寧夏農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷及污染風(fēng)險評價

1、寧夏農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷及環(huán)境風(fēng)險評價近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，寧夏畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，隨之而來的環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)峻，成為寧夏農(nóng)村面源污染的主要來源。畜禽糞便排放量、農(nóng)地畜禽糞便承載量和畜禽糞便污染等問題越來越引起人們的重視。寧夏規(guī)?；笄輬龅暮暧^環(huán)境管理水平相當(dāng)?shù)?，?jù)統(tǒng)計，90%的規(guī)?；B(yǎng)殖場缺少必要的污染治理設(shè)施，畜禽廢棄物隨意堆置，養(yǎng)殖廢水隨意排放，99%以上的畜禽糞便作為有機肥施入農(nóng)田1。如果畜禽糞便量超出農(nóng)田消納容量，勢必造成作物施肥過量，既不利于作物的生長；也增加了非點源污染物的來源量，造成水體和土壤的污染2。因此，本文根據(jù)寧夏畜禽養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)情況，估算寧夏各市縣

2、畜禽糞便產(chǎn)生量和農(nóng)地負(fù)荷量，并對寧夏畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展帶來的農(nóng)地環(huán)境污染進行風(fēng)險分析，以便為相關(guān)部門決策提供依據(jù)，優(yōu)化畜禽養(yǎng)殖布局提供科學(xué)依據(jù)，為今后有針對性地解決畜禽糞便污染問題提供可靠的決策依據(jù)。1數(shù)據(jù)來源與研究方法1.1數(shù)據(jù)來源寧夏現(xiàn)有3區(qū)5市14縣，本研究包括寧夏所轄全部行政區(qū)縣，以2012年寧夏面源污染普查數(shù)據(jù)和寧夏統(tǒng)計年鑒為基礎(chǔ)，根據(jù)各區(qū)縣的畜禽養(yǎng)殖量估算畜禽糞便排放量，2012年各區(qū)縣農(nóng)地面積和畜禽養(yǎng)殖量見表115。因各類畜禽生長和生產(chǎn)期不同，且出欄與存欄比例存在一定差距，在確定估算數(shù)據(jù)時，應(yīng)根據(jù)各類畜禽情況分別確定它們的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)3,4。寧夏地區(qū)豬的生長期一般為199 天，因此豬的飼

3、養(yǎng)數(shù)量就是當(dāng)年的出欄數(shù)；奶牛的生長期較長，一般為 365 天，當(dāng)年出欄數(shù)很少，因此以存欄數(shù)計算；肉牛的生長期為160天，以出欄數(shù)計算；肉雞生長期為 55 天，以出欄數(shù)計算；蛋雞的飼養(yǎng)期按全年計，以存欄數(shù)計算。表1 2012年寧夏各縣（區(qū)）農(nóng)地面積和畜禽養(yǎng)殖數(shù)量Tab. Area of farmlands and population of livestock in all districts of Ningxia in 2012農(nóng)用地（萬hm2）生豬（頭）奶牛（頭）肉牛（頭）肉雞（只）蛋雞（只）銀川市興慶區(qū)4.2943140313365169127857127368金鳳區(qū)4.891868215

4、563172322284667161西夏區(qū)1.64499002473434250246250488100永寧縣6.47435000380475170011190001115000賀蘭縣8.5922203112272747192650729000靈武市28.571217101405010993225645115707石嘴山市大武口區(qū)3.993246097159583340081860惠農(nóng)區(qū)7.242124221966171651302000234600平羅縣12.1267496381662563627240357174吳忠市利通區(qū)8.224404012535134770716770132090紅

5、寺堡區(qū)9.01135004055310015800035000鹽池縣61.241031601465320986806700同心縣51.9542001882120001300000240000青銅峽市14.6143500035430471001035000957000固原市原州區(qū)28.149920013700933011494000西吉縣27.4872500070090451370268630隆德縣8.7914920054470003010019900涇源縣10.180014180002000彭陽縣20.94004049000中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)33.1057335422770121979044540

6、00中寧縣26.482687131656127157164000535900海原縣47.257290020673720250000600000總計425.19264760036551010719409833819110611901.2研究方法1.2.1畜禽糞便產(chǎn)生量計算根據(jù)畜禽糞便日排泄系數(shù)和生長期計算糞便產(chǎn)生量，計算公式為： （1）式中：T為各類畜禽糞便年產(chǎn)生量，單位為 t/a；N 為各類畜禽飼養(yǎng)量，單位為頭（只）；t為各類畜禽飼養(yǎng)期，單位為 d；K 為各類畜禽糞便日排泄系數(shù)，單位為kg/頭·d。畜禽糞便的日排泄量與品種、體重、生理狀態(tài)、飼料組成和飼喂方式等均相關(guān)3-5，我國目前尚

