潜江市农田畜禽粪便污染负荷和其预警研究

1、潜江市农田畜禽粪便污染负荷和其预警研摘 要：对潜江市22个镇处(油田矿区)2012年生 猪、牛、羊、家禽的养殖统计数据进行分析，估算畜禽粪便 年产生量和以氮含量为标准的猪粪当量，在此基础上计算农 田畜禽粪便负荷量，并对各镇处农田粪便承受程度进行了风 险评价和预警分析。结果表明，潜江市2012年畜禽粪便年 产生量达54. 31万t；畜禽粪便农田平均负荷量17. 01t/hm2 a；畜禽粪便已对6个镇处场构成ii级威胁、对1个镇处 构成iv级威胁、对1个镇处构成vi级威胁，14个镇处场未构 成威胁。关键词：畜禽粪便；猪粪当量；农田负荷；预警分析； 潜江市中图分类号s141文献标识码a文章编号100

2、7-7731 (2014) 06-115-03近年来，潜江市畜禽养殖业发展迅猛，畜禽养殖数量和 规模显著增加，生猪出栏连续3a超过100万头，家禽出笼 连续5a超过1 500万只。规模化畜禽养殖业的发展解决了 畜产品的有效供给，带动了农村经济的快速发展，但畜禽养 殖业产生的粪便污染问题对农村生态环境和农业可持续发 展的影响也越来越大，畜禽粪便污染作为农业面源污染的主 要组成部分已成为世界普遍关注的问题1。畜禽粪便一直 作为农业生产的有机肥料直接还田使用，如果粪肥供给的养 分超出了农作物达到目标产量所需，一方面不利于作物的生 长，另一方面也增加了农业面源污染物的来源量，势必对农 业环境造成严重威

3、胁。本文以2012年潜江统计年鉴数据为基数，参考国内相 关科研成果2-9,结合潜江实际，对潜江市畜禽粪便农田 负荷当量进行了科学评估，对环境风险进行了预警分析，旨 在为建设资源节约型、环境友好型社会提供科学依据。1畜禽饲养及畜禽粪便的产生量1. 1畜禽饲养情况据潜江市统计年鉴资料，2012年潜 江市生猪出栏107. 24万头，肉牛出栏3. 08头，肉羊出栏2. 54 万头，家禽出笼1 780. 03万只，禽蛋产量3.46万t 2, 蛋禽按每只年产禽蛋15kg测算，畜禽养殖以养殖小区规模 化养殖为主，占全市畜禽养殖95%以上。畜禽饲养分布情况 详见表lo1.2畜禽粪便排泄系数畜禽粪便排泄系数是指

4、单个动 物每天排出粪便的数量，它与动物的种类、品种、性别、生 长期、喂养饲料及天气条件等诸多因素有关5。通过对全 市养殖小区调查，参考国内同类研究成果3-9以及第一次 全国污染源普查相关资料，确定生猪平均饲养期为180d,肉 牛平均饲养周期为160d、羊和蛋禽饲养周期为la (365d), 肉禽平均饲养周期为55do修正粪便污染物日排泄系数见表 2,同时根据粪尿含n百分比，计算出猪粪当量换算系数如 表2所示。1.3畜禽粪便污染物产生量估算畜禽粪便(尿)年产 生量采用以下公式计算9:x=nxtxk (1)其中x为年度粪尿产生量，n为饲养量，t为饲养周期, k为排泄系数。根据公式(1)计算，201

5、2年潜江市畜禽年产生粪量为 54. 31万t,尿量为67. 08万t,粪尿合计121. 39万t,详 见表3o2畜禽粪便污染物负荷2. 1畜禽粪便污染物负荷估算畜禽粪便处理的主要出 路是作为有机肥料直接还田，因此统计畜禽粪便负荷量应以 农田耕地作为实际负荷面积。鉴于各类畜禽粪便养分含量变 化较大，统一换算成猪粪当量进行估算。猪粪当量换算系数 见表2所示。以猪粪当量计算的畜禽粪便负荷量q的计算公式8为:q=q/s=zxt/s (2)其中：q为畜禽粪便以猪粪当量计的负荷量，单位为 t/hm2 a； q为各类畜禽粪尿相当猪粪总量，单位为t/a； s 为有效耕地面积，单位为hm2； x为各地畜禽粪尿量

