中国农田畜禽粪尿磷负荷量及环境风险分析

准确掌握不同地区畜禽粪尿和磷负荷量及其环境风险,为畜禽养殖总量控制、合理布局和还田利用提供决策依据。基于统计数据和文献资料,利用磷的猪粪当量(P)估算了我国畜禽粪尿量和各类畜禽粪尿比例的时空变化,分析和评价了当前各省份畜禽粪尿和磷资源量及其土地负荷量和污染风险,并根据畜禽粪尿还田率估算了当前各省份畜禽粪尿及其磷还田量,并进行环境风险评价。结果表明:中国畜禽粪尿猪粪当量(P)及其磷量1978年至2005年快速增加,2006年至2016年保持稳定。截止2016年,猪粪当量(P)约21.23亿t,磷量约545万t,比1978年均增长123%,华北地区畜禽粪尿猪粪当量(P)及其磷量最大,约占全国总量的23%和9%。区域水平上,按耕地面积计算,东南和西南地区负荷量较大,为Ⅴ级,有严重污染风险,按农作物种植面积计算,东南和西南地区较大,为Ⅳ级,有较严重污染风险,按农用地计算,东南、长江中下游和华北地区负荷量较大,为Ⅳ级,有较严重污染风险。省级单元上,湖南负荷量最大,其次是北京、广东和河南,这些省份为Ⅴ级,有严重污染风险。全国畜禽粪尿猪粪当量(P)及其磷还田量分别为11.51亿t和295万t,折合成单位农用地面积分别为3.1 t·hm(~-2)和8.0 kg·hm(~-2)。区域上东南地区还田最多,分别为10.3 t·hm(~-2)和26.3 kg·hm(~-2),为Ⅲ级,有污染风险,其次是华北和长江中下游地区,为Ⅱ级,稍有污染风险,而东北、西南和西北地区相对较低,为Ⅰ级,无污染风险。省级单元上湖南和北京还田较多,为Ⅳ级,有较严重污染风险,华北、长江中下游、东南地区的多数省份和部分西南地区省份农用地畜禽粪尿磷还田量接近或大于50%单位土地面积畜禽粪尿磷的年施用限量,具有较高的污染风险。研究表明,不同区域和省份畜禽粪尿磷负荷量和还田量污染风险具有较大差异,但多数省份尤其华北、长江中下游、东南地区的畜禽粪尿磷污染风险较大。     

延吉市畜禽粪尿污染现状分析与发展对策

随畜牧业发展而产生的畜禽粪尿污染问题越来越普遍。利用2012年的统计数据对延吉市畜禽粪尿资源进行了分析,估算了畜禽粪尿排放总量、污染物总量及其流失量。结果表明,2012年延吉市畜禽粪尿总量19.27万t,单位耕地畜禽粪尿承载量和纯N承载量分别为10.11 t/hm2和16.38 kg/hm2,均低于全国平均水平,而纯P承载量为59.01 kg/hm2,已超过全国平均水平。可见,延吉市禽养殖业对环境已产生影响,应加强对粪尿资源污染的治理。     

河北省畜禽粪尿养分资源分布及其污染潜力分析

利用统计资料和文献数据,结合国内外研究,确定河北省畜禽粪尿资源的计算参数和计算方法。估算了河北省畜禽粪尿产生量及其中的氮磷养分的含量、CODCr含量和单位耕地承载量,旨在为制订河北省畜牧业发展的政策法规提供依据。结果表明:2004年河北省畜禽粪尿耕地承载量为38 t/hm2、单位耕地粪尿N承载量为182 kg/hm2、单位耕地粪尿P承载量为54 kg/hm2。畜禽粪尿CODCr、BOD5、NH3-N总量分别为524、442、52万t。耕地畜禽粪尿承载量在空间上分布极不平衡,承载量大的主要分布在石家庄、唐山、邯郸、保定地区。     

