吉林省畜禽粪便耕地负荷量估算及预警分析_车晓翠.pdf

http:/Email:jlndxb 吉林农业大学学报 2023，45（2）：204-212Journal of Jilin Agricultural University吉林省畜禽粪便耕地负荷量估算及预警分析*车晓翠1，郭聃1，张春燕1，李洪丽1，赵玲2*1.吉林农业大学资源与环境学院，长春 130118；2.吉林农业大学经济管理学院，长春 130118摘 要：采用相关计算方法，估算吉林省20112018年畜禽粪便、有机污染物（COD）、氮、磷总量，计算各市（州）畜禽粪便耕地负荷量及警戒值，分析其时空变化特征。结果显示：（1）2018年吉林省畜禽粪便、COD、氮、磷总量较2011年均呈现减少趋势，粪便来源主要是牛、猪、家禽。20112018年吉林省畜禽粪便平均猪粪当量约为7 790.98万t，平均耕地负荷量12.28 t/hm2，农田对畜禽粪便仍具有强大的消纳潜力。（2）2018年吉林省畜禽粪便COD、氮、磷耕地负荷的平均值分别为0.71 t/hm2，40.15 kg/hm2，5.83 kg/hm2。畜禽粪便产沼气潜力为24.43亿m3，能源化利用潜力巨大。（3）20112018年吉林省畜禽粪便耕地负荷量警戒值呈倒“U”字型的变化特征，20112013年处于平稳阶段，分级级别为级；20142016年处于急剧上升阶段，分级级别级；2017年开始回落，到2018年降为0.34，分级级别为级，表明目前吉林省畜禽粪便对耕地的负荷未对环境构成威胁。（4）空间分布上中部地区为畜禽粪便产生的主要地区，其畜禽粪便、COD、氮、磷耕地负荷、警戒值均高于东部地区与西部地区。（5）畜禽粪便耕地负荷量警戒值在空间变化特征表现为各市（州）均呈下降趋势。其中，白山市、四平市对环境污染的威胁等级降低最为明显。关键词：畜禽粪便；粪便污染；耕地负荷量；警戒值；吉林省中图分类号：X713 文献标志码：A 文章编号：1000-5684（2023）02-0204-09DOI：10.13327/j.jjlau.2020.5942引用格式：车晓翠，郭聃，张春燕，等.吉林省畜禽粪便耕地负荷量估算及预警分析 J.吉林农业大学学报，2023，45（2）：204-212.Estimation and Early Warning of Farmland Load of Livestock Manure in Jilin Province*CHE Xiaocui1，GUO Dan1，ZHANG Chunyan1，LI Hongli1，ZHAO Ling2*1.College of Resources and Environment，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China；2.College of Economics and Management，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，ChinaAbstract：Using relevant calculation method,the total amount of livestock manure,COD,nitrogen and phosphorus in Jilin province from 2011 to 2018 was estimated,the farmland load and warning value of livestock manure in different regions were calculated,and their spatial and temporal change characteristics were analyzed.The results showed that:(1)In 2018,the total amount of livestock manure,COD,nitrogen and phosphorus showed a decreasing trend compared with that in 2011,and the main sources of feces were cattle,pigs and poultry.From 2011 to 2018,the average pig manure equivalent of livestock manure in Jilin province was about 77.9 million tons,and the average farmland load was 12.28 t/hm2.Farmland still has a strong absorption potential for livestock manure.