重庆市畜禽粪污排放的时空分布浅析
畜禽粪污是畜禽养殖业中必须重视的问题,在畜禽产业快速发展的同时,也需正视随之而来的畜禽粪污排放量的快速增长。如果畜禽粪污不能有效处理利用,必将对生态环境造成严重的破坏。试验通过对近几年重庆市畜禽粪污的排放量进行计算,对重庆市畜禽粪污的时空分布进行梳理分析,为重庆市各区县在发展现代畜牧业中进行科学布局、合理选择畜禽品种和规模提供参考,现报道如下。
1材料与方法
1.1研究对象
对重庆市所辖37个涉牧区(县)2008—2012年饲养的猪、牛、羊、家禽粪污排放量进行测算,并根据重庆市以及各区县的耕地数量,以市、功能区为对象分别进行畜禽粪污排放量及耕地对粪污主要成分(N、P、K)承载量的时空分布分析。
1.2数据来源
1.2.1养殖数量的确定畜禽养殖数量数据来源于统计数据(2008—2012年)。由于畜禽饲养周期不同,其测算方法也有所不同。参考相关资料,结合行业统计数据内容,各畜禽排放粪污的测算依据确定如下:牛、羊的粪污计算中视其年存栏数为当年饲养量,周期为365d;猪的粪污计算中视其年出栏量和年能繁母猪存栏量为当年饲养量,其中出栏肉猪的平均饲养周期为180d,能繁母猪的饲养周期为365d;家禽粪污计算中视其年出栏量为当年饲养量,周期为55d。
1.2.2畜禽粪污排泄系数粪污排泄系数是畜禽粪污测算中重要的一项指标,由于畜禽粪污排放量受不同地域、不同品种、不同饲养方式的影响,目前尚无统一的适用标准,参考相关资料,采取的粪污排泄系数以及粪污主要成分含量见表1、表2。
1.3估算方法
1.3.1畜禽粪污的估算方法畜禽粪污产生量的估算公式:Q=N×T×P。式中:Q为年粪污产生量(t),N为饲养量(头、只),T为个畜种的生长期(d),P为日排泄系数[kg/头(只)]。
1.3.2耕地畜禽粪污承载量的计算耕地畜禽粪污承载量的计算主要在以下假设的前提下,一是假设重庆市畜禽生产的所有粪污不经任何处理或者流失,将计算出的畜禽粪污理论值认定为用于土地消纳的实际值。二是假设不同地区土地土壤肥力水平无差异,即所有用于估算的土地的消纳能力相同;三是假设5年间重庆市各区(县)耕地面积不变,均以2010年的耕地面积为计算基准。
耕地畜禽粪污承载量包括两层含义。一是经计算的各畜禽粪污总量若用重庆市所有耕地进行消纳承载的负荷量,称为未换算粪污承载量。二是由于不同类型的畜禽粪污主要成分(N、P、K)含量差异较大,故农田对各主要成分(N、P、K)消纳量也有很大的差异,如不加区别地随意叠加统计所获单位面积畜禽粪污负荷量,即使数量相同,但因类型不同而产生的实际效果也不同;因此根据各类畜禽粪污的主要成分含量和猪粪相应成分含量进行换算,将各类畜禽粪污主要成分含量统一换算成猪粪当量值分别进行计算,分析各畜禽粪污中以各种成分(N、P、K)为基准的农田畜禽粪污染负荷量,称为换算粪污承载量。各粪污主要成分(N、P、K)的换算系数见表3、表4、表5。未换算粪污承载量=各畜禽粪污总量/耕地面积;换算粪污承载量=经换算成猪粪当量的粪污成分(N、P、K)总值/耕地面积。
2结果与分析
2.1测算数据结果分析
目前国内外在估算畜禽粪污产量上尚无统一的计算口径,各畜禽当年饲养量的确定也无统一标准,故不同的计算口径对粪污总量的测算有一定影响,主要体现在以下几个方面:一是统计基数方面。在猪的粪污计算方面,有以年出栏量为基数、以年出栏量加年底存栏量为基数,以及以年出栏量加年底能繁母猪存栏量为计算基数。考虑到当年的年存栏中除能繁母猪外会在下一年的年出栏中反映,且能繁母猪与育肥猪产污水平相差较大,故试验采用计算猪粪污的基数是年出栏量加年底能繁母猪存栏量;家禽方面肉禽和蛋禽的产粪量和粪污成分、周期具有很大不同,但由于目前的统计中尚未明确区分出肉禽和蛋禽数量,往往将所有家禽视为肉禽,无形中降低了禽的产粪量和主要成分含量。二是不同阶段不同粪污产量方面。同种畜禽不同生长阶段产粪污量不同,但畜禽粪污产量计算中往往为了方便,通常将畜禽都视为同一生长阶段,无形中扩大了粪污量。
2.2重庆市畜禽粪污时空变化趋势(见图1~4)