吉林省畜禽粪尿总量估算及其环境风险分析

利用统计资料和文献数据,结合国内外研究,确定吉林省畜禽粪尿资源的计算参数和计算方法。根据吉林省2011年畜禽饲养量的统计数据估算了吉林省畜禽粪尿产生量、污染物产生量及其流失量。结果表明：2011年吉林省畜禽粪尿总量为7614.99万t,畜禽粪尿污染物产生量910.86万t,污染物流失总量为273.26万t,吉林省畜禽粪尿单位耕地负荷为11.16t/hm2。畜禽粪尿总量集中分布在长春、四平、吉林和松原地区。吉林省畜禽粪尿污染物承载量环境风险大的县域分布在长春、四平、松原和白山地区。     

江西省畜禽粪尿资源分布及其污染潜势估算

随着养殖业的迅速发展、饲养方式的改变,畜禽粪尿养分的循环和处理成为人们日益关注的问题.利用统计资料和文献数据,结合国内外研究,估算了江西省畜禽粪尿产生量及其排出的氮磷养分、CODcr、BOD5、NH3-N总量和单位耕地承载量.结果表明:2006年江西省畜禽粪尿耕地承载量为49.19 t/hm2、单位耕地粪尿N承载量为278.77 kg/hm2、单位耕地粪尿P承载量为78.63 kg/hm2.畜禽粪尿CODcr、BOD5、NH3-N总量分别为271.54、235.54、25.69万t.耕地畜禽粪尿承载量在空间上分布极不平衡,承载量大的主要分布在赣州、萍乡、新余3地区.     

吉林省汪清县畜禽粪便污染及防治措施

为了解汪清县畜禽粪尿污染现状情况,采用2000~2010年各类畜禽养殖数据,利用各类畜禽粪尿日排泄系数和污染物含有量,估算出畜禽粪尿排放总量、污染物总量及其流失量。结果表明,2010年汪清县畜禽粪尿总量为101.60万t,单位耕地畜禽粪尿承载量为24.69 t/hm2,略高于全国耕地畜禽粪尿平均承载量。N、P的单位耕地污染物承载量为29.16和4.86 kg/hm2,均低于全国平均值。汪清县畜禽养殖业对汪清县的环境具有一定的影响,应加强对畜禽养殖业的污染治理。     

浙江省主要畜禽排泄物和作物秸秆养分资源及分布

参照《中国有机肥料养分志》计算粪尿和秸秆资源量的方法,研究了2016年浙江省主要畜禽粪尿和作物秸秆养分资源的状况及其区域分布。结果表明,浙江省畜禽粪尿资源总量约为2 201.53万t,提供N、P₂O₅、K₂O养分25.66万t,秸秆资源总量799.34万t,提供N、P₂O₅、K₂O养分32.67万t。由于种植和养殖差异,有机肥资源存在区域差异,单位种植面积的有机肥资源承载力也不同。     

海南省畜禽粪便资源分布及总量控制研究

为了评估海南省畜禽粪污资源总量及其对环境的影响,以环保部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2011年的统计数据,研究海南省的畜禽粪便资源总量、COD区域分布及耕地的氮、磷负荷,并以欧盟的耕地氮施用标准对海南省畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2011年海南省畜禽粪便总量达1 741.75万t,海口、文昌、万宁、定安、澄迈、儋州和乐东7市县粪便资源超过1.00万t;全省单位面积耕地氮、磷平均负荷为192.72 kg/hm2和54.80 kg/hm2,除海口、临高、东方、乐东、琼中、白沙和昌江7个市县外,其他县市高于欧盟的限量标准;全省畜禽养殖环境容量为1 925.11万头猪当量（以N为基准）,实际养殖总量比畜禽养殖环境容量高13.01%,约有11个市县超过本省环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供了决策依据。     

