生豬規模化養殖對環境影響的研究進展

李奇 喻言 繆侃瀅 彭鑄 周俊言

摘要：規模化養殖是目前國內最主要的生豬飼養方式，其具有高產量、低成本、方便管理等優勢，且適合大型生產設備的使用，但廢棄物大量排放，由此帶來的環保問題日益嚴重。基于前人研究，從生豬清潔生產行為機制分析、規模化養殖的外部性研究、規模化養殖帶來的環境污染及環境友好型措施建議4個方面，梳理了生豬規模化養殖對于環境的影響，并對研究發展進行展望。

關鍵詞：生豬產業;規模化養殖;環境污染;環境友好型措施;研究進展

中圖分類號：X322;S811.5 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2021）16-0031-07

作為世界上最大的豬肉消費及生產國，中國自古以來就有“豬糧安天下”的說法。2017年中國生豬飼養產值近1.3萬億，占國內畜禽飼養總產值的56.6%，豬肉產量為5 451.8萬t。據《中國畜牧獸醫年鑒》統計，2017年末中國生豬存欄量為 44 158.9 萬頭，能繁母豬存欄量為4 471.5萬頭，而規模養豬場戶（年出欄豬超過100頭）的數量達到104.52萬戶，儼然成為生豬養殖產業的“領頭羊”。由此，養殖規模的擴大、集約程度的深化加之消費需求的變革給日益嚴峻的環境污染不斷施壓。根據《全國豬肉生產發展規劃（2016—2020）》，目前生豬糞便產生超過6億t，約占畜牧業糞便總量的 1/3，綜合利用率不足1/2。解決規模化生豬養殖與環境污染兩難問題成為焦點，一方面生豬需求大的市場背景難以調整;另一方面環境污染嚴重亟待解決，對養殖戶來說，生產效率低，環境成本高，缺乏有效提高途徑，對廣大市民來說，生豬養殖外部生活環境遭到破壞。

為防治規模化生豬養殖帶來的污染，1996年聯合國環境署從3個方面定義了“清潔生產”的概念，第一要求生產過程中減少廢棄物剩余，第二要求從原料到成品都做到環境友好，第三要求服務上加入對環境的考量。也就是從源頭到最后的售后，整個產品都采用清潔生產的方式，這不僅僅是在某一環節，而是在整個過程中[1]。生豬規模養殖清潔生產行為主要包括環保意識的增強、全過程管理的思維、環境友好作為最終目的、動態形成的過程及利益最大化的激勵[2]。具體來說，養殖戶的環保意識主要來自于對環境風險的感知，由風險感知在環境規制的刺激下表現為環境行為，其中養殖戶的水源、土壤污染和因豬場污染被罰款均有顯著影響[3]。生豬規模化養殖存在“倒U”形環境庫茨內茨，中型規模的清潔生產效果是最佳的，生產集約程度越小，科技設備擁有量就越低，特別是在散養下的純技術效率是最低的[4]。所以，要基于生態保護適度性的要求，以合理的規模化帶動標準化尤其利用大型龍頭企業為引領，結合農、牧、工三產，做好資源的循環利用，一體化流程減少資源消耗和污染物排放[5]。以美國為例，玉米帶附近的小規模家庭農場主們在二戰以前通常采用“土壤-作物-豬糞”三者之間環形密閉養分循環的模式，以解決豬糞利用和環境污染問題，二戰后，他們發現玉米生長對氮素具有依賴性，將其轉變為“種養分離”的集約化種植產業，自此豬糞與玉米之間的循環鏈條被切割。最后，對外貿易的活躍和營養食物的追求，促使大規模養殖場成為趨勢，高度集約的養殖農場不斷增多，傳統型的養殖農場被取代，復式畜棚及大型化糞池增加，生豬清潔養殖的意識也開始深入人心，出現了農場數量與生豬存欄數量雙向增長[6]。

