畜牧业环境承载能力估算及预警分析

于 涛

（内蒙古乌兰察布市动物疫病预防控制中心，内蒙古乌兰察布 012000）

畜牧业环境承载能力估算及预警分析

于 涛

（内蒙古乌兰察布市动物疫病预防控制中心，内蒙古乌兰察布 012000）

对乌兰察布市11个旗县（市区）2017年度生猪、肉羊、肉牛、奶牛的养殖统计数据进行了分析，估算了畜禽粪便年排放量和以氮含量为标准的猪粪当量，在此基础上计算了农田畜禽粪便负荷量，并对各旗县（市区）农田畜禽粪便承受程度进行了风险评价。结果表明，乌兰察布市畜禽粪便年排放量已达11353207t；畜禽粪便猪粪当量农田年均负荷量为17.30t/hm2·a；畜禽粪便已对2个旗县构成Ⅱ级威胁1个旗县（市区）构成Ⅲ级威胁，对其余8个旗县（市区）暂未构成威胁。

畜禽粪便；猪粪当量；农田负荷；承受程度

近年来，乌兰察布市畜牧业发展迅速，通过示范引导和政策扶持，畜牧业呈现出向好发展态势，养殖规模化程度不断提高，绿色农畜产品输出能力不断增长。但畜禽养殖总量与可利用水资源，养殖粪污与土地消纳能力、环境承载容量之间的矛盾日显突出。为促进畜牧业可持续发展，优化乌兰察布市畜禽养殖结构，进一步有效保护和改善生态环境，现结合乌兰察布市畜牧业实际情况，对全市畜牧业环境承载能力进行测定，为全市各旗县（市区）养殖数量进行合理调整提供可靠的决策依据，从而实现经济发展和环境保护“双赢”。

1 畜牧业环境承载能力量化

1.1 数据来源

乌兰察布市有11个旗县（市区），采用的2017年各旗县（市区）畜禽养殖数量（表1）来源于《乌兰察布市农牧业局“十三五”发展规划》。在确定畜禽饲养数量时，根据各类畜禽的饲养周期选取不同的基础数据，肉牛、肉羊和生猪平均饲养周期分别为300天、210天和180天，均小于一年，因此饲养数量就是当年的出栏数，奶牛饲养周期为365天，饲养数量就是当年的存栏数。各旗县（市区）农田面积（表4）数据来源《乌兰察布市统计年鉴2016年卷》。

表1 2017年各旗县（市区）畜禽养殖数量

1.2 计算参数

畜禽日粪便排泄系数。畜禽的粪便排泄系数是指单个动物每天排出粪便的数量，它与动物的种类、品种、性别、生长期、喂养饲料甚至天气条件等诸多因素有关。因目前我国尚没有相应的国家标准，故除奶牛的排泄系数采用相关文献参数外[1]，肉牛、生猪、肉羊的排泄系数均采用2002年自然生态环境保护司发布的参数[2]（表2）

猪粪当量换算系数。本次环境承载能力测定是依据区域内土地对畜禽养殖氮养分的负荷进行风险评价。由于不同类型的畜禽粪便含氮量差异较大，其农田消纳量也有很大的差异。因此，根据各类畜禽粪便的含氮量和猪粪当量换算系数（表2），将各类畜禽粪便统一换算成猪粪当量值加以分析。

表2 各畜禽日粪便排泄系数及猪粪当量换算系数

1.3 计算方法

畜禽粪便排放量的计算

计算公式为：X＝N*T*K①

公式①中：X为各类畜禽粪便排放量，单位为t/a；N为各类畜禽饲养量，单位为头（只）；T为各类畜禽饲养期，单位为d；K为各类畜禽粪便排泄系数，单位为kg/头·d。

农田畜禽粪便负荷量的计算

计算公式为：q＝Q/S＝∑X*F/S②

公式②中：q为畜禽粪便以猪粪当量计的负荷量，单位为t/hm2·a；Q为各类畜禽粪便猪粪当量总量，单位为t/a；S为有效农田面积，单位为hm2；X为各类畜禽粪便量，单位为t/a；F为各类畜禽粪便换算成猪粪当量的换算系数。