湖北省畜禽粪便资源分布及其环境负荷研究

估算并分析了2012年湖北省各地区的畜禽粪便资源总量及分布,在此基础上,结合各地耕地面积、限量标准对畜禽粪便单位耕地承载量、氮磷负荷对环境的影响进行评价。结果表明:2012年湖北省畜禽粪便量达9 870万t,其中猪粪和牛粪比重最高,占总量的80%。黄冈市、襄阳市的畜禽粪便产量居全省之首,均超过1 500万t;而神农架林区的畜禽粪便产量远低于其他地区,仅为11.6万t。除耕地平均单位面积总磷负荷为34.03 kg/hm2、略低于35 kg/hm2的限量标准外,耕地平均单位面积猪粪当量和总氮负荷均高于限量标准,分别达54.19 t/hm2和219.12 kg/hm2,其中全省分别有53%和80%的地区超过45 t/hm2和170 kg/hm2的限量标准。可见,湖北省畜禽粪便的分布具有地区差异和种类差异,应按地区和畜禽种类不同进行重点控制管理;畜禽粪便耕地负荷在空间上分布极不平衡,主要集中在黄冈、鄂州、孝感、恩施自治州、襄阳、十堰、神农架林区、咸宁、武汉等地。     

邹平县畜禽粪便年生产量估算与分析

本文依据2015年邹平县统计年鉴畜禽和农业用地统计数,根据畜禽粪便排泄系数和粪污含量,估测邹平县各镇办畜禽粪污产生量及分布情况。结果表明,邹平县2015年畜禽生产的粪便85.82万t,尿48.27万t,其中有机物18.72万t,总氮0.82万t,总磷0.43万t,钾0.52万t。不同畜禽中,牛的粪便排放量最高,占全县畜禽粪便总排放量的35.24%,其次是禽的粪便占29.65%,生猪粪便占25.89%。单位耕地面积畜禽粪便年负荷量平均为14.03t/hm~2,畜禽粪尿成分中N年负荷量平均为134kg/hm~2,P平均为71kg/hm~2,可为邹平县畜禽养殖合理布局和畜禽粪污的治理提供科学的依据。     

我国畜禽粪便中氮素养分资源及其分布状况

根据2002年的畜禽统计数量、畜禽粪便排泄量和氮素养分含量等数据,通过实际计算畜禽粪便中的氮素养分量的方法,分析了我国不同省区的各种畜禽粪便中氮素养分资源量、分布和去向。结果表明,各种畜禽相比,牛粪中的氮素养分量最大;省区间河南省的畜禽粪便中氮素养分量最多;据估算,畜禽粪便中有50%的氮素养分流失,50%的氮素养分回田利用;部分省区的单位面积畜禽粪便的氮素承载量已经超出了欧盟制订的农田有机肥氮的限制标准170 kg/hm2。     

不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析

我国规模化养殖业的快速发展导致动物粪肥数量急剧增加,合理利用畜禽粪肥中的大量磷素,不仅可节约磷矿资源,而且避免由于粪肥直接排放和农田过量施用所带来的水体面源污染问题。本研究结合调研工作,采集了52个典型养殖场的76个动物粪肥样品,采用Hedley 磷分组方法,系统分析了不同粪肥中磷素含量及其组分特征,评价不同形态磷素在土壤中的移动性及其环境风险,为合理磷素管理提供参考。结果表明:不同动物粪肥的全磷含量差异很大,猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪和羊粪的平均含量分别为22.5、13.7、12.9、9.6 g P·kg^-1和7.5 g P·kg^-1,其中粪肥中的有机磷占总磷的比例分别为33.1%、41.5%、66.4%、28.1%和36.8%。非反刍动物粪肥(猪粪、鸡粪、鸭粪)中全磷含量和有机磷含量分别为反刍动物粪肥(牛粪和羊粪)中全磷和有机磷含量的1.7~3.0 倍和2.1~3.0 倍,以鸡鸭粪肥中有机磷占全磷的比例最高;非反刍动物粪肥C/P 比(19~29)明显低于反刍动物粪肥C/P 比(38~45),其中的磷素更易矿化;依次采用H₂O、NaHCO₃、NaOH 和HCl作为提取剂提取动物粪肥的磷素组分,反刍动物粪肥中H₂O-P、NaHCO₃-P、NaOH-P、HCl-P 和残余态磷分别为总磷的27.8%、32.8%、18.1%、15.2%和6.1%;而非反刍动物粪肥中的各磷素组分的比例分别为24.6%、19.4%、12.7%、34.4%和8.9%;两者主要在NaHCO₃-P和HCl-P组分存在差异。综上所述,反刍动物粪肥中活性磷(H₂O-P 和NaHCO₃-P)的比例更高,超过总磷的60%,而非反刍动物粪肥更易矿化分解的特征导致其可以很快释放活性磷,两者均具有很高的磷素有效性。因此,长期而言,在等粪肥磷投入情况下,两者的环境风险差异不大;而在等粪肥用量情况下,非反刍动物粪肥中更高的磷素含量会导致更高的环境风险。     

