耿 維，孫義祥，袁嫚嫚，鄔 剛，王家寶

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安徽省畜牧業(yè)環(huán)境承載力及糞便替代化肥潛力評估

耿 維，孫義祥※，袁嫚嫚，鄔 剛，王家寶

（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，合肥 230031）

為評估安徽省畜牧業(yè)糞便的環(huán)境影響及其節(jié)肥潛力，該文利用統(tǒng)計學(xué)的方法，借助ArcGIS軟件進行數(shù)據(jù)處理和表達，從土壤對養(yǎng)分需求的角度，分析了安徽省16市77縣（區(qū)）畜牧業(yè)糞便的氮磷鉀養(yǎng)分資源總量及其對耕地的環(huán)境風(fēng)險，基于安徽省當(dāng)前化肥施用現(xiàn)狀，評估了糞便資源作為有機肥對化肥的替代潛力。結(jié)果表明，2016年安徽省糞便資源總量為5 804萬t，主要集中在皖北6市25個縣（區(qū)），占全省資源總量的61%，糞便養(yǎng)分總量為70.75萬t，可替代安徽省同期化肥施用量的21.83%，若充分還田，可使單位農(nóng)作物播種面積化肥施用強度由346 降至270 kg/hm2。畜牧業(yè)廢棄物對安徽省農(nóng)用地環(huán)境污染風(fēng)險不高，50%化肥施用比例條件下，有6個縣（區(qū)）的畜禽糞便環(huán)境污染風(fēng)險指數(shù)大于1，這些地區(qū)屬于環(huán)境污染高風(fēng)險地區(qū)。研究結(jié)果可為安徽省畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)合理布局、糞便資源化利用和實現(xiàn)化肥零增長目標(biāo)提供研究基礎(chǔ)。

糞便；養(yǎng)分；有機肥；畜牧業(yè)；環(huán)境承載力

0 引 言

中國農(nóng)作物生產(chǎn)以化肥施用占主導(dǎo)，化肥的大量施用在一定程度上提高了土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的本底值和農(nóng)作物產(chǎn)量，但增大了環(huán)境污染風(fēng)險[1]。近年來由于化肥、農(nóng)藥的過量施用以及耕作模式的變化，局部地區(qū)耕地土壤質(zhì)量惡化問題突出[1-3]。據(jù)統(tǒng)計，中國受污染的耕地面積約為2 000萬hm2[4]，而化肥使用量偏高，有機肥投入不足，是造成耕地退化，保水保肥的能力下降的重要原因。同時隨著化肥使用比例的增高，越來越多的有機肥資源被棄置。畜禽糞便作為有機肥的重要來源，其養(yǎng)分還田率僅為50%左右[5]，被棄置的畜禽糞便已成為生態(tài)環(huán)境的主要污染源。

化肥施用量偏高以及畜牧業(yè)的快速發(fā)展引發(fā)的環(huán)境問題引起了中國政府的高度重視，2015年農(nóng)業(yè)部發(fā)布《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，2017年國務(wù)院辦公廳、農(nóng)業(yè)部先后發(fā)布《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》和《畜禽糞污資源化利用行動方案（2017—2020年）》，明確提出到2020年中國畜禽糞污綜合利用率達到75%以上，倡導(dǎo)通過構(gòu)建種養(yǎng)循環(huán)發(fā)展機制，增加糞便作為有機肥對化肥的替代。畜禽糞便因含有豐富的有機質(zhì)和氮磷鉀養(yǎng)分，資源量大、容易獲取且利用技術(shù)簡單，是優(yōu)質(zhì)的土壤肥料資源和化肥的有效替代品，因此在加快發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的大背景下，應(yīng)重視發(fā)揮糞便有機肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變中的推動引領(lǐng)作用。

畜牧業(yè)發(fā)達的國家多以農(nóng)田作為畜禽糞便的消納場所[6-7]，并把畜禽糞便的養(yǎng)分管理納為農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和管理的重點[8-11]。如美國實施的基于種養(yǎng)結(jié)合的畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃（comprehensive nutrient management plan，CNMP）；丹麥嚴(yán)格規(guī)定中小型畜禽養(yǎng)殖場將種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)有機結(jié)合，作物肥料和灌溉用水來自無害化處理后的畜禽糞便和沖洗廢水；荷蘭從1984年開始不再允許養(yǎng)殖場擴大規(guī)模以控制糞便總量的增加，糞污的養(yǎng)分管理重點目標(biāo)是進行農(nóng)田利用；德國主要根據(jù)農(nóng)場的土地面積與消納能力來確定動物飼養(yǎng)量，并限定畜禽糞便施肥時間和施肥量。近年來，加強畜禽糞便的綜合治理、開辟畜禽糞便無害化和資源化利用途徑已經(jīng)成為中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的重要課題。國內(nèi)相關(guān)科研院所在糞便資源、能源潛力、環(huán)境風(fēng)險以及處理技術(shù)和裝備等方面已開展了大量的研究[12-27]，并在畜牧業(yè)較集中的地區(qū)開展了糞便資源評估和環(huán)境承載力方面的研究[28-35]，而糞便養(yǎng)分作為有機肥對化肥的區(qū)域替代潛力方面的報道較少。路國彬等[36]通過構(gòu)建畜禽糞肥替代化肥潛力估算模型，對2014年中國及各省的來自豬、牛和家禽的糞肥替代化肥潛力進行了估算，全國糞肥養(yǎng)分約可替代同期氮磷鉀化肥38.30%，52.00%，86.77%，畜禽糞肥替代化肥潛力最多的省份依次是河南、四川、山東、湖南和湖北，京津冀、長三角、珠三角和長江經(jīng)濟帶的部分地區(qū)。劉曉永和李書田[37]基于大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和文獻資料，估算了中國各地區(qū)不同時期（1980s，1990s，2000s ，2010s）畜禽糞尿量、養(yǎng)分量，并分析了畜禽糞尿養(yǎng)分還田量的地區(qū)間差異。劉曉燕等[15]統(tǒng)計了2005年中國及各省有機肥養(yǎng)分資源總量，包括人、畜禽排泄物和秸稈產(chǎn)生的氮磷鉀養(yǎng)分總量分別為2 824.52萬t、1 282.93萬t、2 947.99萬t，為化肥氮磷鉀投入量的1.08、0.86和4.56倍。賈偉等[38]針對京郊養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)用地面積現(xiàn)狀以及農(nóng)作物對養(yǎng)分的需求，研究了京郊畜禽糞便資源現(xiàn)狀及其替代化肥潛力，畜禽糞便氮磷鉀養(yǎng)分可滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)田氮磷鉀養(yǎng)分需求量的99.3%，185.2%和62.7%。安徽省是中國華東地區(qū)重要的農(nóng)牧產(chǎn)品生產(chǎn)加工基地，畜牧業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，每年產(chǎn)生大量的糞便得不到有效利用，易造成資源浪費和環(huán)境污染，安徽省也是用肥大省，化肥用量居全國第五，省內(nèi)農(nóng)業(yè)化肥施肥量偏高現(xiàn)象比較普遍，化肥減量壓力大、任務(wù)重，因此開展安徽省縣域糞便資源評估和節(jié)肥潛力研究具有重要的現(xiàn)實意義?，F(xiàn)有的報道缺乏安徽省縣級尺度的全面研究，且土壤養(yǎng)分負荷多基于耕地或耕地和牧草地，忽視了園地和林地對糞便的消納。本文從養(yǎng)分資源的角度，基于相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，評估了安徽省16市77縣（區(qū)）糞便養(yǎng)分年產(chǎn)生量以及農(nóng)用地（包括耕地、牧草地、園地和林地）的畜牧業(yè)環(huán)境承載力，對比同期化肥施用量，探討了畜牧業(yè)對化肥的節(jié)肥潛力，為實現(xiàn)安徽省畜牧業(yè)優(yōu)化布局和化肥零增長目標(biāo)提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

