中國實施種養結合減排效益研究

劉晨峰 吳悅穎 張文靜 郭黎卿 文宇立

(環境保護部環境規劃院，北京 100012)

畜禽糞污具有資源特性，富含有機物和氮、磷、鉀等營養元素，是天然的肥料資源，自古以來都是中國農業肥料的主要來源。20世紀80年代后，隨著化肥工業的興起，化肥施用量迅猛增加，有機肥施用量逐漸壓縮。據農業部全國農業技術推廣中心統計數據，中國有機肥在肥料總投入量中的比例已從1949年的99.9%，持續下滑到近年的10%以下[1-2]，遠低于美國及歐洲等國家的40%～60%[3-4]。化肥高投入與有機肥投入不足造成各地土壤出現普遍性板結和酸化，有機質含量降低，肥料吸收利用效率和糧食生產效率難以提高[5-6]，既造成資源浪費，又帶來嚴重的面源污染問題。

2015年中央1號文件提出“加強農業生態治理”，強調要加強農業面源污染治理，改善土地生態環境。農業部先后發布了《關于打好農業面源污染防治攻堅戰的實施意見》(農科教發[2015]1號)和《全國農業可持續發展規劃(2015—2030年)》，將“一控兩減三基本”作為工作目標和重點任務，明確提出要“減少化肥和農藥使用量，實現畜禽養殖廢棄物基本綜合利用”。這是繼《畜禽規模養殖污染防治條例》(國院令第643號)、《水污染防治行動計劃》(國院發[2015]17號)之后，中國遏制農業面源污染趨勢、改善土地生態環境、轉變農業發展方式、促進循環農業、生態農業發展的又一有力舉措。

將畜禽養殖糞污資源化利用，既能培肥地力，又能減少化肥施用量，是落實中國實施“一控兩減三基本”政策的重要措施，可發揮協同控制面源污染的綜合效益。因此，本研究依據各區域養殖量和土地資源現狀，核算各省份畜禽糞污養分總量和化肥現狀施用量，評估不同省份由于畜禽糞肥養分的替換帶來的化肥總氮/總磷減施率和流失減排量。針對“推進種養結合、促進畜禽糞污資源化利用”提出了對策建議，為中國推進農業減排工作、轉變農業發展方式、發展循環農業提供參考。特別說明，由于數據原因，暫不涉及港澳臺地區，本研究僅以31個省份的數據來統計全國數據。

1 分析方法

1.1 畜禽糞便養分可利用量測算

以《2012年畜牧業年鑒》各省生豬、奶牛、肉牛、蛋雞、肉雞5類主要畜禽養殖量為依據，參考《第一次全國污染源普查畜禽養殖業源產排污系數手冊》，通過當量豬[7]生長周期內的產污系數(總氮、總磷分別取值為4.72、0.67 kg/頭[8-9])估算糞污總氮、總磷養分總量。糞便養分在處理、存儲和施用過程中會有所損失，在土壤中還殘留無法被作物吸收利用的養分，參考文獻[10]、[11]中總氮、總磷養分利用系數(總氮、總磷分別取值為0.70、0.97)，得到各省份糞便總氮、總磷養分可利用量。

1.2 化肥減施率與流失減排量測算

結合劉晨峰等[12]的研究結果，中國畜禽養殖糞肥總氮、總磷可利用量分別占耕地有機肥安全消納容量的28%和24%，中國現有耕地可消納全部畜禽養殖產生的糞肥養分量。在此前提下，根據《2013年中國農村統計年鑒》各省份農用化肥中氮肥、磷肥以及復合肥(按照三元復合肥15-15-15型計)施用量(純量)，測算各省份氮、磷肥的現狀施用量。化肥總氮/總磷減施率與流失減排量計算公式如下：

AACN/P=QN/P+QCFN/P

(1)

RRAN/P=AUN/P/AACN/P×100%

(2)

CERN/P=AUN/P×RrN/P

(3)

式中：AACN/P為氮肥/磷肥現狀施用量，t；QN/P為氮肥/磷肥施用量，t；QCFN/P為復合肥氮/磷施用量，t；RRAN/P為化肥總氮/總磷減施率，%；AUN/P為化肥可替代量，即糞肥總氮/總磷可利用量，t；CERN/P為化肥總氮/總磷流失減排量，t；RrN/P為化肥總氮/總磷流失系數，采用《第一次全國污染源普查——農業污染源肥料流失系數手冊》中全國各省份種植區平均總氮、總磷流失系數。

