无机肥料的价格正处于历史高位，无水氨（AA）、钾（POT）和磷酸二铵（DAP）的现行价格分别是1155美元/t（￥7118元/t）、920美元/t（￥5670元/t）和1131美元/t（￥6970元/t）。正因为如此，众多粮食生产者都在寻找富含氮（N）、磷（P）和钾（K）的肥料作为可替换无机肥的土壤改良剂。

     猪粪作为土壤改良剂的代表之一，具有成本低，有机质含量高，能增强土壤特性等诸多显著优势，是很好的氮、磷、钾来源。然而，不能仅仅因为猪粪比无机肥料的造价低，就认为猪粪对土壤环境的改良作用更为经济。历史上，作为氮、磷、钾唯一来源的粪便已被广泛应用于土壤施肥。灌溉猪粪能够满足庄稼对氮的需求，但如果施用过多则会导致土壤中磷元素的蓄积。目前，关于土壤中磷元素的残留增加是否会导致地表水缺氧的问题，学术界、环保界还存在争议。

     当然，对猪粪的研究还是很有必要的，液体猪粪的管理已成为美国农业的一个重大问题。猪场粪污还田、使用无机肥料都会对环境造成潜在的负面影响，比如土壤养分（尤其是氮、磷、钾）会经过地表水径流到地下。不过这些负面影响还需要实际数据的支撑，目前只是理论上的评估。

     畜禽和城市垃圾研究（LUW）小组目前正在开展相关研究，评估能量、环境和经济三者的相关性。为了正确了解粪肥的价值并预测施用猪粪后会引起哪些问题，首先，我们必须清楚关于土地需要肥力和猪粪价值的一些基本常识。

     以一个4400头基础母猪的猪场为例：一个猪场有4栋猪舍，从产房到育肥舍满负荷运作，每栋猪舍均有1100头猪，年产胎次为2.25窝。该场一年可出栏9900头商品猪（1100×2.25×4），这些猪会产生9118m3的猪粪。

     猪舍中均重达90kg的猪只每天约产生5.7L的粪污，这些粪污中含有0.03kg氮、0.009kg磷和0.018kg钾。换句话说，该猪场一年出栏的9900头的猪每年会产生65562kg的氮肥、21854kg的磷肥和43708kg的钾肥。

     根据相关资料，玉米基地每收获1t玉米需要23.75kg氮肥，3.94kg磷肥和19.7kg钾肥。一般说来，每公顷的玉米基地可以收获11.43t的玉米。按照此比例换算，每公顷玉米种植基地要获得11.43t玉米收成需要271kg氮肥，45kg磷肥和225kg钾肥。

     如果玉米种植基地使用无机肥料，为了获得相应产量的玉米（每公顷土地收获11.43t玉米），所选的无机肥料应该包括钾肥、无水氨和磷酸二铵。其中，钾肥含60%的氧化钾，钾元素含量为50%；无水氨中氮元素含量为82%，磷酸二铵中氮元素和磷元素的含量分别为18%和19%。因此，每公顷农田收获11.43t的玉米，需要的无机肥包括111.6kg无水氨、94.3kg磷酸二胺和179.6kg钾肥，其成本分别为368美元（￥2268）、307美元（￥1892）和467美元（￥2878）。因此，每公顷无机肥料的总成本为1142美元（368+307+467），约合人民币7038元，其中包含每公顷33.8美元（￥208）的灌溉成本。上述无机肥价格参照2008年11月份美国农业部所公布的数据。

     如果将上述1100头基础母猪产生的9118m3的猪粪浆全部用于玉米用地的施肥，如果猪粪中的氮全部满足玉米种植地的需要，即以种植地对氮的需求为基准，那么每公顷玉米种植地需要38m3的粪浆灌溉，一栋猪舍产生9118m3的全部猪粪共可还田面积超过240公顷（9118/38）。如果以玉米种植地对磷的需求为基准，那么每公顷土壤需要19m3的粪污，一栋猪舍产生9118m3的全部猪粪共可还田面积超过480公顷（9118/19）。如果以玉米地对钾的需求为基准，每公顷土壤需要47m3的粪污，一栋猪舍产生9118m3的全部猪粪浆共可还田面积超过194公顷（9118/47）。

     2007年秋季，伊利诺斯大学对有关猪粪浆使用成本的调研结果显示，当猪粪浆总体积少于3785m3时，猪粪浆还田需要的灌溉成本为5.3美元/m3（32.7元/m3）；而当总体积在3785~15140m3时，其成本为4.4美元/m3（27.1元/m3）；当总体积超过15140m3时，其成本为2.4美元/m3（14.8元/m3）。因此，当一栋猪舍的年产猪粪浆总重为9118m3时，猪粪浆还田的成本为4.4美元/m3（27.1元/m3）。

