(kg/hm2);qP為單位耕地播種面積為磷負(fù)荷量(kg/hm2);S為農(nóng)業(yè)常用耕地播種面積(hm2)。

1.2.3 負(fù)荷預(yù)警值計(jì)算方法 土地承載法計(jì)算土地承載負(fù)荷只能反映出畜禽糞尿在耕地面積上的污染負(fù)荷,并不能表現(xiàn)出畜禽所產(chǎn)生的糞尿是否對(duì)區(qū)域環(huán)境造成威脅。要表現(xiàn)出糞尿是否對(duì)區(qū)域環(huán)境存在威脅,在計(jì)算畜禽糞尿土地承載負(fù)荷時(shí),需要進(jìn)行預(yù)警值分級(jí),計(jì)算公式如下:

(6)

式中r為各地畜禽糞尿量承載程度有關(guān)的預(yù)警值;q為畜禽糞尿以豬糞當(dāng)量的土地承載負(fù)荷(t/hm2);p為單位農(nóng)業(yè)常用耕地播種面積畜禽糞尿最大施肥適宜量(t/hm2)。單位耕地面積最大施肥量的選取參考國(guó)家環(huán)?？偩滞扑]的數(shù)據(jù)[17]。國(guó)家環(huán)?？偩忠?guī)定每公頃農(nóng)業(yè)土地畜禽糞尿最大負(fù)荷為30～50 t,當(dāng)超過(guò)規(guī)定負(fù)荷范圍時(shí),土壤肥力就會(huì)下降,農(nóng)作物將減產(chǎn)。根據(jù)《銅仁統(tǒng)計(jì)年鑒》[11]數(shù)據(jù)及對(duì)環(huán)梵凈山區(qū)域的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,確定本文選取的單位農(nóng)業(yè)常用耕地播種面積最大有機(jī)肥適宜量為40 t。由公式(6)可知,當(dāng)p不變時(shí),隨著q的增大,r警戒值越大,表明污染對(duì)土地的威脅等級(jí)就越高,各等級(jí)對(duì)應(yīng)的預(yù)警值見(jiàn)表2[18]。

表2 畜禽糞尿污染耕地承載力預(yù)警值R分區(qū)[18]Table 2 The warning value R zone of cultivated land carrying capacity polluted by livestock feces and urine[18]

1.3 指標(biāo)選取

1.3.1 畜禽飼養(yǎng)量及飼養(yǎng)周期 根據(jù)郭姍姍等[7]、陳麗虹等[12]對(duì)畜禽污染量估算的方法,同時(shí)參考國(guó)家環(huán)?？偩滞扑]的數(shù)據(jù)及環(huán)梵凈山區(qū)域的實(shí)際情況,選取確定生豬的飼養(yǎng)周期為199 d,飼養(yǎng)量為當(dāng)年出欄量;牛羊的飼養(yǎng)周期為365 d,飼養(yǎng)量為當(dāng)年存欄量;由于梵凈山區(qū)域內(nèi)的家禽多以農(nóng)戶自養(yǎng),飼養(yǎng)周期較長(zhǎng),因此這里的飼養(yǎng)周期采用國(guó)家環(huán)?？偩滞扑]的蛋雞飼養(yǎng)周期為參考依據(jù),飼養(yǎng)周期為210 d,飼養(yǎng)量為當(dāng)年出欄量。2014-2021年環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽飼養(yǎng)量見(jiàn)表3。

表3 2014-2021年環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽飼養(yǎng)量Table 3 The number of livestock and poultry breeding from 2014 to 2021 in surrounding Fanjing Mountain area 頭

1.3.2 排污系數(shù)選取

1.3.2.1 畜禽糞尿排泄系數(shù) 主要根據(jù)豬、牛、羊、家禽的飼養(yǎng)方式來(lái)確定糞尿排泄系數(shù),由于畜禽在品類、飼養(yǎng)環(huán)境、生理結(jié)構(gòu)、體型大小等方面存在差異,故排泄系數(shù)也存在差異。為確保計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,本文選取的畜禽糞尿排泄系數(shù)來(lái)自2019年《畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便污染監(jiān)測(cè)核算方法與產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》[15],見(jiàn)表4。

表4 畜禽糞尿日排污系數(shù)[15]Table 4 The daily discharge coefficient of livestock feces and urine[15] kg/d

