猪粪尿水还田利用环境安全匹配农田面积

1松江区种养结合家庭农场猪粪尿水还田利用环境安全匹配农田面积研究李闽(上海市松江区动物疫病预防控制中心,上海松江201611)种养结合家庭养猪模式是实现猪粪尿水资源化、生态化利用，改善农业生态环境，增加农民收入的有益探索。但是，在农田中过量施用和不合理施用畜禽粪便，不仅造成氮磷流失污染周边环境，而且还影响农作物的正常生长。许多发达国家都建立了基于氮磷养分管理的畜禽场粪便还田匹配农田面积的规定。而我国在这方面却无具体的规定，使我们在种养结合家庭农场的建设过程中，如何“以地定畜”计算猪粪尿的适宜农田负荷量以及农场生猪配套饲养规模，减少周边环境被污染的风险，是我们面对的一大难题。根据上海郊区农业面源污染综合调查研究表明，在各种农业污染源中，以直接还田为主要处理方式的畜禽场粪便氮磷流失量最高，是上海郊区最主要的水环境污染源。为此，我们基于稻麦二茬农田氮磷养分的需求量及其需求比例，开展了猪粪尿水还田适宜施用量及其匹配粮食作物种植面积研究，对防止种养结合家庭农场猪粪尿水还田过量施用和不合理施用引起的环境污染的问题，具有实际的指导意义。1数据来源1.1松江区种养结合家庭农场猪粪尿水日产生量来源对松江区4户种养结合家庭农场的猪粪尿水产生进行全年跟踪统计。为节省劳力，目前农场猪粪尿的收集方法是对猪粪、尿、水集中处理的“液泡粪”方式。为此，我们测算猪粪尿水日产生量所采用的方法是对农场内的粪尿水暂存池（水泥浇制的立方体）进行定期的排放测算，考虑到不同季节尿液产生量不同，实验中对全年三批代养肉猪进行了监测。1.2猪粪尿水氮磷含量来源对农场田间发酵池中的猪粪尿水在还田前进行三次动态监测，由松江区食用农产品安全监督检测中心（获得上海市质监局颁发的国家计量认证证书）进行肥料肥力的检测，从而获得猪粪尿水氮磷的含量。1.3松江区稻麦二茬农作物生长氮磷需求量来源2根据松江区农业技术服务中心测土配方，确定我区稻麦二茬农作物氮磷的年平均需求量。1.4对示范基地周边水质进行跟踪监测为掌握种养结合家庭农场在猪粪尿水喷灌还田后周边河道水源水质变化状况，为猪粪尿农田负荷量提供环境数据支撑，全年将有计划地在猪粪尿还田前后进行了四次水质监测，由松江区食用农产品安全监督检测中心进行检测。2实验数据2.1农场猪粪尿水日产生量农场内猪粪尿水的产生量受冲洗水量和季节温度的变化等因素的影响，变化的幅度较大，我们对首建4个农场全年3批猪进行跟踪测算，得到每头猪每天产生粪尿水的平均量为8.36公斤。测算数据如下：表1家庭农场猪粪尿水的产生量测算时间段家庭农场猪粪尿水日产生量（公斤/头·天）8-11月份8.612-3月份7.54-7月份9平均值8.362.2猪粪尿水氮磷含量通过分别对松江首建4个农场内的田间发酵池进行三次猪粪尿水养分含量集中动态监测，三次检测的平均值如下表：表2家庭农场猪粪尿水氮磷含量取样时间取样点TN(%)P5O2(%)第一次4月田间发酵池0.240.062第二次6月田间发酵池0.220.1第三次11月田间发酵池0.150.1平均值0.200.0872.3稻麦二茬农作物生长氮磷需求量松江区粮食作物以大小麦和水稻轮作形式为主，根据松江区农业技术服务中3心提供的松江区稻麦二茬方式下作物氮磷需求量，每亩农田全年需纯氮39.3公斤，全磷6.3公斤。表3松江区稻麦二茬农作物氮磷需求量作物类型TN(公斤/亩.年)P5O2(公斤/亩.年)水稻19.52.9大小麦19.83.4每亩每年需求量39.36.32.4在猪粪尿还田前后进行的四次水质监测，监测结果如表4。表4示范基地周边河道水质监测结果汇总表（mg/L）时间地点纬度经度pHCODcrBOD5总P氨氮高锰酸盐指数2009年6月8日液泡粪喷灌前1周3号河N30。57.454’E121。02.372’6.9238.21130.070.7011.324号河N30。57.468’E121。02.202’6.9650.60140.111.799.492009年6月29日液泡粪喷灌后2周3号河N30。57.454’E121。02.372’6.9238.17130.080.7111.284号河N30。57.468’E121。02.202’6.9750.68140.101.789.522009年11月2日液泡粪喷灌前1周3号河N30。