王恩玲，張永翠，王元臻，伏桂華，劉建勝，胡文平*

(1.山東畜牧獸醫(yī)職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261061； 2.山東棗莊市畜牧漁業(yè)技術(shù)推廣中心，山東 棗莊 277800)

棗莊市位于山東省南部，處于中緯度暖溫帶大陸性氣候區(qū)，適宜畜禽養(yǎng)殖。近年來，棗莊市畜牧業(yè)發(fā)展迅速，逐步成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)?？焖侔l(fā)展的畜牧業(yè)在增加農(nóng)民收入的同時，也帶來了畜禽糞污亟需解決的問題。因此，根據(jù)土地承載力合理確定畜禽養(yǎng)殖規(guī)模和區(qū)域分布，促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖數(shù)量與作物種植面積的有效匹配，達(dá)到養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)保發(fā)展、保增收、保供給、保生態(tài)的“四?！蹦繕?biāo)，已成棗莊市畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務(wù)。本文利用畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)，對棗莊市畜禽糞污土地承載潛力進(jìn)行核算，對畜禽糞便環(huán)境污染狀況進(jìn)行預(yù)警分析，為棗莊市加快推進(jìn)畜禽糞污資源化利用，優(yōu)化畜牧業(yè)區(qū)域布局，推進(jìn)種養(yǎng)結(jié)合與農(nóng)牧循環(huán)，實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文所采用的畜禽存欄、農(nóng)作物種植面積與總產(chǎn)量等數(shù)據(jù)主要來自棗莊市畜牧業(yè)發(fā)展情況調(diào)研及2018年、2019年棗莊市統(tǒng)計(jì)年鑒[1-2]。

1.2 計(jì)算方法

1.2.1 畜禽全年日平均存欄量 畜禽全年日平均存欄量為上一年年底畜禽存欄量與當(dāng)年年底畜禽存欄量的平均值。計(jì)算公式為：

某年畜禽全年日平均存欄量=(上年底畜禽存欄量+當(dāng)年底畜禽存欄量)÷2

(1)

1.2.2 豬當(dāng)量折算 豬當(dāng)量指用于衡量畜禽氮(磷)排泄量的度量單位，1頭豬為1個豬當(dāng)量。按存欄量折算，100頭豬相當(dāng)于15頭奶牛、30頭肉牛、250只羊、2 500只家禽[3-4]。本文中畜禽糞污土地承載力采用豬當(dāng)量計(jì)算。

1.2.3 畜禽糞污土地承載力 畜禽糞污土地承載力指在土地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)運(yùn)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。本文主要對耕地的畜禽糞污承載力進(jìn)行相關(guān)研究。計(jì)算公式為：

區(qū)域畜禽糞污土地承載力=區(qū)域植物糞肥養(yǎng)分需求量÷單位豬當(dāng)量糞肥養(yǎng)分供給量。

(2)

1.2.3.1 區(qū)域植物氮(磷)養(yǎng)分需求量 根據(jù)區(qū)域內(nèi)各類植物的氮(磷)養(yǎng)分需求量測算，計(jì)算公式為：

區(qū)域植物氮(磷)養(yǎng)分需求量=∑(每種植物總產(chǎn)量×單位產(chǎn)量氮(磷)養(yǎng)分需求量)

(3)

式中：單位產(chǎn)量養(yǎng)分需求量為各類植物形成100 kg產(chǎn)量需要的吸收氮(磷)量。

1.2.3.2 區(qū)域植物糞肥氮(磷)養(yǎng)分需求量 根據(jù)不同土壤肥力下，區(qū)域內(nèi)植物氮(磷)總養(yǎng)分需求量中需要施肥的比例、糞肥占施肥比例和糞肥當(dāng)季利用效率測算，計(jì)算公式為：

區(qū)域植物糞肥氮(磷)養(yǎng)分需求量=區(qū)域植物養(yǎng)分需求量×施肥供給養(yǎng)分占比×糞肥占施肥比÷糞肥當(dāng)季利用率

(4)

氮(磷)肥施肥供給養(yǎng)分占比根據(jù)土壤氮(磷)養(yǎng)分確定，土壤不同氮(磷)養(yǎng)分水平下的施肥占比推薦值見表1。

表1 土壤不同氮(磷)養(yǎng)分水平下施肥供給養(yǎng)分占比推薦值Table 1 Recommendation of nutrient proportion of fertilizer under different nitrogen levels in soil

1.2.3.3 單位豬當(dāng)量養(yǎng)分排泄量和養(yǎng)分供給量 參照《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》推薦值，單位豬當(dāng)量氮養(yǎng)分排泄量為11 kg，磷養(yǎng)分排泄量為1.65 kg，單位豬當(dāng)量氮養(yǎng)分供給量為7.0 kg，磷養(yǎng)分供給量為1.2 kg[3]。

1.2.4 畜禽養(yǎng)殖承載潛力 畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力根據(jù)畜禽糞污土地承載力和全年平均存欄豬當(dāng)量計(jì)算。計(jì)算公式為：

畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力=(畜禽糞污土地承載力-全年平均存欄豬當(dāng)量)÷畜禽糞污土地承載力×100%

(5)

1.2.5 畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值 畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值(R)采用養(yǎng)分收支平衡法評價，參照國家環(huán)?？偩諿5]、杜娟等[6]研究方法，用畜禽糞污養(yǎng)分排泄量與區(qū)域作物養(yǎng)分需求量進(jìn)行比較(不考慮化肥)，根據(jù)所得比值，評價區(qū)域耕地能否完全消納畜禽糞污及畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值。計(jì)算公式為：

R=區(qū)域畜禽糞污氮(磷)排泄量÷區(qū)域植物氮(磷)養(yǎng)分需求量

(6)

區(qū)域畜禽糞污氮(磷)排泄量=∑(區(qū)域畜禽全年日平均存欄量×單位畜禽日氮(磷)排泄系數(shù)×365)

(7)

式中：單位畜禽日氮(磷)排泄系數(shù)參照國家環(huán)保總局推薦標(biāo)準(zhǔn)[5]。

1.2.6 畜禽糞污氮(磷)排泄量對環(huán)境污染程度的判斷標(biāo)準(zhǔn) 畜禽糞污氮(磷)排泄量對環(huán)境的污染程度根據(jù)畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值(R)判斷， R值越小，說明該區(qū)域土地對畜禽糞污的承受能力越高，畜禽糞污對該區(qū)域土地環(huán)境造成污染的威肋也就越小。當(dāng)R小于或等于0.4，畜禽糞污可完全被土地消納，不會造成環(huán)境污染。畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值區(qū)間及對環(huán)境的影響見表2。

表2 畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值區(qū)間及對環(huán)境的影響Table 2 The influence of early warning value range of animal manure pollution on the environment

2 結(jié)果與分析

2.1 畜禽糞污氮(磷)養(yǎng)分產(chǎn)生量與植物氮(磷)養(yǎng)分需求量

2018年棗莊市全年畜禽日平均存欄量分別為豬73.72萬頭、奶牛0.91萬頭、肉牛3.92萬頭、羊71.09萬只、家禽1533.96萬只，折算成豬當(dāng)量后，合計(jì)為182.65萬頭。從表3可見，2018年棗莊市畜禽糞污總氮排泄量為1.85×104t，總磷排泄量為0.65×104t。依據(jù)2019年棗莊市統(tǒng)計(jì)年鑒中植物種植播種面積總產(chǎn)量，按照公式(3)計(jì)算，2018年棗莊市播種總面積44.22×104hm2，全市植物總氮養(yǎng)分需求量8.67×104t、總磷養(yǎng)分需求量1.7×104t。

表3 畜禽糞污氮(磷)養(yǎng)分排泄量Table 3 N (P) nutrient excretion of livestock manure

2.2 畜禽糞污土地承載力測算

目前，棗莊市缺乏土壤氮(磷)養(yǎng)分水平的基礎(chǔ)資料，且作物的單產(chǎn)水平差異較大，很難推測全市土壤質(zhì)量狀況，因此，本文參照農(nóng)業(yè)部辦公廳印發(fā)《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》[3]，單位豬當(dāng)量糞肥氮和磷養(yǎng)分供給量分別為7 kg和1.2 kg，糞肥中氮和磷當(dāng)季利用率分別為25%和30%。按施肥供給養(yǎng)分占比35%、45%和55%三個水平，糞肥占施肥比例50%和55%兩個水平，根據(jù)公式(4)分別測算土地承載力。棗莊市的畜禽糞污土地承載力見表4。計(jì)算畜禽糞污土地承載力時，為避免造成環(huán)境污染，土地承載力一般取最小值。由表4可見，在施肥供給養(yǎng)分占35%、糞肥占施肥比例50%、按磷養(yǎng)分測算時，畜禽糞污土地承載力最小，為834.56萬頭豬當(dāng)量。因此，棗莊市制定當(dāng)?shù)匦笄蒺B(yǎng)殖規(guī)劃時，養(yǎng)殖規(guī)模應(yīng)控制在約834.56萬頭豬當(dāng)量以下。

表4 畜禽糞污土地承載(萬頭豬當(dāng)量)Table 4 Land carrying capacity of livestock manure (ten thousand pig on hand equivalent)

2.3 畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力與畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警分析

棗莊市畜禽糞污土地承載力834.56萬頭豬當(dāng)量，全年平均存欄182.65萬頭豬當(dāng)量，根據(jù)公式(5)計(jì)算，棗莊市畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力為78.11 %，說明就畜禽糞污土地承載力而言，棗莊市養(yǎng)殖業(yè)仍有較大的發(fā)展空間。根據(jù)公式(6)計(jì)算，棗莊市畜禽糞污氮和磷對環(huán)境污染的預(yù)警值分別為0.21和0.38，都小于0.4，判斷棗莊市畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值為Ⅰ級，對環(huán)境無影響。

2.4 畜禽糞污土地承載力、畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力及畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值