福建省畜禽养殖业废弃物污染风险评估

本文通过估算1985年–2005年期间福建省畜禽养殖业粪便排放量变化,并通过耕地负荷、流失量等参数评价了福建省畜禽养殖业废弃物污染风险。评估结果表明：1985年福建省的畜禽粪便产生量为2180万吨,而到了2005年达到了4249万吨,翻了一番。1985年时福建省畜禽粪便耕地负荷、纯氮耕地负荷和纯磷耕地负荷分别为15.2 t?hm-2、96 kg?hm-2和45 kg?hm-2;而到了2005年已分别达到了29.6 t?hm-2、181 kg?hm-2和96 kg?hm-2。同时,福建省畜禽粪便中氮、磷、钾流失量分别从1985年的3.26万t、0.70万t和4.47万t增长到6.05万t、1.85万t和10.53万t。2005年福建省畜禽养殖业的氮排放量分别是同期工业废水和生活污水氮排放量的7.4倍和1.9倍,已成为福建省流域水体富营养化的主要原因,其贡献已大大超过工业废水和生活污水。     

畜禽粪便资源评估及其环境污染风险研究——以湖北省为例

结合统计数据和前人研究成果,估算湖北省畜禽粪便资源量,分析粪便资源畜种和区域分布特征,评估粪便环境污染风险。结果表明,湖北省畜禽粪便资源总量丰富,达到1.58亿t;猪粪和牛粪是构成粪便资源的主体,分别占资源总量的50%和30%;湖北省畜禽粪便资源最丰富的地区集中在鄂北、鄂西南和鄂东北,资源相对匮乏的地区分布在江汉平原、鄂东南和鄂西北;湖北省面临较大的畜禽粪便污染风险,可能对环境造成污染的粪便达到0.25亿t,每公顷耕地粪便污染负荷达到6.45 t,且江汉平原以北和以东的半环状区域是耕地粪便污染负荷最重的地区。     

中国畜禽粪便产生量的变动特征及未来发展展望简

随着中国畜禽养殖业的快速发展,畜禽粪便的产生量也在迅速增加,畜禽粪便处理已经严重影响畜禽产业的可持续发展。因而,分析畜禽粪便产生量变动规律和未来发展．成为实现畜禽养殖业发展与生态环境保护协调发展的基础性问题。研究表明,中国畜禽粪便产生量1980年超过了14亿t,2011年达21．21亿t,并将随着畜禽养殖量的增加而迅速增加,到2020年和2030年将分别达到28．75亿t和37．43亿t,且肉牛等畜禽品种的养殖量将会逐步超过役用及其他畜禽,并成为畜禽粪便最主要的来源。此外,地区间畜禽粪便产生量差异较大,而且畜禽粪便产生量居前5位的地区都已超过畜禽粪便单位面积最佳负荷量。     

