新疆生產建設兵團典型團場畜禽糞污土地承載力測算與分析

劉福元，郜興亮，葉東東，楊井泉，楊國江，翟中葳，張文濤，毋 婷

(1.新疆農墾科學院畜牧獸醫研究所，新疆 石河子 832000；2.新疆生產建設兵團農業農村局，新疆 烏魯木齊 830000；3.新疆農墾科學院農田水利與土壤肥料研究所，新疆 石河子 832000；4.農業農村部環境保護科研監測所，天津 300191；5.新疆生產建設兵團畜牧獸醫總站，新疆 烏魯木齊 830000)

本文為探究兵團畜禽糞污土地承載力現狀，通過收集2019年兵團39個典型農牧團場相關數據資料，采用《畜禽糞污土地承載力測算技術指南》中的相關計算方法與團隊前期研究成果，對典型團場養殖糞污土地承載力進行了測算與分析，為“十四五”兵團現代畜牧業發展規劃的編制與畜禽養殖的科學布局，推進構建種養結合、農牧循環、可持續發展畜牧業發展新格局，提供重要技術和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 數據來源

1.1.1 團場的選擇 本研究選擇了兵團南北疆不同墾區14個師的 39個農牧團場，其中南疆團場9個和北疆團場30個；其中也包含了兵團12個環境敏感的近郊團場。

1.1.2 養殖與種植數據獲取 通過行政部門發文收集和技術人員實地調研兩種方式相結合，獲得各團場2019年種植信息和養殖信息。

植物信息涵蓋了各典型團場絕大部分種植種類，主要包括：水稻、小麥、大麥、玉米、豆類、薯類、油葵、油菜、棉花(皮棉)、打瓜、食葵、甜菜、加工番茄、啤酒花、枸杞、葡萄、蘋果、梨、桃、紅棗、核桃、杏、瓜果、蔬菜、苜蓿、青貯玉米共26種糧食、經濟、果樹、果蔬、牧草作物的種植面積與產量。

養殖信息涵蓋了各典型團場絕大部分養殖種類，主要包括：生豬、奶牛、肉牛、羊、蛋雞、肉雞、馬驢、兔子、駱駝、馬鹿、鴨鵝、鴿子共12種畜禽2019年度年末存欄量(頭、只、羽)。

1.1.3 主要植物新增100 kg經濟產量所需要的氮(N)磷(P)含量 通過參照《新疆主要農作物營養套餐施肥技術》[9]和董紅敏等《土地承載力測算技術指南》[10]中數據，收集整理出了兵團主要農作物形成100 kg經濟產量所需的N、P量，見表1。

表1 主要農作物形成100 kg經濟產量所需的N、P量

1.1.4 土壤信息獲取 通過查閱2010-2019年新疆(兵團)南北疆不同地域有代表性的專業文獻，結合新疆農墾科學院農田水利與土壤化肥研究所歷年來的測算結果，分析匯總得到兵團南北疆土壤有機質、全氮、全磷、有效磷的平均值(表2)。

表2 新疆土壤養分匯總

按照董紅敏等[10]中土壤不同氮磷養分水平下施肥共計養分占比推薦值,結合新疆兵團大田及果園土壤的實際情況，得出新疆北疆地區土壤氮養分等級為Ⅲ級，施肥供給占比為55%；土壤磷養分等級為Ⅱ級，施肥供給占比為45%。新疆南疆地區土壤氮養分等級為Ⅲ級，施肥供給占比為55%；土壤磷養分等級為Ⅲ級，施肥供給占比為55%。

由于人類在抗炎癥疾病和農漁牧業養殖中不合理使用抗生素，導致耐藥菌株不斷增加。目前，臨床上可供選擇的抗菌素越來越少。在人類與疾病的抗爭史中，中草藥用于炎癥的治療有明確記載。從中草藥中發現新的抗菌藥成為很多醫藥學者研究的目標。

1.2 方法

1.2.1 各典型團場畜禽糞污氮和磷產生量、收集率及處理留存率 按照前期畜禽糞便的排泄量與品種、體重、生理狀態、飼料組成和思維方式等相關[11-12],本研究估算各類畜禽糞污產生量及氮、磷養分含量系數按照劉福元等[13]研究成果；糞污氮磷收集率和處理留存率按照《土地承載力測算技術指南》中的參數[10]。為了方便評估統一采用可比較不同畜禽氮(磷)排泄量的度量單位即豬當量，并設定1頭豬為1個豬當量，1個豬當量的氮排泄量11 kg，磷排泄量為1.65 kg。并分別計算各典型團場畜禽糞污氮、磷養分產生量；畜禽糞污氮、磷養分收集量；畜禽糞污氮、磷養分處理后留存率；單位豬當量糞肥氮、磷養分供給量。

