0 引言

隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)進(jìn)入了全面協(xié)調(diào)發(fā)展的新時期，養(yǎng)殖方式正從傳統(tǒng)副業(yè)、分散小規(guī)模飼養(yǎng)向規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化和集約化轉(zhuǎn)變，推動中國畜禽產(chǎn)品產(chǎn)量逐年增加的同時，畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的大量糞污也造成了環(huán)境污染問題[1]。治理畜禽養(yǎng)殖污染、改善鄉(xiāng)村環(huán)境勢在必行。面對畜禽糞污治理問題，相關(guān)研究人員不斷創(chuàng)新畜禽糞污處理的技術(shù)和方法，同時國家也制定并出臺了一系列政策，大力推動畜禽糞污污染的治理。

畜禽糞便含有一定量的有機質(zhì)、氮磷鉀養(yǎng)分以及植物生長所需的其他營養(yǎng)元素，種養(yǎng)結(jié)合、以有機糞肥替代化肥被認(rèn)為是應(yīng)對目前化肥過度施用和養(yǎng)殖污染并存問題的有效途徑[2]，但過量的還田同樣也會導(dǎo)致耕地和水源受到富營養(yǎng)化的污染?？紤]到目前畜禽養(yǎng)殖糞污運輸?shù)睦щy性和不經(jīng)濟(jì)性，“以地定養(yǎng)、以養(yǎng)促種、養(yǎng)殖污水原地處理、就近種植消納”應(yīng)是種養(yǎng)結(jié)合的發(fā)展思路[3]，即讓所有的畜禽糞便就地還田利用，以畜禽有機糞肥替代化肥，使區(qū)域內(nèi)的養(yǎng)殖部門通過精準(zhǔn)的糞肥養(yǎng)分供給量與種植養(yǎng)分需求量達(dá)到平衡，從而實現(xiàn)養(yǎng)殖量與種植量的平衡，達(dá)到種養(yǎng)雙贏的理想狀態(tài)。

基于種養(yǎng)平衡理念的畜禽糞污土地承載力測算是掌握區(qū)內(nèi)畜禽養(yǎng)殖畜牧業(yè)布局情況，促進(jìn)農(nóng)牧結(jié)合、種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展，加快推進(jìn)畜禽糞污資源化利用，引導(dǎo)畜牧業(yè)綠色發(fā)展的基礎(chǔ)工作[4]，涉及兩個方面的問題，一是區(qū)域內(nèi)的農(nóng)地畜禽承載力是多少？養(yǎng)殖場戶產(chǎn)生的糞污只有種植單位有動機施入可以給自己帶來經(jīng)濟(jì)收入的耕地中，區(qū)域內(nèi)農(nóng)地承載力是養(yǎng)殖量的上限標(biāo)準(zhǔn)，明確這一標(biāo)準(zhǔn)可以為區(qū)域養(yǎng)殖總量的管控提供依據(jù)；二是在區(qū)域承載力范圍內(nèi)，養(yǎng)殖場戶局部污染的可能性如何 在一個區(qū)域內(nèi)，農(nóng)地具有分散分布的特性，但是養(yǎng)殖具有集中生產(chǎn)的特性，即使從總體上看，養(yǎng)殖量沒有超過區(qū)域的承載力，也可能造成區(qū)域內(nèi)局部的污染發(fā)生，因此，從區(qū)域和養(yǎng)殖戶兩個視角開展畜禽承載力測算具有重要的基礎(chǔ)意義。本文將以楊凌示范區(qū)為目標(biāo)區(qū)，開展兩個方面的測算，一是明確楊凌區(qū)內(nèi)土地是否能夠滿足區(qū)內(nèi)現(xiàn)有養(yǎng)殖量的承載需求，二是區(qū)內(nèi)各養(yǎng)殖場戶配套土地及目前的糞污還田模式能否滿足種養(yǎng)殖平衡發(fā)展的需要。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 研究區(qū)域為楊凌農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)全境，包括楊陵街道、李臺街道、大寨街道、五泉鎮(zhèn)和揉谷鎮(zhèn)，具體邊界及各鎮(zhèn)街道的空間分布詳見圖1。楊凌示范區(qū)是中國首個國家級農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，是“關(guān)中平原城市群重要節(jié)點城市”，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是楊凌示范區(qū)立區(qū)之本，承擔(dān)著國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的示范引領(lǐng)重任。

圖1 楊凌示范區(qū)轄區(qū)邊界及區(qū)位圖

楊凌位于陜西省關(guān)中平原中部偏西，東隔漆水河與武功縣為界，南隔渭河與周至縣相望，西和扶風(fēng)縣接壤，北由湋水河與扶風(fēng)相連。處于東經(jīng)108°～108°07′，北緯34°12′～34°20′之間。東西長約16千米，南北寬約7千米，行政管轄面積135平方千米。