因此，明晰生豬清潔生產的必要、厘清規模養殖與環境污染關系和施行環境友好型生產對完善相關政策空白具有重要的現實意義。本文基于前人研究，綜述了生豬清潔生產行為機制分析、生豬規模化養殖的影響、生豬規模化養殖帶來的環境污染及環境友好型生產建議4個方面，有利于推進生豬規模化養殖政策的調整與完善。

1 生豬清潔生產行為機制分析

1.1 清潔生產機制建立基礎

建立有效的清潔生產機制需要從政府、市場、企業及生產戶等方面入手，且只有在這幾大主體之間建立良好的相互關系，才能構建良好的機制。趙玉明等認為，基本的機制框架應該由2個方面、四個作用構成，強制機制、激勵機制、支持機制及壓力機制[7]。白艷英等以《清潔生產促進法》當中的環境信息公開強制性為依托，提出在強制機制當中應該加強政府和企業之間的共同責任，合理劃分范圍，同時明確和完善企業應負的法律責任，提高監管效率，最后再填補在涉毒物質處理方面的空白[8]。在激勵機制方面，任丙強認為環境激勵機制可細分為政策激勵、晉升激勵及財政激勵三部分，政策激勵有利于引導企業生產排污的合理性，具有范圍廣、受眾面大的特點[9];晉升激勵重在管理人員和監察部門的督促，晉升考核對于環境污染治理效果具有正向調節作用[10];財政激勵在現實執行當中卻受到地方政府行為的強影響，尤其以項目制為代表的生態轉移支付常常因為當地政府收入而形成沖突[11]。在支持機制上，王德凡提出以建立“生態補償基金”的地方政府與地方政府之間的轉移支付體系，這樣的“橫向均衡”可以極大彌補由于縱向體系帶來效率低的問題，同時有利于緩解財政壓力[12]。對于在污染企業附近的農戶來說，以蘇皖2省336戶農戶為例，有66.37%農戶持有環保支付意愿，其中深層根源因素為親友的態度、教育水平及污染源的距離，均有顯著影響[13]。在壓力機制上，主要是來自于各個群體的聯合影響，包括公眾、媒體、相關企業、地方及中央政府，體現為排污成本和清潔技術的壓力，其中社會群體的特殊作用不僅能促進企業清潔生產效率的提高，還有利于引導大眾共同施壓，加深清潔生產的意識[14]。

1.2 生豬清潔生產機制

在生豬養殖上，國內多使用強制機制和支持機制，主要是因為規模養殖場在地域上呈現出分散的狀態，缺乏集中性，且多數企業仍存在“僵尸企業”的現象，保持著不成熟、不完全的“大型散戶養殖”[15]。對于這種現象，只能因地制宜，采取不同的復合模式進行生豬清潔生產。吳成建等根據豬排泄物中的TN（總氮）和TP（總磷）含量選取合適的茶園進行種養結合，不僅解決糞便的處理問題和污染問題，還節約茶園的肥料成本，符合生態可行性，結果顯示，在福建丘陵等地，以生豬、豬糞、茶園為循環連接的模式更能獲得生態和經濟上的優勢[16]。而對于山區旱地的養殖戶來說，可以利用玉米秸稈結合豬糞形成豬糞、沼氣、秸稈為循環連接的模式，一來可以有效利用秸稈，減少秸稈燃燒帶來的污染，這在西南山區尤為普遍，二來可以通過豬糞反哺土壤養分，減少土壤細菌數量比、平衡菌群[17]。為模擬個體決策過程與環境影響評價之間的異質性和相互作用，Zheng等建立了基于個體的養分釋放模型，此模型加入了在制定環境政策和實施清潔生產過程中最容易被忽略的農民多樣性因素，將農場規模、糞便收集技術和糞便處理技術結合，在四川省中江縣的養豬場使用過程中有效反映當地畜牧產業生產動態及相關養分的排放，更加方便清潔生產[18]。Yan等基于組織資源在生豬糞便處理技術上的決定作用，重新考慮農場層面的特征，包括個人特征、生產經營特征、政策環境等，通過243個規模養豬場的研究發現與工藝知識相關的因素對除去廢棄物和降低污染率有顯著影響[19]。Caracciolo等從消費者視閾分析了歐洲消費者對于養豬業過程與個人價值觀之間的關系，并使用Logit模型發現大多數的消費者已經具備了清潔生產的意識，同時表達出“變革開放”的價值觀，要求更為清潔的豬肉生產體系[20]。