(2)In 2018,the average values of COD,nitrogen and phosphorus load of farmland in Jilin province were*基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFE0202900，2016YFC0501201），国家自然科学基金项目（41801328）作者简介：车晓翠，女，博士，副教授，研究方向：农业资源可持续利用。收稿日期：2020-08-02*通信作者：赵玲，E-mail：车晓翠，等：吉林省畜禽粪便耕地负荷量估算及预警分析吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University0.71 t/hm2,40.15 kg/hm2 and 5.83 kg/hm2,respectively.The potential of biogas production from livestock manure was 2.443 billion m3,which has great potential for energy utilization.（3）From 2011 to 2018,the warning value of livestock manure farmland load in Jilin province showed an inverted“U”shape,and from 2011 to 2013,it was in a stable stage,and the classification level was grade;From 2014 to 2016,it was in the stage of sharp rise,and the grade was;It began to fall back in 2017,and dropped to 0.34 by 2018,with the classification level of grade,indicating that the current load of livestock manure on cultivated land in Jilin province does not pose a threat to the environment.(4)In terms of spatial distribution,the central region is the main area of livestock manure production,and its livestock manure,COD,nitrogen,phosphorus and warning value were higher than those in the eastern and the western regions.(5)The changes of warning value of livestock manure farmland load showed a downward trend in all cities(prefectures).Among them,Baishan City and Siping City had the most obvious reduction in the threat level of environmental pollution.Key words：livestock manure；fecal pollution；farmland load；warning value；Jilin province2018年，我国相继颁发 关于实施乡村振兴战略的意见 和 乡村振兴战略规划（20182022年），对乡村振兴战略的实施提出了指导意见。乡村环境整治是乡村振兴战略的重要内容，因畜禽粪便引发的环境污染问题成为我国乡村振兴战略中迫切需要解决的重大问题。畜禽粪便污染程度的高低直接影响着畜禽养殖业的可持续发展。