王 超，李 建，辛小康，尹 煒

（長江水資源保護科學(xué)研究所，武漢 430051）

隨著中國畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，養(yǎng)殖污染排放也隨之增多，已逐步成為我國農(nóng)村和農(nóng)業(yè)污染的主要來源，如何有效處理畜禽糞尿已成為社會各界關(guān)注的熱點。實踐表明，將畜禽糞尿作為養(yǎng)分進行還田利用，是最為經(jīng)濟可行的處理方式[1]。然而，一旦畜禽糞污負荷量超過作物養(yǎng)分需求，則將造成養(yǎng)分流失，引起江河水體富營養(yǎng)化、土壤礦物質(zhì)損失等問題[2-4]。從種植業(yè)與畜牧業(yè)的種養(yǎng)平衡角度，分析畜禽污染治理對策具有重要的現(xiàn)實意義。

通過科學(xué)估算區(qū)域畜禽養(yǎng)殖環(huán)境承載力來預(yù)測理論最大飼養(yǎng)量，并依此優(yōu)化調(diào)整畜牧業(yè)空間布局和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)種養(yǎng)平衡，是實現(xiàn)畜牧業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏的基礎(chǔ)，也是當前研究的熱點[5-7]。畜禽糞污風險指數(shù)是衡量畜禽養(yǎng)殖環(huán)境承載力的常用指標。如張英等[8]研究表明，河南省可承載的豬當量為7 402.4萬頭，實際養(yǎng)殖已超載2 047.3萬頭豬當量，畜禽糞污風險較高。邱樂豐等[9]計算了杭州的畜禽養(yǎng)殖污染風險指數(shù)，以氮（N）、磷（P）計分別為0.73和0.69，說明杭州市整體處于畜禽養(yǎng)殖低污染風險狀態(tài)。吳永勝等[10]研究表明，成都市平均畜禽糞便、糞便氮和糞便磷的耕地承載負荷分別為20.40 t/hm2、112.51 kg/hm2和21.47 kg/hm2，均低于耕地負荷限量值，警報值均低于0.7，屬于Ⅱ級，處于低風險狀態(tài)，環(huán)境容量總體可接受。

三峽庫區(qū)是西南地區(qū)重要的畜禽養(yǎng)殖區(qū)域，畜牧養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)成為庫區(qū)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)及農(nóng)民增收的重要來源[11]。隨著城鄉(xiāng)統(tǒng)籌和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，重慶市的畜牧養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展較快，近兩年來涌現(xiàn)出了一大批規(guī)?；B(yǎng)殖場，已明顯呈現(xiàn)區(qū)域化特征。隨著養(yǎng)殖場規(guī)模不斷擴大、數(shù)量不斷增加，養(yǎng)殖場糞污產(chǎn)生的環(huán)境問題日益突出，對三峽庫區(qū)水環(huán)境的影響越來越大[12]。分析三峽庫區(qū)典型區(qū)域的畜禽養(yǎng)殖土地承載能力，從種養(yǎng)平衡的角度提出畜禽養(yǎng)殖污染的防控對策，對三峽庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護和治理具有重要的現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況

以重慶市江津區(qū)作為三峽庫區(qū)的典型區(qū)域。江津區(qū)地處重慶西南部，東鄰重慶市九龍坡區(qū)和巴南區(qū)，南靠貴州省習水縣，西接四川省合江縣，北連重慶市永川區(qū)、璧山區(qū)，是長江上游重要的水陸交通樞紐，三峽庫區(qū)的門戶，也是重慶市主要的畜禽養(yǎng)殖區(qū)域。江津區(qū)地處長江河谷向云貴高原過渡地帶，南高北低，南北又向長江傾斜，丘陵起伏，山脈蜿蜒。在境內(nèi)展布的地形地貌有中低山、深中淺丘陵、河谷階地。江津區(qū)下轄5個街道，25個鎮(zhèn)，幅員面積3 218 km2。江津區(qū)境內(nèi)江河縱橫交錯，均屬長江水系的長江上游干流區(qū)。流域面積大于30 km2的河流28條，其中流域面積大于200 km2的有7條，即長江、臨江河、璧南河、塘河、驢子溪、綦江河、筍溪河。28條河流的流域范圍如圖1所示，河流概況如表1所示。

