集約化養(yǎng)殖糞尿氮磷分布特征及耕地消納潛力分析*

張建杰 ,焦光月 ,韓詩卉 ,薛佳敏 ,趙天翔 ,楊 晶

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 太原 030031;2.山西省畜牧技術(shù)推廣服務(wù)中心 太原 030001;3.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院 北京 100048;4.中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心 石家莊 050022)

過去幾十年,隨著中國社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們對(duì)動(dòng)物蛋白消費(fèi)需求的持續(xù)增加,拉動(dòng)了畜牧業(yè)生產(chǎn)方式與養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的迅速轉(zhuǎn)型[1]。一方面,蓬勃發(fā)展的畜牧業(yè)滿足了中國飲食消費(fèi)需求,同時(shí)也成為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)最具潛力的增長點(diǎn);另一方面對(duì)土地利用、資源消耗、溫室氣體排放與氮磷等環(huán)境損失產(chǎn)生了非常重要的影響。動(dòng)物糞尿氮磷養(yǎng)分利用效率低下與環(huán)境損失增加主要是由于“農(nóng)牧分離”造成的[2],重塑農(nóng)牧系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵途徑[3],而實(shí)現(xiàn)這一途徑的先決條件是準(zhǔn)確評(píng)估農(nóng)田與畜牧系統(tǒng)之間糞尿氮磷養(yǎng)分的供給關(guān)系。

歐盟很早就意識(shí)到畜禽糞尿氮磷不合理利用帶來的環(huán)境問題,通過制定政策明確了施入農(nóng)田糞尿氮磷的限量標(biāo)準(zhǔn),明確指出單位耕地面積糞尿氮的施用量不超過170 kg·hm-2[4],而糞尿磷的施用量不超過35 kg·hm-2[5];在丹麥等國家則進(jìn)一步通過實(shí)施和諧規(guī)則(Harmony Rules)規(guī)定不同畜種的養(yǎng)殖密度,來限制農(nóng)田糞尿養(yǎng)分的投入量[6],以此落實(shí)歐盟的糞尿養(yǎng)分管理政策。國內(nèi)學(xué)者評(píng)價(jià)了我國國家尺度[7]、省域尺度[8]的畜禽糞便資源總量與分布特征,定量分析了畜禽糞尿氮磷對(duì)環(huán)境的潛在影響[9],為畜禽糞污的無害化處理與資源化利用在政府層面制定政策提供了依據(jù)。但上述研究僅僅停留在對(duì)糞尿養(yǎng)分量的估算與耕地負(fù)荷的分析[9-10],沒有考慮畜禽養(yǎng)殖場與耕地的空間分布,而這恰恰是決定種養(yǎng)結(jié)合的關(guān)鍵因素。另外,畜禽養(yǎng)殖場的糞污在“飼舍-貯藏-處理”環(huán)節(jié)的損失不盡相同[11],因此,在估算進(jìn)入農(nóng)田的糞尿資源量時(shí),應(yīng)該根據(jù)不同的收集工藝與處理模式評(píng)估養(yǎng)分損失進(jìn)而來估計(jì)實(shí)際還田量,這也是前人研究尚少考慮的因素之一。

山西省朔州市是中國北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶的核心區(qū)域,地處全國“鐮刀彎”區(qū)域,土地肥沃,雨熱同期,光照充足,為草業(yè)發(fā)展提供了優(yōu)良的水熱條件。另外也是山西省委省政府確定的雁門關(guān)農(nóng)牧交錯(cuò)帶核心區(qū),是肉類生產(chǎn)的主要產(chǎn)區(qū)。通過研究這一區(qū)域規(guī)?；B(yǎng)殖場的糞尿氮磷分布特征,并結(jié)合養(yǎng)殖場與耕地的空間分布,分析局部的“動(dòng)物-農(nóng)田”糞尿氮磷承載力關(guān)系,對(duì)今后實(shí)現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)綠色發(fā)展具有重要的科學(xué)意義,同時(shí)也可為農(nóng)牧交錯(cuò)帶其他區(qū)域農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)布局提供理論依據(jù)與方法借鑒。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

