安徽省畜牧業環境承載力及糞便替代化肥潛力評估

耿 維，孫義祥，袁嫚嫚，鄔 剛，王家寶

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安徽省畜牧業環境承載力及糞便替代化肥潛力評估

耿 維，孫義祥※，袁嫚嫚，鄔 剛，王家寶

（安徽省農業科學院土壤肥料研究所，合肥 230031）

為評估安徽省畜牧業糞便的環境影響及其節肥潛力，該文利用統計學的方法，借助ArcGIS軟件進行數據處理和表達，從土壤對養分需求的角度，分析了安徽省16市77縣（區）畜牧業糞便的氮磷鉀養分資源總量及其對耕地的環境風險，基于安徽省當前化肥施用現狀，評估了糞便資源作為有機肥對化肥的替代潛力。結果表明，2016年安徽省糞便資源總量為5 804萬t，主要集中在皖北6市25個縣（區），占全省資源總量的61%，糞便養分總量為70.75萬t，可替代安徽省同期化肥施用量的21.83%，若充分還田，可使單位農作物播種面積化肥施用強度由346 降至270 kg/hm2。畜牧業廢棄物對安徽省農用地環境污染風險不高，50%化肥施用比例條件下，有6個縣（區）的畜禽糞便環境污染風險指數大于1，這些地區屬于環境污染高風險地區。研究結果可為安徽省畜牧業產業合理布局、糞便資源化利用和實現化肥零增長目標提供研究基礎。

糞便；養分；有機肥；畜牧業；環境承載力

0 引 言

中國農作物生產以化肥施用占主導，化肥的大量施用在一定程度上提高了土壤中營養物質的本底值和農作物產量，但增大了環境污染風險[1]。近年來由于化肥、農藥的過量施用以及耕作模式的變化，局部地區耕地土壤質量惡化問題突出[1-3]。據統計，中國受污染的耕地面積約為2 000萬hm2[4]，而化肥使用量偏高，有機肥投入不足，是造成耕地退化，保水保肥的能力下降的重要原因。同時隨著化肥使用比例的增高，越來越多的有機肥資源被棄置。畜禽糞便作為有機肥的重要來源，其養分還田率僅為50%左右[5]，被棄置的畜禽糞便已成為生態環境的主要污染源。

化肥施用量偏高以及畜牧業的快速發展引發的環境問題引起了中國政府的高度重視，2015年農業部發布《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，2017年國務院辦公廳、農業部先后發布《國務院辦公廳關于加快推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》和《畜禽糞污資源化利用行動方案（2017—2020年）》，明確提出到2020年中國畜禽糞污綜合利用率達到75%以上，倡導通過構建種養循環發展機制，增加糞便作為有機肥對化肥的替代。畜禽糞便因含有豐富的有機質和氮磷鉀養分，資源量大、容易獲取且利用技術簡單，是優質的土壤肥料資源和化肥的有效替代品，因此在加快發展生態農業的大背景下，應重視發揮糞便有機肥在農業生產方式轉變中的推動引領作用。

