吉林省畜禽粪尿总量估算及其环境风险分析

祝延立等

摘 要：利用统计资料和文献数据，结合国内外研究，确定吉林省畜禽粪尿资源的计算参数和计算方法。根据吉林省2011年畜禽饲养量的统计数据估算了吉林省畜禽粪尿产生量、污染物产生量及其流失量。结果表明：2011年吉林省畜禽粪尿总量为7614.99万t，畜禽粪尿污染物产生量910.86万t，污染物流失总量为273.26万t，吉林省畜禽粪尿单位耕地负荷为11.16t/hm2。畜禽粪尿总量集中分布在长春、四平、吉林和松原地区。吉林省畜禽粪尿污染物承载量环境风险大的县域分布在长春、四平、松原和白山地区。

关键词：畜禽粪尿；环境风险；耕地负荷；吉林省

中图分类号 S81 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）15-131-04

Abstract：The calculating parameters and method of manure resources was analyzed and determined based on statistical data and literatures in Jilin province. According to the statistical data of Jilin province in 2011， the paper estimated the amount of livestock animal， pollutant generation and loss of pollution in Jilin province. The results show that： the livestock and poultry manure was totaled 761.49 million tons， poultry waste was totaled 9.1 million tons， pollutant loss was totaled 2.73 million tons， and poultry manure cropland load unit 11.16 tons/hectar of Jilin province in 2011.The total amount of livestock and poultry manure mainly distributed in Changchun， Sipping， Jilin and Songyuan area. The land carrying capacity of the county distribution of environmental risks in Changchun， Siping， Songyuan and Baishan region of Jilin Province livestock waste pollution.

Key words：Livestock and poultry manure；Environmental risk；Land carrying capacity；Jilin Province

近年来，吉林省畜牧业生产规模化程度不断提高，经济效益稳步增长。吉林省将发展现代畜牧业作为发展农业经济的重要任务。然而相对于规模化畜禽养殖业蓬勃发展，吉林省的养殖业生产管理水平比较粗放，畜禽粪便没有得到充分利用，养殖业废弃物污染问题日益突出[1]。及时准确地估算畜禽粪便的产生量，了解其空间分布规律和变化特征，合理规划和开发利用畜禽粪便资源，将有助于缓解畜禽粪便排放带来的生态环境问题。因此，本文根据吉林省畜禽统计数据，估算吉林省畜禽粪便资源产生总量及其污染物COD、BOD、NH3-N等有害物质的含量，分析耕地的畜禽粪便负荷量、污染物的环境风险，以期为吉林省养殖业的合理布局、科学区划、畜禽粪便资源利用及环境污染的整治提供科学依据。

1 研究方法与数据

1.1 基础数据 本研究主要对象是2011年吉林省及其各县域的禽养殖种类、数量，数据来源于《中国统计年鉴2012》、《吉林统计年鉴2012》，并对统计年鉴中的原始数据进行了符合研究的处理。本研究按照畜禽饲养量、饲养周期和养殖期内的粪尿排放系数进行计算：畜禽粪尿总量=饲养量×排放系数×饲养周期。

猪：吉林省养猪的平均饲养期一般为199d[2]。因此，猪的饲养数量就是当年的出栏数，吉林省饲养量1480.2万头；牛：吉林省牛养殖主要是黄牛和奶牛，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。因此，吉林省黄牛的饲养量为405.7万头，奶牛为18万头；羊、马、驴和骡：生长期一般长于1a，因此，将其饲养周期确定为365d，采用年末存栏量作为当年的饲养数量。吉林省饲养量羊为391.6万只、马45.8万匹、驴23.2万头、骡子12.9万头；家禽：数据未区分鸡鸭鹅种类和统计出栏量，蛋鸡的饲养周期超过1a，肉鸡饲养周期为60d，鸭、鹅日排泄量高于鸡。因此，本研究将家禽数量均计算为蛋鸡数量，以此作为家禽总数量。吉林省家禽饲养数量为15 302.8万只。