由表5可見，棗莊各區(qū)(市)的畜禽養(yǎng)殖業(yè)都有發(fā)展空間，各區(qū)(市)畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力不均衡，市中區(qū)和山亭區(qū)較小，分別為51.00%和62.61%，而薛城區(qū)和嶧城區(qū)較大，分別為82.55%和82.33%。

表5 日平均存欄量、土地承載力及其承載潛力(2018)Table 5 Annual average daily stock, land carrying capacity and potential carrying capacity

由表6可見，棗莊各區(qū)(市)畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值有較大差異，以氮計(jì)算的畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值，以市中區(qū)最高，為0.52，該區(qū)畜禽糞污對環(huán)境稍有影響，其他區(qū)(市)畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值都小于0.4，對土地環(huán)境沒有影響；以磷計(jì)算的畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警值，也以市中區(qū)最高，為0.93，該區(qū)畜禽糞污對環(huán)境有影響，臺兒莊區(qū)、山亭區(qū)和滕州市的環(huán)境污染預(yù)警值分別為0.41、0.61和0.41，畜禽糞污對環(huán)境稍有影響。

表6 畜禽糞污環(huán)境污染預(yù)警分析Table 6 Early warning analysis of livestock manure pollution t

3 討 論

按農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》，就棗莊市畜禽糞污土地承載力和畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力而言，除市中區(qū)外，其他區(qū)(市)發(fā)展畜禽養(yǎng)殖仍有較大潛力。但從棗莊市畜牧業(yè)發(fā)展情況調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前棗莊市土地糞肥占施肥比例不高，其中，蔬菜與果樹的糞肥占比略好，為50%，而大田作物的糞肥占比很低，僅為10%，這樣就降低了畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力。裴占江等報(bào)導(dǎo)，黑龍江省富?？h糞肥占施肥比例為40%[7]；王建華等[8]報(bào)導(dǎo)，青島市蔬菜施用有機(jī)肥占50%，水果、茶葉有機(jī)肥占 40%，其他作物有機(jī)肥占30%?？梢?，棗莊市應(yīng)進(jìn)一步提高糞源有機(jī)肥施用占比。

本研究結(jié)果表明，棗莊市各區(qū)(市)養(yǎng)殖密度不均衡。市中區(qū)養(yǎng)殖密度較大，畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力僅為40.5%，且畜禽糞污氮(磷)環(huán)境污染預(yù)警值較高，分別處于II級、III級預(yù)警，達(dá)到對環(huán)境“稍有影響”和“有影響”的程度；其他各區(qū)(市)畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力較大，糞污環(huán)境污染的預(yù)警值不高。建議以鄉(xiāng)鎮(zhèn)或行政村為單位進(jìn)一步細(xì)化土地承載力和所需配套土地面積測算，以便于糞污就近資源化利用。以糞肥氮養(yǎng)分核算畜禽糞污土地承載力的文章較多[9-11]，本文同時以氮養(yǎng)分和磷養(yǎng)分核算畜禽糞污土地承載力，發(fā)現(xiàn)二者有一定差異，以氮養(yǎng)分核算的畜禽糞污土地承載力偏高，且環(huán)境污染預(yù)警值偏低。建議各地在核算畜禽糞污土地承載力和環(huán)境污染預(yù)警值時，充分考慮當(dāng)?shù)赝寥赖?磷)養(yǎng)分含量與作物氮(磷)養(yǎng)分需要量[12]，選擇合理的測算依據(jù)。

4 小 結(jié)

棗莊市畜禽養(yǎng)殖業(yè)仍有較大發(fā)展空間，但各區(qū)(市)畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力不均衡，市中區(qū)畜禽養(yǎng)殖土地承載潛力小，應(yīng)該采取限制擴(kuò)大規(guī)?；?qū)嵤┺D(zhuǎn)型升級等措施，促進(jìn)種養(yǎng)平衡，避免環(huán)境污染。其他各區(qū)(市)應(yīng)注意在加速畜牧業(yè)發(fā)展的同時，要優(yōu)化畜禽養(yǎng)殖布局，走以地定畜、種養(yǎng)結(jié)合的畜牧業(yè)發(fā)展模式。資源化利用是解決畜禽糞污的主要措施，棗莊市應(yīng)積極研究出臺支持糞源有機(jī)肥生產(chǎn)與施用的優(yōu)惠政策，強(qiáng)化有機(jī)肥的運(yùn)輸和施用配套服務(wù)，開展農(nóng)作物施肥技術(shù)培訓(xùn)，鼓勵農(nóng)民多用、用好有機(jī)肥，加快有機(jī)肥替代化肥的步伐。同時，要加強(qiáng)養(yǎng)殖場糞污無害化處理與資源化利用管理[13]，指導(dǎo)養(yǎng)殖場(戶)根據(jù)畜禽類型、養(yǎng)殖場規(guī)模、養(yǎng)殖模式及配套土地的情況，選擇合適的糞污收集、貯存和處理模式，配備相應(yīng)的糞污治理設(shè)施，提高糞污資源化利用率。另外，要加快構(gòu)建種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)牧循環(huán)新格局，推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。