1.1.1 飼養(yǎng)量和飼養(yǎng)期

畜禽糞便來源以豬、牛、羊和家禽計，各縣（區(qū)）飼養(yǎng)數(shù)據(jù)來自文獻[39]，根據(jù)各類畜禽的生育特點，豬和家禽以年內(nèi)出欄量作為飼養(yǎng)量，牛、羊以年內(nèi)出欄量作為年均飼養(yǎng)量。安徽省豬、家禽的飼養(yǎng)期為154 和69 d[37]。

1.1.2 產(chǎn)排污系數(shù)和養(yǎng)分含量

畜禽產(chǎn)排污系數(shù)參考文獻[40]華東地區(qū)數(shù)據(jù)，生豬、肉牛、肉雞的養(yǎng)分含量與羊的產(chǎn)排污系數(shù)以及糞尿養(yǎng)分含量來自文獻[37]，見表1。

1.1.3 其他數(shù)據(jù)

安徽省77縣（區(qū)）2016年耕地、林地、園地、牧草地面積、農(nóng)作物播種面積和化肥使用量數(shù)據(jù)來自《安徽統(tǒng)計年鑒2017》和16市統(tǒng)計年鑒。

1.2 計算方法

1.2.1 糞便及其氮、磷、鉀養(yǎng)分年產(chǎn)生量

糞便年產(chǎn)生量計算公式如下。

式中為畜禽糞便資源量，萬t；為豬/家禽，為牛/羊；為年內(nèi)出欄量；為飼養(yǎng)期，d；為排污系數(shù)，kg/(d·頭)。

考慮到糞尿養(yǎng)分含量的差異將其分開計算，養(yǎng)分年產(chǎn)生量計算公式如下。

式中為畜禽糞便養(yǎng)分產(chǎn)生量，t；為豬/家禽，為牛/羊；為畜禽糞便資源量，萬t；為養(yǎng)分百分含量，%。

表1 安徽省畜禽的產(chǎn)排污系數(shù)和養(yǎng)分含量（鮮基）

1.2.2 農(nóng)用地氮、磷養(yǎng)分負荷

畜禽糞便的消納場所主要是耕地、園地、牧草地和林地，不同種類農(nóng)用地對畜禽糞便污染物的消納能力不同，為便于統(tǒng)計，本文將其等同于耕地，單位面積農(nóng)用地（包括耕地、園地、牧草地和林地，下同）畜禽糞便氮磷養(yǎng)分負荷計算公式為

=/（5）

式中為單位面積農(nóng)用地氮磷負荷，kg/hm2；為畜禽糞便氮磷養(yǎng)分產(chǎn)生量，t；為農(nóng)用地面積，103hm2。

1.2.3 畜禽養(yǎng)殖環(huán)境承載力

將各類畜禽糞便氮磷年產(chǎn)生量折算為豬當(dāng)量，計算畜禽養(yǎng)殖環(huán)境承載力，公式為

EC=/（8）

=/（9）

式中為農(nóng)用地氮磷環(huán)境容量，萬t；為農(nóng)用地面積，103hm2；為糞肥年施氮磷限量值，參考歐盟限量標(biāo)準(zhǔn)，即單位面積農(nóng)用地總氮磷負荷為 170和35 kg/hm2（折P2O5為80 kg/hm2）[41-42]；為農(nóng)用地畜禽環(huán)境承載力，108頭豬當(dāng)量；為實際畜禽養(yǎng)殖量，108頭豬當(dāng)量；為畜禽糞便氮磷年產(chǎn)生量，t；為單位豬年糞便氮磷產(chǎn)生量，t/頭；為排污系數(shù)，kg/(頭·d)；為養(yǎng)分百分含量，%。

2 結(jié)果與分析

2.1 安徽省畜牧業(yè)糞便資源及其分布

安徽省糞便資源年產(chǎn)生量及其構(gòu)成變化見圖1。2001―2006年畜牧業(yè)糞便以牛糞便為主，2007年開始以豬和家禽糞便為主，這說明了安徽省畜牧業(yè)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)發(fā)生了由提供勞動力為主到以提供肉類為主的轉(zhuǎn)變。糞便資源量經(jīng)歷了緩慢增長（2001―2006）、急劇下降（2006―2007）和持續(xù)恢復(fù)（2007―2016）3個階段。2005年安徽省糞便資源量突破6 000萬t，由于價格、成本、供需和疫情等原因，畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)歷了2006―2007年間的震蕩，之后畜牧業(yè)完成了結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變并快速發(fā)展，糞便資源量由4 150 萬t恢復(fù)至5 804 萬t。可以看到，安徽省每年都產(chǎn)生大量的畜禽糞便，若不能有效處理，將會成為環(huán)境的潛在污染源，有機肥作為無害化處理糞便的有效途徑，安徽省具有發(fā)展有機肥的資源潛力。

圖1 安徽省畜禽糞便年資源量和結(jié)構(gòu)組成

從區(qū)域分布看（圖2），2016年安徽省畜牧業(yè)糞便資源總量自西南向北逐漸增多?；幢逼皆貐^(qū)最多，糞便量為3 550萬t，占總量的61%，該地區(qū)超70%的縣（區(qū)）糞便資源超過100萬t，其中臨泉縣、固鎮(zhèn)縣、懷遠縣和阜陽市轄區(qū)超過200 萬t。江淮丘陵地區(qū)糞便資源量為1 489萬t，占全省總量的26%，超過100萬t的縣（區(qū)）依次為霍邱、定遠、肥西、六安市轄區(qū)和長豐。皖南山區(qū)各縣（區(qū)）糞便資源量均較少，糞便資源量為764萬t，占全省總量的13%。這主要由于一方面安徽北部地區(qū)以平原為主，地理條件優(yōu)越，具有發(fā)展畜牧業(yè)的有利條件，江淮丘陵地區(qū)其次，皖南地區(qū)多以丘陵山地為主，畜牧業(yè)發(fā)展受限，另一方面近年安徽省畜牧業(yè)區(qū)域化布局日趨明顯，越來越向優(yōu)勢畜產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)域集中。安徽省畜禽糞便資源豐富的地區(qū)也是農(nóng)業(yè)較為發(fā)達的地區(qū)，有利于糞便資源就近利用，降低處理成本，提高資源利用率。