目前，对畜禽粪便方面的研究主要集中在估算畜禽粪便产生量1-3、资源化利用及畜禽粪便污染的危害与治理4-6、畜禽粪便排放时空分布特征及污染防控等方面7-9。研究省份主要有安徽、江苏、湖南、湖北等，对吉林省的研究较少。吉林省是农业大省，畜牧业生产规模不断扩大。2018年，吉林省畜牧业产值达到1 001.64亿元，占农业总产值的45.85%。畜牧业在吉林省实施乡村振兴战略中具有重要的地位和作用。2018 年，全省主要畜禽粪尿排泄量约为7 747万t，畜禽养殖造成了较大的环境压力。及时准确地估算畜禽粪便的产生量，科学评价畜禽粪便耕地负荷量，准确分析畜禽粪便环境污染的警戒值，掌握畜禽粪便污染空间分布及变化特征，对合理规划吉林省畜禽养殖业，有效防治畜禽粪便排放带来的生态环境问题，实现乡村振兴具有重要意义。目前，对吉林省畜禽粪便估算、畜禽养殖污染治理模式及防控已有相关研究10-12，但对吉林省下辖的9个市（州）的畜禽粪便耕地负荷量及环境污染防控的研究鲜有报道。由于畜禽发展条件、饲养量及饲养种类不同，各地区畜禽粪便排放量及对耕地负荷也不同。因此，本研究在已有成果的基础上，根据吉林省统计数据，利用相关计算方法，估算吉林畜禽粪便产生量，科学评价吉林省畜禽粪便耕地负荷量，分析畜禽粪便的耕地负荷对环境污染影响的时空变化特征，为吉林省科学规划畜禽养殖业发展，有效防治畜禽粪便污染提供科学依据。1材料与方法1.1研究对象以吉林省9个地级市（州）为研究区域，使用20112018年的相关数据，研究各市（州）牛、羊、猪、家禽的粪便排放量，对其耕地负荷量进行估算并作出预警分析。1.2数据来源1.2.1畜禽饲养量与饲养周期畜禽饲养量、耕地面积的数据来源于 吉林统计年鉴（20122019）和各市（州）历年统计年鉴。由于畜禽的生长期具有差异性，为了避免重复计算，在已有研究成果的基础上，本研究以生猪与家禽采用出栏量作为当年饲养量，牛、羊采用年末存栏量作为当年饲养量。各类畜禽的饲养期：生猪 199 d，家禽210 d，牛、羊均为365 d7-8。1.2.2畜禽粪便排泄系数畜禽粪便排泄系数作为畜禽粪便总量估算的重要参数，是指单个畜禽在1 d中的排粪数量13。畜禽粪便排泄系数与品种、生理状态，饲料构成和养殖方式等因素相关，在不同地区不相同，其产值的选取也不同。结合国内近年来的研究成果，依据 第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册 14，收集并整理畜禽粪便排泄物的排泄系数（表1）。205吉林农业大学学报 2023 年 4 月Journal of Jilin Agricultural University 2023，April1.3估算方法1.3.1粪便产生量对畜禽粪便量估算主要采用国家环保总局使用的测算方法，畜禽粪便产生量为畜禽存栏量（出栏量）、日排泄系数和饲养周期三者相乘。畜禽粪便产生量计算公式：Q=i=1kNi Ti Mi，（1）式中：Q为畜禽粪便产生量（万t）；i为饲养畜禽类别数，i=1，2，3，k；Ni为i类禽畜饲养数量万头/（只羽）；Ti为i类畜禽饲养周期（d）；Mi为i类每头畜禽粪便日排泄系数（kg）15。1.3.2总氮（磷）产生量氮（N）、磷（P）是畜禽粪便的主要养分，适量施用于农田可提高农作物产量，并起到改良土壤的作用，但使用过量会引起农作物减质并造成污染。畜禽粪便总氮（磷）产生量计算公式：TN，P=i=1kNi Ti Ei，（2）式中：TN，P为畜禽粪便总氮（磷）产生量（万 t）；i、Ni、Ti同公式（1）；Ei为i类每头畜禽粪便日氮（磷）排泄系数（g）16。1.3.3粪便污染量畜禽粪便中的有机污染物（COD）容易对水体造成污染，COD 产生量计算公式：C=i=1kNi Ti Wi，（3）式中：C为畜禽粪便COD产生量（万t）；i、Ni、Ti同公式（1）；Wi为i类每头畜禽粪便 COD 排泄系数（g）17。1.3.4畜禽粪便的产沼气潜力计算沼气化利用是畜禽粪便能源化利用的重要途径，畜禽粪便产沼气潜力计算公式：E=C W G，（4）式中：E为畜禽粪便产沼气潜力（亿m3）；C同公式（3）；W为 COD 去除率（80%）；G为产沼气系数（0.538 m3/kg）18。1.3.5畜禽粪便耕地负荷量计算各类畜禽粪便肥效差异较大，为方便估算，以各类粪便含氮量为基准统一换算为猪粪当量 19-20，换算系数见表2。在计算吉林省畜禽粪便耕地负荷量时，以农田耕作面积作为畜禽粪便实际承载面积。