劉美玲，王桂霞，楊義風(fēng)

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，吉林 長春 130118）

隨著畜牧業(yè)規(guī)?；降牟粩嗵岣?，種養(yǎng)經(jīng)營主體逐漸分離，隔絕了畜禽廢棄物天然還田通道，使得畜禽養(yǎng)殖排污量明顯升高，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染[1]。當(dāng)前，我國畜牧業(yè)污染已經(jīng)超過鋼鐵和煤炭污染，其中畜禽糞污污染所占比重最高[2]。畜禽糞污中所含的氮、磷等營養(yǎng)成分若未經(jīng)處理直接排放到土壤和水中，會(huì)對農(nóng)作物和人的身體健康造成消極影響。由此可見，糞污污染已經(jīng)成為畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展過程中亟待解決的關(guān)鍵問題。

當(dāng)前，我國已從過去畜禽糞污的治理轉(zhuǎn)向畜禽糞污的綜合利用[3]。對于畜禽糞肥土地承載力的測算，大體分為兩類，第一類是測算單位土地面積所能消納的畜禽糞污總量和污染風(fēng)險(xiǎn)的等級[4]，此種方法適合大環(huán)境下的污染風(fēng)險(xiǎn)評估。第二類是根據(jù)區(qū)域內(nèi)土壤自身肥力、農(nóng)作物養(yǎng)分需求量估算畜禽糞肥的施用量，也可以通過一定比例的化肥施用量來測算畜禽糞肥的養(yǎng)分供給量，建立養(yǎng)分平衡模型，從而估算出土地承載力[5]。此種方法需要大量的相關(guān)數(shù)據(jù)，但是可以科學(xué)地反映區(qū)域內(nèi)種植單元與養(yǎng)殖單元的平衡關(guān)系和調(diào)控化肥與畜禽糞肥的配施比例[6]。

吉林省飼料的充足供給和資源環(huán)境優(yōu)勢為大力發(fā)展畜禽養(yǎng)殖業(yè)提供了良好的條件[7]。2016年6月農(nóng)業(yè)部頒布的《全國生豬生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020）》中將南方多省區(qū)列為生豬約束發(fā)展區(qū)，將東北三省和內(nèi)蒙古列為潛力增長區(qū)。那么，在“南豬北養(yǎng)”政策格局下，吉林省畜禽養(yǎng)殖業(yè)機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)并存，隨著畜禽養(yǎng)殖數(shù)量的增加和規(guī)模的大幅提高，畜禽糞污也會(huì)隨之增多，這勢必會(huì)對吉林省的環(huán)境造成一定的影響[8]，然而卻少有對吉林省土地承載力測算及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估的研究。為了進(jìn)一步分析畜禽糞污對環(huán)境的影響程度，本文根據(jù)2018年農(nóng)業(yè)部頒布的《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》中的土地承載力計(jì)算方法和《吉林統(tǒng)計(jì)年鑒》中的播種面積、畜禽年末存欄量和農(nóng)作物產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，對吉林省9個(gè)市（州）的農(nóng)作物糞肥養(yǎng)分需求量和環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行測算，分析畜禽糞污土地承載力情況，對環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估。此種方法以養(yǎng)分平衡理論為基礎(chǔ)，可以科學(xué)地反映出種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)的平衡關(guān)系，監(jiān)測環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)情況，為促進(jìn)吉林省構(gòu)建種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)牧循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展畜牧業(yè)新格局提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 吉林省及其各市（州）2017年末養(yǎng)殖存欄數(shù)與豬當(dāng)量 吉林省及省內(nèi)9個(gè)市（州）的牛、豬、羊、家禽等年末存欄量、農(nóng)作物化肥施用量、播種面積和產(chǎn)量等數(shù)據(jù)均來源于《吉林統(tǒng)計(jì)年鑒》，由于部分市（州）奶牛養(yǎng)殖量較少，所以將奶牛與肉牛養(yǎng)殖量合并，按照肉牛系數(shù)換算成豬當(dāng)量。

