浙江省畜禽糞便產生量估算及替代化肥潛力

應多，陳曉龍，呂桂華

(浙江省農業科學院東陽玉米研究所，浙江 東陽 322100)

改革開放以來，糧食產量的快速增長在保障人民對糧食需求的同時，帶來了化肥等農業投入品使用量的急速上升，給糧食安全、生態環境造成嚴重威脅。中國化肥施用總量從1980年的1 296.4萬t增至2010年的5 561.7萬t，年均增長5%，農作物化肥用量328.5 kg·hm-2，遠高于世界平均水平(120 kg·hm-2)[1]。為遏制化肥施用持續增長的勢頭，農業農村部提出實施化肥零增長的行動，并制定出臺了《到2020年化肥施用量零增長行動方案》，提出推進種養結合、增施有機肥是實施化肥減量行動的有效手段之一[2]。浙江省2009—2013年化肥施用強度較全國高6.8%～13.0%，因此，降低化肥施用量，深入推進浙江省化肥減量增效工作，對促進浙江省農業農村發展由過度依賴資源消耗向綠色生態可持續方向轉變具有重要意義。

目前，我國是世界上最大的畜牧產品生產國，畜禽糞便含有大量的有機質和豐富的N、P、K等營養元素，在傳統農業中一直被視作農作物寶貴的有機肥源而被利用，維系著土壤肥力和作物產量的穩定提升[3]。畜禽糞便肥料化處理是較為合理的處理出路之一，農用有機肥是當前畜禽糞污的主要利用方向[4]。國務院辦公廳印發了《關于加快推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》，推行種養結合，鼓勵將畜禽糞便通過沼氣工程或者堆肥等措施處理后還田利用[5]。政府對有機肥的補貼逐年增加，2018年的補貼總額已達到600多億元。浙江省積極響應國家政策，從2010年實施畜禽商品有機肥補貼政策以來，全省累計推廣有機肥600多萬t，近3年推廣量均穩定在100萬t以上[6]。

了解畜禽糞便的產生量和分布是精準推進其資源化利用的基礎，而畜禽糞便資源化利用的最終去向是要實現還田利用，目前對浙江省畜禽糞便資源利用以及種養結合等方面的研究較少，特別是評估當地畜禽糞肥替代化肥施用的研究尚未見報道。本研究擬以浙江省2015—2019年的畜禽養殖基本數據，采用畜禽糞便排泄系數法，估算各區縣的畜禽糞污產量，同時估算當地各作物的化肥施用情況，比較分析畜禽糞肥替代當地化肥施用量的潛力，為促進養殖業與種植業的協調發展提供基礎數據和建議。

1 材料與方法

1.1 養殖業存欄量

研究豬、牛、羊、兔和家禽等5類畜禽養殖糞便對環境的影響，畜禽養殖數據來源于《浙江省統計年鑒》公布的統計資料[7]。通過對上一年年末和當年年末畜禽存欄量算術平均，計算當年浙江省畜禽平均存欄量。

1.2 參數計算

排泄系數參考王方浩等[8]的計算方法。按公式Q=N×P估算畜禽糞便產生總量，式中，Q為年糞便產生量，N為畜禽平均存欄量，P為年排泄系數。本研究畜禽糞便養分含量采用《中國有機肥料養分志》[9]中新鮮樣品的養分含量。

1.3 種植業主要數據來源

浙江省種植業作物播種面積和化肥施用量來源于2015—2019年浙江統計局統計年鑒公開數據。調查包括小麥、玉米、稻谷、豆類、花生、油菜、設施蔬菜、果園、棉花、甜菜、甘蔗、薯類、茶園和煙草(不含麻類作物)。

1.4 堆肥和沼氣條件下畜禽糞尿養分損失率數據來源

畜禽糞尿在堆肥和沼氣過程中會產生一定的養分損失率，根據文獻[10]可得畜禽糞便堆肥和沼氣條件下堆肥和沼氣養分損失比例。

2 結果與分析

2.1 2015—2019年浙江省畜禽糞便總量

表1顯示，2015—2019年浙江省主要畜禽糞便的排放總量呈現逐年遞減的趨勢，年平均降幅為10.3%，2015年畜禽糞便的排放量最高，達到2 242.7萬t。其中家禽的糞便排放總量有所起伏，但變化不大，其他4類畜禽糞便排放總量均為逐年遞減。在各類糞便排放量中，貢獻率高低順序為生豬>家禽>牛>羊>兔。

