潛江市農(nóng)田畜禽糞便的污染負(fù)荷及其預(yù)警分析

孫繼成等

摘 要：對潛江市22個鎮(zhèn)處（油田礦區(qū)）2012年生豬、牛、羊、家禽的養(yǎng)殖統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，估算畜禽糞便年產(chǎn)生量和以氮含量為標(biāo)準(zhǔn)的豬糞當(dāng)量，在此基礎(chǔ)上計算農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量，并對各鎮(zhèn)處農(nóng)田糞便承受程度進(jìn)行了風(fēng)險評價和預(yù)警分析。結(jié)果表明，潛江市2012年畜禽糞便年產(chǎn)生量達(dá)54.31萬t；畜禽糞便農(nóng)田平均負(fù)荷量17.01t/hm2·a；畜禽糞便已對6個鎮(zhèn)處場構(gòu)成Ⅱ級威脅、對1個鎮(zhèn)處構(gòu)成Ⅳ級威脅、對1個鎮(zhèn)處構(gòu)成Ⅵ級威脅，14個鎮(zhèn)處場未構(gòu)成威脅。

關(guān)鍵詞：畜禽糞便；豬糞當(dāng)量；農(nóng)田負(fù)荷；預(yù)警分析；潛江市

中圖分類號 S141 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）06-115-03

近年來，潛江市畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛，畜禽養(yǎng)殖數(shù)量和規(guī)模顯著增加，生豬出欄連續(xù)3a超過100萬頭，家禽出籠連續(xù)5a超過1 500萬只。規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展解決了畜產(chǎn)品的有效供給，帶動了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，但畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的糞便污染問題對農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的影響也越來越大，畜禽糞便污染作為農(nóng)業(yè)面源污染的主要組成部分已成為世界普遍關(guān)注的問題[1]。畜禽糞便一直作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)肥料直接還田使用，如果糞肥供給的養(yǎng)分超出了農(nóng)作物達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量所需，一方面不利于作物的生長，另一方面也增加了農(nóng)業(yè)面源污染物的來源量，勢必對農(nóng)業(yè)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。

本文以2012年潛江統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)為基數(shù)，參考國內(nèi)相關(guān)科研成果[2-9]，結(jié)合潛江實(shí)際，對潛江市畜禽糞便農(nóng)田負(fù)荷當(dāng)量進(jìn)行了科學(xué)評估，對環(huán)境風(fēng)險進(jìn)行了預(yù)警分析，旨在為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會提供科學(xué)依據(jù)。

1 畜禽飼養(yǎng)及畜禽糞便的產(chǎn)生量

1.1 畜禽飼養(yǎng)情況 據(jù)潛江市統(tǒng)計年鑒資料，2012年潛江市生豬出欄107.24萬頭，肉牛出欄3.08頭，肉羊出欄2.54萬頭，家禽出籠1 780.03萬只，禽蛋產(chǎn)量3.46萬t [2]，蛋禽按每只年產(chǎn)禽蛋15kg測算，畜禽養(yǎng)殖以養(yǎng)殖小區(qū)規(guī)模化養(yǎng)殖為主，占全市畜禽養(yǎng)殖95%以上。畜禽飼養(yǎng)分布情況詳見表1。

1.2 畜禽糞便排泄系數(shù) 畜禽糞便排泄系數(shù)是指單個動物每天排出糞便的數(shù)量，它與動物的種類、品種、性別、生長期、喂養(yǎng)飼料及天氣條件等諸多因素有關(guān)[5]。通過對全市養(yǎng)殖小區(qū)調(diào)查，參考國內(nèi)同類研究成果[3-9]以及第一次全國污染源普查相關(guān)資料，確定生豬平均飼養(yǎng)期為180d，肉牛平均飼養(yǎng)周期為160d、羊和蛋禽飼養(yǎng)周期為1a（365d），肉禽平均飼養(yǎng)周期為55d。修正糞便污染物日排泄系數(shù)見表2，同時根據(jù)糞尿含N百分比，計算出豬糞當(dāng)量換算系數(shù)如表2所示。

1.3 畜禽糞便污染物產(chǎn)生量估算 畜禽糞便（尿）年產(chǎn)生量采用以下公式計算[9]：

X=N×T×K （1）

其中X為年度糞尿產(chǎn)生量，N為飼養(yǎng)量，T為飼養(yǎng)周期，K為排泄系數(shù)。

根據(jù)公式（1）計算，2012年潛江市畜禽年產(chǎn)生糞量為54.31萬t，尿量為67.08萬t，糞尿合計121.39萬t，詳見表3。

2 畜禽糞便污染物負(fù)荷

2.1 畜禽糞便污染物負(fù)荷估算 畜禽糞便處理的主要出路是作為有機(jī)肥料直接還田，因此統(tǒng)計畜禽糞便負(fù)荷量應(yīng)以農(nóng)田耕地作為實(shí)際負(fù)荷面積。鑒于各類畜禽糞便養(yǎng)分含量變化較大，統(tǒng)一換算成豬糞當(dāng)量進(jìn)行估算。豬糞當(dāng)量換算系數(shù)見表2所示。