畜牧業發達的國家多以農田作為畜禽糞便的消納場所[6-7]，并把畜禽糞便的養分管理納為農牧業生產和管理的重點[8-11]。如美國實施的基于種養結合的畜禽糞便綜合養分管理計劃（comprehensive nutrient management plan，CNMP）；丹麥嚴格規定中小型畜禽養殖場將種植業和養殖業有機結合，作物肥料和灌溉用水來自無害化處理后的畜禽糞便和沖洗廢水；荷蘭從1984年開始不再允許養殖場擴大規模以控制糞便總量的增加，糞污的養分管理重點目標是進行農田利用；德國主要根據農場的土地面積與消納能力來確定動物飼養量，并限定畜禽糞便施肥時間和施肥量。近年來，加強畜禽糞便的綜合治理、開辟畜禽糞便無害化和資源化利用途徑已經成為中國農業可持續發展所面臨的重要課題。國內相關科研院所在糞便資源、能源潛力、環境風險以及處理技術和裝備等方面已開展了大量的研究[12-27]，并在畜牧業較集中的地區開展了糞便資源評估和環境承載力方面的研究[28-35]，而糞便養分作為有機肥對化肥的區域替代潛力方面的報道較少。路國彬等[36]通過構建畜禽糞肥替代化肥潛力估算模型，對2014年中國及各省的來自豬、牛和家禽的糞肥替代化肥潛力進行了估算，全國糞肥養分約可替代同期氮磷鉀化肥38.30%，52.00%，86.77%，畜禽糞肥替代化肥潛力最多的省份依次是河南、四川、山東、湖南和湖北，京津冀、長三角、珠三角和長江經濟帶的部分地區。劉曉永和李書田[37]基于大量統計數據和文獻資料，估算了中國各地區不同時期（1980s，1990s，2000s ，2010s）畜禽糞尿量、養分量，并分析了畜禽糞尿養分還田量的地區間差異。劉曉燕等[15]統計了2005年中國及各省有機肥養分資源總量，包括人、畜禽排泄物和秸稈產生的氮磷鉀養分總量分別為2 824.52萬t、1 282.93萬t、2 947.99萬t，為化肥氮磷鉀投入量的1.08、0.86和4.56倍。賈偉等[38]針對京郊養殖業、農用地面積現狀以及農作物對養分的需求，研究了京郊畜禽糞便資源現狀及其替代化肥潛力，畜禽糞便氮磷鉀養分可滿足當地農田氮磷鉀養分需求量的99.3%，185.2%和62.7%。安徽省是中國華東地區重要的農牧產品生產加工基地，畜牧業持續穩定發展，每年產生大量的糞便得不到有效利用，易造成資源浪費和環境污染，安徽省也是用肥大省，化肥用量居全國第五，省內農業化肥施肥量偏高現象比較普遍，化肥減量壓力大、任務重，因此開展安徽省縣域糞便資源評估和節肥潛力研究具有重要的現實意義。現有的報道缺乏安徽省縣級尺度的全面研究，且土壤養分負荷多基于耕地或耕地和牧草地，忽視了園地和林地對糞便的消納。本文從養分資源的角度，基于相關統計數據，評估了安徽省16市77縣（區）糞便養分年產生量以及農用地（包括耕地、牧草地、園地和林地）的畜牧業環境承載力，對比同期化肥施用量，探討了畜牧業對化肥的節肥潛力，為實現安徽省畜牧業優化布局和化肥零增長目標提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

1.1.1 飼養量和飼養期

畜禽糞便來源以豬、牛、羊和家禽計，各縣（區）飼養數據來自文獻[39]，根據各類畜禽的生育特點，豬和家禽以年內出欄量作為飼養量，牛、羊以年內出欄量作為年均飼養量。安徽省豬、家禽的飼養期為154 和69 d[37]。

1.1.2 產排污系數和養分含量

畜禽產排污系數參考文獻[40]華東地區數據，生豬、肉牛、肉雞的養分含量與羊的產排污系數以及糞尿養分含量來自文獻[37]，見表1。

1.1.3 其他數據

安徽省77縣（區）2016年耕地、林地、園地、牧草地面積、農作物播種面積和化肥使用量數據來自《安徽統計年鑒2017》和16市統計年鑒。

1.2 計算方法

1.2.1 糞便及其氮、磷、鉀養分年產生量

糞便年產生量計算公式如下。

式中為畜禽糞便資源量，萬t；為豬/家禽，為牛/羊；為年內出欄量；為飼養期，d；為排污系數，kg/(d·頭)。

考慮到糞尿養分含量的差異將其分開計算，養分年產生量計算公式如下。

式中為畜禽糞便養分產生量，t；為豬/家禽，為牛/羊；為畜禽糞便資源量，萬t；為養分百分含量，%。

表1 安徽省畜禽的產排污系數和養分含量（鮮基）

1.2.2 農用地氮、磷養分負荷

畜禽糞便的消納場所主要是耕地、園地、牧草地和林地，不同種類農用地對畜禽糞便污染物的消納能力不同，為便于統計，本文將其等同于耕地，單位面積農用地（包括耕地、園地、牧草地和林地，下同）畜禽糞便氮磷養分負荷計算公式為

