武威市畜禽粪便负荷变化与环境效应分析

2022-10-15严秉莲赵咏中魏晓燕

畜牧兽医杂志 2022年5期

严秉莲，赵咏中，魏晓燕

(武威市畜牧兽医科学研究院，甘肃武威 733000)

甘肃省武威市是一个农业大市，辖凉州区和民勤、天祝、古浪三县，近年来，全市上下坚定不移走“生态优先、绿色发展”之路，因地制宜打造沿山、沿川、沿沙“三大特色产业带”，“牛羊猪鸡”产业得到了进一步优化，产业新格局初步呈现，养殖规模不断扩大，集约化程度越来越高，呈现出良好的发展态势。但是，规模养殖在带来畜禽饲养技术水平提高以及畜产品总量和经济效益增加的同时，也带来了畜禽粪便相对集中和处理难的问题。本次分析将2017-2020年农业统计年报中的年底存栏数据作为原始数据，立足本地实际，参考相关文献确定畜禽饲养期和排泄系数，估算出年畜禽生产粪污数量，再根据全市消纳畜禽粪便的载体种类和数量测算出粪便负荷量，据此分析我市畜禽粪便对可耕地的污染风险。

1 材料与方法

1.1 基础数据

2017-2019畜禽养殖数量来源于《武威市国民经济和社会发展统计年报表》公布的统计数据，2020年为年底不完全统计数。为便于测算，把除基础母畜外的供需、仔畜、后备畜等统称为育肥畜。

从表1看出，武威市畜禽养殖量总体保持快速增长态势，尤其是牛羊和鸡增长速度较快，但生猪受非洲猪瘟疫情影响，2019年下滑到最低点，2020年全市抓紧抓实生猪生产，全力保障市场供应，生猪产业发展质量、效益和竞争力得到了稳步提升，为全省乃至全国生猪稳产保供发挥了积极作用。

表1 2017-2020年畜禽养殖量变化表万头，只

从表2看出，武威市畜禽养殖量的41.51%来源于凉州区，是因为凉州区人多地少，属于武威市的养殖密集区，尤其是奶牛、肉牛和繁殖母猪养殖占比较大，分别为78.65%、65.13%和72.00%，这与凉州区是全国肉牛养殖大县和生猪调出大县，也是河西走廊黄金奶源基地之一相适应。羊产业因为近几年行情看好，加上保险政策的落实，农户发展信心大增，各县区发展势头强劲，主动选留繁殖畜群的养殖户增加，尤其是民勤县，作为肉羊之乡，选留繁殖母羊远超凉州区，占到全市29.33%。古浪县育肥肉羊在近几年发展迅速，其育肥技术远近闻名，育肥羊存出栏均在全市排名领先。

表2 2020年各县区畜禽养殖数量万头，只

1.2 不同畜种的饲养期和产排污系数确定

1.2.1 饲养期即畜禽被饲养的周期，一般以天(d)表示，在实地调研本地实际情况的基础上，又参考了相关的研究文献，分别确定出各类畜禽的饲养期如表1-3。

1.2.2 畜禽粪便的日排泄系数是估算畜禽粪便产量的常见参数畜禽日排泄系数与诸多因素有关，如畜禽品种、体重、生长阶段、饲料、地域等，不同文献提供的数据也不完全相同，本研究通过调查部分养殖场和查阅相关文献，结合武威市规模养殖比例和绝大多数为干清粪的清粪方式，分析比较后最终确定畜禽粪便排泄系数如下表。

表3 用于畜禽排污量估算的参数2 kg

2 结果与分析

2.1 畜禽粪便排放量估算

排污数量=年底存栏数×年排粪污量

2.1.1 各类畜禽粪便成分和猪粪当量负荷参数表不同种类畜禽粪便中的物质成分含量不一，其肥效养分差异较大，畜禽粪便污染来源主要是氮和磷，故在分析养分污染时应以各种畜禽粪便的含氮(磷)量为基础，统一换算为猪粪当量，统计后得到的粪污污染才具有可比性3。各类畜禽粪便成分及换算成猪粪当量的换算系数见下表。

表4 各类畜禽粪便成分和猪粪当量负荷参数表 %

2.1.2 武威市畜禽粪便排放量变化趋势根据《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》，武威市土壤磷含量低于60 mg/kg，承载力应以氮素为基础进行测算，故排泄粪便数量也以氮为基础换算成猪粪数量。

表5 2017-2020年武威市畜禽排污数量估算万吨猪粪当量

从上表看出，2017-2019年三年间畜禽排污总数量比较平稳，武威市牛粪和猪粪缓慢下行，羊粪和鸡粪平稳上升，属于调结构转型升级阶段， 2020年年初，武威市因地制宜打造“沿山沿川沿沙”三大特色产业带，沿山区利用原有养殖设施适当提升改造,充分发挥天蓝地净、空气好、土壤污染少的优势,打造牦牛、细毛羊和肉牛、肉羊繁育基地,提高畜群产出能力,实现基础母畜多、繁殖仔畜多、农民收入多的良性循环；沿川区提升改造养殖设施,调减养殖规模，适度发展牛、羊、猪、鸡生产；沿沙区引进和培育龙头企业，着力打造奶牛养殖基地,扩大发展肉牛、肉羊设施育肥规模。牛羊猪鸡产业有序发展，总体规模不断扩大，养殖存栏量增长幅度为26.75%，畜禽排污量增长幅度为14.93%。