畜禽粪便耕地负荷量计算公式：q=PTS=i=1kQi PiS，（5）式中：q为以猪粪当量计算的耕地负荷量（t/hm2）；PT为畜禽粪便猪粪当量（万t）；Qi、i同公式（1）；Pi为i类畜禽粪便折算猪粪当量系数；S为农田耕作面积（hm2）。1.3.6畜禽粪便耕地负荷警戒值畜禽粪便耕地负荷警戒值是衡量畜禽粪便对环境构成威胁程度的重要指标（表3）。畜禽粪便耕地负荷量警戒值计算公式：r=qP，（6）式中：r为畜禽粪便耕地负荷量警戒值；q同公式（5）；P为有机肥最大适宜施肥量。已有研究成果认为，尽管不同畜禽品种、不同区域种植模式以及土壤类型有所差异，其有机肥最大适宜施肥量是不同的，但是一般都在 3045 t/hm2 8，19-21。目前，吉林省畜禽粪便的处理方式主要是作为农业生产的有机肥料直接还田，但由于各地区地形地貌条件、土壤类型、植被条件、养殖密度等因素的差异，各地区有机肥最大适宜施肥量是不同的。从数据资料可获得性考虑，并基于吉林省整体区域种植业和养殖业的特点，P 值的选取采用理论上农田有机肥最大适宜施肥量30 t/hm2。表1畜禽粪便日排泄数与氮、磷、COD含量Table 1Daily excretion of livestock manure and contents of N，P and COD项目粪量/kg尿量/kg总氮量/g总磷量/gCOD量/g牛20.0010.00105.9411.332 533.97羊2.601.502.150.460.46猪2.003.3016.853.88317.33家禽0.120.940.1510.28表2各类畜禽粪便猪粪当量折算系数Table 2Equivalent conversion coefficients of pig manure for livestock manure项目氮/%猪粪当量折算系数猪粪0.651猪尿0.330.57牛粪0.450.69牛尿0.801.23家禽1.372.10羊粪0.801.23206车晓翠，等：吉林省畜禽粪便耕地负荷量估算及预警分析吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University2结果与分析2.1吉林省畜禽粪便总量及耕地负荷量2.1.1畜禽粪便总量及来源结构20112018年吉林省畜禽粪便平均产量约为7 365.45万t，呈先增加后减少的趋势，20112015年吉林省主要畜禽粪便量增长迅速，至2015年约为8 449.85万t，2016年开始呈下降趋势。2018年吉林省畜禽粪便产生量较2011年减少10.34%，但总量仍然较高。一般来讲畜禽粪便污染物进入水体的流失率在2%8%，而液体排泄物则可能达到50%22。依据相关研究成果，按畜禽粪尿污染物进入水体流失率30%估算，吉林省在2011年与2018年各类畜禽粪便中COD流失量分别为 170.34 万 t 和 149.2 万 t，2018 年较2011年下降了12.41%。2018 年吉林省各类畜禽粪便中氮（N）、磷（P）含量分别为27.05万t和4.04万t，分别比2011年下降了7%和2.88%（表4）。吉林省畜禽粪便的主要组成来源是牛、猪、家禽、羊，其各年的粪便产生量占全年畜禽粪便总产量的比重分别介于：51.27%59.88%，20.15%23.84%，12.41%16.35%和 7.56%8.54%。吉林省最主要的粪便污染是牛产生的粪便污染，其次是猪，第3位为家禽，羊最小。其中，长春、吉林、辽源、通化、白山、延边自治州牛粪便产量所占比重均超过 50%，以吉林市最高，达到 72.35%（表5）。这主要是由两方面原因引起：一是牛的粪便日排泄系数远高于其他畜禽粪便的日排泄系数；另一方面是由于这些地区是重要奶牛或黄牛养殖基地。2.1.2畜禽粪便耕地负荷量20112018年吉林省畜禽粪便平均耕地负荷量12.28 t/hm2（表4），远低于30 t/hm2的极限值，说明吉林省农田对畜禽粪便具有强大的消纳潜力12，吉林省应大力推动畜禽粪便肥料化利用。2018年较2011年耕地负荷量降低了8.15%。