河南省畜禽养殖污染状况的评价

廖诗英　李玉芳

摘要：通过1990—2011年期间河南省畜禽养殖业粪便排放量（估计值）的变化以及耕地负荷、流失量等参数评价了河南省畜禽养殖粪便污染状况。结果表明，2011年河南省畜禽粪便产生量为26 695.4万t，是1990年的2.1倍，畜禽粪便耕地负荷、氮耕地负荷和磷耕地负荷分别为37.1 t/hm2、180.8 kg/hm2和52.2 kg/hm2，已明显超过耕地的承载能力。畜禽粪便的氮流失量为23.2万t，分别是同期工业废水和生活污水氮排放量的16.7、3.2倍，已成为河南省流域水体富营养化的主要原因，其贡献已大大超过工业废水和生活污水。说明河南省养殖业污染风险正在不断加大。

关键词：畜禽粪便；耕地负荷；氮流失量；环境污染

中图分类号：X713文献标志码：A文章编号：1002-1302（2014）01-0334-03

收稿日期：2013-06-10

基金项目：河南省科技攻关（编号：132102110182）。

作者简介：廖诗英（1971—），男，副教授，主要从事畜牧兽医教学与研究。Tel：（0396）2853022；E-mail：liaoshi71@163.com。改革开放以来，中国养殖业发展迅速，主要畜产品产量持续快速增长，畜牧业已成为我国农村经济的支柱产业，在保障城乡畜禽产品供应、促进农民增收方面发挥了重要作用。至2010年底，我国畜牧业总产值突破20 000亿元大关，占农业总产值的比重达到30.0%；规模化养殖水平显著提升，全国生猪、蛋鸡和奶牛规模养殖比例分别为65%、79%、47%，比1999年高41%、42%、32%[1-2]。随着养殖数量和规模化程度的不断提高，中国畜禽养殖污染风险正不断扩大。环保部和农业部最新公布的数据显示[3]，2010年全国畜禽养殖业的化学需氧量和铵态氮排放量分别达到1 184万、65万t，占全国排放总量的比例分别为45%、25%，占农业源的95%、79%，畜禽养殖业化学需氧量排放量分别为当年工业源、生活源排放量的3.23、1.18倍，规模化畜禽养殖污染已成为最主要的农业污染源。由于畜禽废弃物具有产生量大、污染范围广和环境污染严重等特点，畜禽养殖污染已经成为中国环境污染的重要因素源[4-8]。河南是我国重要的畜牧大省，主要畜禽品种在全国占有十分重要的地位。随着畜牧业集约化程度的不断提高，河南省畜禽养殖污染也日益加剧，大量粪便和污水任意排放到养殖场周围环境中，对养殖场及周围的大气、水体、土壤等产生了严重的危害，造成了严重的环境问题。笔者通过1990—2011年河南省畜禽养殖业粪便排放量（估计值）变化以及耕地负荷、流失量等参数对河南省畜禽养殖污染状况进行了评价，为河南省畜禽养殖业规划布局以及污染治理提供决策依据。

1研究对象与方法

1.1研究对象

以1990—2011年河南省主要畜禽存出栏数作为基础数据[9]，估算河南省畜禽粪便排放量及污染负荷。

1.2研究方法

1.2.1河南省畜禽粪便排放总量的估算

Q=∑Ni×Ti×Ki（1）

式中：Q为年度粪便产生量（万t）；Ni为各类畜禽饲养量[万头（只或羽）]；Ti为饲养期（d）；Ki为各类畜禽粪便排泄系数，{kg/[头（只或羽）·d]}。

1.2.1.1畜禽饲养期的确定在估算各类畜禽饲养期时，存栏数的饲养期按全年365 d计算。不同畜禽种类出栏数的饲养期参考国内外资料[10]确定，生猪平均饲养期一般为160 d，肉牛平均饲养期为160 d，肉羊平均饲养期为150 d，肉兔平均饲养期为90 d，肉禽饲养周期平均为50 d。

1.2.1.2畜禽粪便排泄系数的确定畜禽的粪便排泄系数与畜禽种类、性别、生长期、饲料、天气等诸多因素有关，我国目前尚无统一的国家标准。本研究在参考国家环保总局关于畜禽养殖业污染物产生系数核算[11]的基础上，征询畜牧和环保专家的意见，确定河南省各类畜禽的粪便排泄系数K（表1）。表1河南省各类畜禽的粪便排泄系数统计情况

排泄物1各类畜禽的粪便排泄系数牛[kg/（头·d）]1猪[kg/（头·d）]1羊[kg/（只·d）]1兔[kg/（只·d）]1家禽[kg/（羽·d）]粪 114.012.011.210.1510.12尿13.2213.310.6210.251