7、沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，本研究根據(jù)國家環(huán)境保護總局提供的產(chǎn)污系數(shù)測算，并根據(jù)對寧夏各類規(guī)?；B(yǎng)殖場的調(diào)查，綜合其他已有研究成果，確定主要畜禽糞便日排放系數(shù)5-10見表 2。 表2 主要畜禽糞便日排放系數(shù)表Tab2. Daily excretion coefficient of livestock污染物生豬奶牛肉牛肉雞蛋雞糞便（kg/頭.d）219.2612.10.150.12尿（kg/頭.d）3.3108.32-1.2.2農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷量的計算目前，寧夏畜禽糞便處理的主要方式是作為有機肥料直接還田1，農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷量是各地區(qū)農(nóng)地對畜禽糞便吸收消納量的客觀反映5。由于不同畜禽糞便的肥效差異較大，

8、將其統(tǒng)一換算成豬糞當(dāng)量進行計算，參考已有研究成果，確定的各類畜禽糞便換算成豬糞當(dāng)量的系數(shù)8-11，見表3。不區(qū)分農(nóng)地類型，畜禽糞便負(fù)荷量的計算公式為： （2）式中：L為以豬糞當(dāng)量計算的農(nóng)地畜禽糞便實際負(fù)荷量，單位為t/hm2·a；Q為各類畜禽糞便產(chǎn)生量的豬糞當(dāng)量，單位為t。S為有效農(nóng)地面積，單位為 hm2。表3 畜禽糞便含氮量及換算成豬糞當(dāng)量的折算系數(shù)Tab3. Nitrogen content of the livestock manure and coefficients for conversion into pig fecal equivalent畜禽糞便氮/%折算系數(shù)豬糞0

9、.651豬尿0.330.57牛糞0.450.69牛尿0.81.23雞糞1.632.511.2.3農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警值的計算與分級農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警值指農(nóng)地畜禽糞便實際負(fù)荷量與其理論負(fù)荷量的比值5,12，可以說明農(nóng)地所承受的畜禽糞便是否超載，以及是否會帶來環(huán)境污染，其計算公式為： （3）式中：R為農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警值；L為以豬糞當(dāng)量計算的農(nóng)地畜禽糞便實際負(fù)荷量，單位為t/hm2·a；M為單位農(nóng)地面積以豬糞當(dāng)量計的畜禽糞便理論負(fù)荷量，單位為t/hm2·a為更全面、準(zhǔn)確地反映畜禽糞便對農(nóng)用地形成的污染潛勢，對寧夏各縣（區(qū)）農(nóng)用地畜禽糞便負(fù)荷程度進行污染風(fēng)險評價，由于目前國內(nèi)

10、外還沒有統(tǒng)一的畜禽糞便污染風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)，因此本研究參考大多數(shù)學(xué)者采用的上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提出的畜禽糞便負(fù)荷警報值分級標(biāo)準(zhǔn)，在進行農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷風(fēng)險評估時，要考慮化肥施用的比例，參考已有研究結(jié)果，在正常條件和合理施用情況下，當(dāng)畜禽糞便負(fù)荷量為當(dāng)?shù)匦笄菁S便有機肥最大可施用量的40%及以下，即預(yù)警值R0.4時，該地區(qū)畜禽糞便可完全被農(nóng)田環(huán)境所消納和承受，對環(huán)表4 畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警值分級Tab4. Risk value level of livestock manure loading預(yù)警值R預(yù)警級別對環(huán)境的影響R0.4無影響0.4R0.7稍有影響0.7R1.0有影響1.0R1.5影響較嚴(yán)重1.5

11、R2.5影響嚴(yán)重R2.5影響很嚴(yán)重境不構(gòu)成污染威脅，預(yù)警值越大，對環(huán)境的威脅就越大5,12-14。綜合以上信息，參考環(huán)境保護部的畜禽糞便土地負(fù)荷警報值分級(6級)對預(yù)警值的計算結(jié)果進行級別劃分，見表4。2寧夏各區(qū)縣畜禽糞便的環(huán)境風(fēng)險分析2.1寧夏各區(qū)縣畜禽糞便產(chǎn)生量及負(fù)荷量計算根據(jù)畜禽糞便產(chǎn)生量的計算方法，采用公式1，經(jīng)計算得到寧夏2012年畜禽糞便的產(chǎn)生量，見表5，由表5可看出，2012年寧夏畜禽養(yǎng)殖排放的糞量達到626.41萬t尿量達到440.19萬t，總計為1066.19萬t。從不同畜禽種類年糞便排放量看，奶牛的排放量最大，占總排放量的 36.6%；其次是肉牛，占總排放量的 31.92%

12、；肉雞的排放量最小，僅為0.76%。這主要是因為畜禽糞便排放總量大小的決定因素是畜禽飼養(yǎng)量、單頭日排放量和飼養(yǎng)期。寧夏奶牛的養(yǎng)殖數(shù)量雖少于生豬和奶牛，但它的單頭日排放量遠(yuǎn)大于其它畜禽，故年排放量最大；生豬雖然飼養(yǎng)量遠(yuǎn)大于奶牛和肉牛，但其單頭日排放量較小，因此年排放總量小于奶牛和肉牛。生豬、奶牛、肉牛的糞便排放總量占到寧夏全年畜禽糞便排放總量的94.7%，因此今后在治理畜禽糞便的污染中，應(yīng)以奶牛、肉牛、生豬糞便污染為治理重點。表5 2012年寧夏各類畜禽糞便產(chǎn)生量Tab5. Generation of manure by various species of livestock in Ningx