1.2 數(shù)據(jù)來源 區(qū)內(nèi)農(nóng)地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于楊凌示范區(qū)統(tǒng)計局匯總數(shù)據(jù)，包括各類農(nóng)作物耕地面積等信息，養(yǎng)殖數(shù)據(jù)來源于2022年10月的畜禽養(yǎng)殖場戶調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括生豬、役用牛、肉牛、奶牛、羊、蛋雞、肉雞和鴨等畜種的出欄量、存欄量及糞污處理模式等信息。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 畜禽糞污消納潛力測算 根據(jù)2018年農(nóng)業(yè)部頒布的《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》中的土地承載力計算方法，分析楊凌畜禽糞污土地承載力情況。此方法是以養(yǎng)分平衡理論為基礎(chǔ)，科學(xué)地反映一定區(qū)域內(nèi)種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)的平衡關(guān)系，從而確定土地的畜禽承載力水平。氮素養(yǎng)分是農(nóng)作物需求的大量營養(yǎng)元素之一，以氮素養(yǎng)分平衡指標(biāo)考察種養(yǎng)結(jié)合和平衡關(guān)系具有重要的參考價值。本文以區(qū)內(nèi)糞污養(yǎng)分全部就地還田的思路，通過對區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物氮養(yǎng)分的需求量和一定占比的有機糞肥氮養(yǎng)分供給量進(jìn)行量化計算，模擬以有機糞肥部分替代化肥情況下的農(nóng)作物氮養(yǎng)分的平衡情況，從而判斷區(qū)域內(nèi)的畜禽環(huán)境承載能力。

區(qū)域畜禽環(huán)境承載力以豬當(dāng)量計。豬當(dāng)量是用于衡量畜禽氮（磷）排泄量的度量單位，1頭豬為1個豬當(dāng)量。1個豬當(dāng)量的氮排泄量為11kg。按存欄量折算：100頭豬相當(dāng)于15頭奶牛、30頭肉牛、250只羊、2500只家禽。

首先需要明確區(qū)域內(nèi)各類作物養(yǎng)分需求量，計算方法如式（1）：

式中：Ntotal—區(qū)域內(nèi)各種作物總產(chǎn)量下氮需求量（噸）；yi—區(qū)域內(nèi)第i種作物總產(chǎn)量（噸）；ai—氮養(yǎng)分需求系數(shù)，第i種作物收獲100千克產(chǎn)量吸收的氮量，千克（/100千克）。

氮養(yǎng)分需求系數(shù)參見表1。表中所列作物為本地主產(chǎn)農(nóng)作物，產(chǎn)量為調(diào)查數(shù)據(jù)，各類作物氮養(yǎng)分需求系數(shù)來自于農(nóng)業(yè)部發(fā)布的參考數(shù)據(jù)。其次需要明確區(qū)域耕地作物來自于有機糞肥的養(yǎng)分需求量，計算公式如式（2）：

表1 不同植物氮素養(yǎng)分需求參數(shù)推薦值100kg

式中：MNneed—區(qū)域內(nèi)各種作物種植面積糞肥氮（磷）養(yǎng)分最大需求量，噸；Ntotal—區(qū)域內(nèi)各種作物總產(chǎn)量下氮需求量（噸）；f—施肥供給養(yǎng)分占比（%）；P—糞肥占施肥供給量的比例（%）；K—糞肥當(dāng)季利用率（%）。

各類農(nóng)作物氮養(yǎng)分中的有機糞肥來源量受農(nóng)民施肥習(xí)慣、農(nóng)藝技術(shù)措施等因素的影響，同時還會受到土壤養(yǎng)分狀況的影響。農(nóng)業(yè)部推薦了土壤不同氮養(yǎng)分水平下的施肥供給占比系數(shù)（見表2），不同區(qū)域適宜的糞肥占施肥比例也不同，本文參考農(nóng)業(yè)部推薦值（表2）數(shù)據(jù)中的土壤氮養(yǎng)分級中的二級指標(biāo)進(jìn)行計算。糞肥中氮素當(dāng)季利用率取值范圍推薦值為25%-30%，本研究選取30%進(jìn)行計算。

