不同種植模式下的土地適宜載畜量

沙 茜，楊仁燦，胡清泉，常雅潔，鮑曉偉，張 斌，韓 敏，趙智勇

（云南省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院 650224）

隨著國內(nèi)農(nóng)業(yè)不斷規(guī)模化且產(chǎn)業(yè)程度化提升，對畜牧養(yǎng)殖為傳統(tǒng)副業(yè)并發(fā)展至農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)[1]。依據(jù)2007年第一次全國污染源普查公布結(jié)果顯示，我國每年畜禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生糞便量總計為38億t左右。調(diào)查得出，我國對畜牧糞便資源化利用率上，不足60%，未經(jīng)過高效處理，往往會對水體、空氣以及土壤污染程度高[2]。目前國內(nèi)種植業(yè)中，施用肥料過多，畜牧飼養(yǎng)不集中且糞污排放量過多等，為此，為有效解決上述問題，合理利用畜牧糞便中氮、磷養(yǎng)分，減少化肥用量尤為重要[3]。國內(nèi)外學(xué)者基于不同角度出發(fā)，基于畜禽營養(yǎng)成分及糞便理化指標(biāo)、近紅外光譜分析等，對畜禽糞便主要污染產(chǎn)生量預(yù)測模型快速建立，對禽畜糞便中主要污染物產(chǎn)生量進行估算和預(yù)測，并實現(xiàn)畜禽糞便合理資源化及無害化，并提供科學(xué)依據(jù)。文章就不同種植模式下的土地適宜載畜量情況做如下分析。

1 材料與方法

1.1 土地種植模式確定

目前對種植作物中，常見以下三類土地利用模式，包括糧食、果樹（蘋果）以及蔬菜，依據(jù)上述三項進行計算。糧食種植模式選擇：水稻-油菜，果樹種植：蘋果，蔬菜：大白菜、西紅柿、茄子、菜椒等。并對蔬菜種植模式分為下列兩類：溫室大棚蔬菜栽培、露地蔬菜栽培。大棚蔬菜栽培模式：菜椒-茄子、菜椒-西紅柿，露地栽培模式：茄子-大白菜、西紅柿-大白菜。

1.2 不同種植模式下土地氮磷需要量計算

土地養(yǎng)分需求量定義：單位土地面積下，通過計算產(chǎn)出作物、水果及蔬菜中土壤中所需要氮磷量，單位為kg/hm2，計算公式如下：LR=Y×A×10-2。Y定義：產(chǎn)物預(yù)期單位種植面積下作物產(chǎn)量，A為100kg產(chǎn)量中對營養(yǎng)元素需求量。水稻種植模式中，A作為秸稈、籽粒中對氮磷元素所需輸出量，將秸稈還田考慮進去，依據(jù)公式，對籽粒、秸稈中氮、磷含量計算：A=x×b×10-2。X：籽粒（秸稈）產(chǎn)量，b：籽粒（秸稈）中氮（磷）含量。依據(jù)籽粒以及秸稈中所含有氮、磷含量，對收獲物中氮、磷含量進行計算。

1.3 畜禽糞污氮磷提供量的計算

依據(jù)豬當(dāng)量，對畜禽養(yǎng)殖中排污量計算，對豬當(dāng)量定義：衡量情況下，畜禽氮磷排泄量計算度量單位，1頭豬為1個豬當(dāng)量。計算豬場中不同年齡階段、營養(yǎng)水平及飼養(yǎng)條件，對豬場中糞尿中所得出氮磷每日平均產(chǎn)出量計算，對畜群結(jié)構(gòu)綜合考慮下，對各個階段中欄豬、出欄豬總的糞便氮、磷產(chǎn)生量計算，對每年每頭豬所排出氮、磷量折斷，公式為下述方式：PM=Σ（Ni×Mi×ci×di）/Nbs×103，Ni：出欄豬、繁殖母豬以及后備公豬及母豬數(shù)量，Mi：對各類型豬生長過程中，糞便以及尿量排泄總量，ci：對各個類型豬及正常階段下，糞便及尿液中N、P排泄系數(shù)，di：各個類型豬生長階段中飼養(yǎng)天數(shù)，Nbs：存欄豬數(shù)量。

1.4 土地適宜載畜量計算

單位土地面積下，對一年中土地所消耗畜禽糞便中氮磷含量進行計算，總計所需豬單位。對農(nóng)作物生長階段所需氮磷鉀需求比例以及畜禽糞便中氮磷鉀養(yǎng)分比例進行計算，當(dāng)施肥過程中，一旦超出作物所需量，養(yǎng)分過量流失造成環(huán)境污染。由于國內(nèi)土壤普遍缺鉀，本文文章中僅計算氮磷養(yǎng)分作為農(nóng)田載畜量標(biāo)準(zhǔn)，遵循養(yǎng)分木桶效應(yīng)，依據(jù)最小養(yǎng)分需求量并決定畜禽糞便施用量原則，以氮磷養(yǎng)分所需最小比例，作為最小農(nóng)田載畜量，最終為農(nóng)田匹配生態(tài)系統(tǒng)土地載畜量。水稻生態(tài)系統(tǒng)中，將生產(chǎn)中秸稈全部還田，并不考慮其他輸入以及輸出途徑，并計算氮、磷輸入量對作物載畜量。果樹種植模式：依據(jù)果實氮磷輸出，落葉還田計算，氮磷輸出量等同于果實輸出量。蔬菜種植模式下，輸出量為需求，并計算氮、磷需要量。輸入氮、磷全部由畜禽糞便提供，對不同種植模式下，下一公頃地所需量進行計算，對土地最大載畜量進行計算，具體公式如下：N=LR/PM，N：單位農(nóng)田種植面積下，作物下一年可消納畜禽糞便量所對應(yīng)豬當(dāng)量，單位：豬當(dāng)量/hm2；LR：預(yù)期單位面積下，作物所需氮、磷量。PM：1個豬當(dāng)量能供給的氮、磷養(yǎng)分量。