13、ia in 2012畜禽種類糞（萬t/a）尿（萬t/a）合計（萬t/a）比例%生豬105.3745173.8679279.242426.18奶牛256.9499133.4112390.361136.60肉牛207.5276132.9105340.438131.92肉雞8.1129018.1129010.76蛋雞48.4480148.448014.54合計626.4129440.18961066.6025100采用表3的折算系數(shù)將各區(qū)縣的畜禽糞便排放量換算成豬糞當(dāng)量（表6），從表中可看出，沙坡頭區(qū)的豬糞當(dāng)量最高，為150.78萬t/a,其次是利通區(qū)，豬糞當(dāng)量最少的是大武口區(qū)，僅6.22萬t/a。

14、根據(jù)畜禽糞便負(fù)荷量的計算公式2，計算得到寧夏各縣區(qū)2012年畜禽糞便的負(fù)荷量，計算結(jié)果見表6。雖然沙坡頭區(qū)的豬糞當(dāng)量最高，但當(dāng)?shù)剞r(nóng)用地面積較大，因此每平方公頃的畜禽糞便負(fù)荷量反而較小，西夏區(qū)農(nóng)用地面積最小，因此畜禽糞便負(fù)荷量最高。2.2寧夏各區(qū)縣農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警值計算及風(fēng)險分析根據(jù)寧夏農(nóng)地的主要種植用途，農(nóng)地畜禽糞便的適宜施用量為25-50t/hm2。以產(chǎn)糧區(qū)為例，在化肥(純氮)習(xí)慣施用量225 kg/hm2的基礎(chǔ)上，豬糞當(dāng)量以15-30t/hm2·a為宜，最大施用量以30t/hm2·a為上限。運用農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警值的計算公式3經(jīng)計算得到2012年寧夏各區(qū)縣畜禽糞便

15、負(fù)荷預(yù)警值，結(jié)果見表6。計算結(jié)果顯示，寧夏農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷預(yù)警級別為, 表明單純從農(nóng)地畜禽糞便負(fù)荷量看, 寧夏畜禽糞便完全可以被農(nóng)地環(huán)境消納和承受, 且有承載空間, 畜禽養(yǎng)殖業(yè)還有較大發(fā)展?jié)摿?。但? 不同區(qū)域的農(nóng)地風(fēng)險狀況存在差異，個別地區(qū)的農(nóng)地出現(xiàn)不同程度的畜禽糞便污染，銀川市的西夏區(qū)預(yù)警級別為，對環(huán)境有影響，永寧縣和利通區(qū)預(yù)警級別為，對環(huán)境稍有影響。說明這些地區(qū)畜禽飼養(yǎng)過密，農(nóng)田消納面積有限。3結(jié)論與討論（1）寧夏消納畜禽糞便的農(nóng)地主要是水田、旱地、林地和菜地，2012年寧夏農(nóng)地畜禽糞便實際負(fù)荷量平均為2.34t/hm2·a，遠(yuǎn)低于全國耕地的平均負(fù)荷量24t/hm2·

16、a12，預(yù)警表6 寧夏各縣（區(qū)）2012年畜禽糞便負(fù)荷量及風(fēng)險狀況Tab6. Loading of livestock manure and risk level of farmland in all districts of Ningxia in 2012豬糞當(dāng)量（萬t/年）畜禽糞便負(fù)荷量（t/hm2.a）預(yù)警值預(yù)警級別銀川市興慶區(qū)35.808.350.28金鳳區(qū)21.894.480.15西夏區(qū)43.0226.230.87永寧縣99.0815.310.51賀蘭縣21.432.490.08靈武市27.530.960.03石嘴山市大武口區(qū)6.221.560.05惠農(nóng)區(qū)32.544.490.15平

17、羅縣32.602.690.09吳忠市利通區(qū)133.7616.270.54紅寺堡區(qū)17.921.990.07鹽池縣9.710.160.01同心縣68.861.330.04青銅峽市93.366.390.21固原市原州區(qū)16.300.580.02西吉縣30.331.100.04隆德縣25.832.940.10涇源縣42.184.140.14彭陽縣12.040.570.02中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)150.784.560.15中寧縣50.531.910.06海原縣22.820.480.02寧夏總計994.532.340.08級別為，整體而言對環(huán)境不夠成威脅，還有較大的畜禽養(yǎng)殖發(fā)展空間。但是地區(qū)間存在不平衡，北部引黃灌區(qū)的畜禽糞便負(fù)荷量整體高于中部干旱帶和南部山區(qū)，雖然個別區(qū)縣環(huán)境造成了一定的影響，但與養(yǎng)殖業(yè)高度發(fā)展的東部沿海地區(qū)和北京上海等大城市比較對環(huán)境的威脅相對較小。針對不同區(qū)域，應(yīng)因地制宜，采取不同的措施和對策防治畜禽糞便造成的環(huán)境污染。（