朔州市位于山西省北部(111°53′～113°34′E,39°5′～40°17′N),地處大同盆地西南端,南鄰忻州,北接大同,西北與內(nèi)蒙古交界。東西寬145 km,南北長133 km,總面積1.06 萬km2。朔州市整體是黃土覆蓋的山地高原,自然條件復(fù)雜多樣,過渡性質(zhì)明顯。朔州市屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,四季分明。春季雨水較少、風(fēng)沙較大,常出現(xiàn)干旱天氣;夏季雨量集中,有大雨、暴雨、冰雹等天氣;秋季雨水較少;冬季雨雪少、大風(fēng)天氣較多。年平均氣溫7.5 ℃,年均降雨量402.4 mm,平均日照時(shí)數(shù)2691.9 h,年霜日數(shù)28～111 d。主要農(nóng)作物有玉米(Zea mays)、谷子(Panicum miliaceum)、馬鈴薯(Solanum tuberosum)、甜菜(Beta vulgaris)與豌豆(Pisum sativum)等。畜牧業(yè)以奶牛、肉羊和生豬為主。牧草資源豐富,2015 年被確定為全國唯一整市推進(jìn)的草牧業(yè)試驗(yàn)試點(diǎn)市。

1.2 數(shù)據(jù)收集

本研究收集了朔州市1576 個(gè)集約化畜禽養(yǎng)殖場的數(shù)據(jù),包括養(yǎng)殖畜禽種類、養(yǎng)殖規(guī)模與養(yǎng)殖場位置等信息(圖1)。畜禽種類包括奶牛、肉牛、生豬、綿羊、山羊和蛋雞等,數(shù)據(jù)來源于山西省畜牧技術(shù)推廣服務(wù)中心;不同畜禽種類的日排泄氮磷含量采用《土地承載力測算技術(shù)指南》[12],見表1;收集了ArcGIS shp 格式的朔州市行政區(qū)劃數(shù)據(jù),利用高分五號(hào)的高光譜影像數(shù)據(jù)解釋土地利用類型,提取耕地圖斑;通過實(shí)地調(diào)研,掌握了典型養(yǎng)殖場的糞污收集工藝與處理模式。

表1 不同畜禽的日排泄氮磷含量[12]Table 1 Daily excretion of nitrogen and phosphorus by different livestock and poultry[12] g·d-1

圖1 研究區(qū)域及其養(yǎng)殖場分布圖Fig.1 Location and distribution of farm sites of the study area

1.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)養(yǎng)殖場的位置信息使用QGIS(3.30.0)進(jìn)行空間化,形成朔州市養(yǎng)殖場的空間分布數(shù)據(jù)庫。在QGIS 中對(duì)遙感影像進(jìn)行解譯,提取研究區(qū)的耕地圖斑。

1.4 計(jì)算方法

NUFER (NUtrient flows in Food chains,Environment and Resources use)模型能夠在國家和區(qū)域尺度上,實(shí)現(xiàn)從食物鏈角度對(duì)養(yǎng)分平衡、養(yǎng)分利用效率、環(huán)境排放量及養(yǎng)分流動(dòng)規(guī)律的定量分析和綜合評(píng)價(jià)[13]。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展了NUFER-animal 模塊,用于定量分析我國不同畜禽種類和養(yǎng)殖體系在飼料生產(chǎn)-圈舍管理-糞尿儲(chǔ)藏-糞尿加工-糞尿施用-動(dòng)物食品消費(fèi)整個(gè)環(huán)節(jié)的養(yǎng)分流動(dòng)特征[14]。本研究使用NUFER-animal 模型估算不同畜禽養(yǎng)殖種類養(yǎng)殖場的糞尿氮磷產(chǎn)生量。

由于糞污在“圈舍-貯存”過程均有不同程度的損失[15],不同的糞污處理方式也會(huì)影響糞尿的氮磷損失[16],直接使用糞尿氮磷養(yǎng)分產(chǎn)生量計(jì)算畜禽糞尿土地承載力會(huì)導(dǎo)致結(jié)果偏高?！锻恋爻休d力測算技術(shù)指南》[12]考慮了畜禽糞污在收集與處理過程中的養(yǎng)分損失,故本研究采用這一方法,通過計(jì)算糞污處理后的養(yǎng)分留存量進(jìn)行土地承載力的評(píng)估,從而最大程度保證計(jì)算結(jié)果的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。

養(yǎng)殖場糞尿氮磷產(chǎn)生量的計(jì)算方法:

式中:N(P)manure_production為糞尿氮(磷)的產(chǎn)生量(kg);Livestock_populationi為第i種畜禽的存欄量;N(P)_excretion_factori為第i種畜禽每日的糞尿氮(磷)排泄量(g·d-1),取自表1。