吉林省各地区畜禽粪便耕地表3畜禽粪便污染警戒值分级Table 3Classification of warning value of livestock manure pollution项目警戒值对环境构成的污染威胁级2.5非常严重表52018年吉林省各地区不同畜禽粪便量占当地畜禽粪便总量的比重Table 5Proportion of different livestock manure in different regions of Jilin province in 2018%畜禽牛羊猪家禽长春59.793.0020.1317.06吉林72.350.6919.467.50四平48.435.5722.6423.36辽源50.192.1818.728.92通化51.525.3732.5410.58白山67.795.0518.288.89松原36.0025.6626.5711.76白城31.7130.5332.045.70延边自治州70.556.6910.4312.32表4吉林省畜禽粪便、COD、总氮（磷）产生量及耕地负荷量警戒值Table 4Warning value of livestock manure，COD，N（P）production and farmland load in Jilin province年份20112012201320142015201620172018平均值粪便产生量/万t7 747.008 036.008 129.858 140.048 449.858 196.036 475.796 946.007 765.45COD/万t567.80588.23594.57592.35614.68596.33474.33497.40565.71TN/万t29.1930.3530.5430.5331.8431.3325.9827.0529.60TP/万t4.164.374.404.424.584.533.694.044.27产沼气量/万m3211 370.94253 173.21255 902.80254 947.33264 559.16256 658.84204 153.24214 070.66243 479.52猪粪当量/万t7 655.007 945.107 988.467 997.848 378.958 254.646 947.937 159.007 790.98耕地负荷/（thm-2）11.1611.4111.4114.2314.4613.3111.9810.2512.28207吉林农业大学学报 2023 年 4 月Journal of Jilin Agricultural University 2023，April负荷量存在较大的差异。其中，四平市耕地负荷最大（19.67 t/hm2），长春市次之（17.55 t/hm2），辽源市、吉林市位列3、4位（分别为12.8，12.5 t/hm2），白城市最低（3.2 t/hm2），其他城市（州）耕地负荷介于 5.48.9 t/hm2。从区域特征上看，整体表现为中部地区畜禽粪便耕地负荷较大，而东部和西部地区较小。其原因主要是由于中部地区较东部与西部地区经济发达，人口规模大，对畜禽产品需求量大，畜禽养殖规模较大，导致畜禽粪便耕地负荷量较大。2.2吉林省畜禽粪便 COD 耕地负荷及产沼气潜力2.2.1畜禽粪便COD耕地负荷20112018年吉林省畜禽粪便 COD 平均产生量为 565.71万 t，呈先增加后减少的趋势，由2011年的567.8万t上升到 2015 年的 614.68 万 t，2016 年开始呈现下降 趋 势（表 4）。2018 年 COD 耕 地 负 荷 量 为0.71 t/hm2。从空间分布上看，吉林省COD耕地负荷 较 严 重 的 是 四 平 市（1.31 t/hm2）、长 春 市（1.29 t/hm2）、吉林市（1.06 t/hm2），均位于吉林省中部地区。其COD贡献率较大的畜禽种类主要是牛（52.6%78%）、猪（14.4%37.7%），四平、辽源除了牛、猪贡献较大外，家禽的COD贡献率分别为26.87%、31.61%。2.2.2畜禽粪便产沼气潜力2018年吉林省畜禽粪便产沼气潜力为 24.43亿 m3，折算成标准煤174.43万t（1 m3沼气=0.714 kg标准煤）。2018年吉林省天然气消费量为29.71亿 m3，折合成标准煤为360.71万t（1 m3天然气=1.214 3 kg标准煤）。吉林省畜禽粪便产生的能源占天然气消费总量的 48.36%，畜禽粪便能源化利用潜力可观。吉林省畜禽粪能源化利用，可为吉林省节约不可再生资源的使用量，有效缓解能源短缺问题。2018 年，吉林省各地区产沼气潜力平均值为2.6亿m3，超过平均值的地区有长春市（7.9亿m3）、吉林市（4.2 亿 m3）、四平市（5.5 亿 m3），均位于吉林省中部（图 1）。因此，这些地区应大力推广沼气工程建设，且配套种植作物，形成“种养结合”的循环生态农业，推动畜牧业的绿色发展23。