57.454’E121。02.372’7.5515.9130.050.505.554号河N30。57.468’E121。02.202’7.6119.2030.070.805.462009年11月23日液泡粪喷灌后2周3号河N30。57.454’E121。02.372’7.5416.0130.060.485.614号河N30。57.468’E121。02.202’7.6219.2340.060.835.43地面水环境质量标准水质分类Ⅳ类≤（mg/L）6～93060.31.510地面水环境质量标准水质分类Ⅴ类≤（mg/L）6～940100.42.015注：1、监测地点采用手持式GPS定位，在农场东西河道内各取2个点采取水样，共测6项指标；3农场猪粪尿水还田利用环境安全匹配农田面积3.1测算依据根据农田氮磷养分需求量以及需求比例，最小的养分需求量决定施用量。如果施用的氮磷养分超过了作物的需求量，那么过多的氮磷养分就会流失，对环境造成污染。3.2测算方法基于作物氮磷养分需求的畜禽粪便还田利用匹配农田面积（S）：S=YQC/D式中Y—为年饲养天数，d；Q—单位饲养规模畜禽场固体粪或污水日产生量，kg/头.d；C—各类畜禽固体粪或污水氮磷含量，%；D—各类作物氮磷养分年平均需要量，kg/亩。43.3农场环境安全匹配农田面积通过3.2的测算方法，对基于氮磷养分的匹配农田面积分别进行测算，结果如表1。表4基于氮磷养分的匹配农田面积农场种植模式基于作物养分肉猪代养天数(d)粪尿水日产生量(kg/头.d)养分含量(%)作物养分年平均需求量(kg/亩)一头肉猪的匹配农田面积(亩)一亩地能承载的生猪数量(头)稻麦二茬TN330*8.360.239.30.1407.1P5O23308.360.0876.30.3812.6*：种养结合家庭生态养猪农场年代养肉猪3批，年饲养天数330天。从上表可知，基于作物磷养分需求的匹配农田面积大于基于作物氮养分需求的匹配农田面积。从环境安全解度考虑，在畜禽粪尿水养分比例一定条件下，应选择基于作物氮磷养分需求比例最大的匹配农田面积，从而有效地防止氮磷养分过量施用引起的流失和环境污染问题。所以这里选择基于作物磷养分需求：一头肉猪可安全匹配农田面积0.381亩，即一亩农田可承载的30～110公斤的育肥肉猪3头。3.4施肥后对周边河道水质的检测通过二次对液泡粪喷(淌)还田前后水质检测数据的比较，未发生明显的变化，6月份水质基本达到地面水Ⅴ类水质的标准，11月份再次监测时水质已达到地面水Ⅳ类水质的标准。4结论根据松江区种养结合家庭农场猪粪尿水的日产生量以及其中氮磷养分含量，基于农场稻麦二茬农作物生长氮磷需求量，以最小的养分需求量决定施用量为依据。从环境安全角度出发，提出了松江区种养结家庭农场猪粪尿水还田利用环境安全匹配农田面积，从而为我区推广种养结合家庭养猪模式时匹配粮食作物种植面积以及猪粪尿还田时适宜使用量提供了重要的科学参考依据。松江区目前正在大力发展粮食家庭农场，基于作物磷养分需求，一亩农田可承载的生猪为3头。通过猪粪尿还田前后水质检测数据的比较，以此为基础的猪粪尿还田量未对周边水质环境造成明显影响，即土地对生猪的承载量未超过负荷，是可行的。5但因本实验的示范场是代养30公斤以上的肉猪进行批次饲养，比自繁自养生猪饲养产生的猪粪尿要更高，所以采取自繁自养的养猪农场，在测算是可适当增加环境安全匹配农田面积。在实际应用过程中，畜禽场粪便还田农田面积匹配可根据具体情况加以灵活应用，如种植作物的不同，以及饲养不同畜禽，根据上海地区草木类作物氮磷需求量和上海地区蔬菜瓜果作物氮磷需求量，进行推算。参考文献[1]国家环境保护总局自然生态保护司.全国规模化畜禽养殖业污染情况调查及防治对策.北京:中国环境科学出版社,2002:1-95.[2]沈根祥,徐祖信,黄沈发,等.上海市畜禽养殖环境承载现状及其适宜养殖能力分析.北京:2003年全国畜牧工程及家畜环境科学学术研讨会,2003年.[3]沈根祥,钱晓雍,梁丹涛,等.基于氮磷养分管理的畜禽场粪便还田利用匹配农田面积研究.北京:2006全国畜禽健康养殖模式与产业发展学术研讨会,2006年.[4]陈微,刘丹丽,刘继军,等.基于畜禽粪便养分含量的畜禽承载力研究.中国畜牧杂志,2009:45-01.