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_图文.doc

第 ２６ 卷第 ６ 期 农 业 环 境 科 学 学 报 －２ ２３５５ 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 ４ 为东北三省 １９９６ 年和 磷养分耕地负荷的分布 ２００５ 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 ， ２００５ 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 ３ 倍、 图 ４ｂ、 ２．５ 倍 ｄ 是 ０５ 年东北 地区畜禽粪便氮、 磷的耕地负荷 ， 对比图 ４ａ 、 ｃ 可见 ， 便养分环境影响分级原则 ， 将低于 １０ ｋｇ ・ ｈｍ 的养分 平衡水平定为Ⅰ 级 （ 表示耕地养分未剩余 ） 从Ⅱ级 （ ＞ ・ １０ ｋｇ ｈｍ－ 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Ⅲ 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 ［２４］， 结果见图 ５ 对比 １９９６ 年和 ２００５ 年 （ 图 ５ ａ 、 ｂ） ， 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 ， ２００５ 年 时 只 有 辽 宁 和 吉 林省 ８ 个城市的氮盈余超过Ⅲ 级 ， 而有 ２６ 个城市的 １０ 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 １９９６ 年东北三省绝大部分城市畜禽粪便氮的耕 地负荷低于 ８０ ｋｇ ・ ｈｍ－ ２， 只在吉林省东南部和辽宁省 中东部 ４ 个城市的氮负荷达到 ８０￣１２０ ｋｇ ・ ｈｍ－ ２但是 ・ １０ 年后 ， 畜禽粪便氮耕地负荷低于 ８０ ｋｇ ｈｍ－ ２ 的城 市减少了 １０ 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 ４０ ｋｇ ・ ｈｍ－ ２磷负荷的变化 情况类似 ， 但增高的趋势更为突出 ， 在 １９９６ 年仅有辽 宁和吉林省 ３ 个城市的畜禽粪便磷耕地负荷在 １２０￣ ・ ・ １６０ ｋｇ ｈｍ－ ２ 之 间 ， ４ 个 在 ８０￣１２０ ｋｇ ｈｍ－ ２ 之 间 到 ２００５ 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 １２０ ｋｇ ・ ｈｍ－ ２， 甚至有 ４ 个城市高 ・ 正如上面分析所言 ， 该区域是辽 达 １６０ ｋｇ ｈｍ－ ２ 以上。

河流域和第二松花江水系的分布区 ， 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 ， ２００１ 年 １０ 个乡镇畜禽粪 便氮的平均耕地负荷达到 ２１０ ｋｇ ・ ｈｍ 其计算的结 －２ ［２３］ Ｐ２Ｏ５ 盈余超过 Ⅲ 级 ， １８ 个城市的 Ｐ２Ｏ５ 盈余超过欧洲 国家耕地最大允许盈余量的 ２ 到 ３ 倍截止到 ２００５ 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 Ｐ２Ｏ５ 是限制畜禽粪 便 农 田 施 用 的 主 要 限 制 因 素 ， 这 在 Ｓｕｔｔｏｎ ［ ２５ ］ 和 Ｅｇｈｂａｌｌ ［２６］等的研究中亦有证实 总体来看 ， 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 ， ８ 个城市氮的 盈余达到 Ⅲ级和Ⅳ 级 ， 磷的盈余量已经达到较高的水 平 ， 其中 ３ 个城市达到Ⅲ级 ， ８ 个城市达到 Ⅳ 级 ， ８ 个 这一区域分布着第二松花江水系和辽 城市达到Ⅴ级。

河流域的大部分 ２００５ 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Ⅴ 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 Ⅴ 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Ⅴ 类和劣Ⅴ类水质 以上地区所包括的 沈阳、 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Ｄｅ Ｖｉｓｓｅｒ 等［２７］的研究得出 １．８１ ＡＵ ・ ｈｍ－ ２ 的养殖密度是奶牛养殖系统可以允许的 ， Ｓａａｍ 等 ［１１］ 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 ５０％ 的损失率计算 ， ［１２］ 则 ２００５ 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 ２．２．２ 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 Ｇｅｒｂｅｒ［１７］对亚洲畜禽粪 ２３５６ 李 帷等 ： 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 ２００７ 年 １１ 月 Ｎ ａ １９９６ 年 图例 Ｎ ｂ ２００５ 年 图例 Ｎ的盈亏 （ ｋｇ ・ ｈｍ－ ２） Ｎ的盈亏 （ ｋｇ ・ ｈｍ－ ２） Ⅰ ≤ １０ Ⅰ ≤ １０ １０￣１００ Ⅱ １００￣１５０ Ⅲ １５０￣２００ Ⅳ ＞ ２００ Ⅴ １０￣１００ Ⅱ １００￣１５０ Ⅲ １５０￣２００ Ⅳ ＞ ２００ Ⅴ ０ １１５ ２３０ ４６０ ｋｍ ６９０ ０ １１５ ２３０ ４６０ ｋｍ ６９０ Ｎ ｃ １９９６ 年 图例 Ｎ ｄ ２００５ 年 Ｐ２Ｏ５ 的盈亏 （ ｋｇ ・ ｈｍ－ ２） ≤ １０ １０￣２０ ２０￣４０ ４０￣８０ ＞ ８０ 图例 Ｐ２Ｏ５ 的盈亏 （ ｋｇ ・ ｈｍ－ ２） Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ ≤ １０ １０￣２０ ２０￣４０ ４０￣８０ ＞ ８０ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ ０ １１５ ２３０ ４６０ ｋｍ ６９０ ０ １１５ ２３０ ４６０ ｋｍ ６９０ 图 ５ １９９６ 年和 ２００５ 年东北三省养分平衡 Ｆｉｇｕｒｅ ５ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ｂａｌａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ｎｏｒｔｈｅａｓｔ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ｉｎ １９９６ ａｎｄ ２００５ 也认为低于 １．８５ ＡＵ ・ ｈｍ－ ２ 的养殖密度不会造成养分 的盈余。