2 生豬規模化養殖的影響

2.1 環境污染外部性內涵

外部性是指某一主體的行為或者決策會對另一主體造成影響，在非人為主觀因素下，其中若為有利影響則稱正外部性或外部經濟，若為有害影響則稱為負外部性或外部不經濟[21]。規模生豬養殖過程中所產生的水體污染、土壤污染、大氣污染、微生物污染等就是由負外部性作用加上資源公共物品的特征所導致的，同時養殖過程中養殖戶所代表的私人成本和其他人所代表的公共成本總是相矛盾[22]。一是因為養殖戶只追求商人的會計成本最小化和生產效益最大化[23]，忽略了社會總成本;二是因為缺乏嚴格的政策管制，所以“搭便車”成本低[24];三是因為排污成本過高[25]，我國目前60%的養殖是以小規模養殖的方式，尤其生豬養殖以散養居多，高效、完備的排污設備過于高昂且實用性不強[26]。

2.2 最優環境污染水平的經濟學解釋

由圖1可知，橫軸代表污染物排放量或經濟活動，縱軸代表成本或收益，MEC表示邊際外部成本，因為在Q0處存在一定的環境容量，即在大自然自身處理下可以吸收的污染物，且隨著污染物排放量的增加，承擔的成本也增加，所以MEC是一條偏離原點向右上方傾斜的曲線。MNPB表示邊際私人凈收益;E表示均衡點，此時的污染物排放量或生產規模為Q*，也是最優排污水平。當養豬場的規模擴大到Qπ時，三角形AOQπ的面積最大，即養殖戶最大的收益。同樣地，外部成本也最大，即為三角形BQ0Qπ的面積，收益為三角形 的面積[27]。

因此，當生豬規模養殖對于對環境帶來負外部性時，生產者并沒有對此承擔相應的后果。在標準化養殖場建設的意愿調查中，大部分的養殖戶對清潔生產的了解程度仍然較低，但是激勵性環境規制政策對參與意愿具有正向作用且通過外部環境成本整體評價后，外部環境成本對于生豬養殖的全要素生產率影響較為明顯[28-30]。

2.3 生豬規模化養殖給環境帶來的物理影響

韓冬梅等在“南豬北養”的趨勢下，研究了養殖格局變化對于環境的影響，發現從環境承載力和人工、飼料等生產成本來看，北方顯著優于南方，但要警惕由此帶來的污染轉移不公平，例如高寒地區凍肥還田難、地下水污染治理難、局部養殖密度過大等問題[31]。張英等利用排污系數法等測度方法，探究河南省畜禽養殖的現狀，得出河南多市的畜禽糞尿嚴重超標，水體污染以TN（總氮）和TP（總磷）為主，導致耕地承載超標，環境負荷過大[32]。同時，飼料中的重金屬也會通過豬糞最后進入土壤，陳秋會等發現豬糞中的重金屬含量與飼料中的重金屬含量呈正相關，殘留的重金屬含量一旦超過農田自身的排污承載力，就會積累成重金屬土壤污染，尤其是銅和鋅2種累計速率高的重金屬[33]。另外，在生豬養殖過程中，為了保證豬肉的質量和安全，通常會使用獸藥來預防和治療病豬，王建華等引入損害控制模型，發現所調查4省的獸藥邊際生產率接近于0，也就是說施用過量獸藥的現象普遍存在，且養殖規模與獸藥的投入量之間存在顯著的正相關[34]。獸藥的殘留主要體現為游離的形式，在與蛋白結合后相對穩定，受藥物污染的微生物多有耐藥性，水生動物的免疫行為降低，土壤的呼吸作用明顯變弱，最終在環境中轉歸在動植物中富集[35]。