將吉林省主要養(yǎng)殖畜種存欄量轉(zhuǎn)換成豬當(dāng)量核算吉林省畜牧業(yè)生產(chǎn)概況。將豬、牛、羊和家禽換算成豬當(dāng)量為2 871.25萬頭，豬的養(yǎng)殖比重為31.73%，肉牛為37.38%，家禽為22.08%，其中牛和豬的比重合計(jì)72.36%，為全省主要畜種（表1）。將存欄量換算成豬當(dāng)量后可以看出長春市、松原市、四平市和吉林市畜禽養(yǎng)殖量較多（表2）。

表1 2017年吉林省畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)總體情況

表2 2017年吉林省各市（州）畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)情況

1.1.2 吉林省2017年農(nóng)作物產(chǎn)量及養(yǎng)分需求量 2017年吉林省農(nóng)作物總播種面積為6 086 170 hm2，其中主要農(nóng)作物播種面積為6 013 830 hm2；全省主要農(nóng)作物總產(chǎn)量為46 903 700 t；氮養(yǎng)分需求量為1 041 150.41 t，磷養(yǎng)分需求量為94 546.58 t（表3）。因吉林省內(nèi)飼料和藥材等作物種植量較少，所以暫不計(jì)入。

表3 吉林省主要農(nóng)作物生產(chǎn)及養(yǎng)分需求分析

1.1.3 吉林省土壤肥力指標(biāo)及糞肥配施比例 吉林省土壤有效磷為26.7 mg/kg，根據(jù)吉林省土壤養(yǎng)分特征將吉林省土壤氮、磷養(yǎng)分定位為Ⅱ級[9]，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)實(shí)踐，區(qū)域糞肥占施肥比例取值為15%，施肥供給養(yǎng)分占比為45%，糞污氮素和磷素當(dāng)季利用率分別取25%和30%。

1.2 方法

1.2.1 研究依據(jù)和計(jì)算公式 根據(jù)《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》所給出的土地承載力計(jì)算方法以及豬當(dāng)量換算標(biāo)準(zhǔn)，100頭豬相當(dāng)于15頭奶牛、30頭肉牛、250只羊、2 500只家禽，單位豬當(dāng)量氮、磷養(yǎng)分供給量分別為7.0 kg和1.2 kg。

式（1）中：Mx為區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物氮、磷養(yǎng)分需求量（t/a）；mi為區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物i的產(chǎn)量；Bi,x為區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物i每100 kg產(chǎn)量對氮、磷的養(yǎng)分需求量（kg），x為氮素或者磷素的數(shù)量。

式（2）中：Fx為區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物氮、磷糞肥養(yǎng)分需求量（t/a）；Mx為區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物氮、磷養(yǎng)分需求量（t/a）；e為施肥供給養(yǎng)分占比（%）；h為糞肥占施肥比例（%）；rx為區(qū)域內(nèi)畜禽糞污氮素和磷素當(dāng)季利用率（%）。

式（3）中：Gx為區(qū)域內(nèi)畜禽糞污承載力（萬頭）；Qx為單位豬當(dāng)量氮、磷養(yǎng)分供給量（kg）；Fx為區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物氮、磷糞肥養(yǎng)分需求量（t/a）。

式（4）中：PI為區(qū)域畜禽糞便污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，具體可分為5級[10]，A為區(qū)域內(nèi)實(shí)際畜禽養(yǎng)殖換算成豬當(dāng)量的總數(shù)（萬頭）；G為區(qū)域內(nèi)土地承載豬當(dāng)量（萬頭）。