糞便總量按來源依次為豬糞便（1 901萬t）>家禽糞便（1 407萬t）>羊糞便（1 323萬t）>牛糞便（1 173萬t）。分別對各類糞便年產(chǎn)50 萬t以上的縣（區(qū)）進行統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示羊糞便主要分布在蕭縣、碭山縣、阜陽市轄區(qū)、利辛縣、泗縣、臨泉縣、渦陽縣、固鎮(zhèn)縣、宿州市轄區(qū)、懷遠縣等10縣（區(qū)），占全省羊糞便量的53%；豬糞便主要集中在定遠縣、霍邱縣、臨泉縣、阜陽市轄區(qū)、宿州市轄區(qū)、壽縣、六安市轄區(qū)、太和縣、靈璧縣、蕭縣、潁上縣、肥東縣、長豐縣、利辛縣、泗縣等15縣（區(qū)），占全省豬糞便總量的48%，牛糞便主要分布在懷遠縣、臨泉縣、五河縣、潁上縣、固鎮(zhèn)縣5縣，占全省牛糞便總量的32%，肥西縣、固鎮(zhèn)縣、宣城市轄區(qū)、長豐縣4縣（區(qū)）的家禽糞便量為占全省家禽糞便總量的19%。安徽省羊和豬糞便資源分布較為集中，牛糞便次之，家禽糞便分布較為分散，4類糞便主要集中在22個縣（區(qū)），是發(fā)展糞便有機肥的優(yōu)勢區(qū)，因此應(yīng)根據(jù)各類糞便的特點結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)實際確定糞便綜合利用的技術(shù)途徑。同時，在優(yōu)勢區(qū)引進先進的飼養(yǎng)模式和糞污處理方式，有助于畜牧業(yè)、有機肥工業(yè)和種植業(yè)的緊密銜接，實現(xiàn)資源高效循環(huán)利用。

圖2 安徽省各縣不同畜禽糞便年產(chǎn)量分布

2.2 安徽省畜牧業(yè)環(huán)境承載力分析

明確氮磷鉀養(yǎng)分分布有助于養(yǎng)分資源的安全和高效利用。2016年安徽省畜牧業(yè)氮磷鉀養(yǎng)分資源總量分別為34、10 t和26萬t，淮北平原地區(qū)氮磷鉀養(yǎng)分資源最多，分別占全省總量的65%，50%，62%。在縣級分布上（表2），固鎮(zhèn)縣等10縣（區(qū)）養(yǎng)分資源總量在2萬t以上，霍邱等17縣（區(qū)）養(yǎng)分資源總量在1~2萬t，其余50縣（區(qū)）養(yǎng)分資源總量低于0.5萬t。李帆等[43]通過調(diào)查采樣及測試分析方法，估算2008年安徽省畜牧業(yè)產(chǎn)生的糞便中純氮磷鉀養(yǎng)分的排放量分別約為113 235、58 441和80 573 t，低于本文評估結(jié)果，主要由于作者對豬、牛和雞糞便干物質(zhì)的氮磷鉀養(yǎng)分含量進行估算，未考慮糞尿中養(yǎng)分的排放，同時羊和其他家禽未計入，而本文基于豬、牛、羊和家禽4類糞和尿的養(yǎng)分含量，將其進行分別估算得出氮磷鉀排放總量。

畜禽糞便氮磷養(yǎng)分的農(nóng)用地負荷反映了農(nóng)用地土壤的污染風(fēng)險。適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)分施用，能夠補充農(nóng)作物生長從土壤中所帶走的營養(yǎng)，但過量的養(yǎng)分會給土壤和水體帶來污染[44-46]。2016年安徽省畜牧業(yè)糞便氮磷養(yǎng)分農(nóng)用地負荷整體上不高，分別為49 kg/hm2（N），14 kg/hm2（P2O5），各縣（區(qū)）氮磷農(nóng)用地負荷均低于歐盟限量標(biāo)準(zhǔn)。閻波杰等[47]評估了安徽省耕地氮負荷為81.99 kg/hm2，高于本文評估結(jié)果，主要原因在于本文考慮了耕地、林地、園地和牧草地對糞便的消納能力，而后者僅考慮耕地對糞便資源的消納。從區(qū)域分布看，閻波杰認為2004―2012年安徽省耕地畜禽糞便氮負荷熱點區(qū)域主要分布在安徽省北部和東南部，與本文研究結(jié)果基本一致（見圖3）。

表2 安徽省主要縣（區(qū)）糞便養(yǎng)分總量（大于1 萬t）

全省畜牧業(yè)的環(huán)境承載力分別可達3.1×108（N）頭豬當(dāng)量和4.5×108（P2O5）頭豬當(dāng)量，實際承載量占環(huán)境容量比例分別為29%（N）和18%（P2O5），77個縣（區(qū)）畜牧業(yè)實際承載量均低于本地區(qū)的環(huán)境容量，在不考慮 化肥施用和秸稈還田的前提下，糞便養(yǎng)分資源若得以充分消納，安徽省畜牧業(yè)對農(nóng)用地環(huán)境污染風(fēng)險總體不高。由于畜牧業(yè)與種植業(yè)結(jié)合不緊密以及種植業(yè)對肥料的季節(jié)性需求與糞便大量產(chǎn)生之間的矛盾，仍需警惕規(guī)模化養(yǎng)殖場的潛在點源污染。

考慮種植業(yè)保持高產(chǎn)的需要，未來化肥在中國大部分地區(qū)農(nóng)田中仍然占主導(dǎo)地位，因此，在評估農(nóng)用地對畜禽糞便的氮磷環(huán)境容量時應(yīng)考慮化肥施用的影響。大量研究和實踐表明，50%的施用比例與實際管理需求更為接近[48]，對各地區(qū)控制畜禽養(yǎng)殖總量及合理調(diào)整養(yǎng)殖布局更具有參考價值。本文以實際畜禽養(yǎng)殖總量與50%環(huán)境容量比值作為風(fēng)險指數(shù)，對安徽省各縣畜禽糞便的環(huán)境污染風(fēng)險進行評估（見圖3）。