2.2 2015—2019年浙江畜禽糞便養分總量

圖1顯示，在2015—2019年，隨著浙江省畜禽糞便資源產生量的減少，畜禽糞便的養分總量也逐年減少，2015年畜禽糞便養分含量最高，其中氮、磷和鉀的含量分別為13.38萬、7.08萬和8.30萬t。畜禽糞便中氮養分含量始終保持最高，在2015—2019年占總養分含量的46.1%；鉀次之，磷含量最低。

圖1 2015—2019年浙江省畜禽糞便養分總量

畜禽糞便養分總量取決于畜禽糞便資源總量及其養分含量，分析2015年浙江省各類畜禽糞便養分含量，由圖2可知，養分含量貢獻率高低順序為生豬>家禽>羊>牛>兔，生豬糞便產生的養分含量最高，氮、磷、鉀含量分別占總養分含量的67.0%、56.7%和58.1%，其次為家禽，分別為19.6%，36.9%和29.7%。

圖2 2015年浙江省各類畜禽糞便養分含量

2.3 畜禽糞便替代化肥潛力

表2顯示，2015—2019年浙江省農作物播種面積平均為97.43萬hm2，平均化肥施用總量為80.97萬t，單位面積平均施肥量為378.97 kg·hm-2。2015—2019年化肥施用總量呈穩定下降的趨勢，平均降幅為4.58%，單位面積施肥量年均降幅為4.79%。總的來看，2015—2019年畜禽糞便可替代化肥潛力的變化幅度不大，呈小幅下降趨勢。由于2015年畜禽糞便排放量最高，養分含量達到最高，相應的可替代化肥潛力也最高，其中氮磷鉀的替代比例分別為0.25，0.39和0.56。2015—2019年，鉀的替代潛力均為最高，平均替代潛力為0.46；磷次之，平均替代潛力為0.33；氮替代潛力最低。

表2 2015—2019年浙江省化肥施用總量及畜禽糞便替代化肥潛力

2.4 堆肥和沼液條件下畜禽糞便養分替代化肥潛力

從實際可操作性、發展程度等方面綜合考慮，經過堆肥和沼氣處理的畜禽糞便養分總量發生一定的損耗。本研究(表3)發現，通過高溫好氧堆肥和沼液發酵處理后，畜禽糞便養分平均損耗分別為20.20%和5.83%，平均損耗養分含量為4.61萬和1.33萬t。可替代化肥潛力也相應的降低，經過堆肥處理后降低幅度比沼氣處理大，糞肥可替代化肥潛力保持逐年下降的趨勢。

表3 畜禽糞便經堆肥和沼氣處理后剩余養分含量以及替代化肥潛力

3 小結與討論

2015—2019年浙江省主要畜禽糞便養殖數量與排放總量均呈逐年遞減的趨勢，這與浙江省開展“五水共治”行動相關，自2014年起浙江省畜禽養殖規模大幅縮減，畜禽養殖趨于規范，環境也相應得以改善[7]。這5年間浙江省化肥施用總量呈穩定下降的趨勢，單位面積施肥量年平均降幅為4.79%，年均單位面積施肥量為378.97 kg·hm-2，在全國處于中等水平，但仍遠高于世界水平(120 kg·hm-2)。浙江省自2013年大力推進化肥減量增效工作以來，經過強制實施與政策引導相結合，化肥用量已連續6年為負增長，截至2018年全省化肥施用強度連創新低，但對標發達國家施肥水平以及國家對農業綠色發展先行區的考核要求而言，化肥減量工作仍須重視[11]。

本研究綜合作物播種面積，化肥施用量以及畜禽糞便總量及養分總量，計算畜禽糞便養分替代化肥潛力，2015—2019年呈現小幅度下降趨勢，畜禽糞便中養分年平均替代化肥潛力為氮肥21.2%，磷肥33.2%，鉀肥46.6%，該數據遠遠低于全國平均水平[12]。據統計，目前中國畜禽糞便綜合利用率不到60%，然而不論是經過堆肥處理、沼渣還田還是直接施用，畜禽糞便中養分含量都會有一定的損耗，后期應注重結合實際情況進行畜禽養殖區域布局的調整優化，優化種養結合的養殖方式，建立種植和養殖的合理生態平衡。