1.3.2.2 污染物含量 本文根據(jù)國(guó)家環(huán)保總局推薦的畜禽糞尿污染物含量數(shù)據(jù)[17]確定畜禽糞尿中所含污染物含量,見(jiàn)表5。

表5 畜禽糞尿污染物含量Table 5 The pollutant content of feces and urine for livestock and poultry kg/t

1.3.3 耕地面積選取 2017年11月發(fā)布實(shí)施的《土地利用現(xiàn)狀分類》[19]中把耕地歸類為種植農(nóng)作物的土地,包括水田、水澆地、旱地,在畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中產(chǎn)生的糞便、尿液做肥料時(shí)主要由這3類土地消納。由于環(huán)梵凈山區(qū)域?qū)儆趪?guó)家自然保護(hù)區(qū),農(nóng)業(yè)用地除常用耕地播種面積外,其余幾類土地皆被劃為保護(hù)區(qū)域,限制開(kāi)墾,因此本文選取的耕地面積小于環(huán)梵凈山區(qū)域12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的實(shí)際農(nóng)業(yè)耕地面積,農(nóng)業(yè)常用耕地基本上分布于梵凈山自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)外的鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域。由表6可知環(huán)梵凈山區(qū)域耕地播種面積總體處于上升趨勢(shì),2021為30 130 hm2,比2014年增加了2 674 hm2,同比增長(zhǎng)8.87%。

表6 2014-2021年環(huán)梵凈山區(qū)域農(nóng)業(yè)常用耕地播種面積Table 6 The sown area of commonly used agricultural cropland between 2014 and 2021 in surrounding Fanjing Mountain area hm2

2 結(jié)果與分析

2.1 畜禽糞尿量分析

2.1.1 環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽糞尿總量分析 由公式1計(jì)算2014-2021年環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽糞尿污染量,見(jiàn)圖1。由圖1可知,近年來(lái)環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽糞尿污染量總體上處于上升趨勢(shì),但上升的變化幅度不大。其中牛一直是糞尿排放量最多的畜禽,且存在繼續(xù)增加趨勢(shì),牛糞尿年排放均值分別為38.08×104t、22.64×104t,其次是生豬,糞尿年排放均值分別是6.16×104t、9.94×104t;最少的是羊,糞尿年排放均值分別是2.11×104t、0.70×104t。

2.1.2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽糞尿量分析 由公式1計(jì)算得出2014-2021年環(huán)梵凈山區(qū)域12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽糞尿量,見(jiàn)圖2。由圖2可知12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽糞尿產(chǎn)生量存在較大的差異,并且大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的糞尿產(chǎn)量還存在繼續(xù)上升的趨勢(shì)。其中德旺鄉(xiāng)的畜禽糞尿產(chǎn)生量最多,分別為77.97×104t、38.87×104t,該鄉(xiāng)從2015年開(kāi)始,每年逐步增多,2018年達(dá)到最高值,分別為17.11×104t、8.34×104t,隨后開(kāi)始下降;太平鎮(zhèn)是畜禽糞尿產(chǎn)生量最少的鄉(xiāng)鎮(zhèn),8年的糞尿總產(chǎn)量分別為10.70×104t、6.25×104t,與最多的德望鄉(xiāng)相比差值分別為67.27×104t、32.25×104t?？梢?jiàn)德旺鄉(xiāng)的糞污治理壓力十分嚴(yán)峻。

圖2 2014-2021年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽糞尿產(chǎn)量Fig.2 The fecal and urine output of livestock and poultry from 2014 to 2021 in each township

2.2 畜禽糞尿污染物分析

2.2.1 環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽糞尿污染物總量分析 由公式2計(jì)算出2014-2021年環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽養(yǎng)殖糞尿污染物TP、TN的排放量,見(jiàn)圖3。由圖3可知該區(qū)域TP、TN的排放量總體上處于上升趨勢(shì),其中TP排放量變化平穩(wěn),而TN的排放量變化趨勢(shì)較大,該變化趨勢(shì)與TN排放量較大的牛的飼養(yǎng)量變化趨勢(shì)一致。

圖3 2014-2021年畜禽糞尿TP、TN排放量Fig.3 The TP and TN emissions of livestock manure and urine from 2014 to 2021