安徽省總氮污染風(fēng)險高于總磷。以農(nóng)用地氮負荷作為限制因子，寧國、碭山、固鎮(zhèn)、阜陽市轄區(qū)、臨泉和界首等6縣（區(qū)）風(fēng)險指數(shù)>1，農(nóng)用地污染風(fēng)險最高，上述地區(qū)應(yīng)統(tǒng)籌當(dāng)?shù)丨h(huán)境承載力實施總量控制措施，同時加大糞便資源管理和資源化利用的資金投入，因地制宜的探索糞便多元化利用途徑；蕭縣等11縣（區(qū)）風(fēng)險指數(shù)在0.76~1.00之間，農(nóng)用地污染風(fēng)險為較高等級，在當(dāng)前種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)分離的情況下，畜禽養(yǎng)殖相當(dāng)于點源，因此應(yīng)警惕部分規(guī)?；B(yǎng)殖場周圍的農(nóng)用地氮磷點源污染，適宜采取總量控制和污染消減措施；宿州市轄區(qū)等13縣（區(qū)）農(nóng)用地污染風(fēng)險為中等級別，風(fēng)險指數(shù)在0.51~0.75，這些地區(qū)應(yīng)鼓勵和支持采取種養(yǎng)結(jié)合的方式促進糞便資源就近消納利用；其余44縣（區(qū)）農(nóng)用地污染風(fēng)險為較低等級，對于適宜開展畜牧業(yè)的地區(qū)可適度增加畜禽養(yǎng)殖規(guī)模，有利于進一步推進全省畜牧業(yè)的合理布局和糞便養(yǎng)分管理。由于安徽省是中國的重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，尤其皖北平原地區(qū)，因此對畜牧業(yè)開展合理規(guī)劃和布局，因地制宜的控制養(yǎng)殖規(guī)模和密度，重點推進“糞污專業(yè)化能源利用”和“污水肥料化利用”模式，促進種植業(yè)和畜牧業(yè)緊密結(jié)合，是推動安徽省土壤環(huán)境良性循環(huán)和實現(xiàn)化肥減施的有效技術(shù)途徑。

2.3 安徽省畜牧業(yè)糞便養(yǎng)分的化肥替代潛力

2016年安徽省單位播種面積化肥施用強度為346 kg/hm2，同期中國平均為359 kg/hm2，而世界平均僅為80 kg/hm2，聯(lián)合國糧農(nóng)組織（Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO）規(guī)定的化肥施用限值為225 kg/hm2。從區(qū)域化肥施用量分布看（見圖4），北部地區(qū)化肥施用量最高，中部地區(qū)次之，南部最少。其中蕪湖市轄區(qū)等7個縣（市）化肥施用強度超過500 kg/hm2，宿松縣等25個縣（區(qū)）化肥施用量超過全省和國家平均化肥施用強度，僅旌德縣等7個縣（區(qū)）化肥施用強度低于FAO規(guī)定限值?？梢钥吹?，安徽省大部分地區(qū)化肥施用量大，減施任務(wù)重，存在著較大的節(jié)肥潛力。

由于家禽和羊糞尿的養(yǎng)分含量普遍高于豬和牛，4類 糞便養(yǎng)分的化肥替代潛力依次為家禽糞便（7.81%）>羊糞便（6.97%）>牛糞便（3.60%）>豬糞便（3.45%）（見表3），羊糞便對氮肥的替代潛力最大，家禽糞便對磷肥和鉀肥的替代潛力最大。

表3 四類畜禽糞便養(yǎng)分產(chǎn)量以及化肥替代潛力

安徽省畜牧業(yè)糞便養(yǎng)分的化肥替代潛力大。2016年畜牧業(yè)糞便養(yǎng)分資源總量為70.75萬t，同期化肥施用總量為324萬t，占化肥使用量的21.83%。77個縣（區(qū)）中有40縣（區(qū)）化肥替代潛力在20%以上，其中寧國市轄區(qū)（78%）、肥西縣（56%）、合肥市轄區(qū)（48%）、蕭縣（47%）、碭山縣（46%）和霍山縣（46%）6縣（區(qū)）替代潛力最大。僅充分考慮畜牧業(yè)有機肥資源的情況下，安徽省單位播種面積平均化肥施用強度可由346降至270 kg/hm2，有32個縣（區(qū)）化肥施用強度可降至FAO規(guī)定的限值以下。由此可見，利用畜牧業(yè)糞便資源作為有機肥替代化肥為種植業(yè)提供養(yǎng)分，是實現(xiàn)安徽省化肥減量的有效途徑。

除此之外，不同種類作物的化肥需求量不同，相關(guān)研究結(jié)果表明果樹和蔬菜的化肥施用量約是糧食作物的1.5倍和2.5倍[49]，隨著人民生活水平的提高，蔬菜和水果消費量顯著增加，中國蔬菜和果樹的播種面積持續(xù)擴大，這給化肥減施帶來一定壓力。因此對于畜牧業(yè)糞便的還田利用應(yīng)格外重視經(jīng)濟作物的化肥替代潛力。

圖3 安徽省畜禽糞便氮磷農(nóng)用地負荷及污染風(fēng)險指數(shù)

圖4 安徽省化肥施用量以及畜禽糞便養(yǎng)分化肥替代潛力

3 討 論

1）畜禽糞便資源量的評估涉及畜禽種類、飼養(yǎng)期、飼養(yǎng)量、日均排污系數(shù)和糞尿養(yǎng)分含量，上述變量在不同的地區(qū)取值均不相同，且相同地區(qū)前人在系數(shù)選擇方面也各不相同，因而評估結(jié)果存在一定的差異性。路國彬和王夏暉[36]以中國畜禽年底存欄數(shù)為畜禽飼養(yǎng)數(shù)量，參考李書田等[50]關(guān)于糞便養(yǎng)分百分含量的研究結(jié)果，從省級尺度評估了安徽省2014年氮肥磷肥和鉀肥的化肥替代潛力分別為38.91萬t，28.53萬t和36.76萬t。孫力等[51]以原國家環(huán)?？偩止紨?shù)據(jù)并結(jié)合安徽省畜禽養(yǎng)殖的實際情況，將畜禽糞便污染的年排泄系數(shù)修正后，評估2012年安徽省規(guī)?；B(yǎng)殖場畜禽糞尿產(chǎn)量共2 632.99萬t，李帆等[43]通過調(diào)查采樣及測試分析的方法，評估了2008年安徽省畜禽養(yǎng)殖業(yè)中豬、牛和雞產(chǎn)生的糞便干物質(zhì)中總氮磷鉀養(yǎng)分的排放量分別約為113 235，58 441和80 573 t，羊和其他家禽未計入。劉曉永和李書田通過收集、整理和分析大量相關(guān)文獻資料、書籍或研究報告，加權(quán)均值分地區(qū)計算出各種畜禽糞尿的氮磷鉀養(yǎng)分含量，安徽省糞尿產(chǎn)量分別為7 121.28萬t和4 629.78萬t，養(yǎng)分資源總量在30~40 萬t[37]。前人在安徽省糞便及其養(yǎng)分資源評估方面缺乏縣級的全面研究，在環(huán)境承載力方面多基于耕地或耕地和牧草地，忽視了園地和林地對糞便的消納。本文從縣級尺度上，以年內(nèi)出欄量作為飼養(yǎng)量，基于華東地區(qū)畜牧業(yè)生產(chǎn)相關(guān)系數(shù)評估了安徽省安徽省77縣（區(qū)）的畜牧業(yè)（包括豬、牛、羊和家禽）糞便資源潛力及其農(nóng)用地（包括耕地、園地、牧草地、林地）的環(huán)境承載力，研究了糞便作為有機肥的化肥替代潛力，有助于以縣級為單元，優(yōu)化畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)布局、制定化肥減施方案和開展有機肥替代項目的整體推進。