養(yǎng)殖場糞尿氮磷留存量的計(jì)算方法:

式中:N(P)manure_stock為畜禽糞尿氮(磷)的留存量;N(P)manure_productioni為第i個(gè)養(yǎng)殖場的糞尿氮(磷)的產(chǎn)生量;N(P)collect_ratei與N(P)retent_ratei分別為 第i個(gè)養(yǎng)殖場的糞尿氮(磷)的收集率與留存率,根據(jù)對(duì)典型養(yǎng)殖場的糞污收集工藝與處理方式調(diào)研結(jié)果結(jié)合表2與表3 確定。

表2 不同畜禽糞污收集工藝的氮磷收集率[12]Table 2 Nitrogen and phosphorus collection rates of livestock and poultry manure under different collection methods%

表3 不同畜禽糞污處理方式的氮磷養(yǎng)分留存率[12]Table 3 Nitrogen and phosphorus retention rates of livestock and poultry manure under different treatment methods%

基于就近消納的原則,使用QGIS 進(jìn)行二次開發(fā),計(jì)算每個(gè)養(yǎng)殖場畜禽糞尿氮磷的消納半徑與耕地地塊的消納程度。

首先針對(duì)養(yǎng)殖場點(diǎn)位分布數(shù)據(jù),使用QGIS 的公式計(jì)算器,根據(jù)公式(1)、(2)計(jì)算每個(gè)養(yǎng)殖場的糞尿氮磷留存量,并分別將結(jié)果保存在相應(yīng)字段,同時(shí)為養(yǎng)殖場點(diǎn)位數(shù)據(jù)設(shè)置未消納糞尿氮磷留存量字段N(P)manure_not_absorb,默認(rèn)與糞尿氮磷留存量相等,設(shè)置消納半徑字段,默認(rèn)為0。

對(duì)于耕地?cái)?shù)據(jù),首先使用公式計(jì)算器計(jì)算每個(gè)耕地圖斑的糞尿氮磷消納能力,并保存在相應(yīng)字段。其計(jì)算如下:

式中:N(P)absorb為耕地可消納糞尿氮(磷)的數(shù)量(kg); arable_areai為每個(gè)耕地圖斑的圖斑面積(m2);N(P)absorb_coefficient為單位耕地面積所能消納的糞尿氮(磷)量(kg·hm-2),根據(jù)歐盟研究結(jié)果,糞尿氮和糞尿磷的消納能力分別取170 kg·hm-2[4]和35 kg·hm-2[5]。

設(shè)置剩余可消納糞尿氮(磷)排放量字段N(P)absorb_available,默認(rèn)等于耕地可消納糞尿氮磷的數(shù)量。消納原則為就近消納。

計(jì)算每一個(gè)耕地圖斑消納糞尿氮磷的程度。

式中:N(P)absorb_ratio為耕地圖斑消納糞尿氮(磷)的程度(%)。

具體計(jì)算過程為:

1)首先遍歷養(yǎng)殖場數(shù)據(jù)。

2)根據(jù)每個(gè)養(yǎng)殖場與可消納耕地圖斑[N(P)absorb_available＞0]的質(zhì)心距離,由近及遠(yuǎn)排序獲取耕地圖斑列表。

3)取 第1 個(gè)耕地圖斑,如果N(P)manure_not_absorb＞N(P)absorb_available,則設(shè)定耕地圖 斑的N(P)absorb_available=0,同時(shí)將養(yǎng)殖場未消納糞尿氮(磷)量更新為:

如果N(P)manure_not_absorb＜N(P)absorb_available,則將耕地圖斑的N(P)absorb_available更新為:

同 時(shí),將養(yǎng)殖場N(P)manure_not_absorb更新為0,如 此反復(fù)遍歷,并根據(jù)公式(4)計(jì)算每一個(gè)耕地圖斑消納糞尿氮磷程度。將養(yǎng)殖場與最后一個(gè)耕地圖斑質(zhì)心的距離計(jì)為消納半徑,存放到字段N(P)absorb_radius中。