Ｔａｍｍｉｎｇａ ［２０］ 三省畜禽养殖、 作物种植和化肥投入的特点 ， 以 Ｐ２Ｏ５ 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 ２ 则认为 ２ ＡＵ ・ ｈｍ 是适合欧洲环 －２ 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 ２ 东北三省最大畜禽承载密度估算 （ ＡＵ ・ ｈｍ－ ２） ・ Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ａｎｉｍａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ｎｏｒｔｈｅａｓｔ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ（ＡＵ ｈｍ－ ２） 1.66 1.90 1.01 2.15 2.21 1.65 第 ２６ 卷第 ６ 期 农 业 环 境 科 学 学 报 ２３５７ 根据表 ２ 的估算结果 ， 在考虑化肥投入的情况 下 ， ２００５ 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 （ １．６４ 和 １．９１ ・ ＡＵ ｈｍ－ ２） 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 （ ０．７３ ＡＵ ・ ｈｍ－ ２） ， 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 ０．２８ ＡＵ ・ ［９］ 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 ［Ｊ］． 中国农业科学 ， ２００４， ３７（７）： １００８－ １０１７． ［１０］ 王 洛 林 ， 魏 后 凯 ． 东 北 地 区 经 济 振 兴 的 战 略 思 路 及 政 策 措 施 ［Ｍ］， ２００５． ［１１］ Ｓａａｍ Ｈ， Ｍａｒｋ Ｊ Ｍ， Ｊａｃｋｓｏｎ－ Ｓｍｉｔｈ Ｄ Ｂ， ｅｔ ａｌ． Ｕｓｅ ｏｆ ａｎｉｍａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｔｏ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｍａｎｕｒｅ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ ｄａｉｒｙ ｆａｒｍｓ ［Ｊ］． Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２００５， ８４（３）： ４３－ ３５７． ［１２］ Ｋｅｌｌｏｇｇ Ｒ Ｌ， Ｌａｎｄｅｒ Ｃ Ｈ， Ｍｏｆｆｉｔｔ Ｄ Ｃ， ｅｔ ａｌ． Ｍａｎｕｒｅ Ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｔｏ ｔｈｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ Ｃｒｏｐｌａｎｄ ａｎｄ Ｐａｓｔｕｒｅｌａｎｄ ｔｏ Ａｓｓｉｍｉｌａｔｅ Ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ： Ｓｐａｔｉａｌ ａｎｄ Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｔｒｅｎｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ［Ｃ］． Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｅｒｖｉｃｅ， ２０００． ［１３］ Ｓｍｉｔｈ Ｋ Ａ， Ｆｒｏｓｔ Ｊ Ｐ． Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｅｘｃｒｅｔｉｏｎ ｂｙ ｆａｒｍ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ｗｉｔｈ ｒｅｓｐｅｃｔ ｔｏ ｌａｎｄ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｌｏｓｓｅｓ ｔｏ ｇｒｏｕｎｄ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｔｅｒｓ． Ｐａｒｔ １： ｃａｔｔｌｅ ａｎｄ ｓｈｅｅｐ ［Ｊ］． Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０００， ７１（２）： １７３－ １８１． ［１４］ 李建国 ， 田树军 ． 肉羊 标 准 化 生 产 技 术 ［Ｍ］． 北 京 ： 北 京 农 业 大 学 出 版社 ， ２００３． ｈｍ－ ２ 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 ３ 结论 （ １） ８０ 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吉林省 中南部 ， 一直延伸到辽宁省中部到东南沿海地区 （ ２） 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。