成都市畜禽養殖環境承載力分析

唐小軍， 樊戰輝， 孫家賓， 楊 琴， 朱順熙， 羅文倩

(1.四川省生態環境科學研究院， 成都 610041; 2.成都市農林科學院， 成都 611130)

成都市推進城鄉統籌以來，農業農村經濟發展成效顯著，畜禽養殖規模化快速發展[1]，為了確保本地養殖業健康發展，必須以環境容量為基準，以循環利用為基本立足點，堅持以地定畜，控制養殖總量的原則，即一個地區畜禽養殖量不能超過這個地區土壤的承載能力，因此有關耕地畜禽糞便承載力評價和適宜養殖量的研究就顯得十分必要。文章通過2016年成都市畜禽養殖量、耕地面積等相關統計數據，分析評價了2016年成都市耕地畜禽糞便承載力和畜禽養殖環境容量，為尋求經濟有效、方便可行的綜合利用和污染處置方法提供指導和數據支撐。

1 概況

1.1 成都市養殖業現況

西南地區一直是我國傳統的生豬養殖優勢區域，成都市更是該地區的生豬養殖傳統大市。

2016年末成都市農林牧漁業總產值841.254億元，實有耕地面積52.96萬hm2，糧食總產量290.436萬噸，肉類總產量78.35萬噸，農民人均可支配收入18605元 比去年增加9.4%[2]。但目前成都市養殖業也存在以下問題:

(1)規模化養殖發展迅速,畜禽產生的糞尿等排泄物數量明顯增多且集中，其處理卻相對落后；

(2)養殖業種植業嚴重脫節,打破了傳統的“畜-肥-糧”生態平衡系統；

(3)環境管理政策滯后,缺乏畜禽養殖污染防治的相關政策；

(4)獸藥、飼料添加劑使用不當，抗生素、激素、金屬微量元素等殘留對環境造成污染。

1.2 數據來源

依據成都市2017年統計年鑒[2]，2016年成都市各區市縣有效消納畜禽糞便的耕地面積、各類畜禽出欄量如表1和表2所示(文章數據只包含允許養殖的區市縣，不包括中心城區)。

表1 成都市各區市縣耕地面積及農作物產量情況 (t)

表2 成都市各區市縣養殖情況

1.3 計算方法

1.3.1 單位耕地面積畜禽糞便承載力

耕地畜禽糞便承載力是指特定地理區域消納畜禽糞便的能力，一般用土壤對畜禽糞便的負荷量來表示。畜禽糞便負荷量指單位面積耕地所負荷的畜禽糞便量，其計算公式如下：

q=(1-L)×Ntotal/S

式中：q為耕地畜禽糞便負荷量(以氮計),kg·hm-1；Ntotal為區域內所有養殖動物糞便的總氮量，kg；S為區域總耕地面積，公頃；L為畜禽糞便流失率，一般畜禽糞便流失率為30%～40%,為了盡量降低環境污染的風險，本研究按流失率30%計。

畜禽糞便年排泄量通過下式計算：

Ni=Ci×Di×10-3

式中：Ni為區域內第i種動物糞便的總氮量，kg·頭(只)-1；Ci為第i種動物糞便排泄系數，kg·d-1頭-1；Di為第i種動物飼養周期，天，其中豬的生長期平均為199 d，牛為365 d，羊為180 d，禽類210 d[3]。由于不同畜禽種類之間糞便肥效差異較大，故將各種畜禽糞便按糞中氮的含量統一換算成豬糞當量，基于氮的折算系數為：1頭豬=0.074頭牛=1.98只羊=62.64只禽類=28.2只兔[4]。

Ntotal=∑Ni×Pi

式中：Ntotal為區域內所有養殖動物糞便的總氮量，kg；Pi為區域內第i種動物的養殖量，頭(只)。

1.3.2 單位耕地面積作物養分需求量

因此本文假設作物生長需氮量完全來自畜禽糞便，即將作物總需氮量視為作物所需畜禽糞便最大供氮量:

Atotal=∑yi×ai×10-2

式中：Atotal為區域內各種作物總產量下需要吸收的氮素量，t；yi為區域內第i種作物總產量，t；ai為第i種作物收獲100千克產量吸收的氮素量，kg·100kg-1，主要作物吸收氮素量見表3[4]。

表3 主要作物100千克產量需氮量

(kg·100kg-1)

作物總氮素需求量除以該地區的總耕地面積，得到單位耕地面積作物養分需求量:

Na=Atotal×1000/S

式中：Na為單位耕地面積作物養分需求量，kg·hm-1；At為區域內各種作物總產量下需要吸收的氮素量，t；S為區域總耕地面積，hm。

1.3.3 耕地畜禽糞便承載力的風險評價

耕地畜禽糞便承載力的風險評價主要通過預警值來體現(見表4)。其計算公式如下：

r=q/Na

式中：r為耕地畜禽糞便承載力預警值；q為耕地畜禽糞便負荷量(以氮計),(kg·hm-1)；Na為單位耕地面積作物養分需求量，(kg·hm-1)。

研究表明，區域畜禽污染物負荷量程度警報值與環境承受程度呈反比，即隨著數值的增大，環境對畜禽糞便負荷量承受能力逐漸降低，畜禽糞便對環境造成的污染威脅性越大[5]。

表4 畜禽糞便承載力預警值分級標準[4]

1.3.4 畜禽養殖環境容量

畜禽養殖環境容量是指在一定區域范圍內，環境所能承受的畜禽養殖數量。耕地畜禽最大承載量是一個地區耕地畜禽養殖容量的最大值。由于不同畜禽個體之間存在差異，為了減少計算偏差，本研究以豬標準動物來表示，計算公式如下：

Qmax=Atotal×1000/Np

式中：Qmax為耕地畜禽最大承載量,頭；Atotal為區域內各種作物總產量下需要吸收的氮素量，t；Np為豬糞便的總氮量，kg·頭(只)-1。

2 結果與分析

2.1 耕地畜禽糞便承載力風險評價

由表5可知,2016年成都市耕地畜禽糞便承載力的預警值均值為0.378，級數為Ⅰ級，說明畜禽糞便未對成都市的環境造成污染；耕地畜禽糞便承載力的預警值高于全市平均值的有8個區市縣，分別是溫江區、金堂縣、大邑縣、蒲江縣、新津縣、邛崍市、崇州市、簡陽市，最高的是蒲江縣0.620，等級為Ⅱ級，即畜禽糞便對環境稍有污染，其余各區市縣均在0.4以下，級數均為Ⅰ級，均未對環境造成污染。

表5 成都市各區市縣畜禽糞便承載力風險評價表

2.2 養殖承載量

2016年成都市現有畜禽飼養量為1132.86萬頭豬標準動物，剩余飼養容量為1138.80萬頭。各區市縣中剩余飼養容量最大的是彭州市(188.33萬頭豬標準動物)，其次是新都區(135.17萬頭豬標準動物)和簡陽市(132.86萬頭豬標準動物)；最小的是溫江區(1.60萬頭豬標準動物)(見表6)。

表6 成都市各區市縣養殖承載量

成都市畜禽養殖環境承載力以氮計分別為每公頃18.33頭豬當量，這意味著成都市平均每公頃耕地，理論上每年最多可以消納18頭生豬養殖產生的糞便。楊飛[6]等的研究結果表明，當前我國平均耕地面積的畜禽氮污染負荷達到138.13 kg·hm-1(相當于每公頃30.63頭豬當量)，其中四川省為292.81 kg·hm-1(相當于每公頃64.92頭豬當量)。武蘭芳[7]等根據養分平衡理論，分析得到山東禹城耕地年最大承載容量以氮計分別為每公頃13.8頭豬當，湖南桃源分別為每公頃14.6頭豬當量；彭荔紅[8]等的研究結果顯示福建莆田市農用地年最大承載容量以氮為每公頃14.97頭豬當量。潘瑜春[9]等在綜述歐洲和國內研究的基礎上，確定耕地畜禽養殖承載限量標準以氮計為每公頃44.34頭豬當量，這表明成都市畜禽養殖污染負荷在全國及全省范圍內相對較低。

3 結論與建議

最大畜禽養殖容量是在成都市各區市縣2016年作物種植結構、面積和產量的基礎上，根據營養平衡法，以氮為標準，有可能會導致土壤中磷的富集，從而導致富營養化，故在實際應用過程中不應忽視磷的作用。本試驗結果表明，成都市最大畜禽養殖量為1140.74萬頭豬標準動物，這是在成都市有機肥施用于作物的量占總肥源比率為100%前提下得出來，如果在實際生產中畜禽糞便還田利用的比例低于100%，就意味著成都市最大畜禽養殖容量和剩余養殖容量會隨之降低[10]。

可以從以下幾方面來提高養殖畜禽糞便的利用率：

首先，積極推廣規范化標準化養殖場的建立，采取有利于環境保護的圈舍設計、糞污清理方式、糞污處置方式等，減少污染物的產生。鼓勵采用雨污分流、干濕分離等。

其次，與種植業緊密結合，根據周邊消納畜禽糞便的土地面積來科學規劃養殖規模大小，優化其畜禽養殖的產業結構，從而減少畜禽糞污的排放，積極發展種養結合循環農業，走生態、有機農業發展之路。

最后，支持畜禽糞便處理體系的建立，對將畜禽糞便資源化利用的養殖業主提供資金、技術支持和稅收優惠，定期對相關技術人員進行培訓與實踐指導工作，使得畜禽糞便能規范安全。