新疆生产建设兵团畜牧业高质量发展规划资源环境承载力研究

郜兴亮，刘福元*，孙新文，杨勇，沙磊，刘根俊，叶冬冬，杨井泉

1.新疆农垦科学院畜牧兽医研究所，新疆石河子 832000；

2.石河子大学动物科技学院，新疆石河子 832000；

3.新疆生产建设兵团农业农村局，乌鲁木齐 830000

目前，我国经济逐步由高速增长阶段转向高质量发展阶段，在面临日益严峻的资源环境约束情况下，畜牧业同样从数量扩张的快车道转向经济、生态、社会效益并重的高质量绿色发展道路。畜牧业高质量发展应充分考虑资源环境承载，实现资源节约、环境友好的畜牧业高效、可持续发展方式。

新疆生产建设兵团（以下简称兵团）地处我国西北地区，耕地面积105.71万hm2，东西和南北相距各1 500 km。由14个师(13个农业师)和175农牧团场组成，分布在天山南北的塔克拉玛干、古尔班通古特两大沙漠边缘和自然环境恶劣的边境沿线[1]。畜牧业是兵团的传统基础产业和特色优势产业，是农业的重要组成部分，是团场经济的重要支柱，在保障食物安全、繁荣农村经济、促进农牧民增收等方面发挥着重要作用，是全面实施乡村振兴的核心产业，也是加快构建新发展格局的战略支撑。

为明确“十四五”期间兵团畜牧业的发展目标与重点任务，突出发展规划的指导性和统领性，进一步加快推进兵团畜牧业高质量快速发展，本文从饲草料供给、水资源供给和畜禽粪污土地承载力共3个方面对兵团未来畜牧业发展资源环境承载力进行深入研究，旨在为进一步推进种养结合与农牧循环、构建环境友好型畜牧业、建立畜牧业可持续发展新格局提供技术和理论支撑。

1 材料与方法

1.1 出栏量基本情况

试验数据来自新疆生产建设兵团农业农村局以及下属各师市农业农村局提供的2025 年畜牧业畜禽计划存出栏量。为方便估算年草料消耗量，奶牛、肉牛、肉羊、猪、蛋鸡取其存栏量（养殖周期超过1 年），肉鸡取其出栏量（养殖周期不超过1 年）估算年草料消耗量，汇总后得到表1。

表1 兵团各师主要畜禽存栏情况 万头（万只）

1.2 饲草料供给畜禽日粮需要的草料量参数

根据新疆地区目前奶牛、肉牛、肉羊、生猪、蛋鸡、肉鸡共6个畜禽品种的养殖现状，主要饲草料原料种类有苜蓿、玉米青贮、秸秆等粗饲料，精饲料主要包括玉米和棉粕；以新疆地区目前中等自繁自养规模养殖场平均每日主要饲草料原料需要量及经验值为折算参数，得出表2。

表2 畜禽日粮所需主要饲草料原料量

1.3 优质饲草及精饲料原料用量估算

依据《兵团统计年鉴（2020 年）》[1]，查找2019 年度各师苜蓿、玉米产量并推算出棉粕产量，根据各师提供资料统计青贮玉米产量，并和2025年度畜禽需要量进行对比。

1.4 秸秆等粗饲料原料用量估算

根据2020 年兵团年鉴，查找出2019 年度各师产秸秆等粗饲料的主要作物种类、面积及产量，分别统计了小麦秸秆、玉米秸秆、稻草秸秆、大麦秸秆、甜菜渣、棉副产品（棉壳和机采棉棉叶及细枝）及其他副产品（豆类、薯类、油料、瓜果类、打瓜籽）共8 种主要粗饲料的产量，并和2025 年度畜禽需要量进行对比。秸秆通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花和其他农作物在收获籽实后剩余的部分。按照1 kg 稻米可产生1.5 kg 稻草，l kg 小麦可产生1.5 kg 麦秸，l kg 玉米可产生4 kg 玉米秸秆，l kg 大麦可产生1.5 kg 麦秸。日加工甜菜4 500 t，日产甜菜颗粒粕260 t（5.8%）[2]。其他主要包括：豆类、薯类、油料、瓜果类、打瓜籽，按照4 kg 产量产1 kg秸秆估算。由于新疆地区棉田的秸秆大部分不收获，采集用作粗饲料的主要是机采棉经筛分去除杂质后的棉叶、细枝、棉壳等秸秆。根据棉花单位面积产量、混杂率和采净率[3]，最终推算出机采棉经筛分选后的棉叶、细枝及棉壳的产量，以及筛去细土等杂质后可用于养殖的秸秆量。