1.2.2 各典型團場畜禽糞肥氮和磷養分需求量 畜禽糞肥養分需求量根據土壤肥力、作物類型和產量、糞肥施用比例和糞肥當季利用效率等確定。糞肥中氮素當季利用率推薦值為25%～30%，磷素當季利用率推薦值為30%～35%，本文根據兵團實際情況，糞肥氮當季利用率按照30%取值，糞肥磷當季利用率按照35%取值，畜禽產生的糞污全部就地利用,有機肥替代化肥比例按照50%取值。并分別計算各典型團場內作物需要氮、磷總量；區域內植物糞肥氮、磷養分需求量。

1.2.3 區域畜禽糞污土地承載力指數 區域畜禽糞污土地承載力等于區域植物總的糞肥養分需求量除以單位豬當量糞肥養分供給量,計算得到區域理論最大養殖量(以豬當量計),計算公式如下：

式中：R為區域畜禽以作物糞肥養分需求為基礎的最大養殖量,豬當量;NUr,m為區域內植物糞肥養分需求量,kg/年;NSr,a為豬當量糞肥養分供給量,kg/(豬當量·年)

1.2.4 區域畜禽糞污土地承載力指數 區域畜禽糞污土地承載力指數等于區域各種動物實際存欄量(以豬當量計)與區域畜禽最大養殖量(以豬當量計)之間的比值,計算公式如下：

式中：I為區域畜禽糞污土地承載力指數;A北區域內飼養的各種動物根據豬當量換算系數,折算成豬當量的飼養總量,豬當量;R北區域畜禽以作物糞肥養分需求為基礎的最大養殖量,豬當量;當I>1時,表明該區域畜禽養殖量超載,需要調減養殖量;當I<1時,表明該區域畜禽養殖不超載。

1.3 數據處理

數據處理采用新疆農墾科學院畜牧獸醫研究所養殖環境與糞污處理團隊研發的“畜禽糞污土地承載力測評系統”專業軟件測算。

2 結果與分析

2.1 各典型團場養殖糞污土地承載力

2.1.1 以氮測算養殖糞污土地承載力 由表3可以看出，以氮測算各典型團場養殖糞污土地承載力指數，<0.1的有12個，0.1～0.2之間的10個，在0.2～0.3之間的7個，0.3～0.4之間的3個，0.4～0.5之間的3個，0.5～0.6之間的1個，0.6～0.8之間的沒有，0.8～0.9之間的1個，0.9～1.0之間的1個，>1的1個。其中25個團場養殖糞污土地承載力指數在0.5以下，占比89.74%；其中3個團場養殖糞污土地承載力指數在0.5～1.0之間的，占比7.69%；其中1個團場養殖糞污土地承載力指數>1，占比2.56%。由表4可以看出，以氮測算典型團場整體畜禽糞污土地承載力指數0.1241(不超載)，以氮測算典型團場整體土地承載量20461043.9豬當量。

表3 典型團場糞污土地承載力區間團場數量

2.1.1 以磷測算養殖糞污土地承載力 由表5可以看出，以磷測算各典型團場養殖糞污土地承載力指數，<0.1的有14個，0.1～0.2之間9個，在0.2～0.3之間的8個，0.3～0.4之間沒有，0.4～0.5之間5個，0.5～0.8之間沒有，0.8～0.9之間1個，0.9～1.0之間沒有，>1的1個。其中36個團場養殖糞污土地承載力指數在0.5以下，占比92.31%；其中2個團場養殖糞污土地承載力指數在0.5～1.0之間的，占比5.23%；其中1個團場養殖糞污土地承載力指數>1，占比2.56%。由表4可以看出，以磷測算典型團場整體畜禽糞污土地承載力指數0.1100(不超載)，以磷測算典型團場整體土地承載量23072501.7豬當量。總體來看，測定中絕大部分典型團場未來發展養殖的潛力非常大。典型團場整體最大承載量20461043.9豬當量，整體未來可增加承載量17922823.0豬當量。

表5 典型團場糞污土地承載力區間團場數量

2.2 兵團南北疆典型團場養殖糞污土地承載力

由表4可以看出，以氮測算北疆地區團場畜禽糞污土地承載力指數為0.1495(不超載)，南疆地區團場畜禽糞污土地承載力指數為0.0721(不超載)；以磷測算北疆地區團場畜禽糞污土地承載力指數為0.1335(不超載)，南疆地區團場畜禽糞污土地承載力指數為0.0636(不超載)。說明從養殖糞污土地承載力角度分析，說明南疆地區團場比北疆地區團場的養殖空間更大。