關于規模化生豬養殖帶來的環境污染，學者們更多地歸結于糞便處理不當這一原因。傳統養殖會將動物食用后的殘渣、排泄出的廢物以肥料的形式再次返回到土地中，而規模化養殖則是將動物在一定的空間內進行飼養。原農業部2007年發布的《標準化規模養豬場建設規范》（NY/T 1568—2007）提出，標準化規模養殖需要具有一定規模采用標準化飼養，實現安全、高效、生態、連續均衡的生產[36]，動物產生的養殖廢料應存放于統一規劃的瀉糞池中，就地使用或將其運輸到鄰近區域使用，但當因其分量過多時，若對養殖廢料不進行處理就排放使用會導致磷、氮及砷超標，對養殖場周圍和使用養殖廢料周圍造成以下污染。

2.3.1 土壤污染 養殖過程中，飼料中的營養物質并不會完全被吸收，如豬對氮的消化率僅為30%～50%，對磷的消化率僅為20%～50%[37]。因此，對廢料不進行處理就排放使用會導致氮和磷排放超標，而大部分的含氮化合物會轉化成硝酸鹽，王開峰等在對稻田重金屬含量及其有效的影響具體研究中，發現長期施用中量或高量的豬廄肥之后會明顯提高稻田土壤中鋅、銅、鎘等重金屬的生物有效性，其有效態含量分別比對照組增加87.3%、65.8%和41.4%，砷的總量明顯提高[38]。多種重金屬物質會留在表土層，極易被蔬菜吸收和富集，通過食物鏈進入人體，在人體腸胃中NO-3可被還原為NO-2，而NO-2可以形成致癌物質亞硝酸胺，危害人畜的生命健康，且鉛、鎘、無機砷汞等重金屬在體內蓄積，對腎臟親和性強，對其功能有嚴重影響，因為這類重金屬半衰期可達10～30年，能長期影響人的身體，日積月累富集增高含量，引起器官衰竭[39-40]。另外，土壤中的溶解鹽會增加土壤鹽分，影響植物生長[41]。除了以上2種化合物，中國一級土壤環境質量標準還規定土壤砷含量不能超過15 mg/kg，但按美國食品和醫藥管理局計算，1萬頭生豬養殖場 5～8年就排出1 t以上的砷，由此可見，若對廢料不加管理，則會對土壤造成嚴重污染[42]。

2.3.2 水源污染 隨著土壤中的硝酸鹽等有害物質的含量增加，當雨水或澆灌水流入時會將硝酸鹽帶入地下水層或者附近水域，導致水域或者地下水層富營養化，從而使藻類等水生植物生長加快，水中的化學需氧量和生物需氧量增加，水體的生態失去平衡，水生動物窒息死亡，進而影響水質、環境以及周圍人的身體健康[43]。另一方面，因磷酸根與砷的競爭吸附機制，大量的磷酸進入土壤置換出砷，部分砷被吸附溶解到地下水當中，使地下水遭到污染[44]。20世紀60—90年代，隨著孟加拉的農田磷肥使用量逐漸增加，當地農田中使用的磷肥量過大導致地下水砷污染的現象產生[45]。畜禽糞便中存在大量的氮、磷、有機懸浮物、重金屬、致病菌及寄生蟲，且微生物分解過程中會造成水體缺氧，從而釋放出大量的氮磷元素，影響水生生物的生存，同時銅、鋅的排放主要來源于飼料中過量的微量元素添加劑，絕大部分仍以糞便的形式釋放到環境中，降低了水體的自凈能力，使水質惡化[46]。

