五莲县畜禽粪尿资源及利用潜力的计算分析

张鲁滨 徐敬恩 臧丽青 崔罗丹 刘家斌

（①山东省五莲县畜牧兽医局 262300 ②山东省五莲县农业局）

五莲县位于山东半岛东南部丘陵地带，山多地少，是国家重点生态功能区。近年来县域畜牧业健康发展，同时也存在畜禽粪尿污染环境问题。因此，做好畜禽粪尿治理与综合利用工作，须对县域内畜禽粪尿资源量和利用潜力做一次计算分析，给畜牧业管理工作提供科学决策依据。

1 材料与方法

1.1 基础数据和系数来源

1.1.1 畜禽饲养量及饲养周期 2016年县域畜禽主要饲养种类是猪、牛、羊和禽，畜禽出栏量和存栏量数据来自《2016年五莲县国民经济和社会发展统计公报》[1]。畜禽饲养周期受饲养水平及经济效益等因素影响，数据参考国家环保总局文件《关于减免家禽排污费等有关问题的通知》[2]，见表1。

表1 五莲县畜禽饲养量及周期

表2 畜禽排泄物系数

1.2 计算方法

1.2.1 畜禽粪尿产生量、COD产生量、总氮(磷)产生量(算式1)，式1，Q表示粪尿产生量、COD产生量、总氮(磷)产生量，吨(t)；Ni为饲养量，万头/只；Ti为饲养周期，天(d)；Pi为排泄物系数，i为第i种畜禽。

1.2.2 单位面积耕地的总氮(磷)负荷 LN/P=QN/P/A(算式2)，式2，LN/P表示单位面积耕地的总氮(磷)负荷，千克/公顷(kg/hm2)；QN/P是总氮(磷)产生量，吨(t)；A耕地面积，公顷(hm2)。

1.2.3 耕地承载总氮(磷)限量和总氮(磷)实际量TN/P=A·CN/P(算式3)，式3，TN/P为耕地承载总氮(磷)限量，A为耕地面积，公顷(hm2)，CN/p为粪肥施氮(磷)限量标准，CN=170kg/hm2、CP=35kg/hm2[5-6]。RN=ΣQN/P/r(算式4)，式4，RN为耕地承载饲养实际量，QN/P是总氮(磷)产生量，吨(t)，r为单位猪饲养期粪尿总氮(磷)排放量，吨(t)，i为第i种畜禽。PN=TN/P/r(算式5)，式5，PN为耕地承载饲养限量，万头猪当量。

1.2.4 畜禽粪尿产沼气潜力计算 式中，畜禽粪尿可产沼气潜力以粪尿COD量来计算。E=Q·W·G(算式6)，式中，E为畜禽粪尿产沼气量，m³；Q为COD产生量，t；W为COD去除率，W=80%;G为产沼气系数，0.538m³/kg (以COD计)[4]。

1.1.2 耕地面积 本文将粮食作物与经济作物的总播种面积，作为耕地面积，因为县域内总播种土地是畜禽粪尿消纳的主要场所。粮食作物播种面积54.85万亩，经济作物播种面积32.70万亩，总播种面积87.55万亩，换算约58366.68公顷，播种面积数据取自《2016年五莲县国民经济和社会发展统计公报》[1]。

1.1.3 畜禽粪尿排泄物系数 个体畜禽每日粪尿排泄系数、COD及氮(磷)的排泄系数，参考《畜禽养殖业源产排污系数手册》[3]、《中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究》[4]中，华东地区的畜禽粪尿排泄系数，见表2。

2 结果

2.1 畜禽粪尿、COD、总氮(磷)产生量

全县畜禽饲养期内粪尿产生量651006.24t、COD产生量38238.04t、总氮产生量3689.31t、总磷产生量901.25t，以及各种畜禽排泄产量，见表3。比较不同畜禽粪尿产生量，禽粪尿产生量最大，达到250265.4t，约占畜禽粪尿产量的38.44%；其次是猪粪尿产生量，达到233220.44t，约占35.83%。

表3 畜禽粪尿年排泄量 (t)