2.2.2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽糞尿污染物排放量分析 由公式2分別計(jì)算出2014-2021年環(huán)梵凈山區(qū)域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽糞尿污染物TN、TP排放量,見(jiàn)圖4。由圖4可知各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的TP、TN排放量變化不均,整體變化較大,其中德旺鄉(xiāng)是畜禽糞尿污染物TN、TP排放量最多的鄉(xiāng)鎮(zhèn),分別為639.42 t、140.36 t。太平鎮(zhèn)是最少的鄉(xiāng)鎮(zhèn),分別為90.17 t、25.07 t。除了德旺鄉(xiāng)、木黃鎮(zhèn)年度TN、TP排放量變化較大外,其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)TP、TN排放量年度變化相對(duì)平穩(wěn),各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的TP、TN排放量主要與各鄉(xiāng)鎮(zhèn)自身的畜禽飼養(yǎng)規(guī)模變化有關(guān),但同時(shí)也會(huì)受到梵凈山自然保護(hù)區(qū)環(huán)境規(guī)制變化的影響。

圖4 2014-2021年各鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽糞尿TN、TP排放量Fig.4 The TN and TP emissions of livestock manure and urine from 2014 to 2021 in each township

2.3 耕地負(fù)荷預(yù)警

2.3.1 環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽負(fù)荷分析 由公式(3)、公式(4)、公式(5)計(jì)算出2014-2021年環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽糞尿土地承載負(fù)荷量,見(jiàn)圖5。由圖5可知環(huán)梵凈山區(qū)域各類負(fù)荷物中豬糞當(dāng)量的負(fù)荷是最嚴(yán)峻的,其次是N負(fù)荷,最小的是P負(fù)荷,但總體上各類負(fù)荷量值都存在上升趨勢(shì),其中2020-2021年的負(fù)荷量增加趨勢(shì)特別明顯。根據(jù)歐盟農(nóng)業(yè)政策規(guī)定耕地中N、P的污染負(fù)荷承載標(biāo)準(zhǔn)分別要小于或等于170 kg/hm2、40 kg/hm2,超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)則會(huì)對(duì)耕地造成污染[20]。由圖5可知2014-2021環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽糞尿污染物N、P最大負(fù)荷量雖然存在上升趨勢(shì)但均未超過(guò)歐盟農(nóng)業(yè)政策規(guī)定值,表明環(huán)梵凈山區(qū)域耕地能自行消納畜禽糞尿污染物N、P。

圖5 2014-2021年畜禽糞尿土地承載負(fù)荷Fig.5 The land carrying load of livestock manure and urine from 2014 to 2021

2.3.2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染負(fù)荷狀況分析 由公式(3)、公式(4)、公式(5)分別計(jì)算出環(huán)梵凈山區(qū)域12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽糞尿豬當(dāng)量、N、P負(fù)荷,見(jiàn)圖6。由圖6可知各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的豬當(dāng)量、N、P負(fù)荷變化趨勢(shì)較大,其中木黃鎮(zhèn)2015年豬當(dāng)量、N、P負(fù)荷為12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)8年來(lái)最大值,分別達(dá)到84.18 kg/hm2、54.72 kg/hm2、14.13 kg/hm2,紫薇鎮(zhèn)2014年N、P負(fù)荷及2016年的豬當(dāng)量負(fù)荷為12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)8年來(lái)的最小值,負(fù)荷量分別為4.26 kg/hm2、1.11 kg/hm2、6.56 kg/hm2,豬當(dāng)量、N、P負(fù)荷最大與最小值之間分別相差77.62 kg/hm2、50.46 kg/hm2、13.02 kg/hm2。環(huán)梵凈山區(qū)域豬當(dāng)量、N、P負(fù)荷的均值分別為33.81 kg/hm2、21.98 kg/hm2、5.71 kg/hm2,由此可見(jiàn)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的負(fù)荷值已經(jīng)超過(guò)環(huán)梵凈山區(qū)域的平均值,污染負(fù)荷問(wèn)題較為嚴(yán)重。