表2 土壤不同氮磷養(yǎng)分水平下施肥供給養(yǎng)分

然后基于前兩步計算的基礎(chǔ)上計算區(qū)域畜禽糞污土地承載力，按式（3）進(jìn)行計算：

式中：Rpig—豬當(dāng)量養(yǎng)殖量（存欄），頭；S—糞肥氮（磷）元素留存率，一般為60%-70%；PN—豬當(dāng)量的氮（磷）排泄量，千克/頭。綜合考慮畜禽糞污養(yǎng)分在收集、處理和貯存過程中的損失，單位豬當(dāng)量氮養(yǎng)分供給量按7.0kg計算。

1.3.2 楊凌區(qū)養(yǎng)殖場戶糞污消納土地需求與環(huán)境污染風(fēng)險評價 畜禽養(yǎng)殖場（戶）糞污消納需求土地是指指畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞污養(yǎng)分全部或部分還田利用所需要的土地面積。各養(yǎng)殖場戶技術(shù)先進(jìn)程度不同，資金量不同，發(fā)展背景不同，我們將養(yǎng)殖場戶分為大型養(yǎng)殖場、規(guī)?；彝マr(nóng)場和養(yǎng)殖戶，并進(jìn)一步分析現(xiàn)有養(yǎng)殖場戶糞污處理技術(shù)應(yīng)用特征。

首先需要明確養(yǎng)殖場（戶）糞肥養(yǎng)分供給量。養(yǎng)殖場（戶）糞肥養(yǎng)分供給量指本地需要消納的養(yǎng)分供給量，根據(jù)養(yǎng)殖場飼養(yǎng)畜禽的豬當(dāng)量進(jìn)行測算，測算公式如式（4）：

式中：Q—糞肥養(yǎng)分供給量；Ii—第i種畜禽存欄量；ai—第i種畜禽豬當(dāng)量系數(shù)；ε—養(yǎng)分留存率（%）。

依據(jù)農(nóng)業(yè)部推薦標(biāo)準(zhǔn)值，固體糞便和污水以沼氣工程處理為主的，糞污收集處理過程中氮留存率按65%測算，對于固體糞便堆肥、污水氧化塘貯存或厭氧發(fā)酵后農(nóng)田利用為主的，糞污收集處理過程中氮留存率按62%測算。1個豬當(dāng)量的氮排泄量為11kg。按存欄量折算：100頭豬相當(dāng)于15頭奶牛、30頭肉牛、250只羊、2500只家禽。生豬、奶牛、肉牛固體糞便中氮素占氮排泄總量的50%，磷素占80%；羊、家禽固體糞便中氮素占100%，因此依據(jù)養(yǎng)殖場戶糞污消納模式，對于本地消納的情況，畜禽氮排放豬當(dāng)量按100%計算，對于第三方處理生產(chǎn)有機肥的情況，固體糞便以外銷對待，生豬、奶牛、肉牛固體尿液中氮素占氮排泄總量的50%，需要本地消納，畜禽本地消納氮排泄量為50%的豬當(dāng)量，羊、家禽本地消納氮排泄量為0。

其次需要明確單位土地糞肥養(yǎng)分需求量測算。根據(jù)不同土壤肥力下，單位土地養(yǎng)分需求量、施肥比例、糞肥占施肥比例和糞肥當(dāng)季利用效率測算，計算方法如式（5）：

式中：MNper—單位土地糞肥養(yǎng)分需求量，噸；Nper—單位土地養(yǎng)分需求量（噸）；f—施肥供給養(yǎng)分占比（%）；P—糞肥占施肥供給量的比例（%）；K—糞肥當(dāng)季利用率（%）。

單位土地養(yǎng)分需求量為土地種植的各類植物在目標(biāo)產(chǎn)量下的氮養(yǎng)分需求量之和，各類作物的目標(biāo)產(chǎn)品可以根據(jù)當(dāng)?shù)仄骄a(chǎn)量確定，調(diào)查過程中養(yǎng)殖場戶配套土地和附近還田農(nóng)戶種植的主要作物品種為果樹和蔬菜，因此我們按蔬菜和果樹的平均養(yǎng)分需求值計算。施肥比例根據(jù)土壤中土壤不同氮養(yǎng)分水平下的施肥比例推薦值（表2）計算。糞肥占施肥比例50%計算。糞肥中氮素當(dāng)季利用率推薦值為30%測算。

1.3.3 養(yǎng)殖場（戶）消納土地需求量 養(yǎng)殖場戶消納土地需求面積等于養(yǎng)殖場戶糞肥養(yǎng)分（本地）供給量除以單位土地糞肥養(yǎng)分需求量。