1.5 畜禽用水量估算参数

以新疆地区气候条件下目前中等自繁自养规模养殖场平均水需要量与干物质和精料比值（经验值）为折算参数，得出表3。

表3 畜禽所需饮水量

1.6 畜禽用水量分析方法

根据2020 年度兵团年鉴数据，结合2019 年畜禽实际存出栏量计算所需用水量，根据2025年牲畜计划存出栏量（表1）计算预期所需用水量，水的损耗在原基础上又增加20%。并根据各师目前饮用水资源具体情况进行比较分析。

1.7 畜禽粪便排泄系数及其中的养分含量方法

畜禽粪便的日排泄量与品种、体质量、生理状态、饲料组分和饲喂方式等相关[4-5]。我国目前尚没有相关的国家标准，根据兵团的实际情况，奶牛、蛋鸡、肉鸡参考王方浩等[6]的排泄指标及其中养分含量作为参考；肉牛、肉羊、猪参考包维卿等[7]的排泄指标及其中养分含量作为参考。

本研究在估算畜禽产生的粪便总量及选用畜禽粪便养分含量系数时均采用的是畜禽直接排泄的新鲜粪便总量及养分含量[8]，计算标准见表4。

表4 畜禽粪便排泄系数及其中的养分含量

1.8 畜禽粪污土地承载力计算方法

根据2025 年牲畜存出栏量（表1）并采用农业农村部畜禽养殖土地承载力计算方法[10]，计算出兵团各师畜禽粪污最终可用于还田的氮（N）、磷（P）产生量。根据《兵团统计年鉴（2020 年）》[1]，得到2019年各师种植品种与总产量，根据表2 主要饲草料原料量同样计算出兵团及各师农田有机肥中N、P 的消纳量，并进行对比分析。

1）作物种植面积与产量计算。本研究中兵团作物种植面积与产量数据来源于《兵团统计年鉴（2020 年）》公布的统计资料，数据统计截至2019 年年底。统计出2019年兵团及各师水稻、小麦、玉米、大麦、豆类、薯类、油料、棉花、甜菜、蔬菜、瓜果类、打瓜籽、苜蓿的种植面积和产量。2019 年兵团农作物播种面积为138.489×104hm2。

2）主要农作物形成100 kg 经济产量所需的N、P 量计算。表2 整理了兵团主要农作物形成100 kg经济产量所需的N、P 量数据，其中水稻、油料、小麦、棉花、玉米、甜菜、打瓜籽参考《新疆主要农作物营养套餐施肥技术》[9]；对查阅不到本地区试验数据的大麦、豆类、薯类、苜蓿等参考董红敏等[10]的研究；蔬菜和瓜果类参考邱乐丰等[11]的研究。

1.9 数据统计与分析

饲草料资源承载力分析、畜禽养殖水资源承载力分析和畜禽粪污土地承载力分析数据处理采用新疆农垦科学院畜牧兽医研究所养殖环境与粪污处理团队研发的“畜禽粪污土地承载力测评系统”专业软件测算。