2.3.3 負(fù)荷預(yù)警等級(jí)分析 運(yùn)用公式(6)以及結(jié)合表2的預(yù)警分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算出2014-2021年環(huán)梵凈山區(qū)域及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)負(fù)荷預(yù)警值,見(jiàn)表7、表8。由表7可知,環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽污染預(yù)警等級(jí)存在上升趨勢(shì),其中2014-2016年污染等級(jí)為Ⅱ級(jí),對(duì)應(yīng)的污染情況為稍有污染;2017-2019年的污染等級(jí)為Ⅲ級(jí),對(duì)應(yīng)的污染情況為有污染;2020-2021年的污染等級(jí)為Ⅳ級(jí),對(duì)應(yīng)的污染情況為污染較大。由表8可知,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的畜禽污染負(fù)荷預(yù)警存在較大差異,除太平鎮(zhèn)無(wú)污染外其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)在不同時(shí)間段均存在污染情況,其中8年內(nèi)有一半年限大于等于Ⅳ級(jí)(污染較大)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別是德望鄉(xiāng)、木黃鎮(zhèn)、烏羅鎮(zhèn)、楊柳鎮(zhèn)、洋溪鎮(zhèn)。但值得注意的是以往污染預(yù)警值較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)從2020年開(kāi)始都普遍有所下降,而以往污染預(yù)警值較小的鄉(xiāng)鎮(zhèn)從2020年開(kāi)始普遍存在上升趨勢(shì),可見(jiàn)環(huán)梵凈山區(qū)域的畜禽污染土地負(fù)荷預(yù)警問(wèn)題仍然嚴(yán)峻,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的治理思路仍需協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

表8 2014-2021環(huán)梵凈山區(qū)域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽污染預(yù)警值及分級(jí)Table 8 The warning value and level of livestock pollution from 2014 to 2021 in townships surrounding Fanjing Mountain area

3 討 論

梵凈山作為中國(guó)佛教5大名山之一、國(guó)家5A級(jí)旅游景區(qū)、世界自然遺產(chǎn)保護(hù)區(qū),生態(tài)環(huán)境的重要性格外突出,但同時(shí)該區(qū)域又地處武陵山區(qū)連片貧困帶,雖然該區(qū)域在2020年全面脫貧,但是區(qū)域內(nèi)的脫貧人口返貧風(fēng)險(xiǎn)仍然較大,在生態(tài)環(huán)境保護(hù)與生計(jì)發(fā)展過(guò)程中,難免會(huì)產(chǎn)生矛盾。本文基于2014-2021年梵凈山區(qū)域畜禽養(yǎng)殖情況,估算了該區(qū)域的畜禽污染量以及耕地負(fù)荷預(yù)警情況。

從整體來(lái)看,環(huán)梵凈山區(qū)域無(wú)論是畜禽污染排放量還是耕地負(fù)荷預(yù)警情況總體上均存在上升趨勢(shì),污染治理刻不容緩。從不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)來(lái)看,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的污染排放量和耕地負(fù)荷預(yù)警差異性較大,其中德望鄉(xiāng)是12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中污染問(wèn)題最嚴(yán)峻的鄉(xiāng)鎮(zhèn),太平鎮(zhèn)是12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中污染問(wèn)題最輕的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。具體而言有以下表現(xiàn):

一是在糞尿排放量方面,環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽糞尿年均排放量為84.79×104t,其中牛的排放量最大,年均糞尿排放量為60.72×104t,占總排放量的71.61%,其次是生豬(19.00%)、家禽(6.07%),最少的是羊(3.31%)。牛由于自身的生理特征,日排放的糞尿比較多,日排污系數(shù)較大,且梵凈山區(qū)域的農(nóng)戶一直有養(yǎng)牛的傳統(tǒng),因此牛的污染排放量是該區(qū)域最大的,相關(guān)學(xué)者在計(jì)算不同區(qū)域畜禽糞污排放量時(shí),也出現(xiàn)了類似的結(jié)果,如賈玉川和黃大鵬[21]、郜興亮等[22]、劉剛等[23]。

二是在污染物方面,2014-2021年區(qū)域內(nèi)TP、TN污染物排放量總體呈上升趨勢(shì),其中TP排放量除2016年稍有下降外,其余年份均呈上升趨勢(shì),但上升幅度不大,而TN污染物排放量呈波動(dòng)勢(shì)上升,其中2015-2018年處于緩慢上升期,2018-2019稍有下降,2019-2021又逐步上升。出現(xiàn)上述結(jié)果的可能原因是2015-2018年是該區(qū)域脫貧攻堅(jiān)的關(guān)鍵期,當(dāng)?shù)卮蟛糠洲r(nóng)戶有養(yǎng)牛的經(jīng)驗(yàn)與傳統(tǒng)且有思南黃牛等優(yōu)良品種,農(nóng)戶從事養(yǎng)殖活動(dòng)能有效帶動(dòng)自身脫貧,牛的飼養(yǎng)量增加,進(jìn)而TN的排放量增加;2018-2019年TN排放量下降是由于2018年梵凈山升級(jí)為世界自然遺產(chǎn)地,環(huán)境規(guī)制力度加大,進(jìn)而影響到了畜禽飼養(yǎng)量和TN排放量;2019-2021年排放量上升是由非洲豬瘟帶來(lái)的畜禽市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)及新冠疫情帶來(lái)的外出務(wù)工困難造成,該期間區(qū)域農(nóng)戶沒(méi)有合適的工作來(lái)維持正常的經(jīng)濟(jì)開(kāi)支,只能從事傳統(tǒng)的種養(yǎng)殖業(yè),從而導(dǎo)致畜禽飼養(yǎng)量快速增加,造成TN排放量增加。