2）安徽省糞便主要集中在22個縣（區(qū)），是發(fā)展糞便有機肥的優(yōu)勢區(qū)，可根據(jù)優(yōu)勢區(qū)畜牧業(yè)糞便結(jié)構(gòu)和總量科學(xué)確定糞便綜合利用的技術(shù)途徑。鑒于有機肥的生產(chǎn)未來更傾向于標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，糞便資源作為有機肥的源頭，其處理方式將會更加規(guī)范化，在優(yōu)勢區(qū)引進先進的飼養(yǎng)模式和糞污處理方式，有助于協(xié)調(diào)畜牧業(yè)、有機肥工業(yè)和種植業(yè)，打破產(chǎn)業(yè)壁壘。

3）在50%的化肥施用條件下，寧國、碭山、固鎮(zhèn)、阜陽市轄區(qū)、臨泉和界首6縣（區(qū)）畜禽養(yǎng)殖實際承載量超過其50%環(huán)境承載力，農(nóng)用地污染風(fēng)險高，應(yīng)對上述地區(qū)應(yīng)實施嚴(yán)格總量控制措施，以土壤環(huán)境容量來約束養(yǎng)殖密度和養(yǎng)殖規(guī)模，因地制宜的探索糞便多元化利用途徑，提高糞便的資源化、能源化利用率。由于種植業(yè)對化肥需求的季節(jié)性和畜禽糞便產(chǎn)生的持續(xù)性，全省范圍內(nèi)大中型規(guī)?；B(yǎng)殖場的點源污染不可忽視，應(yīng)適宜采取總量控制和污染消減措施。對于適宜開展畜牧業(yè)的地區(qū)可適度增加畜禽養(yǎng)殖規(guī)模，優(yōu)化全省畜牧業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局。

4）農(nóng)用地對糞便的消納能力還與土壤肥力和種植結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般情況下，耕地、牧草地、園地和林地對糞便的消納能力不同，本文將其等同于耕地，存在一定誤差，中國暫時還沒有關(guān)于單位耕地面積氮磷的施用限量標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)的研究均以歐盟較為嚴(yán)格的限量值作為參考，此限量值與中國的實際存在一定差異，因此在中國有待進一步開展分地區(qū)分類型土壤養(yǎng)分施用限量標(biāo)準(zhǔn)研究，對優(yōu)化養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模、布局、結(jié)構(gòu)以及土壤污染物防控具有積極的指導(dǎo)意義。

5）除糞便資源外，安徽省每年產(chǎn)生豐富的秸稈，南方大面積季節(jié)性冬閑田具有發(fā)展綠肥資源的潛力，這些都是生產(chǎn)有機肥的重要來源，因此考慮其他有機肥資源還田的條件下，畜牧業(yè)糞便的環(huán)境污染風(fēng)險和有機肥資源總量的化肥替代潛力有待進一步研究。

6）實現(xiàn)有機肥對化肥的有效且充分替代，還應(yīng)考慮農(nóng)民的用肥習(xí)慣和經(jīng)濟效益，傳統(tǒng)有機肥腐熟周期長，營養(yǎng)損失大，勞動效益低、強度大，因此傳統(tǒng)有機肥的生產(chǎn)和使用應(yīng)破除發(fā)展瓶頸，加快開發(fā)適用市場的商品化有機肥、有機無機復(fù)混肥等，有機肥才能得到大力推廣。

4 結(jié) 論

1）糞便資源量與畜禽飼養(yǎng)結(jié)構(gòu)和數(shù)量直接相關(guān)，這與安徽省的地形和人口密度密不可分。安徽省發(fā)展畜牧業(yè)有機肥的資源潛力大，2016年糞便資源總量為5804萬t，主要集中在淮北平原地區(qū)，占全省的61%；江淮丘陵地區(qū)次之，占全省的26%，皖南山區(qū)糞便資源最少。4種糞便資源量依次為豬糞便>家禽糞便>羊糞便>牛糞便。

2）安徽省畜牧業(yè)糞便養(yǎng)分的化肥替代潛力大，在當(dāng)前化肥施用量條件下，畜牧業(yè)糞便養(yǎng)分的化肥替代潛力為21.83%，4類糞便的化肥替代潛力大小依次為家禽糞便>羊糞便>豬糞便>牛糞便。77個縣（區(qū)）中有40縣（區(qū)）化肥替代潛力在20%以上，其中6個縣（區(qū)）替代潛力接近或超過實際化肥使用量的50%?？傮w上畜牧業(yè)對安徽省農(nóng)用地的環(huán)境污染風(fēng)險不高，但仍需警惕部分地區(qū)規(guī)?；B(yǎng)殖場的潛在點源污染。

3）安徽省畜牧業(yè)優(yōu)勢地區(qū)也是種植業(yè)比較集中的地區(qū)，有利于糞便資源就近利用，降低利用成本，促進種養(yǎng)結(jié)合，提高資源循環(huán)利用效率，有助于推動安徽省土壤環(huán)境良性循環(huán)和實現(xiàn)化肥減施。

[1] 陳印軍，肖碧林，方琳娜，等．中國耕地質(zhì)量狀況分析[J]．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44(17)：3557－3564． Chen Yinjun, Xiao Bilin, Fang Linna, et al. The quality analysis of cultivated land in China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(17): 3557－3564.(in Chinese with English abstract)

[2] 楊正禮．中國農(nóng)田污染評價與防治道路探究[J]．中國農(nóng)學(xué)通報，2006，22(9)：415－419． Yang Zhengli. Estimation of cropland pollution in China and advisable approaches for its prevention and cure[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2006, 22(9): 415－419.(in Chinese with English abstract)

