盐城市畜禽粪农田承载能力分析

孙 进，周 祥，杨 凌

(1.盐城市耕地质量保护站，江苏 盐城 224002； 2.盐城市畜牧兽医站，江苏 盐城 224002)

畜牧业是我国重要的农业支柱，多年来在农林牧渔业总产值中占比一直稳定在30%左右[1]，并且随着专业化、集约化的不断加强，规模养殖比例也越来越高，据统计，2013年江苏省规模化占比为蛋禽86%、肉禽92%、养猪85%、奶牛94%[2]。总规模的持续放大以及专业上的种、养分离，使得大量的畜禽粪便积压、弃置，成为巨大的环境隐患。据环保部《第一次全国污染源普查公报》，畜禽养殖业水污染物化学需氧量、总氮、总磷排放量分别占农业源排放总量的95.7%、37.9%和56.3%[3]，铜、铬、镉、锌等重金属元素及抗生素的污染问题近年来也逐渐引起人们的重视[4]。畜禽粪便作为一种传统的有机肥料资源，具有养分全面、肥效长、污染少等特点，并对增加耕地地力、提高作物品质具有重要作用[5]，一直是重要的培肥资源。因此，准确估算畜禽粪便农田承载能力，制定合理的养殖业发展规划与有机肥施用方案，对于畜牧业的健康发展和肥力资源的清洁利用都具有指导意义。

1 数据来源与分析方法

1.1 基础数据

主要农作物播种面积、单位面积产量、总产量。依盐城市统计局《盐城统计年鉴(2016)》主要农作物播种面积和产量数据[6]，统计年份为2015年。主要选取播种面积20万hm2以上的作物，共9种，总面积1 370 850 hm2，占当年总播种面积96%(表1)。

表1 盐城市主要农作物播种面积及氮素吸收系数

养分吸收系数。指单位产量或单位面积作物需吸收的养分，是估算作物养分吸收的容量指标。小麦、大麦、水稻、玉米、油菜等作物的氮素吸收系数(表1)来自于盐城市历年测土配方施肥试验数据，其余作物来自文献[7-9]。

畜禽产污系数。根据《畜禽养殖业污染物排放标准》[10]，将畜禽粪便全部折算为猪粪进行养殖量的估算。猪的产污系数选取《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册》中华东区肉猪产污数据[11]，其各饲养阶段天数根据盐城市养殖调查情况进行分群。肉猪保育期70 d，产污系数0.54 kg·头-1·d-1；育肥期110 d，产污系数1.12 kg·头-1·d-1。

1.2 方法

根据作物播种面积、氮素吸收系数计算出农田氮素养分容量，设置畜禽粪替代比例后得出能替代为畜禽粪来源的氮量，再结合畜禽粪氮素转移损失率、畜禽粪氮素利用率、猪粪氮素养分含量及万头猪粪便总量等相关系数，即可得出以万头猪当量为单位的农田畜禽粪承载量。

农田氮素养分容量。即农田消纳氮素养分的能力，根据作物养分吸收系数(即单位产量或单位面积农作物吸收的养分量)来确定，计算公式:

NAC=YA×UC×0.001。

式中,NAC为1年农田养分容量(t),YA为1年农作物产量或面积(t或hm2),UC为作物养分吸收系数(kg·t或kg·hm-2)，0.001为单位转换系数。

畜禽粪替代比例。作物吸收氮素中能够用畜禽粪便替代的比例。设置2个水平分别讨论，一个为极大值，即所有氮养分100%替换为畜禽粪便来源；一个为合理值，以不影响作物产量为前提进行替代，综合文献[12-16]后设为40%。

猪粪氮素利用相关系数。主要指猪粪收集、施用过程中相关利用率数据。其中，畜禽粪氮素转移损失率，即畜禽粪在收集、存放、处理、贮存、施用等环节中氮素损失的比例，根据常志州等[17]研究定为61.3%；畜禽粪氮素利用率取值70%[18]；猪粪氮素养分含量取值28.13 g·kg-1。

万头猪粪便总量。即每万头猪在整个饲养期中所排泄的粪便总量，由保育期、育肥期分段计算相加，计算公式为：

N=∑(Qi×Di)×10 000/1 000。

式中,N表示万头猪粪便总量(t),Qi为第i种饲养阶段每头猪每天的产污数(kg)，Di为第i种饲养阶段的饲养时间(d),10 000、1 000均为单位转换系数。

2 结果与分析

2.1 农田氮素养分容量

测算各主要农作物氮素养分容量，求和可得盐城市2015年农田氮素养分容量约为34.5万t。将氮素养分容量分摊到相应作物的播种面积，折算为氮素养分密度(即单位面积农作物吸收的养分量)，表2可以看出，除大豆因自身固氮作用吸收氮素养分较少外，小麦、大麦、水稻、玉米、油菜、棉花等大田作物中，小麦、水稻、玉米氮素养分密度最高，约240 kg·hm-2；棉花次之，为210 kg·hm-2；大麦、油菜最低，约180 kg·hm-2；此外，蔬菜、瓜果类等经济作物氮素养分密度明显高于大田作物，分别达到305、552 kg·hm-2。

表2 盐城市主要农作物氮素养分容量

2.2 畜禽粪便承载量

经计算得万头猪粪便总量约1 610 t，盐城市2015年农田氮素养分容量约为34.5万t，按猪粪氮素含量28.13 g·kg-1，氮素转移损失率61.3%，当季氮素利用率70%计算，当设定农田氮素养分容量完全以畜禽粪便来替代时，盐城市畜禽粪便承载量约为28 091万头猪当量。相应地，设定农田氮素养分容量合理替代时，盐城市畜禽粪便承载量约为11 237万头猪当量。

3 小结与讨论

准确估算农田养分容量、畜禽粪便承载能力，既能确定有机肥料合理施用数量，充分利用畜禽粪便作为有机肥源提高耕地地力、改善土壤性状的作用，避免过量施用有机肥料造成的养分流失与污染，也能及时了解畜禽粪环境压力，指导畜牧业健康发展。

此前，黄红英等在进行江苏省农田畜禽粪便承载量预警研究时曾估算盐城市农田氮素养分容量为28.43万t[19]，其与本研究的差别主要在于养分吸收系数的差异。本研究得出的34.5万t氮素养分容量也与《盐城统计年鉴(2016)》农业现代化情况[6]所公布的35.8万t氮肥施用量基本一致。

根据《畜禽养殖业污染物排放标准》的折算方法[10]，将盐城市2015年肉牛、奶牛、肉猪、能繁母猪、肉鸡、蛋鸡、草鸡等主要养殖品种进行折算(其中，猪、羊、牛养殖数量依《盐城统计年鉴(2016)》“畜牧业生产情况”数据[6]；由于《盐城统计年鉴(2016)》统计口径对家禽种类未作细分，鸡的养殖数量依盐城市农业委员会2015年畜牧业报表，分肉鸡、蛋鸡、草鸡)，结果约为1 409万头猪当量，约占盐城市畜禽粪便最大承载量的5%，占盐城市畜禽粪便合理承载量的12.5%，说明盐城市畜禽粪便氮素养分没有污染风险。

参考文献：

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