1.2.2 作物吸收養(yǎng)分的參數(shù)選擇 單位農(nóng)作物對養(yǎng)分的吸收能力和需求情況可以反映出養(yǎng)分的含量和去向，體現(xiàn)出區(qū)域內(nèi)土壤對糞肥養(yǎng)分的吸收能力。根據(jù)區(qū)域內(nèi)主要農(nóng)作物的種類和產(chǎn)量，參考《畜禽糞污土地承載力測算技術(shù)指南》中每種農(nóng)作物100 kg產(chǎn)量對氮、磷養(yǎng)分的需求系數(shù)，可以測算出農(nóng)作物糞肥養(yǎng)分需求量。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)作物糞肥養(yǎng)分需求量測算結(jié)果

結(jié)合農(nóng)作物養(yǎng)分需求量及公式（2），可以測算出全省及各市（州）農(nóng)作物糞肥養(yǎng)分需求量。通過測算，2017年吉林省農(nóng)作物糞肥氮需求量為281 110.61 t，糞肥磷養(yǎng)分需求量為21 272.98 t。從各市（州）的糞肥養(yǎng)分需求量來看，各市（州）對氮的糞肥需求量均大于對磷的糞肥需求量，其中長春市的氮、磷糞肥需求量最高，白山市最低（表4），可見2017年長春市農(nóng)作物產(chǎn)量較高，對糞肥的需求量也較高。其中測算數(shù)據(jù)不含園林水果、飼料作物、藥材等作物養(yǎng)分需求量。

2.2 土地承載力分析

根據(jù)畜禽糞肥氮磷養(yǎng)分需求量結(jié)合公式（3），以畜禽糞污氮磷供給量測算，吉林省以氮計(jì)畜禽理論承載量為10 090.51萬頭豬當(dāng)量，以磷計(jì)理論承載量為6 223.5萬頭豬當(dāng)量，均高于吉林省實(shí)際養(yǎng)殖的2 871.25萬頭豬當(dāng)量，可見，從省內(nèi)布局看畜禽養(yǎng)殖還有較大的發(fā)展空間；但是從市（州）層面看，部分市（州）實(shí)際養(yǎng)殖的畜禽數(shù)量高于理論承載數(shù)量，雖從省域?qū)用婵纯梢韵{省內(nèi)糞污，但是將承載力尺度縮小至市（州）層面后，發(fā)現(xiàn)省內(nèi)局部地區(qū)存在承載力風(fēng)險(xiǎn)。

2017年吉林省農(nóng)用化肥施用總量為4 349 000 t，其中氮肥1 521 000 t、磷肥409 000 t、鉀肥301 000 t、復(fù)合肥2 118 000 t。根據(jù)上文測算分析，吉林省農(nóng)作物化肥氮、磷需求量分別為281 110.61 t和21 272.98 t，其施用量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過需求量。

表4 2017年吉林省各市（州）農(nóng)作物糞肥養(yǎng)分需求量 t

2.3 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

根據(jù)公式（4）結(jié)合吉林省內(nèi)實(shí)際養(yǎng)殖豬當(dāng)量總數(shù)和土地承載力，測算畜禽糞便污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，其中以氮計(jì)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.28，以磷計(jì)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.46，均小于0.7，為Ⅰ級（表5），土地承載力情況有較大的發(fā)展空間（表6）。但是省內(nèi)各市（州）存在超載情況，白山市以磷計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)已經(jīng)超過1.4，明顯超載；四平市和延邊朝鮮族自治州以磷計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)超過1.0，已經(jīng)超載；長春市以氮、磷計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分別為0.76和0.95，尚有發(fā)展空間，但是即將超過臨界值（表7）。在吉林省9個(gè)市（州）中以磷計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，已經(jīng)有3個(gè)市（州）超載，1個(gè)市即將超載，5個(gè)市有較大發(fā)展空間，說明從省內(nèi)布局來看，畜禽養(yǎng)殖密度分布不均，造成局部市（州）超載。

表5 區(qū)域畜禽糞便污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分級

表6 2017年吉林省畜禽養(yǎng)殖承載力及污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

表7 2017年吉林省各市（州）畜禽養(yǎng)殖承載力及污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

