东北三省畜禽养殖时空分布特征及粪便养分环境影响研究

1、 第 卷第 期 农 业 环 境 科 学 学 报 类型分布的不同 ， 其畜禽粪便的产生和粪便中养分的 排放也存在较大的差异。图 为东北三省 年和 磷养分耕地负荷的分布。 年畜禽粪便中氮、 东北三省畜禽粪便养分的耕地负荷呈现吉林省 辽宁省黑龙江省的分布趋势 ， 其中 ， 黑龙江省各地区 粪便氮、 磷的耕地负荷较其他两省要低的多 ， 年 时吉林、 辽宁省单位耕地畜禽粪便氮、 磷的平均负荷 分别为黑龙江省的 倍、 图 、 倍。 是 年东北 地区畜禽粪便氮、 磷的耕地负荷 ， 对比图 、 可见 ， 便养分环境影响分级原则 ， 将低于 的养分 平衡水平定为 级 （ 表示耕地养分未剩余 ） 。 从级 （ ）

2、 养分开始盈余 ， 盈余的养分有可能直接排 挥发等形式 放到环境中或在土壤中 ， 通过地表径流、 间接流失而对环境产生影响。 从 级开始参考荷兰等 欧洲国家环境可以承受的最大养分盈余水平进行划 分 ， 结果见图 。 对比 年和 年 （ 图 、 ） ， 东 北 三 省 耕 地氮、 磷养分的盈余明显增加 ， 对环境的污染风险在 加大。从东北三省养分盈余的整体情况来看 ， 磷的盈 余对环境的影 响 远 大 于 氮 ， 年 时 只 有 辽 宁 和 吉 林省 个城市的氮盈余超过 级 ， 而有 个城市的 年间东北三省畜禽粪便养分耕地负 荷 总 体 增 高 ， 而且各省的差距在加大 ， 其中 ， 东北三省中

3、南部地区 畜禽粪便养分耕地负荷的增加明显高于北部地区。 年东北三省绝大部分城市畜禽粪便氮的耕 地负荷低于 ， 只在吉林省东南部和辽宁省 中东部 个城市的氮负荷达到 。但是 年后 ， 畜禽粪便氮耕地负荷低于 的城 市减少了 个 ， 尤其是东北三省中南部绝大部分城 市的耕地氮负荷增加了近 。磷负荷的变化 情况类似 ， 但增高的趋势更为突出 ， 在 年仅有辽 宁和吉林省 个城市的畜禽粪便磷耕地负荷在 之 间 ， 个 在 之 间 。 到 年 ， 东北三省中南部各城市畜禽粪便磷的耕地 负荷基本都超过了 ， 甚至有 个城市高 正如上面分析所言 ， 该区域是辽 达 以上。 河流域和第二松花江水系的分布区 ，

4、 人口密集 ， 工农 业发达 ， 因此 ， 这里相对集中和快速发展的畜禽养殖 ， 带来区域粪便养分耕地负荷的大幅增高 ， 很可能会对 水体、 土壤等环境产生较大的影响。 王晓燕 对北京市密 云 水 库 所 在 地 密 云 县 畜 禽 粪便耕地负荷进行了研究 ， 年 个乡镇畜禽粪 便氮的平均耕地负荷达到 。其计算的结 盈余超过 级 ， 个城市的 盈余超过欧洲 国家耕地最大允许盈余量的 到 倍。截止到 年 ， 东北三省绝大部分城市耕地都受到磷过量的威 胁。由此可以看出 ， 畜禽粪便中的 是限制畜禽粪 便 农 田 施 用 的 主 要 限 制 因 素 ， 这 在 和 等的研究中亦有证实。 总体来看 ，

5、 东北三省的养分盈余量从大到小的顺 序依次是东南部 中部 北部地区。尤其是吉林省中 部和东南部一直到辽宁省东南部地区 ， 个城市氮的 盈余达到 级和 级 ， 磷的盈余量已经达到较高的水 平 ， 其中 个城市达到级 ， 个城市达到 级 ， 个 这一区域分布着第二松花江水系和辽 城市达到级。 河流域的大部分。 年吉林和辽宁省环境状况公 报显示 ， 吉林东南部松花江支流为中度污染 ， 进入辽 宁省的主要河流大部分为劣 类水质 ， 辽宁省辽河流 域绝大部分河流水质污染严重 ， 基本为劣 类水质 ， 另外 ， 吉林市的松花湖和抚顺市的大伙房水库等饮用 水源也分别为 类和劣类水质。 以上地区所包括的 沈阳

6、、 辽阳、 抚顺、 本溪、 鞍山、 吉林、 长春等城市是全 国重要的工业城市或粮食主产区 ， 经济发达 ， 人口密 集 ， 工业和城市排污相对集中 ， 已经对该区域的水体 污染造成了严重影响 ， 再叠加上畜禽养殖所产生的污 染排放 ， 将对该区域的水体和土壤环境构成更大的环 境压力和污染风险。因此 ， 从降低耕地氮磷养分盈余 损失的角度看 ， 以上区域或者减少耕地化肥氮磷的养 分投入 ， 或者适当减少畜禽的养殖量或畜禽粪便的使 用量 ， 以此来降低耕地氮磷的盈余和由此产生的环境 污染风险。 畜禽养殖密度与区域耕地养分的承载之间具有 一定的关系。 等的研究得出 的养殖密度是奶牛养殖系统可以允许的