表4 典型團場土地承載力

北疆地區團場平均以氮測算土地承載量458163.8豬當量，南疆地區團場平均以氮測算土地承載量745013.5豬當量，南疆團場大于北疆團場；北疆地區團場平均以磷測算土地承載量513249.9豬當量，南疆地區團場平均以磷測算土地承載量843779.0豬當量，南疆團場大于北疆團場。北疆地區團場平均區域最大承載量458163.8豬當量，南疆地區團場平均區域最大承載量745013.5豬當量，南疆團場大于北疆團場。北疆地區團場平均未來可增加承載量389668.3豬當量，南疆地區團場平均未來可增加承載量691307.3豬當量，南疆團場大于北疆團場。進一步說明從養殖糞污土地承載力角度分析，說明南疆地區團場比北疆地區團場的養殖空間更大。

2.3 兵團近郊團場養殖糞污土地承載力

從表4可以看出，以氮測算城郊環境敏感團場畜禽糞污土地承載力總指數為0.0992(不超載)，以磷測算城郊環境敏感團場畜禽糞污土地承載力總指數為0.0909(不超載)。平均以氮測算團場土地承載量671040.9豬當量，平均以磷測算團場土地承載量732581.1豬當量，平均團場最大承載量671040.9豬當量，平均團場可增加承載量604465.3豬當量。但是表4可以看到188團以磷測算承載力指數達到了2.111>1，104團以氮測算承載力指數達到了3.016>1，2個團場均超載。這也進一步說明兵團區域土地承載力測定應以近郊團境敏感團場和養殖大團為重點。

3 討 論

3.1 關于畜禽養殖土地承載力測算方法

畜禽養殖糞污土地承載力(或者叫農田負荷)按單位面積能夠消納畜禽糞便總量以及糞肥氮和磷的限量等進行估算，一般參考農田能夠負荷的畜禽糞便30～45 t/hm2，以最低限度30 t/hm2為最大理論適宜量[14]，糞肥年施氮的限量標準為170 kg/hm2[15]，糞肥年施磷量限量標準為35 kg/hm2[16]。本研究按照董紅敏等[10]的測算方法，考慮到了作物種類、產量以及土壤營養狀況，同時考慮了畜禽糞污的收集率、不同處理工藝下的存留率、糞肥當季利用率和糞肥替代化肥比例等，因此從測算方法來說更加精準和切合實際[17]，也更加具有指導意義。

3.2 對區域畜禽養殖土地承載力測定的全面認識

區域畜禽養殖糞污土地承載力測定，其最終目的是宏觀掌握和評價地區內種植單元對養殖單元糞污的承載消納能力，間接反映當地畜禽飼養密度與布局的合理性，如果畜禽糞肥排放量超過土地可承受的最大水平土壤就會富營養化，對環境產生負面影響[17]。另外，本研究計算的承載指數是地區的平均值，區域畜禽養殖糞污土地承載力不超載，不能完全說明該地區內的所有土地承載力均不超載，由于區域內局部地區由于集中養殖，配套土地面積不足等原因，而導致局部超載的現象較為常見。所以，只有區域內各規模養殖場(合作社)等配套的土地面積均能滿足對養殖糞污的承載，才可保證本區域內畜禽養殖土地承載力完全不超載。由此可見重視區域內各規模化養殖場(合作社)土地承載力測定工作，科學配套消納土地的面積則更加重要。

3.3 超載團場原因分析與對策

本研究測算了兵團12個近郊團場的畜禽養殖糞污土地承載力，其中緊鄰烏魯木齊市的第十二師104團和近鄰北屯市的第十師188團2個近郊團場承載力超載。由于城郊團場具有距城市消費市場近、交通便利、信息暢通、科技水平高等許多有利于畜牧業發展要素聚集的條件，所以畜牧業相對發達，但同時由于城市的不斷擴展，城郊農田被征用，種植面積壓縮，致使養殖糞污土地承載力超載。超載嚴重團場必須較少養殖量，以及在鄰近不超載地區消納糞污。另外可以通過優化種植結構，提高植物單位面積產量，在一定程度上提升區域植物糞肥養分需求量；也可以通過優化養殖結構，減少糞污排放量大的畜禽養殖規模，減少糞污的產生量。

4 結 論

兵團39個典型團場整體最大承載量2046萬豬當量，整體未來可增加承載量1792萬豬當量。兵團大部分團場未來發展養殖的潛力大，南疆團場比北疆團場的養殖發展潛力更大，但兵團近郊環境敏感團場和養殖大團有潛在的氮磷污染風險。