4)根據(jù)步驟3)計(jì)算第2 個(gè)耕地圖斑,直到遍歷結(jié)束。

2 結(jié)果與分析

2.1 朔州市養(yǎng)殖場氮磷產(chǎn)生量的空間分布特征

朔州市養(yǎng)殖場糞尿氮產(chǎn)生量為19.10 Gg,糞尿磷產(chǎn)生量為2.63 Gg;糞尿氮素收集量為16.70 Gg,糞尿磷收集量為2.50 Gg;糞尿氮素留存量為11.47 Gg,糞尿磷留存量為1.91 Gg。朔州市耕地面積為39.61 萬hm2,理論上可消納糞尿氮和糞尿磷分別為67.34 Gg和13.86 Gg。無論是以糞尿氮還是糞尿磷作為約束指標(biāo),整體上朔州市的畜禽糞污土地承載力均未超載。

在空間分布上,養(yǎng)殖場糞尿氮產(chǎn)生主要分布在市域東部的懷仁市、應(yīng)縣與山陰縣,分別為5.29 Gg、5.62 Gg 和4.55 Gg,占朔州 市糞尿 氮總產(chǎn) 生量的80.93%;市域西部的朔城區(qū)、平魯區(qū)與右玉縣僅占全市的19.07% (圖2a)。養(yǎng)殖場糞尿磷的分布格局與氮相近,市域東部的懷仁市、應(yīng)縣與山陰縣的糞尿磷產(chǎn)生量分別為0.59 Gg、0.86 Gg 和0.72 Gg,占朔州市糞尿磷總產(chǎn)生量的82.16%;市域西部朔城區(qū)、平魯區(qū)與右玉縣3 個(gè)區(qū)縣的糞尿磷產(chǎn)生量僅占全市糞尿磷總產(chǎn)生量的17.84% (圖2b)。

圖2 朔州市養(yǎng)殖場糞尿氮(a)、磷(b)產(chǎn)生量空間分布特征Fig.2 Spatial distribution of manure nitrogen (a) and phosphorus (b) production from livestock farms in Shuozhou City

2.2 畜禽糞尿氮、磷消納程度空間分布特征

整體上講,朔州市畜禽糞尿氮磷消納程度的空間分布特征與糞尿氮磷產(chǎn)生量的空間分布格局相近。按照就近消納的原則,將全市的畜禽糞尿氮留存量完全消納,需要9.94 萬hm2的耕地滿負(fù)荷承載(耕地糞尿氮消納能力為170 kg·hm-2),占全市耕地總面積的25.44%;其中市域東部的懷仁市(縣級(jí)市,下同)分布2.73 萬hm2,應(yīng)縣分布2.92 萬hm2,山陰縣分布2.56 萬hm2,占全市糞尿氮滿負(fù)荷承載耕地面積的82.69%,其余3 個(gè)區(qū)縣占比僅17.31% (圖3a);從各縣情況來看,市域東部懷仁市、應(yīng)縣和山陰縣糞尿氮滿負(fù)荷承載耕地面積占全縣耕地面積比例分別為53.88%、45.36%和35.59%,而市域西部的朔城區(qū)、平魯區(qū)和右玉縣糞尿氮滿負(fù)荷承載耕地面積占全縣(區(qū))耕地面積比例分別為13.71%、7.57%和2.44%,表明縣域之間對(duì)于糞尿氮的消納程度差異明顯。

圖3 朔州市耕地養(yǎng)殖場糞尿氮(a)、磷(b)的消納程度空間分布Fig.3 Spatial distribution of recycling degrees of manure nitrogen (a) and phosphorus (b) from livestock farms by arable land in Shuozhou City

若按照就近消納的原則,將全市的畜禽糞尿磷留存量完全消納,需要4.69 萬hm2的耕地滿負(fù)荷承載(耕地糞尿磷消納能力為35 kg·hm-2),僅占全市耕地總面積的12.00%;其中市域東部的懷仁市分布1.05 萬hm2,應(yīng)縣分布1.50 萬hm2,山陰縣分布1.38 萬hm2,占全市糞尿磷滿負(fù)荷承載耕地面積的83.92%,其余3 個(gè)區(qū)縣僅占16.08% (圖3b);從各縣情況來看,市域東部懷仁市、應(yīng)縣和山陰縣糞尿磷滿負(fù)荷承載耕地面積占全縣耕地面積比例分別為20.77%、23.37%和19.13%,而市域西部的朔城區(qū)、平魯區(qū)和右玉縣糞尿磷滿負(fù)荷承載耕地面積占全縣(區(qū))耕地面積比例分別為6.55%、2.77%和1.17%,滿載耕地主要分布在市域東部的3 個(gè)區(qū)縣。