=/（5）

式中為單位面積農用地氮磷負荷，kg/hm2；為畜禽糞便氮磷養分產生量，t；為農用地面積，103hm2。

1.2.3 畜禽養殖環境承載力

將各類畜禽糞便氮磷年產生量折算為豬當量，計算畜禽養殖環境承載力，公式為

EC=/（8）

=/（9）

式中為農用地氮磷環境容量，萬t；為農用地面積，103hm2；為糞肥年施氮磷限量值，參考歐盟限量標準，即單位面積農用地總氮磷負荷為 170和35 kg/hm2（折P2O5為80 kg/hm2）[41-42]；為農用地畜禽環境承載力，108頭豬當量；為實際畜禽養殖量，108頭豬當量；為畜禽糞便氮磷年產生量，t；為單位豬年糞便氮磷產生量，t/頭；為排污系數，kg/(頭·d)；為養分百分含量，%。

2 結果與分析

2.1 安徽省畜牧業糞便資源及其分布

安徽省糞便資源年產生量及其構成變化見圖1。2001―2006年畜牧業糞便以牛糞便為主，2007年開始以豬和家禽糞便為主，這說明了安徽省畜牧業養殖結構發生了由提供勞動力為主到以提供肉類為主的轉變。糞便資源量經歷了緩慢增長（2001―2006）、急劇下降（2006―2007）和持續恢復（2007―2016）3個階段。2005年安徽省糞便資源量突破6 000萬t，由于價格、成本、供需和疫情等原因，畜牧業生產經歷了2006―2007年間的震蕩，之后畜牧業完成了結構性轉變并快速發展，糞便資源量由4 150 萬t恢復至5 804 萬t。可以看到，安徽省每年都產生大量的畜禽糞便，若不能有效處理，將會成為環境的潛在污染源，有機肥作為無害化處理糞便的有效途徑，安徽省具有發展有機肥的資源潛力。

圖1 安徽省畜禽糞便年資源量和結構組成

從區域分布看（圖2），2016年安徽省畜牧業糞便資源總量自西南向北逐漸增多。淮北平原地區最多，糞便量為3 550萬t，占總量的61%，該地區超70%的縣（區）糞便資源超過100萬t，其中臨泉縣、固鎮縣、懷遠縣和阜陽市轄區超過200 萬t。江淮丘陵地區糞便資源量為1 489萬t，占全省總量的26%，超過100萬t的縣（區）依次為霍邱、定遠、肥西、六安市轄區和長豐。皖南山區各縣（區）糞便資源量均較少，糞便資源量為764萬t，占全省總量的13%。這主要由于一方面安徽北部地區以平原為主，地理條件優越，具有發展畜牧業的有利條件，江淮丘陵地區其次，皖南地區多以丘陵山地為主，畜牧業發展受限，另一方面近年安徽省畜牧業區域化布局日趨明顯，越來越向優勢畜產品生產區域集中。安徽省畜禽糞便資源豐富的地區也是農業較為發達的地區，有利于糞便資源就近利用，降低處理成本，提高資源利用率。

糞便總量按來源依次為豬糞便（1 901萬t）>家禽糞便（1 407萬t）>羊糞便（1 323萬t）>牛糞便（1 173萬t）。分別對各類糞便年產50 萬t以上的縣（區）進行統計分析，結果顯示羊糞便主要分布在蕭縣、碭山縣、阜陽市轄區、利辛縣、泗縣、臨泉縣、渦陽縣、固鎮縣、宿州市轄區、懷遠縣等10縣（區），占全省羊糞便量的53%；豬糞便主要集中在定遠縣、霍邱縣、臨泉縣、阜陽市轄區、宿州市轄區、壽縣、六安市轄區、太和縣、靈璧縣、蕭縣、潁上縣、肥東縣、長豐縣、利辛縣、泗縣等15縣（區），占全省豬糞便總量的48%，牛糞便主要分布在懷遠縣、臨泉縣、五河縣、潁上縣、固鎮縣5縣，占全省牛糞便總量的32%，肥西縣、固鎮縣、宣城市轄區、長豐縣4縣（區）的家禽糞便量為占全省家禽糞便總量的19%。安徽省羊和豬糞便資源分布較為集中，牛糞便次之，家禽糞便分布較為分散，4類糞便主要集中在22個縣（區），是發展糞便有機肥的優勢區，因此應根據各類糞便的特點結合當地農牧業生產實際確定糞便綜合利用的技術途徑。同時，在優勢區引進先進的飼養模式和糞污處理方式，有助于畜牧業、有機肥工業和種植業的緊密銜接，實現資源高效循環利用。