以豬糞當(dāng)量計算的畜禽糞便負(fù)荷量q的計算公式[8]為：

q=Q/S=∑XT/S （2）

其中：q為畜禽糞便以豬糞當(dāng)量計的負(fù)荷量，單位為t/hm2·a；Q為各類畜禽糞尿相當(dāng)豬糞總量，單位為t/a；S為有效耕地面積，單位為hm2；X為各地畜禽糞尿量，單位為t/a；T為各類畜禽糞尿換算成豬糞當(dāng)量的換算系數(shù)。

根據(jù)公式（2）計算可得潛江市2012年畜禽糞便的負(fù)荷量q值見表4。

從表4可以看出，潛江市畜禽糞便平均負(fù)荷量為17.01t/hm2·a，高于全國耕地的畜禽糞便平均負(fù)荷4.19t/hm2·a[4]。根據(jù)劉培芳研究，豬糞當(dāng)量以15～30t/hm2·a為宜[5]，說明潛江市畜禽糞便污染情況總體仍處于可控狀態(tài)，但由于各鎮(zhèn)處養(yǎng)殖狀況、耕地面積不平衡，位于近郊的園林豬糞當(dāng)量負(fù)荷高達(dá)112.8t/hm2·a，而邊遠(yuǎn)地區(qū)、養(yǎng)殖規(guī)模小的熊口農(nóng)場、豬糞當(dāng)量僅為3.37t/hm2·a，兩者相差33.5倍。其中負(fù)荷量在10t/hm2·a以下的鎮(zhèn)處有5個，10～15t/hm2·a的鎮(zhèn)處有3個，15～30t/hm2·a的鎮(zhèn)處有12個，30t/hm2·a以上的鎮(zhèn)處有2個。

2.2 畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警分析 農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量的大小可以間接衡量當(dāng)?shù)匦笄蒿曫B(yǎng)密度及畜禽養(yǎng)殖業(yè)布局的合理性[5]。為全面了解各地農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷量是否過載及對環(huán)境是否構(gòu)成潛在的污染威脅，對全市各鎮(zhèn)處場畜禽糞便負(fù)荷量進(jìn)行預(yù)警分析。根據(jù)上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境科學(xué)研究所沈根祥等的研究成果，采用畜禽糞便豬糞當(dāng)量負(fù)荷（q），同當(dāng)?shù)剞r(nóng)田以豬糞當(dāng)量計的有機(jī)肥理論最大適宜施用量（p）的比值（r）來間接表達(dá)各地畜禽糞便負(fù)荷量隨程度，并根據(jù)r值的大小，將警報值分成Ⅵ級，見表5[8]。根據(jù)潛江市主要種植棉花、水稻、小麥、蔬菜等需肥量大的農(nóng)作物和一年兩熟的特點(diǎn)，參照有關(guān)文獻(xiàn)[5，9]，從環(huán)境風(fēng)險的角度考慮，以最高限量45t/hm2·a豬糞當(dāng)量作為潛江市各鎮(zhèn)處場農(nóng)田畜禽糞便環(huán)境風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)值。

預(yù)警分析結(jié)果（見表5）表明，潛江市14個鎮(zhèn)處場的農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警級別為Ⅰ級，對環(huán)境暫未構(gòu)成威脅，已對6個鎮(zhèn)處場構(gòu)成Ⅱ級威脅、對1個鎮(zhèn)處構(gòu)成Ⅳ級威脅和對1個鎮(zhèn)處構(gòu)成Ⅵ級威脅。由此可以看出，潛江市30.7%的鎮(zhèn)處場畜禽糞便負(fù)荷量已不同程度地超過了當(dāng)?shù)馗叵{能力，對環(huán)境構(gòu)成了威脅。

3 結(jié)論

（1）潛江市畜禽年產(chǎn)生糞量為54.31萬t，尿量67.08萬t，糞尿合計121.39萬t，其中生豬和牛產(chǎn)生糞尿量之和占年產(chǎn)生量的84.8%，說明在畜禽糞便污染物治理過程中，應(yīng)以生豬和牛糞便污染治理為主。

（2）潛江市畜禽糞便負(fù)荷量在3.37～112.81t/hm2·a，平均負(fù)荷量17.01t/hm2·a，高于全國耕地的畜禽糞便平均負(fù)荷4.19t/hm2·a。

（3）潛江市14個鎮(zhèn)處場的農(nóng)田畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警級別為Ⅰ級，對環(huán)境暫未構(gòu)成威脅，已對6個鎮(zhèn)處場構(gòu)成Ⅱ級威脅、對1個鎮(zhèn)處構(gòu)成Ⅳ級威脅和對1個鎮(zhèn)處構(gòu)成Ⅵ級威脅。

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（責(zé)編：張宏民）endprint