2.3.3 空氣污染 生豬養殖中，由于糞便等堆積會產生大量的CO2、CH4、NH4和H2S等氣體，含有甲烷、吲哚、糞臭素等有毒、有害氣體成分及大量的細菌，徐偉樸等對漏縫地板、機械通風的育肥豬舍顆粒物和NH3濃度進行了為期1年的測定，結果顯示，舍內PM10、PM2.5、PM1的年均濃度分別為0.719、0.039、0.015 mg/m3，舍內NH3的平均濃度為 14.2 mg/m3，依照我國現PM10標準年均濃度 0.04 mg/m3，可見畜禽養殖對周圍環境的污染程度嚴重[47]。未經處理的污濁氣體若排入周圍大氣中，主要以顆粒物為載體的呼吸性粉塵能夠引起支氣管炎、過敏性肺泡炎、職業性哮喘等呼吸類疾病，對人體呼吸道肺部等器官直接產生刺激和致敏作用[48]。

2.3.4 病原微生物污染 經證實，人畜共患病的病原體約有150種可在畜禽養殖產生的養殖廢料中存活[49]。王小壘等發現，排放的污水中含有大量的大腸桿菌以及活性較高的沙門桿菌、致病蟲卵，若未經處理就排放會感染規模化養殖的動物，對養殖場周圍環境和人體健康也有一定的影響[50]。聶赟彬以2018年8月在我國確診的非洲豬瘟為切入點，發現這是一種針對于豬傳染性極強的疾病，在飼養過程中會造成生豬之間直接或間接傳播，具體的傳播方式有排泄物、體液、寄生蟲等，并提出對于養殖廢料進行統一處理排放能有效控制疫情的傳播[51]。

2.4 環境效率的測度研究

張曉恒等將氮盈余作為污染物，使用面板數據測算我國六大地區的技術效率和環境效率，并區分了養殖小區和規模養殖場2種規模養殖方式，證實了我國西南和華北地區的環境效率更高，均高于平均值，相較于養殖小區，規模養殖場的環境效率更低，但呈現逐年上升的趨勢，這一現象歸結于技術效率的提高，兩者之間存在正相關關系[52-53]。同樣從不同規模養殖規模出發，王善高等利用污染物的理論最小數量與實際量的比值為環境效率，在考慮勞動力等常規要素投入后，計算出污染物的潛在減少量，發現生豬的飼養周期為核心影響因素，中規模（年出欄100～1 000頭）養殖場的消減量最少，說明這種規模是相對環境友好的，當環境效率高時，生豬飼養污染物的消減量也相應減少[54]。王凡等重新定義了畜禽養殖環境效率，即表現為一定經濟產出向環境排放的污染物，將畜禽產出量與向環境排放的污染物之間的比例關系用于說明環境污染與環境效率的矛盾，得出全國31省五大類型中水資源豐富的地區環境效率更高，多處于環渤海地區，其次西南地區的環境效率也高于其他區域[55]。You等采用DEA-Tobit分析中國31個省份集約化生產企業的生態效率，發現只有6個省份的總效率完全有效，且規模效率一般低于技術效率[56]。在空間分布上，西部地區的技術效率高于東部和中部地區。Zhang結合了主成分分析和數據包絡分析2種模型，對四川省環境效率進行測度，發現環境的質量并沒有隨著經濟的發展而得到改善，甚至出現了下降的趨勢，環境區域之間差異顯著，治理的政策和措施等要因地制宜，具體表現為生態環境投入產出效率較低，這主要是由技術效率低下和規模不合理導致的[57]。