圖2 安徽省各縣不同畜禽糞便年產量分布

2.2 安徽省畜牧業環境承載力分析

明確氮磷鉀養分分布有助于養分資源的安全和高效利用。2016年安徽省畜牧業氮磷鉀養分資源總量分別為34、10 t和26萬t，淮北平原地區氮磷鉀養分資源最多，分別占全省總量的65%，50%，62%。在縣級分布上（表2），固鎮縣等10縣（區）養分資源總量在2萬t以上，霍邱等17縣（區）養分資源總量在1~2萬t，其余50縣（區）養分資源總量低于0.5萬t。李帆等[43]通過調查采樣及測試分析方法，估算2008年安徽省畜牧業產生的糞便中純氮磷鉀養分的排放量分別約為113 235、58 441和80 573 t，低于本文評估結果，主要由于作者對豬、牛和雞糞便干物質的氮磷鉀養分含量進行估算，未考慮糞尿中養分的排放，同時羊和其他家禽未計入，而本文基于豬、牛、羊和家禽4類糞和尿的養分含量，將其進行分別估算得出氮磷鉀排放總量。

畜禽糞便氮磷養分的農用地負荷反映了農用地土壤的污染風險。適當的養分施用，能夠補充農作物生長從土壤中所帶走的營養，但過量的養分會給土壤和水體帶來污染[44-46]。2016年安徽省畜牧業糞便氮磷養分農用地負荷整體上不高，分別為49 kg/hm2（N），14 kg/hm2（P2O5），各縣（區）氮磷農用地負荷均低于歐盟限量標準。閻波杰等[47]評估了安徽省耕地氮負荷為81.99 kg/hm2，高于本文評估結果，主要原因在于本文考慮了耕地、林地、園地和牧草地對糞便的消納能力，而后者僅考慮耕地對糞便資源的消納。從區域分布看，閻波杰認為2004―2012年安徽省耕地畜禽糞便氮負荷熱點區域主要分布在安徽省北部和東南部，與本文研究結果基本一致（見圖3）。

表2 安徽省主要縣（區）糞便養分總量（大于1 萬t）

全省畜牧業的環境承載力分別可達3.1×108（N）頭豬當量和4.5×108（P2O5）頭豬當量，實際承載量占環境容量比例分別為29%（N）和18%（P2O5），77個縣（區）畜牧業實際承載量均低于本地區的環境容量，在不考慮 化肥施用和秸稈還田的前提下，糞便養分資源若得以充分消納，安徽省畜牧業對農用地環境污染風險總體不高。由于畜牧業與種植業結合不緊密以及種植業對肥料的季節性需求與糞便大量產生之間的矛盾，仍需警惕規模化養殖場的潛在點源污染。

考慮種植業保持高產的需要，未來化肥在中國大部分地區農田中仍然占主導地位，因此，在評估農用地對畜禽糞便的氮磷環境容量時應考慮化肥施用的影響。大量研究和實踐表明，50%的施用比例與實際管理需求更為接近[48]，對各地區控制畜禽養殖總量及合理調整養殖布局更具有參考價值。本文以實際畜禽養殖總量與50%環境容量比值作為風險指數，對安徽省各縣畜禽糞便的環境污染風險進行評估（見圖3）。

安徽省總氮污染風險高于總磷。以農用地氮負荷作為限制因子，寧國、碭山、固鎮、阜陽市轄區、臨泉和界首等6縣（區）風險指數>1，農用地污染風險最高，上述地區應統籌當地環境承載力實施總量控制措施，同時加大糞便資源管理和資源化利用的資金投入，因地制宜的探索糞便多元化利用途徑；蕭縣等11縣（區）風險指數在0.76~1.00之間，農用地污染風險為較高等級，在當前種植業和養殖業分離的情況下，畜禽養殖相當于點源，因此應警惕部分規模化養殖場周圍的農用地氮磷點源污染，適宜采取總量控制和污染消減措施；宿州市轄區等13縣（區）農用地污染風險為中等級別，風險指數在0.51~0.75，這些地區應鼓勵和支持采取種養結合的方式促進糞便資源就近消納利用；其余44縣（區）農用地污染風險為較低等級，對于適宜開展畜牧業的地區可適度增加畜禽養殖規模，有利于進一步推進全省畜牧業的合理布局和糞便養分管理。由于安徽省是中國的重要農產品生產基地，尤其皖北平原地區，因此對畜牧業開展合理規劃和布局，因地制宜的控制養殖規模和密度，重點推進“糞污專業化能源利用”和“污水肥料化利用”模式，促進種植業和畜牧業緊密結合，是推動安徽省土壤環境良性循環和實現化肥減施的有效技術途徑。