7、 ， 等 果是畜禽粪便排放的总氮量 ， 未考虑实际进入耕地前 各种形式的养分损失 ， 如果以 的损失率计算 ， 则 年吉林和辽宁省耕地畜禽粪便氮的平均负荷 与密云县的平均水平接近。王晓燕认为 ， 密云县现有 的畜禽粪便氮耕地负荷对该地区的水体环境稍有污 染威胁 ； 而吉林和辽宁两省化肥氮素的平均投入比例 高于密云县 ， 因此 ， 这两省畜禽粪便氮耕地负荷对环 境的污染风险更大。 东北三省畜禽粪便土地利用的养分盈亏 将畜禽养殖业和当地的种植业作为一个整体系 统 ， 按照其中养分的输入和输出 ， 估算了东北三省耕 地养分的盈亏量。本研究根据 对亚洲畜禽粪 李 帷等 ： 东北三省畜禽养殖时空分布特征

8、及粪便养分环境影响研究 年 月 年 图例 年 图例 的盈亏 （ ） 的盈亏 （ ） 年 图例 年 的盈亏 （ ） 图例 的盈亏 （ ） 图 年和 年东北三省养分平衡 也认为低于 的养殖密度不会造成养分 的盈余。 三省畜禽养殖、 作物种植和化肥投入的特点 ， 以 为评价指标 ， 对各省在现有化肥投入水平和没有化肥 投入两种情况下的最大畜禽承载密度进行了估算 ， 结 果见表 。 则认为 是适合欧洲环 境状况的最大养殖密度。 以上结论都是在不考虑非粪 便养分输入的前提下得到的。为便于比较 ， 根据东北 表 东北三省最大畜禽承载密度估算 （ ） （ ） 1.66 1.90 1.01 2.15 2.21

9、 1.65 第 卷第 期 农 业 环 境 科 学 学 报 根据表 的估算结果 ， 在考虑化肥投入的情况 下 ， 年辽宁省、 吉林省的平均畜禽密度已经接近 和略微超过各自的最大畜禽承载密度 （ 和 ） 。相比较而言 ， 黑龙江省的平均畜禽密度较 其最大畜禽承载密度还有一定距离 （ ） ， 黑龙江省是东北地区的粮食主产区 ， 耕地面积广阔 ， 种植业发达 ， 因而土地可以消纳的养分量较大 ， 其在 现有化肥投入水平下的畜禽养殖密度尚有 张 维 理 ， 武 淑 霞 ， 冀 宏 杰 中 国 农 业 面 源 污 染 形 势 估 计 及 控 制 对 策 中国农业科学 ， ， （）： 王 洛 林 ， 魏 后

10、 凯 东 北 地 区 经 济 振 兴 的 战 略 思 路 及 政 策 措 施 ， ， ， ， ， ， （）： ， ， ， ： ， ， ， ： ， ， （）： 李建国 ， 田树军 肉羊 标 准 化 生 产 技 术 北 京 ： 北 京 农 业 大 学 出 版社 ， 的空间。如果控制化肥的使用量 ， 各省的养殖均 本溪市 具有一定的发展空间 ， 但是辽宁省的大连市、 和吉林省的辽源市、 白山市畜禽养殖密度已超过了各 省的最大畜禽承载密度。 结论 （ ） 年代以来 ， 东北三省各类畜禽养殖量都有 不同程度的增加 ， 随着养殖量的增长 ， 各省的畜禽密度 也持续增大。 其中 ， 畜禽养殖密集区主要分布在

11、吉林省 中南部 ， 一直延伸到辽宁省中部到东南沿海地区。 （ ） 东北三省畜禽粪便养分的耕地负荷呈现吉林 省辽宁省黑龙江省的分布趋势 ， 与畜禽密度的分布 相似 ， 畜禽粪便养分耕地负荷高的区域主要集中在吉 林省中南部 ， 一直延伸到辽宁省中部到东南沿海地 区。 到 的 年间 ， 养分的盈余在增加 ， 对 环境的污染风险在加大。 （ ） 在现有化肥投入水平下 ， 吉林和辽宁两省畜 禽密度已经接近饱和 ， 黑龙江省尚有一定发展空间 ； 如果减少化肥的使用量 ， 三省绝大部分城市适当发展 畜禽养殖不会对环境造成危害。 参考文献 ： 张克强 ， 高怀友 畜禽养殖业污染物处理与处置 北京 ： 化学工业

12、 出版社 ， ， ， ， （）： 鲁如坤 ， 刘鸿祥 ， 闻大中 ， 等 我国典型地区农业生态系统养分循环 和平衡研究： 农田养分收支参数 土壤通报， ， （）： ， ， ， ， ， （）： ， ， ， ， ： 高祥照 肥料施用手册 北京 ： 中国农业出版社 ， ， ， ： ， ： ： ： ， ， ， ， ： ， ， ， ： （） ， ， 王 晓 燕 ， 汪 清 平 北 京 市 密 云 县 耕 地 畜 禽 粪 便 负 荷 估 算 及 风 险 评 价 农业生态环境 ， ， （）： 王凯军 畜禽养殖污染防治技术与政策 北京 ： 化学工业出版社 ， 董 克 虞 畜 禽 粪 便 对 环 境 污 染 及 资 源 化 途 径 农 业 环 境 保 护 ， ， （）： 刘培芳 ， 陈振楼 ， 许世远 ， 等 长江三角洲城郊畜禽粪便 的 污 染 负 荷 及其防治对策 长江流域资源与环境 ， ， （）： ， ， ， ： ， ， ， （ ）， ， ： ， ， ， ： ， ， ， ， ， ： 汪清平 ， 王 晓 燕 畜 禽 养 殖 污 染 及 其 控 制 首 都 师 范 大