以氮養分平衡為基礎分析評價雅安市畜禽糞污土地承載力

歐陽爽 周毅* 王毅 楊富壘 駱琴 任巧嫻

（1.雅安市滎經生態環境監測站，四川 雅安 625200；2.雅安市農業農村局，四川 雅安 625200）

1 引言

2000 年以來，我國生豬養殖業從業人員隊伍逐漸壯大，生豬養殖數量也日益增加，全國生豬年出欄量由2000 年的5.19 億頭上升到2021 年的6.71 億頭，隨著養殖數量的增加，其產生的污染也已逐漸占據我國農村面源污染主要位置［1］；第三次全國農業普查數據顯示，全國62.9%生豬養殖場養殖規模在年出欄200 頭及以上，生豬養殖規模化率大幅提高［2］，全國各地明顯加快了畜牧業優質發展速度，生態循環的種養模式也在各地逐漸鋪開，以糞肥還田利用為樞紐，加快畜禽糞便集中處理，系統推進面源污染防治、耕地質量提升，有助于實現畜禽糞污由“治”向“用”的轉變，為進一步推動生態環境高水平保護和畜牧業綠色高質量發展夯實基礎。

雅安市位于四川省中部，全市面積15046km2，現轄名山區、漢源縣、雨城區、天全縣、滎經縣、石棉縣、寶興縣、蘆山縣。全市生豬年末存欄量由2016 年的85.27 萬頭上升到2021 年的96.98 萬頭，畜牧業總產值由2016 年48.54 億元上升到2021 年的58.59億元，全市畜禽養殖業整體呈現上升態勢。本文從土地承載力的角度，以區域植物糞肥需求量來進行分析測算，推算出雅安市及各縣區養殖量理論閾值。

2 雅安市畜禽養殖情況

2021 年，全市牛出欄5.5 萬頭，較上年下降2.8%，牛存欄11 萬頭，同比下降9.8%；生豬出欄131.3 萬頭，同比上升21.1%，生豬存欄97.0 萬頭，同比上升24.0%；羊出欄22.8 萬只，同比下降1.4%，羊存欄17.3 萬只，同比下降1.5%；兔出欄188.4 萬只，較上年下降50.5%，兔存欄77.2 萬只，同比下降50.1%；活家禽出欄730.0 萬只，同比減少0.1%，活家禽存欄776.6 萬只，同比增長15.3%［3］。

經統計，全市共有畜禽養殖場（戶）12 533 戶，其中包括191 戶畜禽規模化養殖場，漢源縣、雨城區、名山區和石棉縣畜禽養殖場較多。畜禽規模化養殖場以生豬養殖為主，其次是肉牛養殖，其中，規模化生豬養殖場主要分布在雨城區，共62 家，占比32.5%；規模化肉牛養殖場主要集中在石棉縣，占比42.8%。畜禽養殖（專業）戶養殖以生豬養殖為主，其次是牛類養殖。其中，生豬養殖（專業）戶主要分布在名山區，占比47.7%；肉牛養殖（專業）戶主要分布在漢源縣，占比56.6%；奶牛養殖（專業）戶主要分布在雨城區，占比74.0%。2021 年年末雅安市各縣區畜禽養殖存欄量見表1。

表1 2021 年年末雅安市各縣區畜禽養殖存欄量［3］

3 雅安市種植業情況

2021 年，全年共栽種糧食作物697.33 km2，同比增加0.6%。栽種經濟作物494.67 km2，同比增加2.5%，其中，栽種糖料0.01 km2，與上年持平；栽種中草藥材80.67 km2，同比增加5.6%；栽種油料78 km2，比上年增加0.3%；栽種蔬菜及食用菌320 km2，同比增加2.4%。全年共收獲糧食36.7 萬t，同比增加1.6%；收獲油料1.5 萬t，同比增加0.9%；收獲糖料13 t，與上年產量相比無變化；收獲中草藥材3.1 萬t，同比增加16.2%；收獲蔬菜及食用菌77.2 萬t，同比增加3.9%［3］。2021 年雅安市各縣區作物產量見表2。根據農業部辦公廳印發的《畜禽糞污土地承載力測算技術指南》（以下簡稱《指南》），綜合考慮雅安市經濟作物、蔬菜、大田作物、水果等實際產量水平，以及測算數據的完整性和代表性，選取茶葉、玉米、馬鈴薯、小麥、桃子、柑橘、水稻、黃瓜、大豆、油料等20 種農作物進行核算，其余未列明作物選擇最低系數進行保守測算［4］。