通常来说,在耕地数量不变的情况下,畜禽粪污产量、畜禽粪污耕地承载量均与畜禽饲养量有关。从图1、图2可以看出,2010—2012年重庆市畜禽粪污产量及耕地承载量在小幅降低后有逐渐增加的趋势,但较2008—2009年均有明显降低,这与2009年后重庆市畜禽散养减少较快,畜禽规模养殖在2010—2012年取得逐步发展的实际情况相符。
从图3、图4可以看出,2008—2012年间重庆市畜禽粪便中N、P、K含量相对较为平稳,2010年后呈现逐渐增长的趋势。其中K的总量和耕地承载量最高,N最低,特别是2009年K的总量达到80万t,耕地承载量接近250kg/hm2。
2.3功能区畜禽粪污时空变化趋势
近年来通过功能分区,将重庆市划分为都市功能核心区、都市功能拓展区、城市发展新区、渝东北生态涵养发展区和渝东南生态保护发展区五大功能区,考虑到核心区和拓展区畜禽养殖数量较低,故试验将这两个区域合并,对4个功能区其区域内的畜禽粪污排放量进行时空分析。
2.3.1功能区畜禽粪污量的时空变化见图5、图6。
从图5、图6可以看出,各功能区中渝东南生态发展区的粪污总量最多,且土地承载的粪污量也最大,核心区及拓展区最低,并随着畜禽养殖的不断减少,其粪污总量及粪污耕地承载量均呈现逐渐下降的趋势。值得一提的是,渝东南生态保护区和渝东北生态涵养区粪污总量和耕地承载粪污量排在4个区的前两位,这与畜牧业是这两个区域经济发展的重要组成有关,在发展现代畜牧业的同时如何保护好区域生态环境保护,是目前亟需重视和解决的问题。
2.3.2功能区中N含量的时空变化见图7、图8。
从图7、图8可以看出,N在各功能区的总量以及耕地承载量在2008—2012年间的变化趋势与图5、图6中畜禽粪污总量及各功能区的耕地承载量变化趋势相似。且主要功能区粪污氮总量排名顺序与未换算粪污总量以及粪污耕地承载量的顺序一致,即渝东南生态保护区总量最高、核心区及拓展区总量最低,这与目前重庆市畜禽养殖的数量分布、排名相符。
2.3.3功能区中P含量的时空变化见图9、图10。
从图9、图10可以看出,P在各功能区的总量以及耕地承载量在2008—2011年间呈现逐渐下降的趋势,但到2012年均有不同程度的增加,且增加较为明显。可能与家禽粪污中P含量相对较高,且2012年各功能区家禽的生产量增加较快有直接关系。
2.3.4各功能区中K含量的时空变化见图11和图12。
从图11、图12可以看出,除渝东南生态保护区和渝东北生态涵养区畜禽粪污中K总量及耕地承载量在2012年有增加的趋势外,其他各功能区畜禽粪污中K总量及耕地承载量总体呈现下降的趋势,这与畜禽粪污中K含量比N、P含量偏低,钾在草食牲畜粪污中含量相对较高,而近两年渝东南生态保护区和渝东北生态涵养区草食畜禽发展较快有较大关系。
3讨论
一方面畜禽粪污排放量与畜禽生产量密切相关,近几年重庆市畜禽年生产量基本保持稳定,特别是作为畜禽粪污排放量最大的生猪,按照重庆市稳量提质的方针,近几年重庆市生猪年出栏量维持在2000万头左右,故重庆市近几年畜禽粪污排放的时空分布变化较为平稳,变化不大。另一方面由于由于经济发展状况的不均衡,畜禽养殖都以渝东北生态区和渝东南生态涵养区为农业发展的重点,这也造成不论是畜禽粪污排放总量还是畜禽粪污主要成分在渝东北生态区和渝东南生态涵养区耕地承载量都排在前列。
4结论
2008—2012年间重庆市畜禽粪污排的时空分布主要有以下特点:
1)在经历2009年后重庆市畜禽养殖散养户的大量退出,引起畜禽生产量减少,直接引起畜禽粪污总量及耕地粪污承载量减少后,随着规模养殖率的稳步增长,重庆市的畜禽粪污量及耕地粪污承载量逐渐趋于稳定,并有增加的趋势。
2)随着重庆市限养区、禁养区的划分以及区域功能的确定,核心区、拓展区、发展新区等能用于畜禽养殖的区域将逐渐减小,传统的渝东北生态涵养发展区和渝东南生态保护发展区的粪污量及粪污的耕地承载量逐渐增大,环境污染的风险在提高。
3)重庆市目前畜禽粪污中的K总量以及耕地承载量高于N、P,排在畜禽粪污主要成分的第1位。此外值得注意的是,渝东北生态涵养发展区和渝东南生态保护发展区P总量以及耕地承载量的增长十分明显。
(重庆市畜牧技术推广 何道领,王华平,王震)
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