2.3 畜禽糞尿氮、磷消納半徑分析

本文對(duì)朔州市1576 個(gè)養(yǎng)殖場的糞污氮消納半徑分析結(jié)果表明,有874 個(gè)養(yǎng)殖場的消納半徑小于0.5 km,占比55.46%;消納半徑在0.5～1.0 km 之間的有267 個(gè),占比16.94%;消納半徑在1.0～3.0 km之間的有309 個(gè),占比19.61%;消納半徑大于3.0 km的有126 個(gè),占比7.99%,且主要分布在市域東部,懷仁80 個(gè),應(yīng)縣32 個(gè),山 陰13 個(gè)(圖4a),市域西部只有平魯區(qū)的1 個(gè)養(yǎng)殖場糞尿氮消納半徑超過了3 km。

圖4 朔州市耕地消納養(yǎng)殖場糞尿氮(a)、磷(b)的半徑空間分布圖Fig.4 Spatial distribution of recycling radiuses of manure nitrogen (a) and phosphorus (b) from livestock farms by arable land in Shuozhou City

有1135 個(gè)養(yǎng)殖場的糞污磷消納半徑小于0.5 km,占比72.02%;消納半徑在0.5～1.0 km 之間的有264個(gè),占比16.75%;消納半徑在1.0～3.0 km 之間的有167 個(gè),占 比10.60%;消納半徑大于3.0 km 的僅有10 個(gè),占比0.63%,均分布在市域東部,其中應(yīng)縣分布8 個(gè),山陰縣與懷仁市各1 個(gè)(圖4b)。

3 討論

3.1 養(yǎng)殖場糞尿氮磷產(chǎn)生量和消納潛力特征分析

朔州東部的懷仁市、應(yīng)縣與山陰縣地勢平坦、種植業(yè)發(fā)達(dá),2018 年糧食產(chǎn)量為80.08 萬t,占全市糧食產(chǎn)量的65.17%;而西部的朔城區(qū)、平魯區(qū)與右玉縣丘陵與坡地面積較大,種植業(yè)發(fā)展較為欠缺,2018年糧食產(chǎn)量為42.79 萬t,僅占全市糧食總產(chǎn)的34.83%。東部發(fā)達(dá)的種植業(yè)為發(fā)展畜牧業(yè)提供了充裕的飼料來源,加之便利的地形也為畜牧業(yè)的發(fā)展提供了更為廣闊的發(fā)展空間,因此畜牧業(yè)主要集中在市域的東部,進(jìn)而導(dǎo)致東部3 個(gè)區(qū)縣的畜禽糞污產(chǎn)生量較大。

盡管朔州市耕地對(duì)畜禽糞尿氮磷的消納潛力較大,消納半徑也較為合理,但養(yǎng)殖場分布與耕地資源分布仍然存在空間錯(cuò)位的問題,東部懷仁市、應(yīng)縣與山陰縣的耕地面積為18.71 萬hm2,占全市耕地總面積的47.89%,而產(chǎn)生的糞尿氮為15.46 Gg,占糞尿氮產(chǎn)生量的80.93%,產(chǎn)生的糞尿磷為2.16 Gg,占糞尿磷產(chǎn)生量的82.16%;西部的朔城區(qū)、平魯區(qū)與右玉縣耕地面積與東部相當(dāng),但產(chǎn)生的糞尿氮、磷相對(duì)很少,分別僅占其總產(chǎn)生量的19.07%、17.84%。從糞尿氮磷承載的角度出發(fā),未來發(fā)展畜牧業(yè),應(yīng)優(yōu)先考慮在市域西部的朔城區(qū)、右玉縣和平魯區(qū)布局。

從本研究結(jié)果也可以看出,朔州對(duì)于糞尿氮磷的消納程度是不一樣的。若以糞尿磷為約束指標(biāo),朔州市有更大的養(yǎng)殖潛力,而以糞尿氮作為約束指標(biāo),畜牧業(yè)發(fā)展空間相對(duì)較小。這可能是由于不同畜禽種類的糞便氮磷養(yǎng)分含量特征所決定[8],因此今后發(fā)展畜牧業(yè)時(shí)在考慮經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也要從兼顧環(huán)境效應(yīng)的角度出發(fā),選擇合適的畜禽種類。