[3] 孔箐鋅，陳阜．我國農(nóng)田污染現(xiàn)狀與防治對策[J]．農(nóng)業(yè)工程技術(shù)：新能源產(chǎn)業(yè)，2010(4)：23－26． Kong Qingxin, Chen Fu. Present status and counter measures of farmland pollution in China[J]. Agricultural Engineering Technology: New Energy Industry, 2010(4): 23－26.(in Chinese with English abstract)

[4] 鐘秀明，武雪萍．我國農(nóng)田污染與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全現(xiàn)狀、問題及對策[J]．中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2007，28(5)：27－32． Zhong Xiuming, Wu Xueping. Present status, existing problems and counter measures of farmland pollution and quality and safety of agricultural products in China[J]. China Journal of Agricultural Resources and Regional Planing, 2007, 28(5): 27－32.(in Chinese with English abstract)

[5] 李遠．我國規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)存在的環(huán)境問題與防治對策[J].上海環(huán)境科學(xué)，2002，21(10)：597－599． Li Yuan. Existing problems and prevention and control countermeasures of intensive livestock cultivation in China[J]. Shanghai Environmental Sciences, 2002, 21(10): 597－599.(in Chinese with English abstract)

[6] Frank J D, Nico J P H. Towards a sustainable and efficient use of manure in agriculture: The Dutch case [J]. Environmental and Resource Economics (Historical Archive), 1991,1(3):313－332.

[7] Hoar B R, Atwill E R, Farver T B. Estimating maximum possible environmental loading amounts of cryptosporidium parvum attributable to adult beef cattle[J]. Quantitative Microbiology, 2000, 2: 21－36.

[8] Aarts H F M, Habek OTTE B, Van Keulen H. Nitrogen (N) management in the ‘De Mar ke’ dairy farming system[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2000, 56(3): 231－240.

[9] Centner T J. Developing institutions to encourage the use of animal wastes as production inputs [J]. Agriculture and Human Values, 2004, 21(4): 367－375.

[10] Sheldrick William, Keith Syers J, Lingard John. Contribution of livestock excreta to nutrient balances[J]. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2003, 66: 119－131.

[11] Fischer G, Winiwarter W, Cao G, et al. Implications of population growth and urbanization on agricultural risks in China[J]. Population and Environment, 2012, 33(2/3): 243－258.

[12] 張緒美，董元華，王輝，等．中國畜禽養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)及其糞便N污染負荷特征分析[J]．環(huán)境科學(xué)，2007，28(6)：1312－1318． Zhang Xumei, Dong Yuanhua, Wang Hui, et al. Structure of livestock and variation of fecal nitrogen pollution load in China[J]. Environmental Science, 2007, 28(6): 1312－1318.(in Chinese with English abstract)

[13] 馬林，王方浩，馬文奇，等．中國東北地區(qū)中長期畜禽糞尿資源與污染潛勢估算[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2006，22(8)：170－174． Ma Lin, Wang Fanghao, Ma Wenqi, et al. Assessments of the production of animal manure and its contribution to eutrophication in Northeast China for middle and long period [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2006, 22(8): 170－174.(in Chinese with English abstract)

[14] 劉東，馬林，王方浩，等．中國豬糞尿N產(chǎn)生量及其分布的研究[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2007，26(4)：1591－1595． Liu Dong, Ma Lin, Wang Fanghao, et al. Amount and distribution of N excretion from pig manure in China[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2007, 26(4):1591－1595.(in Chinese with English abstract)

[15] 劉曉燕，金繼運，任天志，等．中國有機肥料養(yǎng)分資源潛力和環(huán)境風(fēng)險分析[J]．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010，21(8)：2092－2098． Liu Xiaoyan, Jin Jiyun, Ren Tianzhi, et al. Potential of organic manures nutrient resources and their environmental risk in China[J]. Chin J Appl Ecol, 2010, 21(8): 2092－2098.(in Chinese with English abstract)

[16] 陳微，劉丹麗，劉繼軍，等．基于畜禽糞便養(yǎng)分含量的畜禽承載力研究[J]．中國畜牧生產(chǎn)，2009，45(1)：46－50． Chen Wei, Liu Danli, Liu Jijun, et al. Study on livestock carrying capacity based on manure nutrients[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2009, 45(1): 46－50.(in Chinese with English abstract)

[17] 王方浩，馬文奇，竇爭霞，等．中國畜禽糞便產(chǎn)生量估算及環(huán)境效應(yīng)[J]．中國環(huán)境科學(xué)，2006，26(5)：614－617． Wang Fanghao, Ma Wenqi, Dou Zhengxia, et al. The estimation of the production amount of animal manure and its environmental effect in China[J]. China Environmental Science, 2006, 26(5):614－617.(in Chinese with English abstract)

[18] 耿維，胡林，崔建宇，等．中國區(qū)域畜禽糞便能源潛力及總量控制研究[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(1)：171－179． Geng Wei, Hu Lin, Cui Jianyu, et al. Biogas energy potential for livestock manure and gross control of animal feeding in region level of China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2013, 29(1): 171－179.(in Chinese with English abstract)

[19] 張?zhí)?，卜美東，耿維．中國畜禽糞便污染現(xiàn)狀及產(chǎn)沼氣潛力[J]．生態(tài)學(xué)雜志，2012，31(5)：1241－1249． Zhang Tian, Bu Meidong, Geng Wei. Pollution status and biogas producing potential of livestock and poultry excrement in China[J]. Chinese Journal of Ecology, 2012, 31(5): 1241－1249.(in Chinese with English abstract)

[20] 王磊元，秦翠蘭，周嶺．畜禽糞便堆肥過程中傳熱傳質(zhì)規(guī)律研究[J]．中國農(nóng)機化學(xué)報，2016，37(1)：230－234． Wang Leiyuan, Qin Cuilan, Zhou Ling. Study on heat and mass transfer during the cow manure composting[J]. Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2016, 37(1): 230－234.(in Chinese with English abstract)

[21] 金香琴，段麗杰，馬繼力，等．不同微生物菌劑對畜禽糞便資源化堆肥效果的影響[J]．科學(xué)技術(shù)與工程，2015，15(7)：280－283． Jin Xiangqin, Duan Lijie, Ma Jili, et al. Impact of different microbial inoculants on composting of poultry excrement regeneration[J]. Science Technology and Engineering, 2015, 15(7): 280－283.(in Chinese with English abstract)

[22] 朱建春，張增強，樊志民，等．中國畜禽糞便的能源潛力與氮磷耕地負荷及總量控制[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2014，33（3)：435－445． Zhu Jianchun, Zhang Zengqiang, Fan Zhimin, et al. Biogas potential, cropland load and total amount control of animal manure in China[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2014, 33(3):435－445.(in Chinese with English abstract)