表2 2021 年雅安市各縣區作物產量［3］t

4 雅安市畜禽養殖糞污情況

雅安市生態環境局公布的《雅安市第二次全國污染源普查公報》數據顯示，雅安市農業源水污染物COD，NH3－N，TN，TP 排放量分別為9 718.69，171.35，1 433.57，199.77 t，其中畜禽養殖業中對應各項污染物排放量分別為9 526.14，86.00，597.72，107.56 t，分別占農業源水污染物比例為98.02%，50.19%，41.69%，53.84%［5］。可見農業源水污染物中COD 主要來自畜禽養殖污染，NH3－N，TN，TP 等污染物畜禽養殖業排放比例占50%左右。

4.1 畜禽糞便產生情況

飼養周期與畜禽糞便日排泄系數、畜禽飼養量的乘積即為畜禽糞便產生量［6］，畜禽糞便日排泄系數見表3。

表3 畜禽糞便日排泄系數［6－8］

按照雅安當地養殖規律，生豬平均每半年出一欄，以其年出欄量作為飼養量進行估算；羊、牛飼養周期一般超過一年，以365 d 進行估算，以其年底存欄量為飼養量進行估算；活禽多以雞為主，以雞日排泄系數進行估算，其平均飼養周期為90 d，其飼養量為年出欄量；根據畜禽糞便產生量的計算公式，即可估算出全市畜禽養殖糞便產生量為147.569 萬t，尿液產生量為123.603 萬t。其中，糞便產生量最高的是漢源縣，其次為名山區、寶興縣、雨城區、石棉縣、天全縣、滎經縣，最低的是蘆山縣，具體情況見表4。

表4 2021 年雅安市各縣區畜禽糞便及尿液產生量

4.2 畜禽糞便利用情況

雅安市畜禽養殖污染防治以規模養殖場為主、以散戶養殖為輔，以農田有機肥為主要利用方向，采用生物發酵和沼氣等處理方式，從源頭上遏制污染物的排放，過程上加強治理設施的監管，末端上深化糞污的綜合利用。同時按照畜禽養殖行業污染防治相關規定，要求新建養殖場污染治理設施的建設、竣工、使用均須與主體工程同時進行，目前全市規模化畜禽養殖場均配套污染治理設施。

根據農業部門相關數據，雅安地區主要采用水泡糞、干清糞、水沖糞3 種清糞工藝，大多數養殖場固體糞污仍以傳統的堆漚發酵還田為主，也有部分畜禽養殖場將畜禽糞便直接對外售賣或交由第三方處理；液體糞污經處理后還田利用，也有部分用于農林業灌溉或場內回用。其中雨城區大多養殖戶均建有糞污儲存設施，規模養殖場產生的糞污主要用于茶地、蔬菜地等；名山區在畜禽規模養殖場糞污收集和處理方面仍以輕簡化技術為主，清糞方式主要為干清糞，部分采用漏縫地板自動清糞，專業戶畜禽糞污經固液分離后，固體成分暫存糞污沼渣貯存間，定期外運外售第三方，尿液等進入糞污處理站，處理后再次對周邊農田和茶園進行灌溉；漢源縣大多養殖場（戶）均與當地種植戶簽訂了糞污綜合利用協議，部分小型養殖場將糞污干濕分離后，液體糞污通過儲液池沉淀發酵處理后作為肥料進行綜合利用；固體糞污在儲糞場中堆積發酵成有機肥后，用于種植糧食、果樹、蔬菜等；寶興縣多采用“堆糞棚＋預處理池＋沼氣池＋沼液儲存池”的糞污收集處理方式，最終還田。部分養殖場將固體糞污存放干糞棚，送往有機肥料廠發酵處理，制成有機肥料出售；天全縣畜禽規模養殖場配套消納地主要是耕地、園地，主要為養殖場外消納，用于種植茶葉、蔬菜、水果、糧食等作物；滎經縣、石棉縣畜禽養殖糞污處理后的消納地主要是耕地、園地，利用于花卉苗木場等地的畜禽糞污量較少；蘆山縣規模畜禽養殖場普遍采用干濕分離工藝，在糞污處理后端安裝固液分離機進行干濕分離處理。液體糞污主要采用沼氣還田處理，干糞主要通過堆肥處理用于農田施肥。