圖1 江津區(qū)行政邊界及流域單元劃分Fig.1 Administrative boundary and watershed unit division of Jiangjin District

江津區(qū)是重慶市重要的畜禽產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，其中生豬和家禽生產(chǎn)在重慶市占有重要的地位。近十余年來，江津區(qū)畜禽規(guī)模養(yǎng)殖快速發(fā)展，全區(qū)形成了以生豬為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，以山羊、中蜂、林下生態(tài)養(yǎng)殖為潛在優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的發(fā)展格局。近年來，江津區(qū)不斷提升規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖覆蓋率，以生豬為主導(dǎo)的現(xiàn)代畜牧產(chǎn)業(yè)集群基本形成，生豬規(guī)模養(yǎng)殖場達70%。全區(qū)能繁母豬存欄常年保持在5萬頭左右，全區(qū)生豬存欄量常年保持在60萬頭左右，出欄生豬100萬頭左右，主要養(yǎng)殖區(qū)位于夏壩、白沙、吳灘、先鋒、德感、珞璜、油溪等鎮(zhèn)街。

2 研究方法

2.1 畜禽糞污土地承載力測算

畜禽糞污土地承載力是指在土地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)運行的條件下，一定區(qū)域內(nèi)耕地、林地和草地等所能承載的最大畜禽存欄量。根據(jù)《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》（以下簡稱《指南》）[13]，區(qū)域畜禽糞污土地承載力測算方法如下：

式中：T為區(qū)域畜禽糞污土地承載力（按豬當量計），頭/季；L為區(qū)域植物糞肥養(yǎng)分需求量，kg/季；C為單位畜禽糞肥養(yǎng)分供給量（按豬當量計），kg/頭。依據(jù)《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》，按存欄量折算：100頭豬相當于15頭奶牛、30頭肉牛、250只羊、2 500只家禽。單位畜禽糞肥養(yǎng)分供給量根據(jù)《指南》推薦取值，單位豬當量氮養(yǎng)分供給量為7.0 kg，磷養(yǎng)分供給量為1.2 kg。

區(qū)域植物糞肥養(yǎng)分需求量計算方法如下：

式中：L為植物糞肥養(yǎng)分需求量，kg/季；P為區(qū)域植物養(yǎng)分需求量，kg/季；y1為施肥供給養(yǎng)分占比，施肥供給養(yǎng)分占比根據(jù)土壤養(yǎng)分確定，根據(jù)《指南》推薦值，取45%；y2為糞肥當季利用率，糞肥當季利用率根據(jù)指南推薦值范圍取平均值，其中氮素當季利用率取27%，磷素當季利用率取33%。

區(qū)域植物養(yǎng)分需求量計算方法如下：

式中：P為植物養(yǎng)分需求量，kg/季；Si為第i種植物的種植面積，畝/季；Mi為第i種植物的養(yǎng)分需求量，kg/（畝·季）。不同植物種植面積參考江津區(qū)統(tǒng)計年鑒[14]，不同植物的養(yǎng)分需求量參考《指南》提供的參數(shù)。

2.2 畜禽糞污環(huán)境風險評估

計算畜禽糞污風險指數(shù)如下：

式中：R為畜禽糞污風險指數(shù)；B為畜禽養(yǎng)殖量（按豬當量計）；T為區(qū)域畜禽糞污土地承載力（按豬當量計）。

根據(jù)沈根祥等[15]的研究，依據(jù)種植過程中存在的有機肥和無機肥配施比例在1∶5至1∶1之間這一實際情況，耕地畜禽糞尿負荷污染風險警報分級可分為6級，R≤0.4，表示對環(huán)境沒有造成污染；0.42.5，表示對環(huán)境造成很嚴重污染。