     如果按照磷肥的需求量来施用猪粪浆，即以土地对磷的需求为基准，即粪浆中的磷肥含量刚好满足每公顷45kg，则氮肥和钾肥则还分别需要补给136kg/公顷和135kg/公顷。对于另外需要的氮肥和钾肥，氮肥可以用166kg的无水氨补给（无水氨中氮元素含量为82%，166kg=136kg/82%），钾肥需要270kg无机肥（无机肥钾的含量为50%，270kg=135kg/50%），补给的氮肥、钾肥分别需要237美元/公顷（1461元/公顷）和282美元/公顷（1738元/公顷）。每公顷土地施用猪粪浆所需灌溉成本为84美元（19m3×4.4美元/m3=84美元），上面已经计算过一公顷土壤全部用无机肥灌溉，需要花费1142美元的成本，这样算来，每公顷猪粪浆的肥料价值达539美元（1142-237-282-84=539美元），约合人民币3322元。前面已经阐述过，以磷为基准的施肥策略，每公顷土地需要猪粪浆19m3，可见在以磷为基准的施肥策略下，猪粪浆价值为28美元/m3（539美元/19m3=28美元/m3），即173元/m3，那么上述1100头基础母猪产生的9118m3的猪粪浆总价值则为255304美元（9118m3×28美元/m3），约合人民币157.3万元。由此可见，采用以磷的需求为基准的施肥策略，虽然需要额外补给含氮和钾的无机肥，但可以充分利用粪浆中的氮、磷、钾，实现粪浆的营养元素全部还田，而且粪浆给农场主带来的利润也是最大化的。

     如果按照钾肥的需求量来施用猪粪浆，即以土地对钾的需求为基准，即粪浆中的钾肥含量刚好满足土地需钾量225kg/公顷的需求，那么粪浆中的氮肥和磷肥则会过量，分别超出66kg/公顷和67kg/公顷。也就是说，如果以钾的需求为基准，猪粪浆作为玉米基地的所有肥料来源，能保证氮肥、磷肥和钾肥的最小需求量。为了满足钾肥需求量，每公顷土地需要施用47m3的粪浆，需要207美元（47m3×4.4美元/m3，￥1276），那么猪粪浆的肥料价值为935美元（1142-207=935美元），约合人民币5762元。前面已经阐述过，以磷为基准的施肥策略，每公顷土地需要猪粪浆47m3。那么在以钾为基准的施肥策略下，猪粪浆价值约为20美元/m3（935美元/47m3），约合人民币123元/m3。可见，上述1100头基础母猪产生的9118m3的猪粪浆总价值则为181390美元（9118m3×20美元/m3），约合人民币111.8万元。

     然而，营养管理计划（NMP）规定，美国绝大多数地区已限制土地以氮元素的需求量为基准来施用猪粪浆，以满足特殊作物生长的需求。并且许多营养管理计划正在出台禁止在种植作物过程中过多使用磷肥这一相关政策。在美国的一些地区，土壤中磷元素含量共分为低、中、高这三个等级，这为是否限制磷的使用提供了一个阶梯标准。在伊利诺斯州，当土壤中磷元素含量每公顷总量小于57kg时，则不限制磷的使用；当土壤中磷元素含量中等，每公顷总量为57~79kg时，则磷肥的使用不能超过作物生产中的需求量；当磷元素含量过高，每公顷总量大于79kg时，则禁止磷的使用。

     从肥料的经济价值来看，如果按照满足作物磷元素需求来施用猪粪，则其创造的经济价值将最大。某种程度上，每公顷中施用的猪粪越少，则其创造的价值就越大（同等体积的猪粪可以灌溉更多面积的种植地），然而对于产量固定的猪场来说，则需要更多的农田消纳剩下的猪粪。NMP指导手册上规定不能按照种植地对氮肥和钾肥的需求量为基准施用猪粪，原因除了这两种策略不能创造最大的经济价值外，他们还不符合环境的可持续发展要求，因为至少会造成磷的蓄积。

     我们不了解以下两种情况所带来的影响：

     1）将猪粪浆作为唯一肥料来源。

     2）混合施用猪粪和无机肥料，与单独施用无机肥料，都可以作为土壤的改良剂。两者在作物产量，土壤结构要求土壤阳离子交换量、土壤有机质、地表水的营养负荷、每公顷所创造的净值以及猪粪浆所创造的净值等方面均有差异。幸运地是，LUW小组的研究将有助于揭示上述我们所不了解的情况。

     1）在施用猪粪浆前，获取特定的猪粪浆样本用于化学分析。猪粪的成分因其储存方式的不同而不同。储存在池塘的猪粪浆比储存在深坑的猪粪浆要稀；两周内新鲜的猪粪浆比长期储存的猪粪浆要稀；在有水冲洗的浅凹坑处的猪粪浆要比深坑中长期储存的猪粪浆要稀。母猪、仔猪和育肥猪所产出的猪粪浆，其营养成分以及氮、磷、钾浓度也不一。不同粪坑中，猪粪浆所含氮、磷、钾的量也不尽相同。因此，收集数据时，应尽可能采集到每个粪坑中的样本。

     2）得到猪粪浆样的过程也将影响到对氮、磷、钾含量的分析。猪粪浆中的固体部分一般都沉积在坑或者池塘的底部，少量的污泥流则位于顶部。因此，定期和完全的搅拌对于获取一个具有代表性的猪粪浆样本至关重要。不过，即使伴随搅拌，为了确保获取的猪粪浆样本具有代表性，探针是必不可少的，并且还要保证探针能搅拌到粪坑的底部。

     3）从每个粪坑或者池塘中获取多个样本，从粪坑或者池塘内部的多个位置收集探针样本。如果对多个粪坑进行采样，则至少每189m3采集一个样本。如果粪污储存在一个很大的储浆装置（超过3785m3）中，则至少每757m3采集一个样本。

     4）在计算每公顷土地施用多少猪粪时，要确保猪粪浆样分析结果的准确性。不要以所有样本中的平均值去评判每公顷土地需要施用多少猪粪浆，而应该分别用不同储粪设备的平均样本值去计算每公顷土地需粪量。当猪粪浆的来源发生变化时，则应利用该储存设备猪粪浆的分析值，并重新计算每公顷土地所需的猪粪浆量。

（湖南怀化职业技术学院,刘晓琴）