山东畜禽粪便产生量及其环境效应分析

侯世忠（山东省畜牧总站 济南 250022）

本研究通过对山东全省及各市目前主要的畜禽类别的粪便产生总量进行估算，并通过计算耕地畜禽粪便和养分负荷量，对畜禽粪便产生的环境效应进行分析。

1 材料与方法

1.1 基础数据

畜禽养殖数量来源于山东省畜牧兽医局行业统计资料《山东畜牧业统计年鉴》，数据截至时间是2010年底。根据各类畜禽的生长周期分别确定2010年度畜禽饲养量。在当年畜禽的饲养数量确认中，平均饲养期低于一年的，按当年出栏量作为当年的饲养量；平均饲养期一年以上的，按年末存栏量作为当年饲养量。

1.1.1 猪 平均饲养期一般为199d[1]，因此猪的饲养数量就是当年的出栏数，全省总计7560.69万头。

1.1.2 牛 主要有用作役畜的水牛和黄牛，以及肉牛和奶牛。肉牛统计在了黄牛中。水牛、黄牛和奶牛一般当年不出栏，各自的年末存栏数即可视为当年饲养数量。黄牛为726.22万头，水牛为1064头，奶牛为129.05万头。

1.1.3 羊、马、驴和骡 生长期一般长于一年，因此采用年末存栏量作为当年的饲养数量。羊全省总计3084.56万头，马为4.46万头，驴为17.12万头，骡为3.14万头。

1.1.3 家禽 蛋鸡一般当年不出栏，因此采用年末存栏量作为当年的饲养量；肉鸡的生长期一般为55d[1]，因此肉鸡的饲养数量就是当年的出栏数。肉鸡全省总计232082.45万只，蛋鸡为35947.93万只。鸭和鹅的生长期一般为210d[2]，因此鸭和鹅的饲养数量就按当年的出栏数量，鸭为107836.20万只，鹅为1046.90万只。

1.1.4 兔 兔的生长期一般为90d[3]，以当年出栏数计为饲养数量，全省总计10851.72万只。

1.2 计算参数

1.2.1 畜禽粪便排泄系数 畜禽粪便的日排泄量与品种、体重、生理状态、饲料组成和饲喂方式等相关[4,5]。我国目前尚没有相应的国家标准，本文按王方浩等[6]总结的畜禽排泄系数及其中的养分含量计算(表1)。

1.2.2 畜禽粪便养分含量系数 本研究在估算畜禽产生的粪便总量时采用的是畜禽直接排泄的新鲜粪便，因此在选用畜禽粪便养分含量系数时也仅选择新鲜粪便样品的养分含量(表1)。

1.3 估算方法

1.3.1 畜禽粪便产生总量的估算 畜禽的年度粪便产生量计算公式为：Q=N·T·P日=N·P期。式中：Q为年度粪便产生量；N为饲养量；T为饲养期(饲养期超过1年的按365d计算)；P日为日排泄系数；P期为饲养期排泄系数(P期=T·P日)。

1.3.2 畜禽粪便中纯养分量的估算 畜禽粪便中纯养分量的计算公式为：A=q·C。式中：A为畜禽粪便中养分量；q为畜禽粪便产生量；C为单位质量畜禽粪便养分含量。

表1 畜禽粪便排泄系数及其中的养分含量

2 结果与讨论

2.1 2010年全省畜禽粪便产生量(表2) 2010年山东省畜禽粪便产生量约为2.85亿t，远超过当年工业固体废弃物l.60亿t的总量[7]。畜禽粪便中的总氮量为144.51万t，总磷量为41.25万t。受多种因素影响，估算畜禽粪便产生量与实际情况会存在一定的误差。首先，畜禽饲养数量、饲养期、日排泄量及粪便中的各种营养元素成分含量是一组动态数据，特别是日排泄量和粪便中养分含量主要取决于畜禽个体大小和饲料成分，同时也与环境如季节、气候、管理水平等因素有关[8]；其次，黄牛统计数据中包括肉牛，而黄牛和肉牛的排泄系数是不同的。

2.2 畜禽粪便的环境效应

2.2.1 畜禽粪便耕地负荷(表2) 目前，还田是我国畜禽粪便处理的主要出路，许多畜牧业发达国家也将农田作为畜禽粪便的负载场所。农田消纳畜禽粪便的能力，受土壤的质地、肥力和作物收获时籽粒和秸秆吸收量等多方面影响。因此采用耕地畜禽粪便负荷量这一指标可以直接反映该地区耕地消纳畜禽粪便的能力，而单位面积耕地土壤的氮、磷养分负荷反映了畜禽粪便对于耕地土壤的污染风险。