2.3 安徽省畜牧業糞便養分的化肥替代潛力

2016年安徽省單位播種面積化肥施用強度為346 kg/hm2，同期中國平均為359 kg/hm2，而世界平均僅為80 kg/hm2，聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization，FAO）規定的化肥施用限值為225 kg/hm2。從區域化肥施用量分布看（見圖4），北部地區化肥施用量最高，中部地區次之，南部最少。其中蕪湖市轄區等7個縣（市）化肥施用強度超過500 kg/hm2，宿松縣等25個縣（區）化肥施用量超過全省和國家平均化肥施用強度，僅旌德縣等7個縣（區）化肥施用強度低于FAO規定限值。可以看到，安徽省大部分地區化肥施用量大，減施任務重，存在著較大的節肥潛力。

由于家禽和羊糞尿的養分含量普遍高于豬和牛，4類 糞便養分的化肥替代潛力依次為家禽糞便（7.81%）>羊糞便（6.97%）>牛糞便（3.60%）>豬糞便（3.45%）（見表3），羊糞便對氮肥的替代潛力最大，家禽糞便對磷肥和鉀肥的替代潛力最大。

表3 四類畜禽糞便養分產量以及化肥替代潛力

安徽省畜牧業糞便養分的化肥替代潛力大。2016年畜牧業糞便養分資源總量為70.75萬t，同期化肥施用總量為324萬t，占化肥使用量的21.83%。77個縣（區）中有40縣（區）化肥替代潛力在20%以上，其中寧國市轄區（78%）、肥西縣（56%）、合肥市轄區（48%）、蕭縣（47%）、碭山縣（46%）和霍山縣（46%）6縣（區）替代潛力最大。僅充分考慮畜牧業有機肥資源的情況下，安徽省單位播種面積平均化肥施用強度可由346降至270 kg/hm2，有32個縣（區）化肥施用強度可降至FAO規定的限值以下。由此可見，利用畜牧業糞便資源作為有機肥替代化肥為種植業提供養分，是實現安徽省化肥減量的有效途徑。

除此之外，不同種類作物的化肥需求量不同，相關研究結果表明果樹和蔬菜的化肥施用量約是糧食作物的1.5倍和2.5倍[49]，隨著人民生活水平的提高，蔬菜和水果消費量顯著增加，中國蔬菜和果樹的播種面積持續擴大，這給化肥減施帶來一定壓力。因此對于畜牧業糞便的還田利用應格外重視經濟作物的化肥替代潛力。

圖3 安徽省畜禽糞便氮磷農用地負荷及污染風險指數

圖4 安徽省化肥施用量以及畜禽糞便養分化肥替代潛力

3 討 論

1）畜禽糞便資源量的評估涉及畜禽種類、飼養期、飼養量、日均排污系數和糞尿養分含量，上述變量在不同的地區取值均不相同，且相同地區前人在系數選擇方面也各不相同，因而評估結果存在一定的差異性。路國彬和王夏暉[36]以中國畜禽年底存欄數為畜禽飼養數量，參考李書田等[50]關于糞便養分百分含量的研究結果，從省級尺度評估了安徽省2014年氮肥磷肥和鉀肥的化肥替代潛力分別為38.91萬t，28.53萬t和36.76萬t。孫力等[51]以原國家環保總局公布數據并結合安徽省畜禽養殖的實際情況，將畜禽糞便污染的年排泄系數修正后，評估2012年安徽省規模化養殖場畜禽糞尿產量共2 632.99萬t，李帆等[43]通過調查采樣及測試分析的方法，評估了2008年安徽省畜禽養殖業中豬、牛和雞產生的糞便干物質中總氮磷鉀養分的排放量分別約為113 235，58 441和80 573 t，羊和其他家禽未計入。劉曉永和李書田通過收集、整理和分析大量相關文獻資料、書籍或研究報告，加權均值分地區計算出各種畜禽糞尿的氮磷鉀養分含量，安徽省糞尿產量分別為7 121.28萬t和4 629.78萬t，養分資源總量在30~40 萬t[37]。前人在安徽省糞便及其養分資源評估方面缺乏縣級的全面研究，在環境承載力方面多基于耕地或耕地和牧草地，忽視了園地和林地對糞便的消納。本文從縣級尺度上，以年內出欄量作為飼養量，基于華東地區畜牧業生產相關系數評估了安徽省安徽省77縣（區）的畜牧業（包括豬、牛、羊和家禽）糞便資源潛力及其農用地（包括耕地、園地、牧草地、林地）的環境承載力，研究了糞便作為有機肥的化肥替代潛力，有助于以縣級為單元，優化畜牧業產業布局、制定化肥減施方案和開展有機肥替代項目的整體推進。