3 結(jié)果討論

3.1 畜禽糞污土地承載力分析

江津區(qū)畜禽糞污土地承載力計算結(jié)果，見表2。根據(jù)江津區(qū)統(tǒng)計年鑒，2017年全區(qū)主要農(nóng)作物種植面積中，水稻、玉米、薯類和蔬菜種植面積較大，共占到種植面積的80%左右。不同植物的養(yǎng)分需求按照氮肥計算，平均需求量在5 kg/（畝·季）左右，豆類養(yǎng)分需求量相對較高，接近8 kg/（畝·季），煙草相對較低，僅為2 kg/（畝·季）。植物養(yǎng)分需求量總共為12 552.96 t/季，換算成糞肥養(yǎng)分需求量為20 921.60 t/季。最后計算得到糞污土壤承載力約為298.88萬頭/季，其中蔬菜、水稻貢獻最大，其次為玉米、薯類、豆類和油料。

表2 2017年江津區(qū)種植業(yè)承受生豬當量統(tǒng)計數(shù)值Table 2 Statistical value of pig equivalent borne by planting industry in Jiangjin District in 2017

3.2 畜禽養(yǎng)殖糞污環(huán)境風險

根據(jù)江津區(qū)統(tǒng)計年鑒，全區(qū)2017年生豬養(yǎng)殖規(guī)模為92.94萬頭，小家禽養(yǎng)殖規(guī)模約為1 164.54萬只，折算成豬當量約139.52萬頭，小于江津區(qū)畜禽糞污承載力。全區(qū)的畜禽糞污的風險指數(shù)為0.47，略高于0.4，具有輕微污染風險。

按照28條主要河流流域進行畜禽養(yǎng)殖糞污環(huán)境風險分布的統(tǒng)計分析，結(jié)果見表3。根據(jù)養(yǎng)殖場的分布，畜禽養(yǎng)殖主要集中在長江干流、綦江河干流、筍溪河流域。其中，長江干流流域25.67萬頭，綦江河干流流域13.6萬頭，筍溪河流域20.01萬頭。按照各流域的農(nóng)田面積占比對全區(qū)的土地承載總量進行分配，結(jié)果表明：長江干流、綦江河干流、筍溪河也是承載量最高的流域，其中長江干流流域承載量為52.9萬頭豬當量，筍溪河流域承載量為35.1萬頭豬當量，綦江河干流流域承載量為26.6萬頭豬當量。另外，驢子溪、復(fù)興河、杜市河、民福溪、安家溪等流域承載量都在10萬頭豬當量以上。畜禽糞污風險指數(shù)計算結(jié)果表明，多數(shù)流域的畜禽糞污風險指數(shù)大于0.4，對環(huán)境造成稍有污染風險。清溪河流域風險指數(shù)高達2.42，具有嚴重的環(huán)境污染風險。大溪河、安家溪、橋溪河等流域位于城區(qū)，畜禽養(yǎng)殖量較小，因此風險指數(shù)較低；璧南河、民福溪、獅頭河、石板溪、曹家溝等流域具有一定的農(nóng)田面積，同時畜禽養(yǎng)殖規(guī)模相對較小，因此，風險指數(shù)較低。

表3 江津區(qū)分流域畜禽糞污環(huán)境風險分布Table 3 Environmental risk distribution of livestock and poultry manure in Jiangjin District

總體來看，如果農(nóng)田種植全部采用糞肥，江津區(qū)現(xiàn)有農(nóng)田耕地完全能夠消化本范圍內(nèi)畜禽糞污。但考慮到種植過程糞肥只占到一定的比例，多數(shù)區(qū)域都具有輕微的環(huán)境風險，因此，采取畜禽糞污資源化和減量化措施顯得十分必要。