6、，单位 为t/a； t为各类畜禽粪尿换算成猪粪当量的换算系数。根据公式（2）计算可得潜江市2012年畜禽粪便的负荷 量q值见表4。从表4可以看出，潜江市畜禽粪便平均负荷量为 17. 01t/hm2 a ,高于全国耕地的畜禽粪便平均负荷 4. 19t/hm2 a4。根据刘培芳研究，猪粪当量以15 30t/hm2 - a为宜5,说明潜江市畜禽粪便污染情况总体仍 处于可控状态，但由于各镇处养殖状况、耕地面积不平衡， 位于近郊的园林猪粪当量负荷高达112.8t/hm2 - a,而边远 地区、养殖规模小的熊口农场、猪粪当量仅为3. 37t/hm2 a, 两者相差33.5倍。其中负荷量在10t/hm2 a

7、以下的镇处有 5个，1015t/hm2 a的镇处有3个，1530t/hm2 a的镇处有12个，30t/hm2 a以上的镇处有2个。2.2畜禽粪便负荷预警分析农田畜禽粪便负荷量的大 小可以间接衡量当地畜禽饲养密度及畜禽养殖业布局的合 理性5。为全面了解各地农田畜禽粪便负荷量是否过载及 对环境是否构成潜在的污染威胁，对全市各镇处场畜禽粪便 负荷量进行预警分析。根据上海市农业科学院环境科学研究 所沈根祥等的研究成果，采用畜禽粪便猪粪当量负荷（q）, 同当地农田以猪粪当量计的有机肥理论最大适宜施用量（p） 的比值（r）来间接表达各地畜禽粪便负荷量随程度，并根 据r值的大小，将警报值分成vi级，见表58

8、。根据潜江市 主要种植棉花、水稻、小麦、蔬菜等需肥量大的农作物和一 年两熟的特点，参照有关文献5, 9,从环境风险的角度考 虑，以最高限量45t/hm2 a猪粪当量作为潜江市各镇处场 农田畜禽粪便环境风险评价标准值。预警分析结果(见表5)表明，潜江市14个镇处场的农 田畜禽粪便负荷预警级别为i级，对环境暂未构成威胁，已 对6个镇处场构成ii级威胁、对1个镇处构成iv级威胁和对 1个镇处构成vi级威胁。由此可以看出，潜江市30. 7%的镇 处场畜禽粪便负荷量已不同程度地超过了当地耕地消纳能 力，对环境构成了威胁。3结论(1) 潜江市畜禽年产生粪量为54. 31万t,尿量67. 08 万t,粪尿合

9、计121.39万t,其中生猪和牛产生粪尿量之和 占年产生量的84. 8%,说明在畜禽粪便污染物治理过程中， 应以生猪和牛粪便污染治理为主。(2) 潜江市畜禽粪便负荷量在3. 37112. 81t/hm2a, 平均负荷量17. 01t/hm2 a,高于全国耕地的畜禽粪便平均 负荷 4. 19t/hm2 a。(3) 潜江市14个镇处场的农田畜禽粪便负荷预警级别 为i级，对环境暂未构成威胁，已对6个镇处场构成ii级威 胁、对1个镇处构成iv级威胁和对1个镇处构成vi级威胁。参考文献1 张绪美，董元华，王辉，等.中国畜禽养殖结构及其 粪便n污染负荷特征分析j.环境科学，2007, 28 (6)： 1

10、311-1 318.2 潜江市统计局，国家统计局潜江调查队.潜江统计年 鉴 m.2013.3 王方浩，马文奇，窦争霞，等中国畜禽粪便产生量 估算及环境效应j.中国环境科学，2006, 26 (5)： 614-617.4 高定，陈同斌，刘斌，等.我国畜禽养殖业粪便污染 风险与控制策略j.地理研究,2006, 25 (2)： 311-319.5 刘培芳，陈振楼，许世远，等长江三角洲城郊畜禽 粪便的污染负荷及其防治对策j.长江流域资源与环境， 2002, 11 (2)： 456-460.6 王晓燕，汪清平.北京市密云县耕地畜禽粪便负荷估 算及风险评价j.农村生态环境，2005, 21 (1)： 30-34.7 段勇，张玉珍，李延凤，等闽江流域畜禽粪便的污 染负荷及其环境风险评价j.生态与农村环境学报，2007, 23 (3)： 288-291.8 沈根祥，汪雅谷，袁大伟上海市郊农田畜禽粪便负 荷量及其警报与分级j.上