2）安徽省糞便主要集中在22個縣（區），是發展糞便有機肥的優勢區，可根據優勢區畜牧業糞便結構和總量科學確定糞便綜合利用的技術途徑。鑒于有機肥的生產未來更傾向于標準化和商品化，糞便資源作為有機肥的源頭，其處理方式將會更加規范化，在優勢區引進先進的飼養模式和糞污處理方式，有助于協調畜牧業、有機肥工業和種植業，打破產業壁壘。

3）在50%的化肥施用條件下，寧國、碭山、固鎮、阜陽市轄區、臨泉和界首6縣（區）畜禽養殖實際承載量超過其50%環境承載力，農用地污染風險高，應對上述地區應實施嚴格總量控制措施，以土壤環境容量來約束養殖密度和養殖規模，因地制宜的探索糞便多元化利用途徑，提高糞便的資源化、能源化利用率。由于種植業對化肥需求的季節性和畜禽糞便產生的持續性，全省范圍內大中型規模化養殖場的點源污染不可忽視，應適宜采取總量控制和污染消減措施。對于適宜開展畜牧業的地區可適度增加畜禽養殖規模，優化全省畜牧業的產業布局。

4）農用地對糞便的消納能力還與土壤肥力和種植結構有關，一般情況下，耕地、牧草地、園地和林地對糞便的消納能力不同，本文將其等同于耕地，存在一定誤差，中國暫時還沒有關于單位耕地面積氮磷的施用限量標準，國內的研究均以歐盟較為嚴格的限量值作為參考，此限量值與中國的實際存在一定差異，因此在中國有待進一步開展分地區分類型土壤養分施用限量標準研究，對優化養殖業規模、布局、結構以及土壤污染物防控具有積極的指導意義。

5）除糞便資源外，安徽省每年產生豐富的秸稈，南方大面積季節性冬閑田具有發展綠肥資源的潛力，這些都是生產有機肥的重要來源，因此考慮其他有機肥資源還田的條件下，畜牧業糞便的環境污染風險和有機肥資源總量的化肥替代潛力有待進一步研究。

6）實現有機肥對化肥的有效且充分替代，還應考慮農民的用肥習慣和經濟效益，傳統有機肥腐熟周期長，營養損失大，勞動效益低、強度大，因此傳統有機肥的生產和使用應破除發展瓶頸，加快開發適用市場的商品化有機肥、有機無機復混肥等，有機肥才能得到大力推廣。

4 結 論

1）糞便資源量與畜禽飼養結構和數量直接相關，這與安徽省的地形和人口密度密不可分。安徽省發展畜牧業有機肥的資源潛力大，2016年糞便資源總量為5804萬t，主要集中在淮北平原地區，占全省的61%；江淮丘陵地區次之，占全省的26%，皖南山區糞便資源最少。4種糞便資源量依次為豬糞便>家禽糞便>羊糞便>牛糞便。

2）安徽省畜牧業糞便養分的化肥替代潛力大，在當前化肥施用量條件下，畜牧業糞便養分的化肥替代潛力為21.83%，4類糞便的化肥替代潛力大小依次為家禽糞便>羊糞便>豬糞便>牛糞便。77個縣（區）中有40縣（區）化肥替代潛力在20%以上，其中6個縣（區）替代潛力接近或超過實際化肥使用量的50%。總體上畜牧業對安徽省農用地的環境污染風險不高，但仍需警惕部分地區規模化養殖場的潛在點源污染。

