吉林市2017年糞便產生量估算及對環境影響的評估

張麗萍，吳洪宇，董萬福

（吉林市農業科學院，吉林 132101）

為了滿足人們對畜禽產品的需求，規模化、工廠化的養殖業得到迅猛發展。與此同時，養殖過程中產生了大量的養殖污水和糞便，目前已經成為我國三大面源污染源之一[1]。近年來，隨著南方禁養區的擴大，畜禽養殖大舉向北方拓展。吉林地區地處我國東北地區的吉林省中東部，共有11個縣市區，本調查將根據吉林市2017年各縣、市、區的畜禽養殖量和實際農田播種面積，估算出各縣、市、區的糞便產生量和有效耕地的糞便負荷量并對各地糞便影響環境的狀況進行評價，為吉林市各縣、市、區建立畜禽養殖環境承載能力監測預警及畜禽養殖業的可持續發展提供參考。

1 研究區域概況

吉 林 市 地 處 東 經 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，全市總人口422.46萬，2016年牧業總產值195億元，占農業總產值的38.7%。

2 全地區糞便產生量估算及農田承載負荷量的估算

本調查以吉林地區除高新區外的其他縣、市、區的豬、牛、羊、馬、驢、騾、家禽、兔為研究對象，以各縣、市、區為單元，估算出各縣、市、區2017年糞便產生總量并換算成豬糞當量，計算出每 km2實際播種面積的豬糞當量負荷量。

表1 不同畜禽的糞尿產生量

2.1 數據的來源

本調查中各縣、市、區實際農田播種面積來源于2017年吉林統計年鑒；各地的養殖數據來源于牧業統計部門；收集的數據包括肉豬出欄量，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。

豬的飼養量由兩個部分組成，一為肉豬的出欄數作為飼養量，二為可繁殖母豬當年不出欄，以年末存欄數作為飼養量[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年不出欄，即年末存欄量即為年飼養量；肉牛未出欄時一般記在黃牛的年末存欄中，因此肉牛的飼養數量就用當年的出欄數代表。羊、馬、驢、騾一般飼養超過1年，以年末存欄量作為當年飼養量。家禽分蛋雞、肉雞、鴨和鵝，蛋雞以年末存欄量作為飼養量；肉雞、鴨、鵝和兔以出欄量作為飼養量[3]。

2.2 參數的確定

本調查所涉及的參數包括飼養周期、日排泄系數、畜禽糞便豬糞當量系數等是參考國內相關資料及實際調查的結果。

2.2.1 飼養周期

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

2.2.2 日排泄系數

對于畜禽動物的日排泄系數，國內外尚沒有統一的數值標準，本文采用國家環保部公布的數據和相關研究數據（見表1）。

2.3 計算公式

2.3.1 畜禽糞便產生量的估算

畜禽糞便產生量的估算公式為：

式中Q為畜禽糞便產生量（kg），N為飼養量，D為飼養周期，P為日排泄系數。

2.3.2 豬糞當量的換算

鑒于各類畜禽糞便的肥效養分差異較大，采用豬糞當量負荷作為不同地區環境容納量的指標，用以比較不同地區由于養殖業造成污染的程度。各種畜禽糞便折算成豬糞當量的系數（見表2）[5]。

表2 畜牧業糞便豬糞當量換算系數

2.3.3 農田承載負荷量的估算

目前，國內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，計算畜禽糞便負荷量時以實際播種面積為負載面積，其公式為[6]：

式中，q為畜禽糞便以豬糞當量計的負荷量（t·hm-2·a-1）；Q1為各地畜禽糞尿相當豬糞當量（t·a-1）；S為各地實際播種耕地面積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量的系數。

2.3.4 農田畜禽糞便負荷警報值的分級和計算

沈根祥等[7]（1994）研究認為，在一般條件和合理施用情況下，當警報值r＜0.4時，即豬糞當量負荷量為當地有機肥最大施用量0.4倍以下時，該地區的糞便養分可完全被農田環境所消納和承載，對環境不構成威脅。糞便負荷警報值的分級如表3。

表3 畜禽糞便警報值分級

畜禽糞便警報值的計算公式[9]為 ：

其中r為各地區畜禽糞便農田負荷的警報值，即污染風險指數；q為畜禽糞便豬糞當量負荷，p為農田以豬糞當量計的年有機肥最大適宜施用量。由于各地區種植結構不同，采用的最大適宜施用量也不同，本調查除豐滿區采用100 t/hm2·a外，其他各地區采用60 t/hm2·a。

3 結果分析

3.1 吉林市各縣、市、區養殖量（見表4）

從表4可以看出 ，吉林地區各地以肉禽、蛋雞、生豬和肉牛的養殖為主，其中肉禽養殖量最大，年出欄總量達5 084萬只，蛋雞養殖量次之達1 096萬只，再次為生豬達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、區的養殖情況

3.2 各縣市區糞便產生量及播種耕地負荷

應用公式1和公式2計算得出各縣市區的糞便總量并換算成豬糞當量以及每 km2土地承載量（見表5）。

從表5可以看出，2017年各縣市區養殖業產生的糞尿總量達1 200多萬 t，根據2016年實際播種面積，每km2土地承載的豬糞當量以豐滿和舒蘭最高，達到31 t以上，最小為開發區為每km29.5 t，排序為豐滿＞舒蘭＞蛟河＞龍潭＞磐石＞樺甸＞永吉＞船營＞開發＞昌邑。

3.3 畜禽糞便負荷量承受程度警報分級

為了反映吉林地區糞便負荷程度對環境是否構成污染的威脅，對該地區內各縣市區的糞便負荷量進行了污染風險的評估。參照上海市農業科學院試驗和理論測算，三個主要農作物種植區農田豬糞當量有機肥年最大施用量為菜區150 t/hm2；，糧棉瓜果夾種區105 t/hm2；純糧區60 t/hm2數值[9]，從表6可見吉林市除豐滿區外的各縣市區95%以上的播種土地都種植了水稻和玉米等大田種物，因此本調查除豐滿區采用100 t/hm2，其他各縣市區采用60 t/hm2豬糞當量作為有機肥最大年適宜施用量，根據公式（3）計算得出吉林市各縣、市、區農田畜禽糞便負荷警報值（見表7）。

從表7可見，在吉林市的10個縣市區中，舒蘭處于Ⅱ級稍有污染威脅的狀態，其他各地都處于Ⅰ級沒有環境污染的威脅。

表5 各縣市區糞便總量、豬糞當量及每公頃土地豬糞當量負荷

表6 2017年吉林市各縣市區總播種面積、各種作物播種面積及所占比例

表7 吉林市各縣市區農田畜禽糞便負荷警報級別

4 小結

1）調查結果表明，舒蘭市畜禽養殖產生的糞便對環境稍有構成污染的威脅；其他各縣市區都處于Ⅰ級，沒有環境污染的威脅。

2）雖然各地處于稍有和沒有環境污染威脅的狀態，但是，由于糞便產生的局地性加之收集、運輸的問題，不排除土地負載的不均衡，也就是局地負載量大，造成局部環境污染的狀況。

3）本地區除了飼養以上主要畜禽品種外，還有鹿、肉犬、貂等其他動物，由于飼養量不大，又缺乏相關的參數支持，本研究未納入統計。