5 雅安市土地承載力計算分析

5.1 測算依據

根據《指南》，以雅安各縣區不同農作物需要的養分量和糞肥養分需求量為基礎，對該區域畜禽糞污土地承載力進行核算［9］，本文以各種農作物對氮養分的需求量進行核算。

5.2 計算方法

5.2.1 區域植物養分需求量估算

根據養分平衡，參考《指南》，通過各種作物產量核算其共需氮養分的量［9］。其計算公式如下：

式中，A 為區域內各種作物氮養分需求量，t；yn為區域內第n 種作物全年的總產量，t；an為第n 種作物單位產量氮養分需求量，kg/100 kg 作物。

5.2.2 區域植物糞肥養分需求量估算

以施肥供給養分占比、施糞比例和糞肥當季利用效率為基礎，測算區域內植物糞肥氮養分需求量［9］。其計算公式如下：

式中，N 為區域內各種作物糞肥氮養分需求量，t；f為施肥供給養分占比，%，但是不同土地其畜禽糞便氮磷耕地負荷不同，其施肥用量也有所不同［10］，參考《指南》表5 中的施肥占比推薦值，本文中雅安地區的土壤肥力水平采用Ⅱ級作為參考值，以45%進行估算；M 為糞肥當季利用率，%，糞肥中氮素當季利用率取值范圍推薦值為25%～30%，取最低值25%進行估算；P 為區域內糞肥占施肥比例，參考相關文獻，有機肥和化學肥料的施用比例在40%～60%較為適宜［11］，且通過對雅安地區多家種糧大戶調研和咨詢農業專家，多數農戶在農業生產中其有機肥和化肥配合施用比例為1∶1，故取值50%進行估算。

表5 雅安市各縣區畜禽糞污土地承載力及土地承載力指數（以2021 年為基數）

5.2.3 畜禽糞污土地承載力

畜禽糞污土地承載力是指該區域內土地環境所能承載的最大畜禽存欄量［9］。其計算公式如下：

式中，N 為區域內各種作物糞肥氮養分需求量，t；K為畜禽糞污土地承載力，頭；PN為一個豬當量其糞肥可提供的養分量，kg/頭，因畜禽糞污在收集轉運等過程中，其養分會產生損失，參考《指南》推薦值，取值為7.0 kg/頭。

5.2.4 區域畜禽糞污土地承載力指數

區域畜禽糞污土地承載力指數等于區域內各種養殖實際存欄量（以豬當量計）除以區域畜禽最大養殖量（以豬當量計）［12－13］。其計算公式如下：

式中，I 為區域畜禽糞污土地承載力指數；S 為區域內畜禽年末存欄總量（以豬當量計），頭；K 為畜禽糞污土地承載力，頭。

當其承載力級別為Ⅰ級時，承載力指數I 小于0.7，區域內現有畜禽糞肥養分與區域內各種作物糞肥氮養分需求量存在較大差距，現有畜禽養殖業規模很小，可大力發展畜禽養殖業；當其承載力級別為Ⅱ級時，I 大于0.7 小于1.0，區域內現有畜禽糞肥養分與區域內各種作物糞肥氮養分需求量存在差距，現有畜禽養殖業規模較小，可適度發展畜禽養殖業；當其承載力級別為Ⅲ級時，I 大于1.0 小于1.4，區域內現有畜禽糞肥養分已稍微超過區域內各種作物糞肥氮養分需求量，其土地承載力略微超負荷；當其承載力級別為Ⅳ級時，I 大于1.4 小于3.0，區域內現有畜禽糞肥養分已明顯超過區域內各種作物糞肥氮養分需求量，其土地承載力明顯超負荷；當其承載力級別為Ⅴ級時，I 大于3.0，區域內現有畜禽產生的糞污已嚴重超過區域內各種作物糞肥氮養分需求量，其土地承載力嚴重超載［12－13］。

5.3 數據分析與討論

5.3.1 數據分析

根據上述公式，即可估算雅安市目前區域土地可承載豬當量241.016 萬個，其中，雨城區、寶興縣、天全縣、滎經縣、漢源縣、名山區、蘆山縣、石棉縣分別為50.114，7.312，20.994，17.914，46.853，70.161，12.039，15.605 萬個豬當量。雅安市各縣區畜禽糞污土地承載力及土地承載力指數見表5。