2 結果與分析

2.1 畜禽糞肥總氮、總磷可利用量與化肥現狀施用量

全國畜禽養殖糞肥總氮、總磷養分總量分別為841.45萬、119.19萬t，總氮、總磷養分可利用量分別為589.01萬、115.61萬t(見表1)，全國化肥總氮、總磷減施率分別為19%、8%。從估算結果看，山東、河南、河北、遼寧、黑龍江、四川、湖南等省份為養殖大省，養殖糞污總氮、總磷產生量約占全國糞肥總氮、總磷總量的51%。考慮復合肥總氮、總磷含量，中國氮肥現狀施用量為3 063.43萬t，磷肥現狀施用量為1 492.23萬t。河南、湖北、廣東、福建、江蘇等省份總氮施用強度超過400 kg/hm2，總磷施用強度超過150 kg/hm2。

2.2 化肥減施率分析

化肥總氮減施率為7%～47%，其中青海、遼寧、海南、黑龍江、北京的化肥總氮減施率≥30%；山東、湖南、四川等12個省份的化肥總氮減施率為20%～<30%；福建、甘肅、上海等11個省份的化肥總氮減施率為10%～<20%。全國化肥總氮減施率為19%，這說明，用畜禽糞肥總氮可利用量替換化肥總氮現狀施用量，全國大約可替換1/5的化肥總氮施用量。

化肥總磷減施率為4%～25%，其中遼寧、北京、青海、海南、湖南等12個省份的化肥總磷減施率≥10%；其余19個省份的化肥總磷減施率<10%。全國化肥總磷減施率為8%，這說明，用畜禽糞肥總磷可利用量替換化肥總磷現狀施用量，全國大約可替換1/10的化肥總磷施用量。

相比而言，全國畜禽糞肥全部還田施用后，可替代的化肥總氮量更大。

2.3 化肥總氮/總磷流失減排量分析

根據養分流失減排量測算結果，由于畜禽養殖糞肥替代化肥，全國總氮、總磷流失減排量分別為19.54萬、1.04萬t。根據2010年2月全國污染源普查公報，全國種植業總氮、總磷排放量分別為159.78萬、10.87萬t，總氮、總磷流失減排量分別占去全國種植業總氮、總磷排放量的12.2%和9.6%。山東、河南、四川、湖南、廣東、新疆的總氮流失減排量均在1萬t以上，共10.50萬t，約占全國總氮流失減排量的54%。四川、湖南、廣東、湖北、山東、廣西、河南及河北的總磷流失減排量均在500 t以上，共6 565.18 t，約占全國總磷流失減排量的63%。

3 結 語

通過數據測算可知，中國畜禽養殖糞污養分可利用量均在各省份耕地有機肥安全消納容量之內，畜禽養殖糞污還田農用應是中國實施化肥減量化政策的根本性和保障性措施；既能減輕由于利用不足造成的養殖污染，又能優化中國肥料結構，提高土壤有機質含量，提高氮、磷養分吸收效率，實現農產品產量由化肥依賴型逐漸優化為地力保障型，發揮種養協同控制的綜合減排效益。主要提出以下對策措施：

(1) 科學規劃，統籌種養布局。

目前，各省份正在編制《“十三五”畜牧業發展規劃》與《“十三五”畜禽養殖污染防治規劃》，一是需根據本省環境敏感區科學劃定“禁養區、限養區”；二是根據本省耕地資源分布特征和養殖負荷合理規劃種養布局，劃定“適養區”，推動養殖布局由養殖密集分布區向環境承載力較大的農業種植區調整轉移。將“適養區”劃定在蔬果花種植基地、藥材培育基地、茶葉種植基地等耕地資源豐富的區域，依據土地消納潛力規劃養殖規模和養殖企業位置，新建養殖場、“禁養區”和“限養區”內需外移搬遷的養殖場逐步轉移至“適養區”，最大程度減少種養結合過程中的養分損失、糞肥運輸及勞動力成本，減少糞污資源化利用難度。

表1 全國化肥總氮/總磷減施率與流失減排量

(2) 出臺政策措施，促進糞肥利用。

出臺促進畜禽養殖糞污資源化利用的經濟政策和措施。①落實“一控兩減三基本”政策，逐步取消化肥補貼政策，出臺區域化肥稅收政策、化肥管控措施，提高化肥施用成本，逐步調整肥料結構；②引導扶持有機肥產業，在畜禽糞便資源化利用過程中制定養殖場清潔生產補貼、糞肥運輸補貼、有機肥生產補貼、有機肥購肥補貼及稅收優惠政策，提高有機肥的競爭優勢；③發揮市場機制，利用公私合營模式等市場運作模式建立糞肥交易市場或沼液配送中心，在供肥方與需肥方之間搭建橋梁，以市場之手全力推進種養結合。

(3) 加強技術指導，促進科學還田。

充分發揮各地農業技術服務站的作用，以縣為單位評估本轄區耕地氮、磷養分需求總量和糞肥養分可利用量，依托各區域現有生態養殖基地、生態種植園區，對各區域不同土壤類型、不同作物類型及不同種植方式下的施肥結構和施肥技術參數進行分析整理，編制“畜禽糞污科學施用技術指南”等文件，指導各地開展畜禽糞肥科學還田，減少不當施肥造成的環境風險。

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