3 生豬養殖的環境友好型生產研究

綠色技術的發展一直是解決環境問題的首要利器，不僅可以治理污染，還可以彌補現代技術尤其是非環保技術帶來的負效應[58]。用全球價值鏈來表示可以發現環境庫存涅茨效益，即“倒U”形，而突破瓶頸實現飛躍的關鍵在于技術的革新和排放體系的重構[59]。閆桂權等利用農業用水的實證分析發現，大多污染具有集聚性，在其他條件不改變的情況下提高農業用水的綠色技術可以顯著減少集聚的局面[60];經過環境技術效率的測算后，孟祥海等發現，在畜禽種養結合的方式上，綠色全要素生產率更高，這是由于綠色技術思想運用到了種養布局、排放合理運用等方面[61]。為降低豬糞溫室氣體的排放作用，雷鳴等發現，加入黃土或古土壤對于降低豬糞CO2和CH4有顯著效果，土壤中的礦物質和金屬結合的有機體是吸附的主要物質，但是在水分含量過多的豬糞中，此反應會相應受到削弱[62]。袁橙等通過黑水虻幼蟲對3種含水量分別為70%、75%、80%的清糞進行排污處理，發現75%含水量的豬糞效果最好，此方法耗時短、價格低且對環境的污染小[63]。柳玲玲等建議采用發酵床養殖技術，將生豬放置于發酵床中飼養，同時以發酵菌劑、稻殼、鋸木屑和米糠等作為墊料，墊料中的有益微生物可以降解豬糞，做到無排放、零污染[64]。同時，發展豬肉替代品也是一種趨勢，如德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）研究員發明的“人造肉”，即從動物肌肉抽取樣本并使其在支架上生長，最后制成肌肉纖維，這種原本是為素食主義者而發明的，但其可大大減少規模化養殖對環境的負面影響[65]。

在政策邏輯上，Bamberg在2個環境相關行為中（新公交車線路和生物商店購物）研究了實施意圖對于執行的可能性，發現接受較高的貨幣激勵與形成實施1項有相似的行為作用，也就是得到高貨幣獎勵更能讓受者選擇新的策略或政策[66]。林麗梅等通過扎根理論探究了環境友好行為邏輯，發現行為實施成本（經濟利益）和環境規制（自愿型、市場激勵和命令控制）都對環境友好行為有顯著影響，由此提出降低環境行為的成本，建議政府給予相對的補貼機制[67]。

除此之外，學者還對養殖戶主體引導進行研究，提出建立績效考核制度，以相關部門的官員考評為抓手，同時鼓勵企業綠色生產，提供低息信貸和環保設施購置補貼，同時在各地區之間形成“一對一”的差別化標準，因地制宜相互學習[68-69]。

4 結論及展望

生豬規模化養殖趨勢與環境保護之間的矛盾越來越受到國內外學者們的關注，一方面基于養殖場規模提出清潔生產方法，建立綠色的清潔生產機制，以提高生豬養殖的可持續性;另一方面從經濟學的角度將養殖造成的污染納入負外部性中，以最優環境污染水平作為目標;有學者通過生物科學和環境科學的研究，探索污染的具體表現;還有通過環境友好型模式的實證分析建議以綠色技術、政策邏輯以及績效考評等方面為抓手，建立有效的規制方法。但從生豬規模養殖現狀來看，目前研究還存在以下不足：（1）關于清潔生產機制所造成的成本分析比較少，按照現有研究多是從宏觀角度尤其是中央政府角度進行機制建立，所帶來的管理成本較高，在現實運用中缺乏可操作性。（2）從經濟學角度的外部性理論來看，現有研究主要局限于庇古和科斯2種研究思路，即通過政府強制性財政工具或產權界定解決外部性，但在政策實施過程中，養殖戶的參與意愿被忽略，也就是說不同的政策所影響的行為意愿亟待研究。（3）學者多從具體的某一方面進行污染研究，例如規模化養殖造成的水體污染以及生豬糞便處理不當帶來的土壤污染等，但少有研究分析污染與污染之間造成的化學致病甚至通過食物鏈傳遞傳播污染物。（4）關于環境測度方面，目前的研究方法較多但難以形成統一公認的綜合評價方法，尤其在污染物目標選取上，具有一定的主觀性，加上地區之間的差異難以對整體污染進行認識。

筆者認為，下一步應該在現有的清潔機制建立的研究基礎上，對不同地區的物理污染程度和養殖企業生產情況進行因地制宜地分析，為環境友好型模式地選取提供基礎，同時確定合理的測度標準，對全國范圍內的規模生產進行環境測度，以提供更好的政策支持和理論依據。

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