2 结果与分析

2.1 2025年需要的主要饲草料量估算

根据表1 和表2，计算出各师2025 年全年苜蓿、玉米青贮、秸秆、精饲料及玉米和棉粕的需要量，具体情况见表5。

表5 主要农作物形成100 kg经济产量所需的N、P量

2.2 饲草资源承载力分析

1）优质饲草供需。从表6 可知，按照2025 年全兵团牲畜计划养殖量，则苜蓿缺口为19.29 万t，按9.0 t/hm2估算，需要种植苜蓿面积为2.14 万hm2；同样按照2025年全兵团牲畜计划养殖量，则玉米青贮缺口687.07 万t，按59.97 t/hm2估算，需要种植玉米青贮面积为11.45 万hm2；全兵团2025 年度需要苜蓿和青贮玉米种植面积合计为13.60万hm2，才能满足目标养殖量所需要的优质饲草供给量；未来苜蓿种植面积需要在现有基础上提高1.6 倍，玉米青贮的种植面积需提高7.9 倍，可见未来提高玉米青贮的种植面积是关键。从各师具体情况来看，有6 个师苜蓿种植面积可以满足未来牲畜发展所需要的供给量，但还有5 个师苜蓿种植面积不能满足未来牲畜发展所需要的供给量，特别是第四师、第六师和第八师缺口较大，缺口分别达到4.27 万、11.63 万和10.03 万t，未来需要分别种植0.47 万、1.29 万和1.12万hm2苜蓿。有13个师玉米青贮种植面积均不能满足未来牲畜发展所需要的供给量，特别是第四师、第六师、第七师、第八师和第九师缺口较大，缺口分别达到82.98 万、203.54 万、62.70 万、72.88 万和90.43 万t，未来需要分别种植1.38 万、3.39 万、1.05万、1.22万和1.51万hm2玉米青贮。

表6 2025年度各师需要主要饲草料量 t

2）精饲料原料供需。从表7 可知，根据2025 年全兵团牲畜计划养殖量，玉米缺口为337.04 万t，按12.86 t/hm2估算，需要种植玉米面积为26.19万hm2，未来玉米种植面积需要在现有基础上提高2.47 倍；同样根据2025年全兵团牲畜计划养殖量，棉粕没有缺口，且盈余60.99 万t。从各师具体情况来看，有2个师玉米种植面积可以满足未来牲畜发展所需要的供给量，但还有11个师玉米种植面积不能满足未来牲畜发展需要，特别是第一师、第二师、第五师、第六师、第七师、第八师和第十二师缺口较大，缺口分别达到37.56 万、24.96 万、20.52 万、132.86 万、31.26 万、59.10 万和25.93 万t，未来需要分别种植2.92 万、1.94 万、1.59 万、10.32 万、2.43 万、4.59 万和2.02 万hm2玉米。从各师具体情况来看，有7 个师棉花种植副产品中的棉粕，可以满足未来牲畜发展所需要的供给量，但还有5 个师不能满足未来牲畜发展所需要的供给量，特别是第四师、第六师、第九师和第十二师缺口较大，缺口分别达到4.28万、4.36万、3.74 万和3.13 万t，按照全兵团皮棉平均产量为2 332.83 kg/hm2换算可得棉粕的平均产量1 504.65 kg/hm2，估算未来分别需要种植2.84万、2.90万、2.49万和2.09万hm2棉花。

3）秸秆等主要粗饲料原料供需估算。从表8可知，按照2025 年全兵团牲畜计划养殖量，秸秆等主要粗饲料原料没有缺口，且有盈余169.63 万t，盈余率56.25%。从各师具体情况来看，有10 个师秸秆等主要粗饲料原料可以满足未来牲畜发展所需要的供给量，但还有3 个师秸秆等主要粗饲料原料不能满足，分别是第六师、第十师和第十三师，缺口分别达到10.75万、5.6万和1.18万t。

表8 秸秆等主要粗饲料原料供需估算对比表

2.3 畜禽养殖水资源承载力分析

通过表1、表2 和表3，可以计算出不同团场2020 年度和2025 年度所需要的饮水量，查找各师年度饮水量和生活用水量，评估各师饮用水供给潜力。总体来说，2025 年畜禽饮用水量兵团及各师都有不同程度的增长。从增长率上来看，全兵团2025年畜禽饮用水量在2020 年基础上需要增长39.63%；其中第十二师增长率最大，饮用水量增长294.94%；第五师、第一师、第九师、第七师、第八师、第二师的增长率依次需要提高99.87%、74.92%、61.05%、45.74%、39.05%、33.92%，均超过了2020 年度用水量的1/3；第六师增长率最小，饮用水量在2020 年的基础上需要增长9.11%。从增长量上来看，全兵团2025 年畜禽饮用水量在2020 年的基础上需要增长563.41 万t；其中第八师增长量最大，88.52 万t；第一师、第九师、第十二师、第五师、第七师、第四师和第二师增长量依次需要增长80.04 万、76.64 万、71.76 万、69.47 万、63.82 万、38.68 万 和34.30 万t，均超过了30 万t；第十四师增长幅度最小，饮用水量在2020年的基础上需要增长3.62万t。