2 結(jié)果與分析

2.1 楊凌示范區(qū)畜禽養(yǎng)殖糞污耕地承載現(xiàn)狀分析 在種養(yǎng)結(jié)合情況下的區(qū)域畜禽糞污土地承載力是建立在本地種植農(nóng)戶愿意施用有機糞肥來獲取更好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收入，種植農(nóng)戶只會向自己種植的農(nóng)耕地施肥，因此畜禽糞污承載的土地類型是農(nóng)耕地。楊凌示范區(qū)種植的糧食作物以小麥和玉米為主，占比達(dá)98%以上，區(qū)內(nèi)種植的油料作物為油菜。蔬菜的氮養(yǎng)分參數(shù)為表1中所列8種蔬菜的綜合平均值，果樹的氮養(yǎng)分參數(shù)為表1中3種果樹參數(shù)的平均值。楊凌示范區(qū)內(nèi)各類作物當(dāng)季耕種面積下的糞污消納潛力測算參數(shù)及結(jié)果列于表3中。

從表3可以看出，楊凌區(qū)各類耕地可消納豬當(dāng)量總計110814頭。區(qū)內(nèi)種植的小麥、玉米單產(chǎn)較高，分別達(dá)到了459kg/畝、485kg/畝，但是其消納糞污量較小，僅有13500和15771.43豬當(dāng)量，主要是由于區(qū)內(nèi)糧食作物種植面積較小造成的。區(qū)內(nèi)糞污消納的主體力量來自于蔬菜，可消納62485.71個豬當(dāng)量，接近楊凌區(qū)總可消納豬當(dāng)量水平的一半。楊凌區(qū)蔬菜播種面積的提升得益于設(shè)施蔬菜大棚的發(fā)展，有效提高了蔬菜的復(fù)種指數(shù)。

表3 楊凌示范區(qū)各類農(nóng)地消納畜禽糞污潛力

2.2 楊凌示范區(qū)畜禽養(yǎng)殖場戶糞污生產(chǎn)當(dāng)量水平分析 在種養(yǎng)結(jié)合情況下，養(yǎng)殖場戶產(chǎn)生的糞污以不同方式還田，對本地農(nóng)地環(huán)境產(chǎn)生的壓力是不同的。我們將養(yǎng)殖場戶分為大型養(yǎng)殖場、規(guī)?；募彝マr(nóng)場和小規(guī)模的養(yǎng)殖戶，依據(jù)糞污處理類型分為本地消納型和第三方處理型，交由第三方處理的固體糞污主要生產(chǎn)成有機肥外銷，并不對本區(qū)農(nóng)地消納水平生產(chǎn)壓力，按照《測算指南》推薦值，我們將第三方處理的本地消納當(dāng)量系數(shù)定為生豬、肉牛和奶牛為0.5，而羊和禽類的本地消納當(dāng)量系數(shù)定為0。楊凌示范區(qū)畜禽養(yǎng)殖場戶糞污生產(chǎn)當(dāng)量水平測算結(jié)果見表4。

從表4中可知，楊凌區(qū)內(nèi)有各類養(yǎng)殖場戶57家，其中大型企業(yè)16家，規(guī)?；募彝マr(nóng)場16家，養(yǎng)殖戶25家。各類養(yǎng)殖場戶生產(chǎn)糞污142165豬當(dāng)量，大型企業(yè)、規(guī)模化家庭農(nóng)場和養(yǎng)殖戶生產(chǎn)的糞污豬當(dāng)量分別為128414、10820和2931，大型企業(yè)具有絕對的貢獻(xiàn)優(yōu)勢。因第三方處理，減少本地消納豬當(dāng)量28232頭，其中大型養(yǎng)殖企業(yè)也具有較大的削減貢獻(xiàn)，需要楊凌本地消納的糞污當(dāng)量為113933頭。16家大型養(yǎng)殖企業(yè)中有6家交由第三方處理糞污，占比為37.5%，16家規(guī)?；彝マr(nóng)場中有5家交由第三方處理糞污，占比為30%，養(yǎng)殖戶由第三方處理糞污的情況較少，僅有1家，占比為4%。

表4 楊凌示范區(qū)各類養(yǎng)殖場戶不同還田模式下的本地糞污當(dāng)量

2.3 楊凌區(qū)養(yǎng)殖場戶糞污消納土地需求與養(yǎng)殖污染風(fēng)險評價 對比楊凌示范區(qū)內(nèi)農(nóng)地可消納糞污豬當(dāng)量和區(qū)內(nèi)養(yǎng)殖場戶產(chǎn)生的污染當(dāng)量，在目前的種養(yǎng)模式下，楊凌示范區(qū)內(nèi)的養(yǎng)殖場戶生產(chǎn)了113933豬當(dāng)量的本地污染量，但是耕地可消納的當(dāng)量水平為110814豬當(dāng)量，難以滿足當(dāng)前養(yǎng)殖和糞污處理模式的對消納土地的需要，差值為3119豬當(dāng)量，說明楊凌示范區(qū)存在較大的畜禽糞污污染風(fēng)險。