表6 不同畜禽粪便产生量空间变化(2020) 万t

2.1.3 武威市畜禽粪便排放量空间分布

从空间分布来看，2019年畜禽粪尿总量年排放量最大的是凉州区，占全市排放量的53.98 %，其次为古浪县和天祝县，粪便占16.39%和16.05%，最少的在民勤县，占全市排放量的13.58%。

从上表还可以看出，武威市畜禽粪便产生量中最多的是牛粪，为231.90万t猪粪当量，占总量的47.50%；其次为羊粪，为138.92万t猪粪当量，占总量的28.45%，位居第三的为猪粪，为80.85万t猪粪当量，占总量的16.56%，产量最少的是鸡粪，为36.56万t猪粪当量，占总量的7.49% ，这与武威市近年来“稳定猪鸡、发展牛羊”畜牧业规划相契合。

2.1.4 畜禽粪便中纯养分空间分布畜禽粪便污染来源主要是氮和磷，粪便年施氮量与土壤质地、肥力和气候等自然条件有关，综合考虑这些影响因素，欧洲给粪肥年施氮量的限量标准定为170 kg/hm2,超过这个极限值将会带来硝酸盐的淋洗，造成环境污染。

表7 畜禽粪便及纯养分空间分布万t ,%

从上表可以看出，武威市的畜禽粪便一半以上产自凉州区，与凉州区是全国生猪调出大县、全省肉牛产业大县和肉羊产业强县分不开。

2.2 畜禽粪便负荷估算

目前对于畜禽粪便处理的主要出路仍然是作为有机肥还田，许多畜牧业发达国家也将农田作为畜禽粪便的负载场所，用来消化其中的养分，农田作为畜禽粪便消纳场所的容量既取决于土壤的质地、肥力，又受作物收获时籽粒和秸秆吸收量的影响。

2.2.1 武威市粪便利用载体现状武威市是农业大市，消纳畜禽粪便的主要载体有大田作物地、蔬菜园艺地、瓜果类以及中药材地，尤其近年来建设的日光温室，已成为武威市农民增收致富的主要来源，同时也是畜禽粪便消纳的重要载体，据调查，1亩地的日光温室需要6～8 t腐熟的牛羊粪作为基肥培肥地力，才能正式投入生产。

表8 武威市粪便利用载体变化趋势万hm2

从上表可以看出，武威市历年畜禽粪便利用载体的平均面积是25.49万hm2，随着现代化农业的逐步推进，科学调整粮经比例，在保证粮食生产的同时，大田作物种植面积越来越少，节水高效的经济作物面积日渐增多，尤其2020年农业结构调整力度空前，各县区立足自然资源，因地制宜发展露地蔬菜、日光温室精细果蔬、葡萄、枸杞、中药材等特色产业，使得畜禽粪便还田作用越来越突出。

表9 武威市粪便利用载体空间分布万hm2

2.2.2 武威市农田对畜禽粪便负荷的表现方式和估算数据农田对畜禽粪便负荷是指单位面积施入的畜禽粪便量，用公式:猪粪(养分N)负荷=年产粪污猪粪当量(养分N数量)/年末耕地面积计算,其大小取决于当地气候、复种指数、作物产量、土壤类型、种植结构、养殖结构等多个元素，一般用单位面积的年施猪粪当量或年施氮(磷)量表示，可以直接反映该地区耕地消纳畜禽粪便的能力，而单位面积耕地土壤的氮、磷养分负荷反映了畜禽粪便对于耕地土壤的污染风险。根据《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》和武威市耕地土壤磷素含量，畜禽粪便负荷应以氮素为基础进行测算。

《全国规模化畜禽养殖业污染情况调查及防治对策》中提出每公顷耕地能够承载的畜禽粪便猪粪当量为30 t左右。粪便年施氮量与土壤质地、肥力和气候等自然条件有关，综合考虑这些影响因素，欧洲粪肥年施氮量的限量标准定为170 kg/hm2,超过这个极限值将会带来硝酸盐的淋洗，造成环境污染。

表10 武威市2017-2020年可耕地粪污负荷万hm2 万t t/hm2 kg/hm2

由上表可以看出，2017-2019年猪粪负荷和养分N负荷比较平稳， 2020年增长率过高，达到14.93%。

表11 武威市各县区可耕地2020年单位面积实际负荷万hm2 万t t/hm2 kg/hm2

从上表可以看出，武威市养殖畜禽粪便对环境影响总体上还未超载，但三县一区畜禽养殖的发展水平却极不平衡，对环境造成的影响也有很大差别，凉州区养殖畜禽产生的粪便排放量在全市范围内属于较高水平，已超过《畜禽粪便安全使用准则》NY/T1334-2007中的麦田最高建议标准19 t/hm2；天祝县表观排放量29.45 t/hm2已接近最大限量标准30 t/hm2，但天祝县是牧业大县，有可利用草原40多万hm2，草食畜粪便随游走放牧被排在广阔的草原上，虽然对耕地造成污染风险较小，但也应落实封山禁牧和退耕还草政策，科学调减养殖规模、推行牧繁农育养殖模式，做到以草定畜、草畜平衡，防止草原荒漠化，维护草原生态环境。