2.4 畜禽粪污土地承载力分析

通过表1、表2、表3、表4 和表5 及产量递增幅度，测算出2025年兵团各师畜禽粪污氮和磷的土地承载力情况（表9）。

表9 2025年度兵团各师畜禽粪污土地承载力估算结果

从全兵团来看，以氮测算承载力指数为0.3＜1，以磷测算承载力指数为0.22＜1，均不超载；兵团达到2025年计划养殖量后仍可增加3 053万个猪当量（即再增长2025 年养殖猪当量的2.33 倍）才能达到畜禽粪污土地承载力的平衡，可以预见未来兵团畜禽养殖的土地消纳粪污能力潜力很大。13个师中只有第十二师超载，以N测算，承载力指数为4.90＞1，以P测算，承载力指数为3.26＞1，均严重超载。有12个师不超载，以N 测算，承载力指数为（0.18～0.65）＜1，以P测算承载力指数为（0.15～0.70）＜1，均不超载，且发展空间仍较大。

3 讨论

3.1 饲草料供需量的影响

新疆兵团地处我国西北边陲，地域广阔，运输距离较远，苜蓿和青贮玉米作为反刍动物养殖所必需的优质饲草，必须满足供应需求。通过预测兵团2025 年度牛羊养殖量，进一步测算苜蓿及玉米青贮需要量，核算全兵团在2020 年基础上还需要种植13.33 万hm2左右的苜蓿及玉米青贮才能满足牛羊养殖发展的需要，在“十四五”畜牧业发展规划中必须落实分解苜蓿及玉米青贮种植指标。近年来优质牧草市场价格持续走高，苜蓿干草和玉米青贮市场价格分别从2018年的1.3元/kg 和0.2元/kg 提升到了2021 年的2.2元/kg 和0.35元/kg，加上兵团牧草种植补贴政策的实施，能够保证未来牛羊发展对优质牧草的需要。但作为经济作物棉花主产区的第六师需要增加4.67万hm2左右的苜蓿及玉米青贮种植面积才能满足发展需要，难度较大，建议在进行“十四五”畜牧业规划时，一定要核定未来“粮改饲”和“经改饲”的面积，科学设定未来牛羊养殖量。

玉米作为新疆地区最主要的畜禽精饲料原料，占比一般在50%～65%。新疆地区作为全国玉米主产区，玉米常年种植面积稳定在66.67 万hm2，总产量858.37 万t，新疆地区玉米产量过剩，常年外调。未来兵团玉米缺口为337.04万t，需要新增种植玉米26.19万hm2才能满足需要，要全部依靠兵团内部种植玉米来发展畜牧业，从经济效益上来看得不偿失。未来首先可以通过购买附近自治区地方种植的玉米，满足养殖需要，另外还可以利用自身种植的小麦、大麦、高粱等替代玉米部分用量，以满足对玉米的需要量。从各师情况来看，第六师玉米缺口达到132.86 万t，需要新增种植玉米面积达到10.32万hm2，而目前该师只有19.04 万hm2耕地，仍需降低养殖量。

虽然有5个师存在未来棉粕自身供给不足，但是从全兵团来看，棉粕供给充足，且盈余60.99 万t，目前供给量是未来需求量1.87 倍。另外，非植棉区可以利用部分菜粕、葵粕等蛋白类饲料替代部分棉粕，所以除去必须外调的豆粕外，本地产饼粕类饲料可以满足未来畜禽业发展的需要。

按照2025年全兵团肉牛和肉羊计划养殖量，则秸秆等主要粗饲料原料没有缺口，且有盈余169.63万t，盈余56.25%，所以总体秸秆等主要粗饲料原料的供给量可以满足发展的需要。从各师层面来分析，第十师缺口最大，为5.6 万t，只能达到需要量的67%，但目前第十师瓜果、蔬菜等其他农作物副产品来源丰富，基本可以满足未来发展需要。未来各师要重视秸秆的收集储存和加工利用工作，逐步提高收获率，变废为宝，实现农牧业循环发展。