3.3 基于種養(yǎng)平衡畜禽養(yǎng)殖污染防控對策

3.3.1 養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

按照“種養(yǎng)結(jié)合、生態(tài)養(yǎng)殖、以地定畜”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路，調(diào)整畜禽養(yǎng)殖區(qū)域布局，優(yōu)化畜禽養(yǎng)殖方式和養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)。合理規(guī)劃畜禽養(yǎng)殖小區(qū)或規(guī)模化養(yǎng)殖場，引導(dǎo)農(nóng)戶散養(yǎng)的畜禽逐步集中。加強畜禽養(yǎng)殖規(guī)模與周圍農(nóng)作物種植面積配套，做到畜禽糞便、污水經(jīng)處理后全部綜合利用。統(tǒng)籌考慮種養(yǎng)規(guī)模和資源承載能力，妥善處理好畜牧業(yè)與環(huán)境保護關(guān)系，推進生豬和草食性牲畜為重點的畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整?？茖W(xué)劃定禁限養(yǎng)區(qū)，加快禁養(yǎng)區(qū)養(yǎng)殖場拆遷，嚴格落實以地定養(yǎng)，采取“適度規(guī)模養(yǎng)殖+種養(yǎng)結(jié)合”循環(huán)生態(tài)模式，科學(xué)合理確定養(yǎng)殖密度，適度調(diào)減生豬養(yǎng)殖規(guī)模。

3.3.2 畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用

實施沼渣、沼液還田，實現(xiàn)種養(yǎng)業(yè)廢棄物的循環(huán)利用，解決養(yǎng)殖區(qū)域環(huán)境污染問題，促進養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展，改善養(yǎng)殖場和周邊農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境。鼓勵有機肥深加工，將大量集中或分散的畜禽糞便加工成有機肥，既有利于保護環(huán)境，又可以培肥地力，改善作物品質(zhì)。建設(shè)區(qū)域畜禽糞便收集處理站，收集、貯存和堆肥處理10 km范圍內(nèi)中小規(guī)模養(yǎng)殖場或散養(yǎng)密集區(qū)內(nèi)畜禽糞便和農(nóng)作物秸稈，堆肥后就地還田利用或作為有機肥產(chǎn)品參與市場大循環(huán)。

3.3.3 構(gòu)建“政府主導(dǎo)+企業(yè)主體+市場運作”的發(fā)展機制

在區(qū)政府統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，建立農(nóng)業(yè)、環(huán)保、發(fā)改、財政、土地等部門協(xié)調(diào)聯(lián)動機制，形成工作合力，共同推進種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)發(fā)展。對畜禽養(yǎng)殖密集區(qū)域，探索運用養(yǎng)治分離的PPP（public pri?vate partnership）模式，建立專業(yè)化生產(chǎn)、公司化運營的畜禽廢棄物集中處理中心，形成政府、企業(yè)、社會共同參與的農(nóng)業(yè)廢棄物治理機制。規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)建立農(nóng)牧結(jié)合糞污利用的自循環(huán)體系，形成種養(yǎng)業(yè)對接的畜禽糞污利用互利運行機制。

4 結(jié)論

江津區(qū)糞污土壤承載力約為298.88萬頭/季，其中蔬菜、水稻貢獻最大，其次為玉米、薯類、豆類和油料。相比于現(xiàn)狀畜禽養(yǎng)殖規(guī)模，全區(qū)的畜禽糞污的風險指數(shù)為0.47，略高于0.4，具有輕微污染風險。畜禽糞污風險指數(shù)計算結(jié)果表明，多數(shù)流域的風險指數(shù)大于0.4，對環(huán)境造成稍有污染風險。清溪河流域風險指數(shù)高達2.42，具有嚴重的環(huán)境污染風險?？傮w來看，采取畜禽糞污資源化和減量化措施顯得十分必要。畜禽糞污養(yǎng)殖治理，一是要進行養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，二是要開展畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用，三是要構(gòu)建“政府主導(dǎo)+企業(yè)主體+市場運作”的發(fā)展機制。