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畜禽养殖结构及土地承载力分析

2016/01/07 阅读:

随着经济社会的不断发展和物质生活水平的不断提高,人们对畜产品的需求成倍增加,使畜禽养殖业成为农业发展的支柱产业之一。农村畜禽养殖业从分散的农户养殖逐步转向集约化、规模化的集中养殖区,呈现出分散的农户养殖、养殖大户和规模化集中养殖区并存的现象,且养殖规模不断扩大、饲养数量快速增加。在畜禽养殖业高速发展的大环境下,畜禽污染也随之增加。畜禽养殖业产生的大量畜禽粪便与污水已成为我国农村面源污染的主要来源,在一些地区,畜禽粪尿污染对环境的影响已超过居民生活、农用化肥、乡镇工业和餐饮业,是造成许多重要水源地江河湖严重污染的主要原因之一。目前对于区域畜禽粪便产生量估算和环境效应已有很多报道。

近年来,东部发达地区迫于环境保护的压力,逐渐将畜禽养殖业西移,西部地区养殖业因而快速发展,畜禽粪便污染成为西部省份潜在的发展瓶颈亟待解决。陕西省作为我国西部农业大省,原非传统的畜牧业区。近几年,陕西调整产业结构,重点扶持畜牧业,目前畜牧业已成为陕西农业经济的主要产业。王缠石等对陕西省畜牧业规模化养殖发展现状进行研究。文凌对陕西省畜禽养殖污染进行调查并提出了环境监管的措施。朱建军等对陕西省畜禽粪便的时空分布和氮磷负荷进行研究。西安市作为陕西省的重要城市,已经成为畜牧业发展的重点区域。随着养殖业的飞速发展,大量畜禽粪便的无害化或资源化处理必将成为西安市畜牧业规模化发展的基本前提,目前有关西安市畜禽粪便的数量分布及利用情况的研究较为少见。因此,开展西安市农村畜禽养殖污染研究,探索经济适用的畜禽污染处理技术,防治农村畜禽养殖污染,是解决农村环境污染的重要手段之一。对保护农村环境,实现畜禽废弃物的无害化处理、资源化利用,保障畜禽养殖业可持续发展具有重要意义。

1材料与方法

1.1基础数据畜禽养殖量的数据来自《西安统计年鉴2013》,该年鉴中统计了2012年末牛、猪、羊、家禽的头数。本论文主要考虑灞桥区、未央区、雁塔区、阎良区、临潼区、长安区、蓝天县、周至县、户县和高陵县10个区县。

1.2参数确定将猪、牛、羊和家禽的存栏量看作是当年中一个相对稳定的饲养量,在未考虑饲养周期的前提下,采用存栏量与日排泄系数(单个动物每天排出粪便的数量)计算粪便产生量。本论文所用的各类畜禽日排泄系数、畜禽粪便中污染物平均含量和入河系数均采用国家环保部公布的数据。

1.3对农田耕地的影响分析

1.3.1负荷估算目前,我国畜禽粪便处理的主要方式是作为有机肥料直接还田。单位耕地面积上的畜禽粪污负荷量可用来间接衡量当地畜禽养殖污染状况。由于不同畜禽粪污的养分肥力差异较大,农田耕地对其的吸纳量也有较大差异。在计算耕地负荷量时,根据各类畜禽粪污不同的含氮量,将其换算成猪粪当量后叠加求和。本研究并结合西安市实际情况对猪粪当量换算系数表进行修正,得到各类畜禽粪污含氮量与其猪粪当量换算系数。

1.3.2负荷警报值分析为全面了解各地农田耕地畜禽粪便负荷量是否过载以及对环境是否构成潜在的污染威胁。根据畜禽粪便负荷警报值分级标准进行评价(表4)。据沈体忠等的研究结果显示,畜禽粪便作为肥料用于农田的最大适宜施用量为45t•hm2•a-1,若高出这一水平就会引起土壤的富营养化,对环境产生影响。

1.4对水质的影响分析采用等标排放量污染率指数法对各种污染源的污染负荷进行评价,评价因子为COD、TN和TP。

2结果与分析

2.1粪便污染物产生量由表5和图1可知,畜禽养殖排放的粪量为305.11万t,尿液为193.30万t,粪尿合计为498.41万t。从不同畜禽种类年粪便量看,牛的排放量最大,为230.85万t,占总排放量的46%;其次是猪和家禽,为186.88万t和53.69万t,分别占总排放量的37%和11%;羊最少,为27.01万t,仅占5%。可见西安市畜禽养殖粪便排放主要集中在养牛业和养猪业。从各区域的不同养殖情况可以比较得知,临潼区的畜禽粪便排泄量最大,为150.13万t,占总排放量的30.1%,周至县和蓝田县畜禽粪便产生量较大,为79.11万t和78.26万t,分别占总排放量的15.9%和15.7%。畜禽粪便污染物COD年排放量为12.52万t,污染物TP年排放量为8950t,污染物TN的年排放量为2.8万t。临潼区的污染物产生量最大,其次是周至县和蓝田县。