[23] 楊飛，楊世琦，諸云強，等．中國近30年畜禽養(yǎng)殖量及其耕地氮污染負荷分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(5)：1－11． Yang Fei, Yang Shiqi, Zhu Yunqiang, et al. Analysis on livestock and poultry production and nitrogen pollution load of cultivated land during last 30 years in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2013, 29(5): 1－11. (in Chinese with English abstract)

[24] 潘瑜春，孫超，劉玉，等．基于土地消納糞便能力的畜禽養(yǎng)殖承載力[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2015，31(4)：232－239． Pan Yuchun, Sun Chao, Liu Yu, et al. Carrying capacity of livestock and poultry breeding based on feces disposal volume of land[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(4): 232－239. (in Chinese with English abstract)

[25] 王甜甜．畜禽養(yǎng)殖環(huán)境承載力指標(biāo)體系構(gòu)建、量化及預(yù)測研究[D]．北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012． Wang Tiantian. Study on the Indicators System Construction, Quantization and Predication for Carrying Capacity of Livestock and Poultry[D]. Beijing: Chinese academy of agricultural sciences, 2012. (in Chinese with English abstract)

[26] 李巧巧．畜禽養(yǎng)殖環(huán)境承載力核定方法研究 [D]．長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014． Li Qiaoqiao. The Research of Environmental of Livestock and Poultry Capacity Method[D]. Changsha: Hunan Agricultual University, 2014.(in Chinese with English abstract)

[27] 孫越鴻，吳永勝，楊雪，等．區(qū)域性畜禽養(yǎng)殖相對密度指標(biāo)ARCI 的構(gòu)建[J]．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017(17)：236－239，247． Sun Yuehong, Wu Yongsheng Yang Xue, et al. Construction of regional animal relative crowd index(ARCI)[J]. Modern Agricultural Science and Technology, 2017(17): 236－239, 247.(in Chinese with English abstract)

[28] 廖詩英，李玉芳．河南省畜禽養(yǎng)殖污染狀況的評價[J]．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42(1)：334－337．

[29] 王爽，孫磊，金梁，等．黑龍江省畜禽養(yǎng)殖量時空分布特征及耕地污染負荷分析[J]．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016，47(12)：38－47． Wang Shuang, Sun Lei, Jin Liang, et al. Spatial and temporal distribution features of livestock and poultry production and pollution load of cultivated land in Heilongjiang Province[J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2016, 47(12): 38－47. (in Chinese with English abstract)

[30] 黃美玲，夏穎，范先鵬，等．湖北省畜禽養(yǎng)殖污染現(xiàn)狀及總量控制[J]．長江流域資源與環(huán)境，2017，26 (2)：209－219． Huang Meiling, Xia Ying. Pollution status and totoal amount control of livestock and poultry breeding in Hubei province[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2017, 26 ( 2): 209－219.(in Chinese with English abstract)

[31] 張曉華，王芳，鄭曉書，等．四川省畜禽糞便排放時空分布及污染防控[J]：長江流域資源與環(huán)境，2018，27(2)：433－442． Zhang Xiaohua, Wang Fang, Zheng Xiaoshu, et al. Temporal and spatial distributions and pollution prevention of livestock manure in Sichuan[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2018, 27(2): 433－442.(in Chinese with English abstract)

[32] 張國印，茹淑華，孫世友，等．河北省畜禽糞尿產(chǎn)污量估算以及污染風(fēng)險評估[J]，河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，20 (4)：66－71． Zhang Guoyin, Ru Shuhua, Sun Shiyou, et al. Quantity estimation and risk assessment of animal manure pollution in Hebei province[J]. Journal of Hebei Agricultural Sciences, 2016, 20(4): 66－71.(in Chinese with English abstract)

[33] 孫超，劉玉，潘瑜春．河北省縣域農(nóng)田畜禽承載量與畜禽養(yǎng)殖量時空耦合[J]．農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2017，48(3)：173－180，187． Sun Chao, Liu Yu, Pan Yuchun. Spatio-temporal coupling between livestock carrying capacity of farmland and livestock breeding at county level in Hebei province[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2017, 48(3): 173－180, 187.(in Chinese with English abstract)

[34] 謝飛，曹磊，王震，等．江蘇省太湖地區(qū)畜禽業(yè)產(chǎn)排污測算[J]．土保持通報，2014，34(2)：128-133． Xie Fei, Cao Lei, Wang Zhen, et al. Estimation of pollutant production and discharge from livestock and poultry industry in Taihu lake region[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2014, 34(2): 128－133.(in Chinese with English abstract)

[35] 彭錦星，楊磊，鮑振博．天津市畜禽糞便量估算及能源環(huán)境效應(yīng)分析[J]. 家畜生態(tài)學(xué)報，2016，37(10)：65－68． Peng Jinxing, Yang Lei, Bao Zhenbo. The Estimation of Production Amount of Animal Manure and its Energy and Environmental Effect in Tianjin[J]. Acta Ecologiae Animal Domastici. 2016, 37(10): 65－68.(in Chinese with English abstract)

[36] 路國彬，王夏暉．基于養(yǎng)分平衡的有機肥替代化肥潛力估算[J]．中國豬業(yè)，2016(11)：15－18．

[37] 劉曉永，李書田．中國畜禽糞尿養(yǎng)分資源及其還田的時空分布特征[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(4)：1－14． Liu Xiaoyong, Li Shutian. Temporal and spatial distribution of nutrient resource from livestock and poultry fecesand its returningto cropland[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(4): 1－14.(in Chinese with English abstract)

[38] 賈偉，李宇虹，陳清，等.京郊畜禽糞肥資源現(xiàn)狀及其替代化肥潛力分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014，30(8)：156－167． Jia Wei, Li Yuhong, Chen Qing, et al. Analysis of nutrient resources in livestock manure excretion and its potential of fertilizers substitution in Beijing suburbs[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2014, 30(8): 156－167. (in Chinese with English abstract)

[39] 安徽省統(tǒng)計局．安徽統(tǒng)計年鑒(2017)[M]．北京：中國統(tǒng)計出版社，2018．

[40] 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，環(huán)境保護部南京環(huán)境科學(xué)研究所．第一次全國污染源普查－畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊[Z]．2009．

[41] Henkens P L C M, Van Keulen H. Mineral policy in the Netherlands and nitrate policy within the European Community[J]. Netherlands Journal of Agricultural Science, 200, 49 (2/3): 117－134．

[42] Oenema O, Van Liere E, Plette S, et al. Environmental effects of manure policy options in the Netherlands [J]. Water Sci Technol, 2004, 49: 101－108.