2 結(jié)果

2.1 不同植物單位面積畝產(chǎn)量及氮磷吸收量

不同作物在單位面積內(nèi)產(chǎn)量不同，每種作物所需養(yǎng)分量也不同，《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》給出了參考值，詳見表1。

表1 不同植物目標(biāo)產(chǎn)量及氮磷需要量

2.2 豬當(dāng)量氮磷值

以2018年農(nóng)業(yè)部（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部）發(fā)布《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》數(shù)據(jù)作為依據(jù)，國家統(tǒng)計局中對2016年云南省豬統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，并依據(jù)不同生長階段以及生理階段中，對豬糞、尿、氮以及磷排泄系數(shù)進行計算，以繁殖母豬作為基礎(chǔ)計算一年排泄物中所含有氮、磷量，1個豬當(dāng)量氮、磷排泄量分別為11kg、1.65kg，對畜禽糞污養(yǎng)分收集及處理和貯存過程中所造成損失綜合考慮及計算后，單位豬當(dāng)量折算成養(yǎng)分供給，可分為7.0kg、1.2kg。

2.3 不同土地利用模式載畜量計算

以豬當(dāng)量氮7.0kg、磷豬當(dāng)量1.2kg計算，計算出不同利用模式下土地的最小載畜量作為適宜載畜量。蔬菜種植載畜量偏高，大棚種植模式下，平均66.86豬當(dāng)量/hm2，露天種植模式下，平均為53.36豬當(dāng)量/hm2左右；水稻種植模式下（不考慮秸稈還田），載畜量為39.4豬當(dāng)量/hm2；蘋果種植模式下載畜量最低，為12.86豬當(dāng)量/hm2，見表2。

表2 不同利用模式土地載畜量（豬當(dāng)量/hm2/y）

2.4 糞便完全消納匹配土地面積-以1000頭存欄豬場為例

依據(jù)1000頭存欄自繁自養(yǎng)豬場為例，此時對土地可消納養(yǎng)殖糞污所匹配最小土地面積進行計算，選取1000頭存欄豬自繁自養(yǎng)豬場為例，此時蔬菜種植模式下，所需面積最低，蘋果所需匹配土地面積最多，其次為水稻-油菜種植模式，詳見表3。

表3 1000頭存欄豬場糞便完全消納需匹配土地面積

3 討論

目前畜禽糞便生產(chǎn)估算多選擇排泄系數(shù)法。因上述數(shù)據(jù)統(tǒng)計較為粗略，未將其他外界因素考慮其中，如畜禽生長階段不同排泄量差異性、土地載畜量環(huán)境以及氮磷負(fù)荷基礎(chǔ)等。本次研究開展中，對其土地利用模式上以作物輪作形式為基礎(chǔ)，并開展不同種植模式，分析不同作物對氮、磷養(yǎng)分需求分析，評估畜牧糞便對土地消納能力，進而確定適宜土地載畜量參數(shù)。

為有效降低畜牧養(yǎng)殖糞便污染及土地過多使用化肥現(xiàn)象，歐美等發(fā)達(dá)國家基于氮、磷畜牧糞便及農(nóng)田面積規(guī)定，制定出適宜畜牧養(yǎng)殖數(shù)量，依據(jù)種植物不同以及所需氮磷需求量不同，選擇合適畜牧養(yǎng)殖數(shù)量。本次研究以豬作為例子，對不同階段中豬糞便排泄量折算為豬當(dāng)量氮磷養(yǎng)分供給量，并構(gòu)建不同種植模式下土地最小載畜量參數(shù)，結(jié)果得出，大棚蔬菜土地載畜量高達(dá)66.86 豬當(dāng)量/hm2，果樹土地載畜量最低12.86豬當(dāng)量/hm2。果樹中對氮肥利用率偏低，果園氮不足20%被果實帶走，蔬菜作物收獲部分可帶走55%的氮肥。以1000頭為例計算出不同種植模式下，需要匹配的土地面積為蔬菜作物最少16.86 hm2，其次是糧食種植模式25.38 hm2，果樹作物最多77.76 hm2。各地可根據(jù)該數(shù)據(jù)合理選擇養(yǎng)殖業(yè)數(shù)量，及所需匹配的土地面積，最大程度保障農(nóng)業(yè)受益基礎(chǔ)上減少環(huán)境污染。

綜上所述，利用“養(yǎng)殖-種植”循環(huán)模式下能確定土地載畜量，規(guī)范區(qū)域養(yǎng)殖，且處理和利用養(yǎng)殖場廢棄物，增加土地分管理提供合理依據(jù)。