1.2.2河南省年度畜禽粪便养分产生总量的估算畜禽粪便中含有大量的N、P、K等营养元素，是营养丰富的有机肥源。由于畜禽粪便的养分含量没有统一的估算标准，所以河南规模化养殖场的采样分析试验参考国家环保总局文件和相关研究资料[12]，确定畜禽粪便中的养分含量（表2），以估算河南省年度畜禽粪便养分产生总量，其计算公式为：

M=∑Q i×Fi（2）

式中：M为年度畜禽粪便养分产生总量（万t）；Qi为各类畜禽粪便产生量（万t）；Fi为单位质量畜禽粪便的养分含量（%）。

2结果与分析

2.1河南省畜禽养殖业发展情况

近20年来，随着农村产业结构的不断调整，河南省畜禽养殖业得到了迅猛发展。据统计，2011年河南省肉、蛋、奶总产量分别为660万、400万、320万t，全省畜牧业总产值已突破2 000亿元大关，居全国前列，畜牧业产值占农业总产值的比重达40%。由表3可以看出，1990—2011年河南省主要畜禽存栏数总体呈不断上升的趋势，2010年的生猪、羊、家兔和家禽的存栏数分别是1990年的2.6、1.5、2.2、3.1倍；而2010年的生猪、牛、羊、家兔和家禽的出栏数分别是1990年的46、3.3、2.5、6.2、4.2倍。表3河南省主要畜禽存出栏数变化

1990—2011年期间，河南省畜禽养殖业生产方式转变明显加快，规模化、标准化、集约化养殖发展迅速。据2010年的统计资料可知，出栏1 000头以上生猪的猪场达到9 738个，其中出栏10 000头以上的猪场370个；出栏10万羽以上的肉鸡场454个，存栏10 000羽以上的蛋鸡场5 679个；存栏200头以上的奶牛场604个。生猪、肉鸡、蛋鸡、奶牛规模饲养比重分别达到58%、96%、68%、80%。endprint

2.2河南省畜禽粪便产生情况

根据公式（1）计算出1990—2011年河南省畜禽粪便产生总量，结果见表4。

从表4可以看出，随着河南省养殖业的迅猛发展，河南省年畜禽粪便产生量也在迅速增长。1990年河南省的畜禽粪便产生量为12 748.3万t，而到了2000年就达到了 26 254.9万t，翻了1番，此后的10年间基本维持在26 000万～27 000万t之间。在各种畜禽粪便中增长最快的是家禽粪便，由1990年的992.3万t增长到2011年的3 364.4万t，增长了2.4倍。2011年河南省畜禽粪便产生量中各种畜禽贡献量依次为：猪13 385.0万t，占总量的50.1%；牛7 504.0万t，占总量的281%；家禽3 364.4万t，占总量的12.6%；羊1 798.6万t，占总量的6.7%；兔643.4万t，占总量的2.4%。目前，河南省猪粪便的产生量已超过全省畜禽粪便产生量的一半，所以在环保治理中，应将其作为重中之重。

2.3河南省畜禽粪便对环境的影响

2.3.1河南省畜禽养殖业的养分产生量及其耕地负荷量根据公式（2）计算出河南省畜禽养殖业产生的养分总量及其耕地负荷量，结果见表5。

从表5可以看出，河南省畜禽粪便中的氮、磷、钾养分总量随着畜禽饲养量的增加而增加，到2011年时已分别达到了130.2万、37.6万、99.6万t，是1990年的2.1、2.4、2.0倍。河南省2011年化肥施用总量折纯为596.8万t，居全国第1位，其中氮肥216.2万t、磷肥106.6万t、钾肥55.7万t[5]。如果将2011年河南省畜禽粪便中的养分全部施入农田，其氮、磷含量分别相当于同年施用化肥量的60.2%、35.3%。畜禽粪便中这些丰富的养分资源如果能够得到合理利用，不仅可以减少化肥投入量，而且可以缓解河南省钾肥资源不足的问题。但是畜禽粪便如不经妥善处理直接排放到环境中，势必会造成水体、土壤和空气污染。

目前，对于畜禽粪便处理的主要出路仍然是作为肥料还田，许多畜牧业发达国家一般也是采用种养结合的模式，将农田作为畜禽粪便的负载场所，用充足的土地来消纳畜禽粪便表5河南省畜禽粪便中养分总量及其耕地负荷情况

中的养分。因此，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耕地土壤的污染风险。从表5可以看出，1990年河南省畜禽粪便耕地负荷、氮耕地负荷和磷耕地负荷分别为18.5 t/hm2、90.2 kg/hm2和 22.5 kg/hm2，而到了2000年已分别达到了38.2 t/hm2、190.2 kg/hm2 和48.0 kg/hm2，增长了1倍左右，此后的10年便一直维持在较高水平，不曾下降过。

虽然我国还没有设定单位面积耕地土壤的畜禽粪便以及氮、磷养分的限量标准，但多数学者认为耕地能够负荷的畜禽粪便量约为30 t/hm2[13]，粪肥年施氮量的限量标准为 170 kg/hm2，年施磷量的限量标准为35 kg/hm2[14]。从表5还可以看出，2011年河南省畜禽粪便耕地负荷已达到或超过这些限量标准，而考虑到规模化养殖场粪便产生量的集中性，河南省规模化畜禽养殖场周围土地的粪便负荷已明显超过其承载能力。