[43] 李帆，鮑先巡，王文軍，等．安徽省畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便成分調(diào)查及排放量估算[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012，40(12)：7359－7361．

Li Fan, Bao Xianxun, Wang Wenjun, et al. Animal manure components and production of the animal husbandry in Anhui province[J]. Journal of Anhui Agri Sci, 2012, 40(12): 7359－7361. (in Chinese with English abstract)

[44] 朱兆良．農(nóng)田中氮肥的損失與對策 [J]．土壤與環(huán)境，2000，9(1)：1－6． Zhu Zhaoliang. Loss of fertilizer N from plants-soil system and the strategies and techniques for its reduction[J]. Soil and Environmental Sciences, 2000, 9(1): 1－6.(in Chinese with English abstract)

[45] Anonymous. Code of Good Agricultural Practice for the Protection of Water[M]. London, UK: MAFF Environment Matters, 1991: 1－80.

[46] 孫在金，黃占斌，陸兆華．不同環(huán)境材料對黃河三角洲濱海鹽堿化土壤的改良效應(yīng)[J]．水土保持學(xué)報，2013(4)：186－190． Sun Zaijin, Huang Zhanbin, Lu Zhaohua. Improvement effects of different environmental materials on coastal saline-alkali soil in Yellow River Delta[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2013(4):186－190.(in Chinese with English abstract)

[47] 閻波杰，潘瑜春，閆靜杰．安徽省縣域耕地畜禽養(yǎng)殖廢棄物養(yǎng)分負荷時空演變特征[J]．生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2016，32(3)：466－472． Yan Bojie, Pan Yuchun, Yan Jingjie. Spatio-temporal evolution of livestock manure nutrient load in farmland on a county scale: A case study of Anhui province[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2016, 32(3): 466－472.(in Chinese with English abstract)

[48] 金繼運，李家康，李書田．化肥與糧食安全[J]．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2006，12(5)：601－609． Jin Jiyun, Li Jiakang, Li Shtian. Chemical fertilizer and food security[J]. PIant Nutrition and Fertilizer Science, 2006, 12(5): 601－609.(in Chinese with English abstract)

[49] 張智峰，張衛(wèi)峰．我國化肥施用現(xiàn)狀及趨勢[J]．磷肥與復(fù)肥，2008，23(6)：9－12． Zhang Zhifeng, Zhang Weifeng. The situation and trend of fertilizer application in China[J]. Phosphate＆Compound Fertilizer, 2008, 23(6): 9－12.(in Chinese with English abstract)

[50] 李書田，劉榮樂，陜紅．我國主要畜禽糞便養(yǎng)分含量及變化分析[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2009，28(1)：179－184． Li Shutian, Liu Rongle, Shan Hong, Nutrient contents in main animal manures in China[J]. Journal of Agro Environment Science, 2009, 28(1): 179－184. (in Chinese with English abstract)

[51] 孫力，周曉鐵，劉雪剛，等．安徽省畜禽養(yǎng)殖污染現(xiàn)狀及其防治[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(15)：375—376，378． Sun Li, Zhou Xiaotie, Liu Xuegang, et al. Current situation and prevention of livestock industry pollution in Anhui province[J]. Journal of Anhui Agri Sci, 2015, 43(15): 375—376, 378.

Evaluation of environmental carrying capacity and manure organic fertilizer instead chemical fertilizer potential of animal husbandry in Anhui

Geng Wei, Sun Yixiang※, Yuan Manman, Wu Gang, Wang Jiabao

(,,230031,)

The excessive application of agricultural chemical fertilizer and the rapid development of animal husbandry threaten the safety of soil, water and atmosphere, which become the main problems that restrict the development of green agriculture and animal husbandry in China, and have attracted great attention from the government. As an important agricultural production base in China, Anhui Province has consumed large quantities of chemical fertilizer every year. In 2016, Anhui Province was the fifth largest province in China that consumed 3.27 million tons chemical fertilizer, and has large potential and high pressure on the reduction of chemical fertilizer. Besides, with the growth of animal husbandry and the change of the feeding structure, production of livestock and poultry feces has increased continuously in Anhui, which would lead to high environmental pressure if they were not treated. However, nutrients from feces could also partially replace the chemical fertilizer to supply nutrient for soil. According to the demand of development target of circular agriculture and ecological agriculture, considering from the point of view of the nutrient requirements of the soil, statistical analysis method and ArcGIS software were used to estimate the total resources of nitrogen, phosphorus and potassium from feces and the environmental risk of livestock and poultry feces was measured (from pig, cattle, sheep and poultry) in 77 counties of Anhui by its environmental carrying capacity in this paper. By the comparison with the fertilization application in counties of Anhui Province in 2016, the substituting potential of livestock and poultry feces for chemical fertilizer was evaluated. Results showed that the total amount of feces in Anhui Province in 2016 was 58.04 million tons, which was mainly concentrated in 25 counties in the northern plain of Anhui, accounting for 61% of the total resources in the province. Anhui had low risk of environmental pollution from animal husbandry on cultivated land, except 6 counties where actual quantity in animal husbandry exceeded the environmental carrying capacity by 50%, and it is necessary to guard against the potential source pollution of large-scale farms in some areas. Anhui has a large quantity of nutrients from feces which was 70.75 million tons in 2016, which could satisfy 21.83% of the total application of chemical fertilizer. There were 40 counties and 6 counties respectively with chemical fertilizer substitution potential of more than 20% and close to or over 50% particularly. Considering the situation of all manure returning to the field, fertilizer application per hectare in Anhui Province can be reduced from 346 to 270 kg/hm2, and fertilizer application intensity in 32 counties can be reduced to below the FAO (Food and Agriculture Organization) limit. The research provides the basis for the rational distribution of livestock industry, and the utilization of feces resources, and is helpful to develop fertilizer application reduction program with the county as the unit and to carry out the overall promotion of organic fertilizer substitution projects, which have important guiding significance to achieve the goals of reducing fertilizer application and zero growth of fertilizer in 2020 in Anhui Province.

manures; nutrients; organic fertilizers; animal husbandry; environmental carrying capacity

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.031

X713,TK6

A

1002-6819(2018)-18-0252-09

2018-04-03

2018-07-20

國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0200806）和安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新團隊（18C1021）資助

耿 維，博士，主要從事生物質(zhì)資源管理研究。 Email：dreamingtree@126.com。

孫義祥，副研究員，主要從事植物營養(yǎng)與高效施肥研究。 Email：sunyixiang@126.com。

耿 維，孫義祥，袁嫚嫚，鄔 剛，王家寶. 安徽省畜牧業(yè)環(huán)境承載力及糞便替代化肥潛力評估[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(18)：252－260. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.031 http://www.tcsae.org

Geng Wei, Sun Yixiang, Yuan Manman, Wu Gang, Wang Jiabao. Evaluation of environmental carrying capacity and manure organic fertilizer instead chemical fertilizer potential of animal husbandry in Anhui[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(18): 252－260. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/ j.issn. 1002-6819.2018.18.031 http://www.tcsae.org