畜禽粪便负荷警报值的计算

计算公式为：r＝q/p③

公式③中：r为畜禽粪便负荷警报值，q为畜禽粪便以猪粪当量计的负荷量，p为当地农田以猪粪当量计算的有机肥理论最大适宜施用量。

2 结果与分析

畜禽粪便排放量估算。根据（表1）2017年畜禽养殖数量和（表2）各畜禽日粪便排泄系数，按照公式①计算得出全市及各旗县市区2017年畜禽粪便排放量。

表3 2017年畜禽粪便排放量

农田畜禽粪便负荷量。为研究各旗县（市区）畜禽粪便环境承载量是否过大，引入农田畜禽粪便负荷量这一量化指标来衡量不同旗县（市区）的环境承载压力，以增强畜牧业导致的环境污染状况的可比性。按照公式②将全市2017年畜禽粪便排放量换算成猪粪当量，得出农田畜禽粪便负荷量（表4）。2017年全市平均负荷量分别为17.30t/hm2，但同一年度不同旗县（市区）之间差异很大，最大负荷量的为56.97t/hm2，而最小负荷量仅为10.53t/hm2，两者相差5倍多。而农田畜禽粪便负荷量的大小可以间接反映一个地区畜禽的饲养密度，由此可见，各旗县（市区）在畜禽饲养密度上存在较大的差异，这与当地的自然条件和经济发展水平以及饲养习惯等有着密切的关系。

表4 2017年各旗县（市区）农田畜禽粪便负荷量

畜禽粪便负荷预警值。为全面了解各地农田畜禽粪便负荷量是否过载以及对环境是否构成潜在的污染威胁，对全市各旗县（市区）畜禽粪便农田负荷量承受程度进行了预警分析。根据上海市农科院提出的畜禽粪便负荷警报值分级标准[3]，采用畜禽粪便猪粪当量负荷（q），同当地农田以猪粪当量计的有机肥理论最大适宜施用量（p）的比值r（r＝q/p）来间接表达各地畜禽粪便负荷量承受程度。其中，r即为区域畜禽粪便负荷量承受程度有关的预警值。通常情况下，当畜禽粪便负荷量为当地畜禽粪便有机肥最大可施用量0.4倍以下，即预警值r＜0.4时，该地区畜禽粪便可完全被农田环境所消纳和承受，对环境不构成污染威胁。随着预警值r的逐渐增大，畜禽粪便将逐渐超过农田的可消纳量或承受程度，对环境造成污染的威胁性就将越来越大[4]。其中猪粪当量计的有机肥理论最大适宜施用量（p）是以当地农作物对氮的需求为基准的。这一风险评估是建立在假设畜禽粪便施用后，被农作物完全吸收，没有损失的基础上的。实际上，由于施肥方式、时间等原因，畜禽粪便在返田利用过程中有所流失。因此，该预警值只是反映了作物完全吸收粪肥，没有损失的理想状态下，过量施用粪肥对环境的压力。根据全市种植特点，参照有关文献[5]，从环境风险的角度考虑，以最大适宜施用量60t/hm2·a猪粪当量作为全市各旗县（市区）农田畜禽粪便环境风险评价标准值。

表5 畜禽粪便负荷警报值分级

表6 2017年畜禽粪便负荷警报值

3 结论

（1）畜禽粪尿排放量和用水量与动物种类、性别、生长期、饲料、天气条件等因素有关，本次仅对出栏生猪、肉羊、肉牛和存栏奶牛生长周期内平均粪尿排放量和用水量进行了估算，获取的数据有一定的局限性，其结果仅供参考。

（2）经估算，2017年乌兰察布市市11个旗县（市区）畜禽粪便年排放量为11353 207t。其中羊和猪的年粪便排放量之和占总排放量的63.68%，故今后在治理畜禽粪便的污染中，应以羊和猪粪便污染为治理重点。

（3）农田畜禽粪便负荷量分析结果显示，全市猪粪当量负荷分布在10.53～56.97t/hm2·a之间，平均值为17.30t/hm2·a。

（4）畜禽粪便负荷承受程度预警分析结果表明，除对8旗县（市区）环境暂未构成威胁外，已对2个旗县（市区）构成Ⅱ级威胁和对1旗县（市区）构成Ⅲ级威胁。

[1]张国印，茹淑华，孙世友，等.河北省畜禽粪尿产污量估算以及污染风险评估[J].河北农业科学，2016，20（4）：66-71.

[2]国家环保总局自然生态保护局.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]沈根祥，汪雅谷，袁大伟.上海市郊农田畜禽粪便负荷量及其警报与分级[J].上海农业学报，1994，（S1）：6-11.

[4]王晓燕，汪清平.北京市密云县耕地畜禽粪便负荷估算及风险评价[J].农村生态环境，2005，（1）：30-34.

[5]韩燕雁，王清颖，李洪曙，等.养羊粪污产量及土地负荷量研究[J].中国畜禽种业，2015，11（4）：29-30