鹽城市畜禽糞農田承載能力分析

孫 進，周 祥，楊 凌

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

畜牧業是我國重要的農業支柱，多年來在農林牧漁業總產值中占比一直穩定在30%左右[1]，并且隨著專業化、集約化的不斷加強，規模養殖比例也越來越高，據統計，2013年江蘇省規模化占比為蛋禽86%、肉禽92%、養豬85%、奶牛94%[2]。總規模的持續放大以及專業上的種、養分離，使得大量的畜禽糞便積壓、棄置，成為巨大的環境隱患。據環保部《第一次全國污染源普查公報》，畜禽養殖業水污染物化學需氧量、總氮、總磷排放量分別占農業源排放總量的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的有機肥料資源，具有養分全面、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田承載能力，制定合理的養殖業發展規劃與有機肥施用方案，對于畜牧業的健康發展和肥力資源的清潔利用都具有指導意義。

1 數據來源與分析方法

1.1 基礎數據

主要農作物播種面積、單位面積產量、總產量。依鹽城市統計局《鹽城統計年鑒(2016)》主要農作物播種面積和產量數據[6]，統計年份為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 鹽城市主要農作物播種面積及氮素吸收系數

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

畜禽產污系數。根據《畜禽養殖業污染物排放標準》[10]，將畜禽糞便全部折算為豬糞進行養殖量的估算。豬的產污系數選取《第一次全國污染源普查畜禽養殖業源產排污系數手冊》中華東區肉豬產污數據[11]，其各飼養階段天數根據鹽城市養殖調查情況進行分群。肉豬保育期70 d，產污系數0.54 kg·頭-1·d-1；育肥期110 d，產污系數1.12 kg·頭-1·d-1。

1.2 方法

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

農田氮素養分容量。即農田消納氮素養分的能力，根據作物養分吸收系數(即單位產量或單位面積農作物吸收的養分量)來確定，計算公式:

NAC=YA×UC×0.001。

式中,NAC為1年農田養分容量(t),YA為1年農作物產量或面積(t或hm2),UC為作物養分吸收系數(kg·t或kg·hm-2)，0.001為單位轉換系數。

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，即所有氮養分100%替換為畜禽糞便來源；一個為合理值，以不影響作物產量為前提進行替代，綜合文獻[12-16]后設為40%。

豬糞氮素利用相關系數。主要指豬糞收集、施用過程中相關利用率數據。其中，畜禽糞氮素轉移損失率，即畜禽糞在收集、存放、處理、貯存、施用等環節中氮素損失的比例，根據常志州等[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種飼養階段每頭豬每天的產污數(kg)，Di為第i種飼養階段的飼養時間(d),10 000、1 000均為單位轉換系數。

2 結果與分析

2.1 農田氮素養分容量

測算各主要農作物氮素養分容量，求和可得鹽城市2015年農田氮素養分容量約為34.5萬t。將氮素養分容量分攤到相應作物的播種面積，折算為氮素養分密度(即單位面積農作物吸收的養分量)，表2可以看出，除大豆因自身固氮作用吸收氮素養分較少外，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、瓜果類等經濟作物氮素養分密度明顯高于大田作物，分別達到305、552 kg·hm-2。

表2 鹽城市主要農作物氮素養分容量

2.2 畜禽糞便承載量

經計算得萬頭豬糞便總量約1 610 t，鹽城市2015年農田氮素養分容量約為34.5萬t，按豬糞氮素含量28.13 g·kg-1，氮素轉移損失率61.3%，當季氮素利用率70%計算，當設定農田氮素養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，設定農田氮素養分容量合理替代時，鹽城市畜禽糞便承載量約為11 237萬頭豬當量。

3 小結與討論

準確估算農田養分容量、畜禽糞便承載能力，既能確定有機肥料合理施用數量，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分流失與污染，也能及時了解畜禽糞環境壓力，指導畜牧業健康發展。

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

根據《畜禽養殖業污染物排放標準》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、草雞等主要養殖品種進行折算(其中，豬、羊、牛養殖數量依《鹽城統計年鑒(2016)》“畜牧業生產情況”數據[6]；由于《鹽城統計年鑒(2016)》統計口徑對家禽種類未作細分，雞的養殖數量依鹽城市農業委員會2015年畜牧業報表，分肉雞、蛋雞、草雞)，結果約為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分沒有污染風險。

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