三是在耕地負(fù)荷方面,畜禽糞尿中主要含有作物生長(zhǎng)所需的氮(N)、磷(N)、鉀(K)等有機(jī)物[24],中國(guó)主要采用沼氣工程、堆肥、還田等方式治理畜禽糞便污染物,但還田仍然是當(dāng)前主要的治理方式[25-26],適當(dāng)?shù)倪€田對(duì)作物生長(zhǎng)有促進(jìn)作用,但過(guò)量的還田容易損壞土壤結(jié)構(gòu),造成土壤富營(yíng)養(yǎng)化,從而抑制作物的生長(zhǎng)[27-28]。目前畜禽糞尿排放農(nóng)田是否超標(biāo)主要是以豬糞當(dāng)量計(jì)算氮(N)、磷(N)負(fù)荷是否超出土壤的最大承受范圍[21-23]。通過(guò)上面的計(jì)算可知,環(huán)梵凈山區(qū)域內(nèi)豬糞當(dāng)量、N、P負(fù)荷值總體上處于上升趨勢(shì),其中豬糞當(dāng)量負(fù)荷上升幅度>N負(fù)荷>P負(fù)荷。N、P負(fù)荷年排放均值分別為21.98 kg/hm2、5.71 kg/hm2,同時(shí)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)豬糞當(dāng)量、N、P負(fù)荷變化趨勢(shì)較大,部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的負(fù)荷值已經(jīng)超過(guò)區(qū)域均值。歐盟農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定耕地中N、P的污染負(fù)荷承載標(biāo)準(zhǔn)分別要小于或等于170 kg/hm2、40 kg/hm2[20],可見(jiàn)該區(qū)域的N、P負(fù)荷遠(yuǎn)低于歐盟的農(nóng)業(yè)政策標(biāo)準(zhǔn),表明該區(qū)域糞污還田壓力不大。而通過(guò)對(duì)耕地負(fù)荷預(yù)警計(jì)算,區(qū)域內(nèi)耕地負(fù)荷預(yù)警值總體呈上升趨勢(shì),且污染越來(lái)越嚴(yán)重,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間除太平鎮(zhèn)全年無(wú)污染外,其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)在不同時(shí)間段均存在污染,負(fù)荷預(yù)警問(wèn)題嚴(yán)峻。當(dāng)然,梵凈山區(qū)域負(fù)荷預(yù)警嚴(yán)重除了因近年來(lái)畜禽養(yǎng)殖量不斷增加外,還與本文選取的耕地范圍有關(guān),考慮到梵凈山生態(tài)環(huán)境的獨(dú)特性,大部分土地被限制開(kāi)發(fā),本文在研究的過(guò)程中僅選取了當(dāng)?shù)爻Ｓ玫母孛娣e作為研究對(duì)象,數(shù)據(jù)小于當(dāng)?shù)氐膶?shí)際耕地面積,因此計(jì)算出來(lái)的負(fù)荷預(yù)警值比較大,如果以實(shí)際耕地面積計(jì)算,負(fù)荷問(wèn)題肯定要小很多,但是隨著梵凈山區(qū)域的環(huán)境規(guī)制強(qiáng)度的不斷增強(qiáng),選取常用耕地面積更能代表當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,對(duì)指導(dǎo)梵凈山區(qū)域畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展更有借鑒意義。