2.3吉林省畜禽粪便总氮（磷）耕地负荷20112018 年，吉林省畜禽粪便的氮、磷平均产量分别为29.6万t、4.27万t。2018年吉林省9 市（州）畜禽粪便对氮（磷）贡献率较大的是牛、猪、家禽，对氮贡献率分别为 39.80%67.90%，12.80%37.10%，15.60%48.78%。对磷贡献率分别 为 26.04%53.50%，15.14%51.00%，18.38%52.36%。其中，吉林市牛对氮、磷的贡献率最大，分别达到67.90%、53.50%。白城市猪对氮、磷的贡献最大，分别达到37.10%，51.00%。辽源市家禽对氮、磷的贡献率最大，分别达到48.78%，52.36%。假定收集畜禽粪便时无损失且最后全部还田，2018年吉林省畜禽粪便氮、磷耕地负荷的平均值分别为 40.15，5.83 kg/hm2，均远低于欧盟的限量标准（氮耕地负荷为170 kg/hm2，磷耕地负荷为35 kg/hm2）16。吉林省有4个城市总氮（TN）、总磷（TP）耕地负荷超过吉林省平均值，包括长春市、吉林市、四平市、辽源市，这些城市都分布于吉林省中部（图2）。图22018年吉林省各地区畜禽粪便氮、磷耕地负荷Fig.2 N and P farmland load of livestock manure in different regions of Jilin province in 2018图12018年吉林省各地区畜禽粪便产沼气潜力Fig.1 Biogas potential of livestock manure in different regions of Jilin province in 2018208车晓翠，等：吉林省畜禽粪便耕地负荷量估算及预警分析吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University2.4吉林省畜禽粪便污染警戒值2.4.1吉林省畜禽粪便污染警戒值动态演变特征20112018 年吉林省畜禽粪便耕地负荷量警戒值呈倒“U”字型的变化特征。20112013年保持平稳，在0.370.38，分级级别为级，尚未对环境构成威胁。20142016年畜禽粪便耕地负荷量警戒值急剧上升，由 2013 年的 0.38 上升到2016年的0.44，2015年达到最高0.48，分级级别为级，对环境稍有威胁。从2017年开始回落，到2018年降为0.34，分级级别为级。分析其原因，20142016 年吉林省牛及猪的养殖数量明显增加，导致畜禽粪便总量增加，而耕地面积有所减少，由 2011 年的 685.6 万 hm2下降到 2016 年的620.1 hm2，其结果必然导致畜禽粪便对耕地负荷量加大，警戒值上升。2.4.2吉林省畜禽粪便污染警戒值空间分布特征2018年吉林省畜禽粪便耕地负荷量警戒值为 0.34，分级级别为级，表明目前吉林省畜禽粪便对耕地的负荷未对环境构成威胁，但也要引起注意。因为耕地面积每年的增加量非常小甚至可能会减少，而随着人们对畜禽产品需求量的增加，畜牧业的快速发展，会导致畜禽养殖量的增加，从而会对生态环境产生压力。因此，畜禽粪便对耕地负荷仍是一个不可忽视的重大问题。从区域空间分布特征上看，吉林省中部地区，包括长春、吉林、四平、辽源等城市警戒值为 0.420.66，分级级数级，对环境稍有威胁，四平市警戒值最高（0.66）。其他城市警戒值为 0.110.30，分级级数级，未对环境构成威胁（表6）。2.4.3吉林省畜禽粪便污染警戒值空间分布变化特征2018年与2011年比较，吉林省各地区畜禽粪便污染警戒值产生了显著的变化（图4），整体表现为各市（州）警戒值均呈现下降的趋势。其中，白山市变化最为明显，由2011年的1.05下降到2018年的0.30，对环境污染的威胁程度由级降为级，对生态环境威胁大幅减小；其次是四平市，由2011年的1.41下降到2018年的0.66，对环境污染的威胁程度由级降为级；长春市由2011年的0.79下降为2018年的0.59，对环境污染的威胁程度由级下降到级；吉林市、辽源市分别由 2011 年的 0.65、0.62 下降到 2018 年的 0.42、0.43，对环境污染威胁程度虽然仍处于级，但警戒值明显下降，下降幅度超过 30%；通化市由2011年的0.53 下降到2018年0.18，对环境污染的威胁程度由级下降到级，其他城市警戒值均在级范围内有所下降。