3.2 研究特色之處

已有研究大多以行政區(qū)劃為研究對(duì)象,分析區(qū)域內(nèi)畜禽糞尿氮磷空間分布特征[17],評(píng)價(jià)糞尿養(yǎng)分與耕地之間整體的供需關(guān)系[10],這對(duì)于緩解養(yǎng)殖造成的農(nóng)業(yè)面源污染[17]、合理利用畜禽糞尿養(yǎng)分資源、推動(dòng)種養(yǎng)結(jié)合[18]在區(qū)域?qū)用嫣峁┝藚⒖?。但上述研究均是將研究區(qū)內(nèi)的畜禽養(yǎng)殖與耕地分別作為一個(gè)整體進(jìn)行定量分析[19],缺乏對(duì)于區(qū)域內(nèi)養(yǎng)殖場與耕地空間關(guān)系的考量,而集約化養(yǎng)殖場大多情況可以理解為是一個(gè)點(diǎn)源排放源[20],因此消納半徑是實(shí)現(xiàn)糞尿養(yǎng)分還田的重要因素,也是養(yǎng)殖場環(huán)境保護(hù)政策落地實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵[21]。鑒于此,本研究以山西省朔州市為例,充分考慮了研究區(qū)內(nèi)養(yǎng)殖場的規(guī)模、布局與耕地分布的空間位置關(guān)系,以歐洲畜禽糞尿還田的限量標(biāo)準(zhǔn)[4-5]作為安全閾值,同時(shí)根據(jù)畜禽養(yǎng)殖種類、糞尿處理模式與收集工藝,扣除了不可避免損失的糞尿氮磷養(yǎng)分,構(gòu)建了一個(gè)可以在農(nóng)場尺度分析畜禽糞污土地承載力的數(shù)據(jù)模型,并開發(fā)了簡便的工具。該工具的推廣應(yīng)用有利于《土地承載力測算技術(shù)指南》[12]的實(shí)施與相關(guān)環(huán)境保護(hù)政策的落地。

3.3 本研究局限性與未來研究方向

中國的農(nóng)業(yè)是以小農(nóng)戶經(jīng)營為主體,農(nóng)戶間管理水平差異較大[22],加之中國幅員遼闊,區(qū)域間資源稟賦、生態(tài)條件差異明顯,導(dǎo)致區(qū)域間土壤養(yǎng)分含量變幅較大[23],故單純以歐盟單一的畜禽糞尿還田限量標(biāo)準(zhǔn)來管理中國的畜禽糞尿養(yǎng)分是不合理的,需結(jié)合土壤的氮磷養(yǎng)分本底值進(jìn)行畜禽糞尿承載力測算;而且不同作物對(duì)于氮磷養(yǎng)分的吸收規(guī)律也不盡相同[24],針對(duì)不同作物的糞尿養(yǎng)分管理也要有所區(qū)別。本研究受數(shù)據(jù)獲取途徑限制,未能考慮上述影響因素。在今后的研究中,建議考慮土壤養(yǎng)分本底值、作物類型及其產(chǎn)量水平等影響因素,進(jìn)而提升畜禽糞尿養(yǎng)分的管理水平。

此外,規(guī)模養(yǎng)殖場是重要的NH3排放源,并且與PM2.5濃度及大氣質(zhì)量密切相關(guān)[25],直接影響人體健康。因此在未來可以從規(guī)模養(yǎng)殖場的點(diǎn)源效應(yīng)出發(fā),分析養(yǎng)殖場與農(nóng)村居民點(diǎn)的空間關(guān)系,借鑒空氣動(dòng)力學(xué)的相關(guān)模型[26],定量NH3排放對(duì)人居環(huán)境與人體健康的影響。

4 結(jié)論

朔州市養(yǎng)殖場畜禽糞尿氮、磷產(chǎn)生量均呈現(xiàn)東高西低的分布特征,主要集中在市域東部的3 個(gè)區(qū)縣。全市耕地對(duì)糞尿氮、磷有較大的消納潛力,對(duì)于糞尿氮而言,按照就近消納的原則,需要9.94 萬hm2的耕地滿負(fù)荷承載,占耕地總面積的25.44%;對(duì)于糞尿磷而言,則只需要4.69 萬hm2的耕地滿負(fù)荷承載,占比12.00%。全市畜禽糞尿氮磷大部分可在半徑3 km 范圍內(nèi)消納,畜牧業(yè)有較大的發(fā)展空間。研究從畜禽養(yǎng)殖場規(guī)模和空間分布與耕地的空間位置關(guān)系出發(fā),構(gòu)建了評(píng)價(jià)畜禽糞污消納程度的方法,可為畜牧業(yè)空間布局優(yōu)化和環(huán)境政策提供科學(xué)依據(jù)。