我国主要粮食作物秸秆还田养分资源量及其对小麦化肥减施的启示

【目的】明确我国主要粮食作物秸秆及其养分资源特征,为秸秆肥料化利用、化肥合理减施及农业绿色生产提供科学依据。【方法】基于《中国统计年鉴》和文献资料数据,估算我国水稻、小麦和玉米秸秆及其养分资源量,分析秸秆和养分资源区域分布特征、养分资源当季释放量以及小麦生产中化肥减施量。【结果】通过文献数据加权估算,我国水稻、小麦和玉米的草谷比分别为1.01、1.14和1.25。2014—2018年,我国三大粮食作物秸秆年均产量为65 386.6万t,其中水稻、小麦和玉米秸秆产量分别占32.3%、22.7%和45.0%。秸秆资源量的73.3%分布在我国华北、长江中下游和东北农区,其中水稻秸秆主要集中在长江中下游农区（50.7%）、小麦秸秆主要集中在华北农区（59.0%）、玉米秸秆主要集中在东北农区（33.7%）和华北农区（30.4%）。我国水稻、小麦和玉米秸秆氮素（N）平均含量分别为0.78%、0.64%和0.85%,磷素（P₂O₅）平均含量分别为0.42%、0.27%和0.53%,钾素（K₂O）平均含量分别为2.31%、1.53%和1.59%,秸秆总养分含量（N+P₂O₅+K₂O）表现为水稻>玉米>小麦。三大粮食作物秸秆养分资源年均量为509.8万t（N）、284.7万t（P₂O₅）和1 183.0万t（K₂O）,不同农区总养分量分布表现为长江中下游（26.0%）>华北（25.4%）>东北（21.3%）>西北（11.1%）>西南（10.5%）>东南（5.6%）。我国水稻、小麦和玉米秸秆还田氮素当季释放率分别为54.9%、51.4%和61.9%,磷素当季释放率分别为60.9%、65.3%和73.0%,钾素当季释放率分别为90.1%、93.3%和92.3%,表现为钾>磷>氮。三大粮食作物秸秆还田养分当季归还量（化肥可替代量）年均值为294.0万t（N）、194.1万t（P₂O₅）和1 083.9万t（K₂O）,总量为1 572万t,其中以玉米秸秆养分（N+P₂O₅+K₂O）当季归还量最高,占当季养分总归还量的44.6%。秸秆还田对我国小麦生产具有较高化肥替代潜力,在小麦一年一作区,小麦秸秆全量还田理论上可替代4.6 kg N·hm ^-2、7.8 kg P₂O₅·hm ^-2和65.3 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量;小麦玉米轮作区,玉米秸秆全量还田理论上可替代小麦生产季39.4 kg N·hm ^-2、28.9 kg P₂O₅·hm ^-2和109.9 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量;稻麦轮作区,水稻秸秆全量还田理论上可替代小麦生产季29.9 kg N·hm ^-2、17.8 kg P₂O₅·hm ^-2和145.1 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量。【结论】我国水稻、小麦和玉米秸秆年均产量分别为21 141.5万t、14 843.1万t和29 402.0万t,总量为65 386.6万t。三大粮食作物秸秆全量还田养分当季释放量为294.0万t（N）、194.1万t（P₂O₅）和1 083.9万t（K₂O）。70%以上秸秆资源和养分当季释放量集中在长江中下游、华北和东北地区。小麦生产区,前茬作物秸秆全量还田理论上可替代 4.6—39.4 kg N·hm ^-2、7.8—28.9 kg P₂O₅·hm ^-2和65.3—145.1 kg K₂O·hm ^-2的化肥投入量。     

肥料运筹对杂交狼尾草氮素利用效率和硝酸盐含量的影响

在江苏南京地区,研究了肥料运筹对杂交狼尾草氮素吸收利用效率和植株硝酸盐含量的影响。结果表明:施用有机肥67 500 kg/hm2 无机氮肥(纯氮)270.0 kg/hm2处理,杂交狼尾草干物质产量和氮素积累总量均达到最大值,氮素干物质生产效率较低,第3、第4、第5刈次植株硝酸盐含量均高于0.25%,单独饲喂家畜存在硝酸盐中毒的潜在危险;施用有机肥45 000 kg/hm2 无机氮肥(纯氮)270.0 kg/hm2和67 500 kg/hm2 无机氮肥(纯氮)67.5 kg/hm2处理,杂交狼尾草氮素干物质生产效率显著最高,总干物质产量也较高,分别为9 922.3 kg/hm2和9 219.6 kg/hm2,第2、第3、第4刈次植株硝酸盐含量均低于0.25%,饲喂家畜无任何硝酸盐中毒的危险。因此,综合考虑氮素吸收利用效率和植株硝酸盐含量,有机肥45 000 kg/hm2 无机氮肥(纯氮)270.0 kg/hm2和67 500 kg/hm2 无机氮肥(纯氮)67.5 kg/hm2均为杂交狼尾草较适宜的肥料运筹方案。