通過對吉林省及其9個(gè)市（州）畜禽糞污土地承載力的測算及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，可以得出以下結(jié)論：吉林省從省內(nèi)布局看畜禽糞污完全可以在省內(nèi)消納，土地畜禽承載力有較大的發(fā)展空間，但是從地市層面看，局部市（州）已經(jīng)超載；吉林省內(nèi)氮、磷肥施肥量遠(yuǎn)高于農(nóng)作物對其的需求量，目前糞肥施肥比例過低，化肥施用量過高；縮小承載力計(jì)算的區(qū)域尺度發(fā)現(xiàn)吉林省內(nèi)9個(gè)市（州）中白山市、四平市、延邊朝鮮族自治州已經(jīng)超載，長春市已經(jīng)接近臨界值即將超載，吉林、松原、遼源、通化、白城等市還有較大發(fā)展空間，可見省內(nèi)養(yǎng)殖空間布局不科學(xué)。

3.2 建議

3.2.1 縮小承載力計(jì)算尺度，合理規(guī)劃養(yǎng)殖業(yè) 土地承載力的測算要綜合考慮各項(xiàng)環(huán)境因素，要以最短缺的因素為限制，以最小的承載力尺度放大極值，區(qū)域尺度過大可能會(huì)忽略局部情況。本文獲取數(shù)據(jù)受到約束，所以測算了一級地市的畜禽糞污土地承載力和污染風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。承載力尺度越小，越能反映種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)實(shí)際的污染風(fēng)險(xiǎn)情況。將承載力尺度盡可能縮小，以種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合為前提，合理規(guī)劃養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，將新增的養(yǎng)殖量投放到風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)小的地區(qū)。

3.2.2 實(shí)施測土配方施肥，增加糞肥施用量 吉林省氮、磷肥的施用量已經(jīng)超過了農(nóng)作物對氮、磷的需求量。磷肥自身帶有少量重金屬，過多施用會(huì)造成土壤污染，不利于農(nóng)作物的生長。測土配方技術(shù)根據(jù)區(qū)域氣候特征、土壤養(yǎng)分含量、農(nóng)作化肥需求量，可以提供有針對性的配方肥，在維持土壤自身養(yǎng)分的基礎(chǔ)上，提供適宜的肥料，提高有機(jī)肥的施用率，改善土壤質(zhì)量，增加農(nóng)作物產(chǎn)量。調(diào)整糞肥施用比例，逐漸降低化肥施用量，發(fā)揮畜禽糞肥在一定程度上增強(qiáng)土壤養(yǎng)分的作用，實(shí)現(xiàn)糞污的資源化利用。

3.2.3 促進(jìn)種養(yǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)糞污資源化利用 將經(jīng)過處理的畜禽糞污化為含有養(yǎng)分的有機(jī)肥，以肥料的形式回歸農(nóng)田，是形成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)內(nèi)部物質(zhì)和能量循環(huán)利用的最好模式。畜禽糞污的資源化利用的最終落腳點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合，農(nóng)牧循環(huán)，提高種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)潛力，構(gòu)建綠色畜牧業(yè)的新格局。由于糞肥的處理加工過程繁瑣，所以農(nóng)戶并不愿意利用糞肥，因此，需要政府通過經(jīng)濟(jì)激勵(lì)和環(huán)境規(guī)制并舉的方式，規(guī)范和激發(fā)農(nóng)戶糞污資源化利用行為的同時(shí)，培育畜禽糞污資源化利用社會(huì)化服務(wù)體系，組織養(yǎng)殖場（戶）與合作社、環(huán)境治理企業(yè)等的合作，形成多元治污格局。另外，政府要對養(yǎng)殖企業(yè)的糞肥資源利用效果進(jìn)行定期考核，并對土地質(zhì)量進(jìn)行檢測，最終實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合，提高糞肥資源利用率。