區(qū)畜禽污染風(fēng)險的存在一方面來源于養(yǎng)殖企業(yè)過量養(yǎng)殖，另一方面來源于農(nóng)戶與養(yǎng)殖企業(yè)在用肥環(huán)節(jié)的不通暢。如果養(yǎng)殖企業(yè)的糞污主要通過附近農(nóng)戶還田的方式消納，考慮到種植戶的經(jīng)驗，不會過量施肥，以附近農(nóng)戶還田方式消納糞污的養(yǎng)殖場戶不會存在環(huán)境污染的風(fēng)險，但是僅以自身配套土地或流轉(zhuǎn)租入的土地為消納還田方式的養(yǎng)殖場戶，因其主業(yè)為養(yǎng)殖，其消納糞污的農(nóng)田可能存在一定的污染風(fēng)險。

我們提取僅以配套土地和流轉(zhuǎn)租入土地為消納地的樣本，對比其可消納農(nóng)地和消納土地需求，當(dāng)該養(yǎng)殖場戶生產(chǎn)的糞污需要的消納地大于其配套土地和流轉(zhuǎn)租入土地之和時，我們認(rèn)為其存在污染風(fēng)險?？紤]到農(nóng)民主要在果園和蔬菜地中施用有機糞肥的現(xiàn)實，我們以果園和蔬菜地的畝均承載豬當(dāng)量水平進(jìn)行計算。存在污染風(fēng)險的養(yǎng)殖場戶類型、數(shù)量和消納土地缺口面積見表5。

表5 各類養(yǎng)殖場戶污染風(fēng)險及消納地缺口狀況

從表中可以看出，全區(qū)有6家養(yǎng)殖場戶存在污染風(fēng)險，總的消納土地缺口面積（播種面積）為51493畝。其中存在污染風(fēng)險的大型養(yǎng)殖企業(yè)占3家，消納地缺口較大，說明大型養(yǎng)殖企業(yè)的糞污處理環(huán)節(jié)需要加強優(yōu)化。

3 結(jié)論與建議

①楊凌示范區(qū)農(nóng)地總的可消納糞污水平為110814豬當(dāng)量，其中區(qū)內(nèi)糞污消納的主體力量來自于蔬菜種植。②楊凌區(qū)目前有養(yǎng)殖場戶57家，各類養(yǎng)殖場戶生產(chǎn)糞污總量為142165豬當(dāng)量，其中大型養(yǎng)殖企業(yè)貢獻(xiàn)率高。需要楊凌本地消納的糞污當(dāng)量為113933頭。③對比區(qū)內(nèi)養(yǎng)殖糞污當(dāng)量水平與消納土地面積，區(qū)內(nèi)養(yǎng)殖污染當(dāng)量水平需要的消納土地面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前的各類農(nóng)作物種植面積，說明楊凌區(qū)存在較強的農(nóng)地污染風(fēng)險。從楊凌區(qū)存在的養(yǎng)殖污染風(fēng)險存在的內(nèi)因看，楊凌地域小，但是由于其是唯一的國家級農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，省部共建力度大，發(fā)展速度快，城區(qū)擴張速度快，農(nóng)作物種植面積有限，因此糞污消納能力有限。楊凌區(qū)因其農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)的優(yōu)勢地位，是各類農(nóng)業(yè)高新技術(shù)企業(yè)的集中地，因此大型養(yǎng)殖企業(yè)較為集中，但是糞污處理方式跟進(jìn)不足。

鑒于楊凌區(qū)畜禽污染風(fēng)險存在的深層原因，可以參考的建議有：①強化監(jiān)督，有效限制養(yǎng)殖企業(yè)數(shù)量和規(guī)模的無序擴張，并在空間布局上加強調(diào)控，使養(yǎng)殖場戶的規(guī)模和空間布局都向著有利于空間布局的方向上發(fā)展，幫助養(yǎng)殖糞污處理困難的養(yǎng)殖場戶與種植戶建立良好的協(xié)作關(guān)系。②強化種植業(yè)科技創(chuàng)新，不斷提高種植業(yè)單位產(chǎn)量和復(fù)種指數(shù)，有效提高種植業(yè)的糞污本地消納能力。③加強高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，幫助種植戶更方便地利用有機糞肥，如在田間地頭建設(shè)堆肥場等，構(gòu)建順暢的區(qū)域種養(yǎng)關(guān)系。