基于梵凈山的實(shí)際情況及研究結(jié)果,對(duì)梵凈山區(qū)域畜禽養(yǎng)殖提出以下建議:一是調(diào)整畜禽養(yǎng)殖結(jié)構(gòu),合理控制畜禽飼養(yǎng)規(guī)模。由研究結(jié)果可知牛和生豬是環(huán)梵凈山區(qū)域糞尿及污染物排放量較大的畜禽,因此建議該區(qū)域的主管部門(mén)采用科學(xué)的手段評(píng)估區(qū)域土地承載能力,在耕地承載負(fù)荷范圍內(nèi)合理調(diào)整畜禽養(yǎng)殖結(jié)構(gòu),并根據(jù)當(dāng)前的飼養(yǎng)結(jié)構(gòu)適當(dāng)縮減牛和生豬飼養(yǎng)規(guī)模,穩(wěn)定家禽和羊的飼養(yǎng)規(guī)模,減少畜禽養(yǎng)殖污染物排放量。二是嚴(yán)格落實(shí)保護(hù)區(qū)規(guī)定,精準(zhǔn)實(shí)施污染治理政策。通過(guò)對(duì)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的污染情況分析可知德旺鄉(xiāng)、木黃鎮(zhèn)、烏羅鎮(zhèn)、楊柳鎮(zhèn)、洋溪鎮(zhèn)是畜禽糞尿及污染物TN、TP排放量較多及土地負(fù)荷等級(jí)較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn),因此建議德旺鄉(xiāng)、木黃鎮(zhèn)、烏羅鎮(zhèn)、楊柳鎮(zhèn)、洋溪鎮(zhèn)嚴(yán)格控制畜禽養(yǎng)殖規(guī)模,減少各類污染物排放量;太平鎮(zhèn)應(yīng)保持現(xiàn)有畜禽養(yǎng)殖規(guī)模,其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家自然保護(hù)區(qū)各種畜禽養(yǎng)殖規(guī)定,合理確定養(yǎng)殖規(guī)模,精準(zhǔn)實(shí)施污染治理政策,督促和鼓勵(lì)畜禽養(yǎng)殖主體因地制宜開(kāi)展畜禽糞便資源化利用。三是加大養(yǎng)殖主體技能培訓(xùn),拓寬養(yǎng)殖主體就業(yè)渠道。根據(jù)研究結(jié)果可知環(huán)梵凈山區(qū)域內(nèi)畜禽污染預(yù)警等級(jí)呈上升趨勢(shì),污染風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大,而梵凈山屬于國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū),該區(qū)域目前存在畜禽養(yǎng)殖污染與環(huán)境保護(hù)之間的現(xiàn)實(shí)矛盾,因此建議主管部門(mén)加大政策補(bǔ)貼力度,對(duì)各類養(yǎng)殖主體開(kāi)展多方面的技能培訓(xùn),提高養(yǎng)殖主體的生存技能,拓寬養(yǎng)殖主體的就業(yè)渠道與途徑,積極引導(dǎo)其從事其他低污染或無(wú)污染行業(yè),破解當(dāng)前現(xiàn)實(shí)矛盾。

4 結(jié) 論

(1)環(huán)梵凈山區(qū)域畜禽糞尿、TP、TN污染物排放量總體上呈上升趨勢(shì),其中牛的糞尿排放量>豬>家禽>羊,TP排放量趨于平穩(wěn),而TN變化趨勢(shì)較大;各鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽糞尿、TP、TN排放量差異較大,其中德旺鄉(xiāng)的畜禽糞尿、TN、TP排放量最多,太平鎮(zhèn)的最少,其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)變化不大。

(2)環(huán)梵凈山區(qū)域豬糞當(dāng)量、N、P負(fù)荷總體上處于上升態(tài)勢(shì),其中豬糞當(dāng)量負(fù)荷上升幅度>N>P,N、P最大負(fù)荷量均未超過(guò)歐盟標(biāo)準(zhǔn),該區(qū)域耕地能自行消納N、P污染物;各鄉(xiāng)鎮(zhèn)豬糞當(dāng)量、N、P負(fù)荷變化趨勢(shì)較大,部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的負(fù)荷值已經(jīng)超過(guò)區(qū)域均值,污染負(fù)荷問(wèn)題較為嚴(yán)重;區(qū)域內(nèi)畜禽污染預(yù)警等級(jí)存在上升趨勢(shì),污染風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)差異較大,除太平鎮(zhèn)無(wú)污染外,其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)在不同時(shí)間段均存在污染,負(fù)荷預(yù)警問(wèn)題嚴(yán)峻。