1.2 参数确定 畜禽的粪尿日排泄量与品种、体重、生理状态、饲料组成和饲喂方式等均相关。中国目前尚没有国家权威部门发布的整套的畜禽粪尿排泄系数，研究者引用的系数出处也不尽相同。确定畜禽粪尿排物系数及其污染物的含量是一项较为复杂的工作，通过查阅国内近年来的研究成果[2-15]，收集其中与畜禽粪尿排泄及其污染物的相关参数，并进行比较和计算，取其平均值作为各种畜禽新鲜粪尿及其污染物的排放系数（表1）。另外，多数研究将牛、猪、羊污染物含量的数据，按照粪便和尿液分别列出，但是实际上由于粪尿排泄数量很难分开统计，所以把牛、猪、羊、马驴骡的粪便和尿液污染物含量相加作为粪尿污染物含量。

畜禽粪尿堆放及清粪冲洗极易流失进入到水体中，一般通过两种途径进入水体：一是在饲养过程中直接排放进入水环境；二是在堆放储存过程中因降雨和其他原因进入水体。不同地区、不同管理水平下畜禽粪尿的流失程度差异很大。据1997年国家环保总局对畜禽养殖场粪尿流失情况的研究，从全国来看[3]，畜禽粪便污染物进入水体的流失率在2%～8%的范围内，而液体排泄物则可能达到5O%。根据实地调查，结合吉林省相关研究，确定吉林省畜禽粪尿流失率为30%。

1.3 计算方法 根据基础数据和计算参数，本研究采用的计算方法汇总如下[4-6]：

（1）畜禽粪尿产生量计算方法主要是：黄牛、奶牛、马、驴、骡、羊、蛋鸡采用下式计算：粪尿产生量=饲养量×年排泄量；猪则采用下式计算：粪尿产生量=饲养量×199d×日排泄量。

（2）畜禽粪尿污染物产生量计算方法：畜禽粪尿污染物产生量=畜禽粪尿产生量×畜禽粪尿污染物含量

（3）畜禽粪尿及其污染物耕地承载量计算方法：畜禽粪尿及其污染物耕地承载量=畜禽粪尿产生量（或粪尿污染物产生量）/耕地面积。

2 结果与分析

2.1 吉林省畜禽粪尿总量 本研究计算的畜禽粪尿量主要是牛、猪、羊、马、驴、骡以及家禽，对于吉林省的梅花鹿及家兔等未考虑，会造成粪尿总量偏小。根据上述计算方法，计算出2011年吉林省畜禽粪尿总量为7 614.99万t，其中黄牛粪尿总量为4 097.57万t，占粪尿总量的53.81%；其次为猪粪尿量1561.17万t，占20.5%；第三位为家禽粪便量815.64万t，占10.71%；奶牛粪尿量为349.2万t，占4.59%，马驴骡粪尿量合计为450.72万t，占5.92%，羊粪尿为340.69万t，占4.47%。可以看出吉林省畜禽粪尿量的产生量主要是牛、猪、家禽，三者合占总量的89.61%。

2.2 吉林省畜禽粪尿量资源分布 吉林省畜禽粪尿资源量的空间分布不平衡，差异性显著，主要集中在吉林省中部地区。其中，长春市畜禽粪尿量最大，为2 435.03万t，占畜禽粪尿总量的31.98%；其次为四平市，畜禽粪尿量为1 685.36万t，占总量的22.13%；第三位是松原市，畜禽粪尿量为970.91万t，占总量的12.75%，最低的为白山市仅占总量的1.72%。长春、四平和松原既是吉林省粮食主产区，也是吉林省的畜牧业生产基地，三者合占粪尿资源总量的66.86%。

从县域空间分布上看，年产粪尿量超过800～200万t的县域共有14个，主要是榆树、梨树、农安、德惠、九台、公主岭、伊通、长岭等县域，集中分布在吉林省中部地区；年产粪尿量50～200万t的县域共有16个，主要分布在东部的通化市、白山市和西部的白城市；年产粪尿量50万t以下县域共计18个，主要集中在东部的延边州和长白山山区。从畜禽粪尿种类的空间分布上看，牛粪量超过200万t主要有榆树、德惠、梨树、农安、九台、伊通和长岭，说明吉林省黄牛和奶牛养殖业主要集中在这些县域；猪粪超过100万t县域主要有梨树、农安、榆树、德惠、公主岭和九台，上述地区是猪养殖业的集中地区；家禽粪便超过50万t的县域主要是长春市区、伊通县、扶余、榆树、梨树和公主岭。