表2 2010年山东畜禽粪便产生量及畜禽粪便、氮素养分、磷素养分耕地负荷

我国还没有全国性的单位面积耕地土壤的畜禽粪便及其氮、磷养分限量标准。有学者认为每hm2耕地能够负担的畜禽粪便为30t左右[9]。根据全省耕地面积数据[7]，可以得出全省耕地负荷的畜禽粪便平均值为37.91t/hm2，济南市居全省之首，高达51.44t/hm2，除威海、枣庄、日照和莱芜4市外，其余13个市都超过30t/hm2这一粪便还田的限量值。

2.2.2 畜禽粪便纯氮养分耕地负荷(表2) 单位耕地面积上畜禽粪便氮、磷营养元素的负荷反映畜禽粪便对于耕地土壤的污染风险。朱兆良[8]的研究表明，大面积化肥年施氮(N)量应该控制在150～180kg/hm2，超过这一水平就会引起环境污染。粪便年施氮量与土壤质地、肥力和气候等自然条件有关，综合考虑这些影响因素，欧盟的农业政策规定，粪肥年施氮(N)量的限量标准为170kg/hm2，研究表明，超过这个极限值将会带来硝酸盐的淋洗[10]。

2010年本省单位面积耕地负荷的畜禽粪便纯氮(N)养分的平均值是192.40kg/hm2，济南市最高达到235.65 kg/hm2，除威海、枣庄和日照3市外，其余14个城市耕地纯氮负荷都超过了欧盟的限量标准，可以认为畜禽粪便已在这14个市造成了严重的环境污染。

2.2.3 畜禽粪便纯磷养分耕地负荷(表2) 磷在土壤中的移动性较差，易在土壤中累积。因此评价粪便磷养分的环境效应时，既要考虑到因施用粪便磷养分的量，也要兼顾土壤的供磷水平。过量的磷会通过土壤的淋洗而进入地表径流造成水体的富营养化[11]。土壤的粪便年施磷(P205)量不能超过80kg/hm2(约35kg P/hm2)，过量会引起土壤磷的淋洗，造成环境的污染。2010年全省耕地负荷的畜禽粪便纯磷(P)养分平均值为54.92kg/hm2，潍坊最高，达到了70.94kg/hm2，除威海外，其余16个市的单位耕地面积负荷的粪便纯磷养分量超过了极限值35kg/hm2，造成了严重的环境污染。

3 结语

2010年本省畜禽粪便的产生量已经超过工业固体废物，成为环境污染的主要来源。全省共13个市单位面积的畜禽粪便耕地承载量超过30t/hm2还田限量；14个市耕地畜禽粪便氮的负荷超过170kg/hm2这一环境污染限量标准；16个市耕地畜禽粪便磷负荷超过了35kg/hm2的欧盟还田限量值。全省普遍存在着畜禽粪便过载问题、土壤和水体的氮、磷严重污染问题，应该引起对全省畜牧业发展方式和发展战略的高度重视。

[1]张克强,高怀有.畜禽养殖业污染物处理与处置[M].北京: 化学工业出版社,2004.

[2]国家环境保护总局自然生态保护司.全国规模化畜禽养殖业污染情况调查及防治对策[M].北京: 中国环境科学出版社,2002.

[3]李建国.畜牧学概论[M].北京: 中国农业出版社.2002.

[4]全省农业技术推广服务中心.山东省有机肥料养分志[M].北京:中国农业出版社,1999.

[5]王新谋.家畜粪便学[M].上海: 上海交通大学出版社,1999.

[6]王方浩,马文奇,窦争霞等.山东省畜禽粪便产生量估算及环境效应,中国环境科学.2006,26(5): 614-617.

[7]山东统计年鉴—2012.

[8]朱兆良.农田中氮肥的损失与对策[J].土壤与环境,2000,9(1): l-6.

[9]张玉珍,洪华生,曾悦等.九龙江流域畜禽养殖业的生态环境问题及防治对策探讨[J].重庆环境科学,2010,25(7): 29-34.

[l0]Anonymous.Code of good agricultural practice for the protectionof water[M].London,UK: MAFF Environment Matters,1991.1-8.

[11]Roland D A,Gordon R W Rao S K.Phosphoras solubilizationand its efect on the environment[J].Proc.MD1993,(4): 138-145.[20]Oenema O,Van Liere E,Plete S,el a1.Environmental efects ofmanure policy options in the Netherlands[J].Water Sci.Tehno1.,2004,49: 101-108.