3.2 水资源承载力分析

新疆年平均降水量147 mm，年平均径流深度48 mm，年蒸发能力1 000 mm，干旱指数达到7 左右，是我国最干旱的内陆区，属水资源紧缺地区，单位面积产水量为全国倒数第3 位，人口缺水率为15.6%，牧畜缺水率为24.3%。2019 年新疆兵团引水量115.96亿m3，其中地表水量96.61亿m3，地下水量19.17 亿m³，其他水量0.18 亿m³。水库总数量114座，库容33.83亿m³；城乡集中供水工程共1 004处，农村分散式供水工程1 270 处；全兵团总灌溉面积为1 671.97 khm2，节水灌溉面积1 331.68 khm2。水资源已成为制约新疆和兵团经济发展的瓶颈[1]。

在编制未来“十四五”畜牧业发展规划和确定未来养殖量时，必须采取从连到团再到师最后到兵团的自下至上的方针，逐层落实和统筹畜牧业用水来源问题。建议大型规模化养殖场必须采用双供水系统，或者配备2～3 d 的存水系统，以防缺水或断水对养殖场造成不利影响。

3.3 粪污土地承载力分析

区域畜禽粪污土地承载力测定可以间接反映当地畜禽饲养密度与布局的合理性。从2025 年全兵团畜禽粪污氮磷的承载力来看，整体畜禽粪污土地承载力不超载，全兵团达到2025年计划养殖量后仍可增加3 053 万个猪当量（即再增长2025 年养殖猪当量的2.33 倍），土地消纳粪污的潜力仍很大。但兵团畜禽粪污土地承载力不超载，不能完全说明兵团内的所有土地承载力均不超载，当以师为单位进行测算时，兵团第十二师就处于超载状态。第十二师紧邻乌鲁木齐市，为典型的城郊师，具有距城市消费市场近、“肉案子”保供给的职能，但同时由于城市的不断扩展，城郊农田被征用，种植面积压缩，致使畜禽粪污土地承载力超载，未来需要减少63.5 万个猪当量或者有机肥异地销售，才能达到畜禽粪污土地承载力的平衡。同样，即使同一个地区的畜禽粪污土地承载力不超载，也不代表该地区内每个规模养殖场的土地承载力都不超载，实质上单独养殖场不超载更加重要。本研究仅用于规划需要层面的地区畜禽粪污土地承载力的测算，后续各师团的畜牧业发展规划，还需要对每个团以及团内的每个规模养殖场全部进行粪污土地承载力测算，每个养殖场均不超载，才能真正实现农牧业科学布局、种养平衡和高质量发展。

4 结论

为提高新疆兵团“十四五”现代畜牧业发展规划的引领作用，实现新疆兵团畜牧业的高质量发展，从养殖环境现状出发，本研究分别选择了从饲草料供给、水资源供给和畜禽粪污土地承载力共3个影响未来畜牧业发展的资源环境制约因素，分析研究兵团及兵团各师未来畜牧业发展资源环境承载力[12]。

按照2025 年全兵团牲畜计划养殖量，到2025年苜蓿缺口达到19.29 万t，需要种植苜蓿2.14 万hm2；同时玉米青贮缺口达到687.07 万t，需要种植玉米青贮11.45 万hm2。同时全兵团秸秆等主要粗饲料原料没有缺口，且有盈余169.63 万t。同时全兵团籽实玉米缺口为337.04 万t，需要种植玉米面积为26.19万hm2，在自身扩大种植面积的同时还需要从周边地方收购；同时全兵团棉粕没有缺口，并盈余60.99万t。

从用水增长率上来看，兵团2025年畜禽饮用水量在2020 年的基础上需要增长39.63%；从增长量上来看，全兵团2025 年畜禽饮用水量在2020 年的基础上需要增长563.41 万t。其中第十二师增长率最大，饮用水量在2020 年的基础上需要增长294.94%；第八师增长量最大，饮用水量在2020年的基础上需要增长88.52 万t。养殖场选址布局建设（扩建）前应充分考虑当地水资源供给情况。

按照2025年全兵团畜禽粪污氮磷的承载力，整体畜禽粪污土地承载力不超载，全兵团达到2025年计划养殖量后仍可增加3 053 万个猪当量（即再增长2025 年养殖猪当量的2.33 倍），土地消纳粪污的潜力仍很大。只有第十二师超载，以氮测算承载力指数为4.90＞1，以磷测算承载力指数为3.26＞1，均严重超载，需要进行调整。

总体来说，“十四五”兵团及13个农牧师畜禽养殖数量布局与其环境资源禀赋比较符合，但个别师仍需调整。