2.2 耕地的总氮(磷)负荷

假设所有畜禽粪尿资源还田，五莲县单位面积耕地的总氮负荷量是63.21kg/hm2，磷负荷量是15.44kg/hm2。

2.3 耕地承载畜禽饲养量控制

按照粪肥施氮(磷)限量标准170kg/hm2(35kg/hm2)，县域耕地承载总氮(磷)限量为9922.34t(2042.83t)。以氮(磷)为标准，耕地承载饲养限量240.25万头猪当量(392.85万头猪当量)；耕地承载饲养实际量89.33万头猪当量(173.33万头猪当量)；耕地承载饲养实际量占饲养限量的比例是37.18%(44.12%)，见表4。

表4 实际饲养猪当量和耕地可承载猪当量比较

2.4 粪尿的产沼气潜力

全县年粪尿可产沼气量是1645.77万m³，换算成每日平均4.5万m³。

3 讨论

系统计算畜禽粪尿产生量及利用潜力，是分析本文数据的出发点；给畜禽粪尿治理和资源化利用工作提供信息支撑。

3.1 畜禽粪尿治理与产业升级并举

五莲县畜禽粪尿产生量651006.24t，禽粪尿产生量最大，达到250265.4t，占畜禽粪尿产量的38.44%；其次是猪粪尿产生量，达到233220.44t，占35.83%。禽、猪粪尿应当是本县畜禽粪尿资源化利用的重点。县域肉鸡、蛋鸡饲养规模化标准化水平较高，但是猪饲养方面散养户多，对环境造成污染，损害村民切身利益。所以治理畜禽粪尿污染和提升饲养水平是畜牧业健康发展的一体两面。挖掘饲养潜力，合理布局产业。总氮(磷)负荷量是63.21kg/hm2(15.44kg/hm2)，氮(磷)负荷量均没有超出耕地氮(磷)限量。耕地承载饲养实际量占饲养限量的比例是37.18%(44.12%)，可见，县域耕地畜禽承载潜力有一定挖掘空间。但应当注意到各乡镇养殖量不均衡，导致畜禽氮(磷)量可能超标，造成局部污染。在今后工作中，应当思考环境承载能力，详细分析各乡镇畜禽粪尿资源，协调综合利用，合理布局畜牧产业，降低环境污染风险。

3.2 注重开发利用沼气资源

本县年产沼气的理论值1645.77万m³，但利用率偏低。原因可能是养殖场户缺乏环保意识，沼气设备购置少，且运转管理不善；沼气设备产沼气量不稳定，随季节温度变化大，导致推广难；县域内未形成商业化、服务性强的粪尿利用市场，对沼渣沼液消纳能力弱；同时，缺少资源化利用畜禽粪尿监督机制，应将环保纳入养殖场户日常饲养监管记录，与防疫、检疫并重[7]。

3.3 有机肥加工结合耕地改良，科学消纳畜禽粪尿

畜禽粪尿加工成有机肥，是综合利用畜禽粪尿的有效途径。能够实现氮(磷)资源的生态循环利用，减少化学肥料的施加，防制土壤酸化、硝化，保持地力。有机肥的加工应当考虑当地耕地性质，因地制肥、施肥。五莲县域内棕壤土是分布最广的土类，呈酸性、微酸性，约占土壤面积的87.1%[8]，因此防制土壤酸化显得尤为重要。按照山东省农业厅的要求，在胶东地区(包括五莲县)施用有机肥时，有机肥种类应以高碳氮比有机肥为主，如以秸秆、牛粪、羊粪类有机原料制成的有机肥。要配合生石灰或贝壳粉类碱性(弱碱性)物质，调理土壤，改良酸性土壤，提高收益。具体用量根据土壤有机质含量、施肥习惯、作物目标产量等因素确定[9]。

3.4 需要说明的问题

（1）本文中，耕地总氮(磷)负荷按照粪尿一起计算的，就目前的养殖状况，尿往往不被重视，尿氮容易导致土壤的硝化。在养殖过程中，应做好干湿分离，即粪与尿、污水分离工作，充分应用3级沉淀池和发酵池，将畜禽尿、污水达标排放，降低对环境污染和土壤的硝化。（2）当前，本县正在进行畜禽粪污治理，此文章对工作的开展起到理论参考作用。虽然养殖数据会波动，但是本文把畜禽氮磷产生量、可产沼气量的计算、分析和评估等思路，引入一线畜牧管理和粪尿治理工作中，希望能有益于提高行业发展的前瞻性、科学性和可持续性。