3）安徽省畜牧業優勢地區也是種植業比較集中的地區，有利于糞便資源就近利用，降低利用成本，促進種養結合，提高資源循環利用效率，有助于推動安徽省土壤環境良性循環和實現化肥減施。

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Evaluation of environmental carrying capacity and manure organic fertilizer instead chemical fertilizer potential of animal husbandry in Anhui

Geng Wei, Sun Yixiang※, Yuan Manman, Wu Gang, Wang Jiabao

(,,230031,)

The excessive application of agricultural chemical fertilizer and the rapid development of animal husbandry threaten the safety of soil, water and atmosphere, which become the main problems that restrict the development of green agriculture and animal husbandry in China, and have attracted great attention from the government. As an important agricultural production base in China, Anhui Province has consumed large quantities of chemical fertilizer every year. In 2016, Anhui Province was the fifth largest province in China that consumed 3.27 million tons chemical fertilizer, and has large potential and high pressure on the reduction of chemical fertilizer. Besides, with the growth of animal husbandry and the change of the feeding structure, production of livestock and poultry feces has increased continuously in Anhui, which would lead to high environmental pressure if they were not treated. However, nutrients from feces could also partially replace the chemical fertilizer to supply nutrient for soil. According to the demand of development target of circular agriculture and ecological agriculture, considering from the point of view of the nutrient requirements of the soil, statistical analysis method and ArcGIS software were used to estimate the total resources of nitrogen, phosphorus and potassium from feces and the environmental risk of livestock and poultry feces was measured (from pig, cattle, sheep and poultry) in 77 counties of Anhui by its environmental carrying capacity in this paper. By the comparison with the fertilization application in counties of Anhui Province in 2016, the substituting potential of livestock and poultry feces for chemical fertilizer was evaluated. Results showed that the total amount of feces in Anhui Province in 2016 was 58.04 million tons, which was mainly concentrated in 25 counties in the northern plain of Anhui, accounting for 61% of the total resources in the province. Anhui had low risk of environmental pollution from animal husbandry on cultivated land, except 6 counties where actual quantity in animal husbandry exceeded the environmental carrying capacity by 50%, and it is necessary to guard against the potential source pollution of large-scale farms in some areas. Anhui has a large quantity of nutrients from feces which was 70.75 million tons in 2016, which could satisfy 21.83% of the total application of chemical fertilizer. There were 40 counties and 6 counties respectively with chemical fertilizer substitution potential of more than 20% and close to or over 50% particularly. Considering the situation of all manure returning to the field, fertilizer application per hectare in Anhui Province can be reduced from 346 to 270 kg/hm2, and fertilizer application intensity in 32 counties can be reduced to below the FAO (Food and Agriculture Organization) limit. The research provides the basis for the rational distribution of livestock industry, and the utilization of feces resources, and is helpful to develop fertilizer application reduction program with the county as the unit and to carry out the overall promotion of organic fertilizer substitution projects, which have important guiding significance to achieve the goals of reducing fertilizer application and zero growth of fertilizer in 2020 in Anhui Province.

manures; nutrients; organic fertilizers; animal husbandry; environmental carrying capacity

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.031

X713,TK6

A

1002-6819(2018)-18-0252-09

2018-04-03

2018-07-20

國家重點研發計劃（2016YFD0200806）和安徽省農業科學院科技創新團隊（18C1021）資助

耿 維，博士，主要從事生物質資源管理研究。 Email：dreamingtree@126.com。

孫義祥，副研究員，主要從事植物營養與高效施肥研究。 Email：sunyixiang@126.com。

耿 維，孫義祥，袁嫚嫚，鄔 剛，王家寶. 安徽省畜牧業環境承載力及糞便替代化肥潛力評估[J]. 農業工程學報，2018，34(18)：252－260. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.031 http://www.tcsae.org

Geng Wei, Sun Yixiang, Yuan Manman, Wu Gang, Wang Jiabao. Evaluation of environmental carrying capacity and manure organic fertilizer instead chemical fertilizer potential of animal husbandry in Anhui[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(18): 252－260. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/ j.issn. 1002-6819.2018.18.031 http://www.tcsae.org