2.3 吉林省畜禽粪尿污染的环境负荷

2.3.1 畜禽粪便流失污染负荷估算 吉林省畜禽粪便产生的污染物主要是COD、BOD、NH3-N、TP、TN。根据畜禽粪尿污染物产生量计算方法和污染物排泄系数，计算2011年吉林省畜禽粪便污染物总量为910.86万t，COD、BOD、NH3-N、TP、TN产生总量分别为406.34万t、348.19万t、35.21万t、20.87万t、100.25万t。畜禽粪便污染物产生量最多的地区为长春297.06万t，占总量的32.61%，吉林市为120.99万t，占总量的13.29%，四平市为203.57万t，占22.35%，松原市为110.1万t，占12.09%。污染物排放量多的地区依次是长春、四平、吉林和松原。根据实地调查，结合相关研究，确定吉林省畜禽粪尿流失率为30%，计算得出畜禽粪便流失污染负荷总量为273.26万t，COD、BOD、NH3-N、TP、TN分别为121.9万t、104.46万t、10.56万t、6.26万t和30.08万t。

2.3.2 耕地畜禽粪便负荷 长期以来，畜禽粪便一直作为农业生产的肥料返田使用。如果粪肥供给的养分超出当地农作物达到目标产量所需，会造成作物施肥过量。一方面，不利于作物的生长；另一方面，增加了非点源污染物的来源量，使周边水体受到严重的污染威胁。根据中国农业大学李国学的研究，尽管不同畜禽品种和不同区域会有所变化，但是一般每hm2土地能够负荷的畜禽粪尿在30～45t左右，如果高出这一水平，就会带来土壤的富营养化，对环境产生影响[3]。一般认为预警值为R=Q/P，Q是畜禽粪尿重量负荷量，P是有机肥最大适宜施用量。目前，吉林省畜禽粪便处理的方式是作为有机肥料直接还田，其余大部分畜禽粪便被直接任意堆放。因此，吉林省畜禽粪便负荷量以农田面积作为实际的负载面积，根据吉林省各市县的种植业和养殖业的特点，这里P值取最大限度35t比较适合。根据相关研究[6-15]确定分级为：Ⅰ级（≤0.4）为无环境威胁，Ⅱ级（0.42.0）为环境威胁很严重。

根据表3可以看出，吉林省畜禽粪尿量负荷量为11.16t/hm2，COD、BOD、NH3-N、TP、TN的单位耕地负荷量为0.6t/hm2、0.51t/hm2、0.05t/hm2、0.03t/hm2、0.15t/hm2。畜禽粪尿量负荷大的地区主要是白山、长春、四平和吉林地区，粪尿负荷量超过吉林省平均水平，预警值超过0.4，稍有环境威胁。目前吉林省畜禽排泄物对耕地的负荷尚未影响到环境，但预警值值有上升趋势，耕地面积每年的增加量是很小的，甚至减少，但随着畜牧业的快速发展，畜禽养殖量的迅速增加，畜禽排泄物的量将以较快的速度增加，因此，畜禽排泄物对耕地负荷仍是一个不可忽视的重大问题。

3 结论与讨论

（1）近年来，吉林省畜禽养殖业发展迅速，规模化养殖不断扩大，目前规模化养殖农户个体散养为吉林省畜牧业发展的主要形式。畜禽养殖业集中分布在中部和西部的粮食主产区，并出现不断扩散的趋势。

（2）2011年，吉林省畜禽粪尿总量为7 614.99万t。畜禽粪尿种类主要是牛粪、猪粪和鸡粪，占总量的89.61%。畜禽粪尿量集中分布的地区长春、四平、吉林和松原。吉林畜禽粪尿产生的污染物主要是COD、BOD、NH3-N、TP、TN，分别为406.34万t、348.19万t、35.21万t、20.87万t、100.25万t。畜禽粪便流失污染负荷总量为273.26万t，COD、BOD、NH3-N、TP、TN分别为121.9万t、104.46万t、10.56万t、6.26万t和30.08万t。吉林省畜禽粪尿单位耕地承载量11.16t/hm2，COD、BOD、NH3-N、TP、TN的单位耕地负荷量为0.6t/hm2、0.51t/hm2、0.05t/hm2、0.03t/hm2、0.15t/hm2。畜禽粪尿污染负荷量较大的地区主要有白山、长春、四平和吉林。粪尿负荷量超过吉林省平均水平，预警值超过0.4，稍有环境威胁。总体上吉林省的畜禽粪尿对环境没有影响，长春、四平、吉林市和白山市稍有环境威胁。

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