2.2农田耕地承受度的警报分级本研究采用《西安统计年鉴2013》中公布的各区县年末实有耕地面积作为负载面积,估算得出各区县农田耕地畜禽粪便负荷量。从表6可以看出,西安市各区县农田耕地畜禽粪便猪粪当量负荷平均值为22.95t•hm-2,但是不同区县之间差异很大,未央区猪粪当量负荷最大,为66.47t•hm-2,其次为临潼区和灞桥区,分别为29.84和23.33t•hm-2,雁塔区的猪粪当量负荷最小,为7.96t•hm-2。最大负荷量和最小负荷量之间相差8.35倍。农田耕地畜禽粪便负荷量的大小可以间接反映一个地区畜禽的饲养密度,各区县的畜禽饲养密度存在较大差异,且与当地的自然条件和经济发展水平以及饲养习惯等有着密切联系。虽然未央区的猪粪总量不大,但是单位耕地面积猪粪当量负荷是最大的。由此可知,未央区的畜禽饲养密度最大。根据警报值分析结果可知,未央区警报值最大为Ⅳ级,已对环境造成较严重的威胁。其中警报值达到Ⅱ级,对环境构成威胁的有4个区县,分别为:阎良区、临潼区、蓝田县和周至县。灞桥区、雁塔区、长安区、户县和高陵县等4个区县的农田耕地畜禽粪便负荷警报级别为I级,对环境暂未构成威胁。由此可见,西安市50%的区县畜禽粪便负荷量已不同程度的超过了当地农田耕地的消纳能力,对环境构成污染威胁。未央区、阎良区、临潼区、蓝田县和周至县等区县中密集的畜禽养殖场对西安市环境及流域水质直接构成污染威胁。

2.3对水质影响的评价本文选取COD、总氮和总磷为分析指标,前者代表耗氧物质,后两项为富营养物质。由表7可知,2012年西安市畜禽养殖造成的COD、TP和TN流失量分别为14705.93t、981.27t和6181.57t。2012年COD、TP和TN平均入河流失率分别为11.7%、11.0%和21.7%。以GB3838-2002三类水为评价标准,评价结果表明,牛尿的P值最高,占总P值的33.5%,其次是猪尿为31.3%,第三位是家禽为16%。表8的数据表明,西安市各区县中,临潼区的污染率指数最高,占总P值得29.4%,其次是周至县和蓝田县分别为16%和15%。由表9三污染物的等标排放量结果可知,虽然COD的年排放量最大,达14705.93t/a,但P值最小,仅为6%。总氮和总磷的污染率指数很高,分别为52%和41.5%。综上可知,畜禽养殖粪便污染物入河流失情况十分严重,尤其是总氮的流失率已经达22%,污染率指数最高为52%。

3结论

本论文通过对西安市2012年各区县畜禽粪便污染物的排放量和入河量的估算,分析畜禽粪便污染物对农田耕地和水质的影响,得到如下结果:(1)西安市畜禽粪便污染物COD年排放量为125253t,污染物TN年排放量为8950t,污染物TP的年排放量为28477t。临潼区的污染物产生量最大,其次是周至县和蓝田县。(2)西安市各区县农田耕地畜禽粪便猪粪当量负荷平均值为22.95t/hm2,但是不同区县之间差异很大。全市已经有阎良区、临潼区、蓝田县和周至县等4个区县的农田耕地负荷警报值达到Ⅱ级,对环境构成威胁。未央区警报值最高,达到Ⅳ级,已经对环境构成较严重的威胁。(3)水质评价结果表明,各污染源中,牛尿的污染率指数最高,为33.5%,其次是猪尿为31.3%,第3位是家禽为16%。各区县中,临潼区的污染率指数最高,占总P值的29.4%,其次是周至县和蓝田县分别为16%和15%。三污染物中总氮和总磷的污染率指数比COD高,分别为52%和41.5%。因此,根据西安市畜禽粪便污染的特点,畜禽粪便处理政策应该从以下方面考虑:第一,以预防为主,提高农户对污染的认知程度、政府给予一定的相关信息技术支持和污染治理补贴,这样可以有效提高农户畜禽粪便资源化处理的意愿,并促使其转化为畜禽粪便资源化处理行为。第二,从技术层面上看,推广畜禽粪便处理的适宜技术。对于警报值为Ⅰ级的地区,应做好畜禽粪便的还田利用工作。对于警报值为Ⅳ级和Ⅱ级的地区,必须严格控制畜禽粪便产生量,降低畜禽污染排放,采用厌氧发酵生产沼气的方法,减少各区县的畜禽污染物产生量。通过建沼气池,既解决了村庄环境问题,又解决了村庄能源问题,一举两得。受产业布局的影响,2012年西安市畜禽粪便产生量较高的地区主要集中在西安市南部,尤其是蓝田县和周至县;不同地区各类畜禽粪便比重有较大差异。随着畜禽养殖业的快速发展,畜禽粪便的产生造成严重的环境污染。西安市畜禽粪便处理政策的制定应以预防为主,从技术和区域公平等角度加以综合考虑。

作者:赵串串 王媛 高瑞梅 单位:陕西科技大学资源与环境学院

畜禽养殖结构及土地承载力分析

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