2.3.2河南省畜禽粪便及其氮、磷、钾养分流失量畜禽粪便在堆放及清粪冲洗过程中极易进入到水体中，而且河南省许多养殖场建在河流边上，畜禽粪便不经处理直接被排放到河流中。随着河南省规模化养殖场的不断发展，畜禽粪便随水流失量也在不断增大。据研究，中国畜禽粪便进入水体的流失率保持在2%～8%的水平上，而液体排泄物则可能达到50%[15]。考虑到河南省气候、降水以及粪便管理模式等特点，粪便流失量取8%，尿以50%估算出河南省畜禽粪便及养分年流失量（表6）。

从表6可以看出，河南省养殖业年粪便流失量从1990年的670.2万t增长到2011年的1 275.5万t，增长0.9倍左右；而年尿液流失量也由1990年的2 185.5万t增长到2011年的5 376.0万t，增长了1.5倍。由此带来的畜禽粪便中氮、磷、钾流失量分别从1990年的11.6万、1.6万、13.4万t增长到2011年的23.2万、4.0万、24.2万t。

畜禽粪便中高浓度的氮、磷养分通过径流、渗漏等途径进入水体，不仅造成资源浪费，而且会导致水体富营养化，是农业面源污染的主要来源之一。根据河南省统计年鉴的数据[9]可知，2011年河南省工业废水中的铵态氮排放量为139万t，生活污水中铵态氮排放量为7.25万t。因此，2011年河南省畜禽养殖业的氮流失量分别是同期工业废水和生活污水氮排放量的16.7、3.2倍，已成为河南省流域水体富营养化的主要原因，其贡献已大大超过工业废水和生活污水。

3结论

过去20年间，河南省畜牧业发展迅猛，畜禽粪便产生量也在迅速增长。2011年河南省畜禽粪便产生量为 26 695.4万t，是1990年的2.1倍，折算成氮130.2万t、磷37.6万t和钾99.6万t。不同畜禽中，以猪的粪便产生量最高，占总量的50.1%；其他依次为牛28.1%、家禽12.6%、羊6.7%、兔2.4%。目前，河南省畜禽粪便的污染中，猪粪便的产生量已超过全省畜禽粪便排放总量的一半，所以在环保治理中，应将其作为重中之重。

河南省养殖业污染风险正不断加大。1990年河南省畜禽粪便耕地负荷、氮耕地负荷和磷耕地负荷分别为 18.5 t/hm2、90.2 kg/hm2和22.5 kg/hm2；而到了2011年已分别达到了37.1 t/hm2、180.8 kg/hm2和52.2 kg/hm2，明显超过耕地的承载能力，存在较严重的土壤和水体污染。同时，河南省畜禽粪便中氮、磷、钾流失量分别从1990年的 116万、1.6万、13.4万t增长到2011年的23.2万、4.0万、24.2万t。2011年河南省畜禽养殖业的氮排放量分别是同期工业废水和生活污水氮排放量的16.7、3.2倍，已成为河南省流域水体富营养化的主要原因，其贡献大大超过工业废水和生活污水。endprint

在传统的家庭畜禽养殖中，畜禽粪便可以作为有机肥料及时使用，一般不会产生严重的环境污染。但是，规模化畜禽养殖的情况完全不同，由于农牧脱节严重，畜禽粪便产生量大、过于集中，不可能完全实现合理的直接还田利用，如果处理不当，就会造成环境污染。2005年以后，随着畜牧业生产方式的快速转变，河南省畜禽养殖的规模化程度不断提高，畜

禽养殖业污染风险势必会随之不断加大。因此，河南省应采取积极有效的措施来防治畜禽养殖业的污染。

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在传统的家庭畜禽养殖中，畜禽粪便可以作为有机肥料及时使用，一般不会产生严重的环境污染。但是，规模化畜禽养殖的情况完全不同，由于农牧脱节严重，畜禽粪便产生量大、过于集中，不可能完全实现合理的直接还田利用，如果处理不当，就会造成环境污染。2005年以后，随着畜牧业生产方式的快速转变，河南省畜禽养殖的规模化程度不断提高，畜

禽养殖业污染风险势必会随之不断加大。因此，河南省应采取积极有效的措施来防治畜禽养殖业的污染。

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在传统的家庭畜禽养殖中，畜禽粪便可以作为有机肥料及时使用，一般不会产生严重的环境污染。但是，规模化畜禽养殖的情况完全不同，由于农牧脱节严重，畜禽粪便产生量大、过于集中，不可能完全实现合理的直接还田利用，如果处理不当，就会造成环境污染。2005年以后，随着畜牧业生产方式的快速转变，河南省畜禽养殖的规模化程度不断提高，畜

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