分析其原因，近年来畜禽养殖总量下降，但耕地面积有所增加，其结果必然导致畜禽粪便的耕地负荷量显著下降，警戒值下降。以白山市为例，畜禽总量由 2011 年的733.07万头/（只 羽）下降到2018年的413.33万头/（只 羽），而耕地面积由2011年的5.67万hm2上升到 2018 年的 11.61 万 hm2，其耕地负荷量必然会下降。图3吉林省畜禽粪便污染警戒值变化特征Fig.3Variation characteristics of livestock manure pollution warning value in Jilin province表62018年吉林省各地区畜禽粪便耕地负荷量及预警级别Table 6Farmland load and warning level of livestock manure in different regions of Jilin province in 2018市（州）长春吉林四平辽源通化耕地负荷/（thm-2）17.5512.5019.6712.805.40警戒值0.590.420.660.430.18对环境构成的污染威胁稍有稍有稍有稍有无分级级数市（州）白山松原白城延边自治州耕地负荷/（thm-2）8.906.403.207.80警戒值0.300.210.110.26对环境构成的污染威胁无无无无分级级数209吉林农业大学学报 2023 年 4 月Journal of Jilin Agricultural University 2023，April3讨论3.1关于畜禽粪便（排污）量的估算本研究主要采用排污系数法估算吉林省畜禽粪便（排污）量，然而，畜禽量统计数据、畜禽粪便（排污）日排泄系数、饲养周期等重要参数的选取直接影响到畜禽粪便（排污）量的估算。第一，畜禽粪便（排污）系数取值不同导致研究结果有偏差。畜禽粪便排泄系数与品种、生理状态，饲料构成和养殖方式等因素相关，在不同地区不同，其选值也不同，导致估算结果相对会有偏差。本研究结果与那伟等10的研究结果基本吻合，研究结果均证明吉林省畜禽粪便产生量巨大，但要系统准确地获得估算结果，在后续研究中应进一步明确吉林省不同地区的畜禽粪便（排污）的排泄系数，从而能进一步准确估算吉林省畜禽粪便（排污）总量。第二，畜禽养殖主要种类选取及数据统计影响研究结果。本研究估算的畜禽粪便量主要是由牛、猪、羊以及家禽，对于吉林省梅花鹿及马、骡等未考虑，会导致估算畜禽粪便（排污）总量偏小。同时，由于本文中畜禽总量、耕地面积的数据来源于 吉林统计年鉴（20122019）和各市（州）历年统计年鉴，由于统计标准不同各市州的数据之和不等于吉林省总数，统计数据上的偏差会影响研究结果。3.2关于畜禽粪便耕地负荷量的计算本研究主要采用农田耕作面积作为畜禽粪便负载面积来计算畜禽粪便耕地负荷量，然而不同土地利用类型对畜禽粪便的消纳能力是有差异的，尤其牧草地对畜禽粪便的消纳能力不容忽视8。吉林省是中国八大牧区之一，2018年全省牧草地面积 104.35 万 hm2，其中，草地总面积为69万hm2，主要分布在东部山区丘陵和西部草原，其消纳畜禽粪便潜力巨大。可见，仅以农田耕作面积计算的畜禽粪便耕地负荷量值偏大。因此，后续研究畜禽粪便的耕地负荷时应进一步考虑牧草地等其他农用地的面积，从而更为准确地计算畜禽粪便负荷量预警分析值。3.3关于有机肥最大适宜施肥量P值的选取在计算农田耕地负荷警戒值时，有机肥最大适宜施肥量P值的选取主要采用的是普遍运用的理论上农田有机肥最大适宜施肥量30 t/hm2。然而，不同地区由于气候条件、作物种植模式、耕地的土壤类型以及土壤环境等差异，其对畜禽粪便的消纳能力是有差别的。同时，畜禽粪便腐熟和未腐熟还田对土壤的影响也存在很大的不同，其农田有机肥最大适宜量也是不同的23。因此，在后续研究中应进一步探讨吉林省作为粮食主产区，依据其区域特点明确农田有机肥最大适宜施肥量。另外，吉林省各地区由于地形地貌条件、植被条件、土壤类型、养殖密度等因素差异，其农田畜禽粪便负荷量也不同。同时，由于各地区各类畜禽粪便比重状况不同，其中粪便比重较大者即为威胁当地环境的主要畜禽种类，而在同一土壤类型下，不同畜禽种类的粪便其耕地负荷量也是不同的，有机肥最大适宜施肥量也应不同。因此，在后续研究中要进一步细化研究，精准计算各个地区畜禽粪便农田负荷量，提供更为准确的畜禽粪便负荷量预警分析。