全市畜禽糞污土地承載力指數為0.71，級別為Ⅱ級，可見目前區域內現有畜禽養殖產生的糞污與區域內各種作物糞肥氮養分需求量尚未達到平衡，但各縣區種植業和養殖業發展情況不同，故其承載力也有差異。其中，寶興縣、蘆山縣作為全省重點生態功能區，耕地面積受限，現有農作物的消納能力有限，故承載力指數較高，畜禽養殖量理論上已超載，存在種養規模不匹配的問題；名山區畜禽養殖業發展時間較早，是名副其實的傳統農業大縣，畜禽養殖業作為當地農村的支撐產業之一，其現有養殖量已占全市總養殖量（以豬當量計）的1/3，且配套消納茶園面積廣，共計26 152.72 hm2，占園地總面積93.17%［14］，故仍具有發展空間；天全縣、石棉縣、滎經縣其土地承載力相差不多，但由于天全縣、石棉縣畜禽養殖業發展較好，現有畜禽養殖量較多，故其屬于Ⅱ級，仍可以適當擴充畜禽養殖規模；滎經縣屬于Ⅰ級，畜禽養殖現狀基數少，承載力差值還有一定空間，畜禽養殖業尚具有較大發展潛力；漢源縣、雨城區的茶園、果園面積廣，消納土地較多，土地承載力在全市位于前列，屬于Ⅰ級，可大幅度提高畜禽養殖規模。

5.3.2 討論

（1）2016—2021 年，雅安市畜禽養殖年末存欄量由161.946 萬個豬當量上升到171.640 萬個，其增長速率為5.98%。按照此增長速率推算，預計到2025年全市畜禽養殖年末存欄量為181.904 萬個豬當量，如按此土地可承載力，其全市畜禽糞污土地承載力級別仍為Ⅱ級時，畜禽養殖規模依然可適度擴大。

（2）本文推算出蘆山縣、寶興縣土地可承載力分別為12.039 萬個豬當量和7.312 萬個豬當量，其承載力指數分別為1.30，1.93。參考蘆山縣、寶興縣相關規劃，蘆山縣、寶興縣分別可以承載27.16 萬個豬當量和48.9 萬個豬當量，蘆山縣規劃中糞肥氮元素存留率取值為62%，該值為《指南》中推薦的規模養殖場糞肥氮元素存留率，但雅安市畜禽養殖場（戶）為12 533 戶，其中僅有191 戶畜禽規模化養殖場，多為規模以下養殖。本文核算時，未找到全市及其他區縣的糞肥氮元素存留率相關資料，故未考慮糞肥中氮元素存留率，所以結果存在不一致現象；寶興縣規劃中在核算時增加了林地面積2 459.39 km2，本文測算結果僅基于區域內農作物土地的消納能力，未考慮人工林地、人工草地等，同時由于禁養區、飲用水水源保護區、自然保護區、生態保護紅線等區域的限制，以及畜禽糞污施用受運輸等諸多因素的影響，故與實際情況存在一定差異。

6 建議

雅安市在對未來畜牧業發展進行規劃時可參考本文研究出的數值，堅持以土地承載能力確定畜禽養殖種類，以農作物種植面積、產量確定養殖規模，因地制宜，優化布局，合理控制蘆山縣、寶興縣等縣區畜禽養殖糞污還田利用量，可通過減少養殖數量、向外轉運糞污等方式來進行調控，盡可能地避免局部范圍內出現畜禽糞污超載情況；大力推動滎經縣、雨城區、漢源縣等區縣的畜牧業發展，適度擴大風險等級較低區縣畜禽養殖規模，將畜禽養殖業發展空間較大的縣區作為養殖重點區域，促使全市種養業在布局規模上協調匹配。

推動全市養殖業綠色科學轉型，以種養循環、零排放為標準，對已經建成的規模養殖場進行標準化升級改造，加快推進規模以下污染物治理設施的配套建設。強化畜禽養殖廢棄物資源化利用，鼓勵龍頭企業起到帶頭作用，以指導、合作等方式，帶動養殖場戶改造提升基礎設施條件。

結合實際畜禽養殖種類、規模以及種植類型等，按照“種植要肥，養殖產肥”的互補原則，將畜禽養殖場的糞污處理利用與黃果柑、枇杷、獼猴桃和中藥材等特色種植結合，在田間合理布局畜禽糞肥暫存設施，根據需要配備機械化還田作業設施，如液態糞肥撒施機、肥水還田輸送管道、沼液抽排機、固態肥拋撒機、運輸罐車等，同時在施肥過程中，采用深施、埋施等減排措施［15］，鞏固提升其綜合利用水平，從而減少畜禽污染物的排放，實現種養平衡的循環農業新模式。