图4吉林省各地区畜禽粪便农田负荷警戒值演变特征Fig.4Variation characteristics of farmland load warning value of livestock manure in different regions of Jilin province210车晓翠，等：吉林省畜禽粪便耕地负荷量估算及预警分析吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University3.4关于畜禽粪便的资源化与肥料化利用 吉林省畜禽粪便目前耕地负荷尚未对环境造成不利影响，但在乡村振兴背景下，随着农村城镇化及土地流转等政策的实施，加上对畜禽产品需求量增加导致畜牧业规模的扩大，畜禽粪便对农田负荷仍是需要关注的重大问题。目前，吉林省禽畜粪便综合利用约为 67%12，吉林省应重点围绕畜牧业绿色发展，推动畜禽粪便资源化利用。同时，根据吉林省各地区畜禽养殖空间分布特征及环境污染预警分析，合理优化不同地区畜禽养殖业的空间分布，根据周边农田消纳畜禽粪便能力，合理规划与布局畜禽养殖场的规模与数量分布，促进“种养结合”的循环农业发展模式。吉林省农作物播种面积为 698 万 hm2，按耕地负荷极限值为30 t/hm2计算，吉林省农田对畜禽粪便消纳能力还有 13 780 万 t 猪粪当量的空间，潜力巨大。肥料化利用是吉林省畜禽粪便利用的最主要方式24。吉林省应进一步推动畜禽粪便肥料化利用，根据吉林省各地区土壤特征，实行测土配方研制有机肥，就地还田利用，从而改善农村环境，有序推进吉林省乡村振兴战略的实施。综上，2018年吉林省畜禽粪便总量、COD流失量、总氮、总磷量分别为 7 747，149.5，27.05，4.04万 t，分别比 2011年降低了 10.34%，12.41%，7%，2.88%。粪便主要来源为牛、猪、家禽。吉林省畜禽粪便集中分布于长春、吉林、四平、辽源等中部地区城市。20112018年吉林省畜禽粪便平均猪粪当量约为7 790.98万t，平均耕地负荷量12.28 t/hm2，远低于30 t/hm2的极限值，说明吉林省 农 田 对 畜 禽 粪 便 具 有 强 大 的 消 纳 潜 力。2018 年，吉林省各地区畜禽粪便耕地负荷量存在较大差异，其中，四平市最大（19.67 t/hm2），长春市次之（17.55 t/hm2），辽源市、吉林市位列3、4位（分别为12.8，12.5 t/hm2），白城市最低（3.2 t/hm2），其他市（州）耕地负荷介于5.48.9 t/hm2。2018年吉林省畜禽粪便COD耕地负荷量为0.71 t/hm2。COD耕地负荷较严重的城市是四平市（1.31 t/hm2）、长春市（1.29 t/hm2）、吉林市（1.06 t/hm2）。2018 年吉林省畜禽粪便产沼气潜力为 24.43亿 m3，全省畜禽粪便能源化利用潜力可观。2018年吉林省畜禽粪便氮、磷耕地负荷的平均值分别为40.15，5.83 kg/hm2，均远低于欧盟的限量标准。区域空间分布特征上：长春市、吉林市、四平市、辽源市4 个城市总氮（TN）、总磷（TP）耕地负荷超过吉林省平均值。20112018 年吉林省畜禽粪便耕地负荷量警戒值呈倒“U”字型的变化特征，20112013 处于平稳阶段，分级级别为级；20142016 年处于急剧上升阶段，分级级别级；2017年开始回落，到 2018 年降为 0.34，分级级别为级，表明目前吉林省畜禽粪便对耕地的负荷未对环境构成威胁。长春市、吉林市、四平市、辽源市警戒值为 0.420.66，分级级别级，对环境稍有威胁，其他市（州）对环境未构成威胁。20112018 年，吉林省各地区畜禽粪便污染警戒值产生了显著的变化，整体表现为所有城市警戒值均呈现下降的趋势。其中，白山市、四平市变化最为明显，对环境污染的威胁等级显著降低。参考文献：1 林源，马骥，秦富.中国畜禽粪便资源结构分布及发展展望J.中国农学通报，2012，28（32）：1-5.2 王方浩，马文奇，窦争霞，等.中国畜禽粪便产生量估算及环境效应 J.中国环境科学，2006，26（5）：614-617.3 耿维，胡林，崔建宇，等.中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究 J.农业工程学报，2013，29（1）：171-179.4 宋大平，庄大方，陈巍.安徽省畜禽粪便污染耕地、水体现状及其风险评价 J.环境科学，2012，33（1）：110-116.5 黄美玲，夏颖，范先鹏，等.湖北省畜禽养殖污染现状及总量控制 J.长江流域资源与环境，2017，26（2）：209-21