閻波杰

(1.閩江學院地理科學系，福建 福州 350108；2.福建省測繪工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350108)

基于多限量標準的縣域尺度畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模及潛在規(guī)模估算
——以安徽省為例*

閻波杰1,2

(1.閩江學院地理科學系，福建 福州 350108；2.福建省測繪工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350108)

開展了不同限量標準下安徽省各縣(市、區(qū))的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模及潛在規(guī)模估算。結(jié)果表明，不同限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模估算結(jié)果在空間上都呈現(xiàn)出從安徽省的西北部向東南部逐漸遞減的趨勢，但不同限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模估算結(jié)果存在差異。其中，畜禽養(yǎng)殖排泄物氮負荷量限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模估算結(jié)果最大，全省為15 781.33萬頭(以豬當量計，下同)；畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量警報值限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模最小，全省為4 733.88萬頭。6種限量標準下的畜禽養(yǎng)殖潛在規(guī)模空間分布與畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)?；疽恢?。畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量警報值限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模超限最嚴重，全省超限796.81萬頭，共有48個縣(市、區(qū))超限，其中超限最多的是肥西縣(102.92萬頭)，超限最少的是馬鞍山市市轄區(qū)(0.29萬頭)。

適度規(guī)模 潛在規(guī)模 限量標準 畜禽養(yǎng)殖

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，畜禽養(yǎng)殖數(shù)量增長迅速，但隨之而來的畜禽養(yǎng)殖廢棄物快速增長造成的環(huán)境壓力日益凸現(xiàn)。2000年，全國畜禽養(yǎng)殖廢棄物的土地負荷警報值就已經(jīng)達到了0.49，超過了閾值0.4，部分省份如北京市、上海市、山東省、河南省、湖南省、廣東省、廣西省等已經(jīng)呈現(xiàn)出嚴重或接近嚴重的環(huán)境壓力水平[1]。為減少或降低畜禽養(yǎng)殖廢棄物對環(huán)境的影響，應該進行畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模和潛在規(guī)模估算。許多國家和地區(qū)根據(jù)農(nóng)田養(yǎng)分平衡理論，利用逐級測算方法制定了有關(guān)畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模和潛在規(guī)模的規(guī)定，如歐盟規(guī)定的最大養(yǎng)殖密度為2.0 AU/hm2(AU表示畜禽單元，1個畜禽單元等于454 kg畜禽活體)，德國各州規(guī)定的最大養(yǎng)殖密度為3.5～4.5 AU/hm2[2-3]。

表1 畜禽養(yǎng)殖周期、養(yǎng)分含量系數(shù)及生豬當量轉(zhuǎn)換系數(shù)

國內(nèi)外學者對畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模和潛在規(guī)模估算方法也進行了廣泛深入的研究。THAPA等[4]用總消化營養(yǎng)分析法進行畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模估算。陳斌璽等[5]采用排污系數(shù)法估算了畜禽糞尿排泄量，同時結(jié)合耕地面積，計算了畜禽養(yǎng)殖環(huán)境容量。王奇等[6]提出了區(qū)域畜禽養(yǎng)殖應進行總量控制的基本思路。王會等[7]結(jié)合運輸成本、排污費等變量構(gòu)建了數(shù)理模型，探討了追求利潤最大化的畜禽養(yǎng)殖場最優(yōu)規(guī)模。耿維等[8]研究了中國及各省份的畜禽糞便資源總量和能源潛力，并以歐盟的農(nóng)地氮磷施用標準獲得了2010年中國31個省份的畜禽養(yǎng)殖環(huán)境容量與實際養(yǎng)殖總量。潘丹等[9]1測算了2000—2012年鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)畜禽養(yǎng)殖承載力、允許養(yǎng)殖環(huán)境容量以及實際養(yǎng)殖總量。

然而，對于畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模及潛在規(guī)模估算研究，目前我國還缺乏統(tǒng)一的標準或規(guī)范，現(xiàn)有的研究由于各自所采用的限量標準不同，其結(jié)果不可避免地存在較大的差異。因此，本研究以安徽省為例，基于多限量標準開展了縣域尺度畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模及潛在規(guī)模估算。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

安徽省各縣(市、區(qū))的畜禽養(yǎng)殖統(tǒng)計數(shù)據(jù)、耕地數(shù)據(jù)主要來源于《2013安徽統(tǒng)計年鑒》。但其中的畜禽養(yǎng)殖周期、養(yǎng)分含量系數(shù)等來源于文獻[1]、[10]，詳見表1。由于《2013安徽統(tǒng)計年鑒》中將地級市的市轄區(qū)作為整體統(tǒng)計，所以本研究也未將地級市的市轄區(qū)進行細分。

1.2 畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模及潛在規(guī)模估算方法

基于不同限量標準的禽畜養(yǎng)殖適度規(guī)模及潛在規(guī)模計算公式如下：

G豬當量=f豬當量×S

(1)

G密度=f密度×q×S

(2)

G養(yǎng)分負荷=1 000f養(yǎng)分負荷×S/(t×h×k)

(3)

G豬糞當量=1 000f豬糞當量×S/(t×h)

(4)

G警報值=1 000f警報值×v×S/(t×h)

(5)

Wi=Gi-∑Pj×lj

(6)

式中：G豬當量、G密度、G養(yǎng)分負荷、G豬糞當量、G警報值分別為豬當量限量標準、畜禽養(yǎng)殖密度限量標準、畜禽養(yǎng)殖排泄物養(yǎng)分(氮、磷)負荷限量標準、畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量限量標準和畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量警報值限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模，頭，均以豬當量計；S為縣(市、區(qū))的耕地面積，hm2；q為單元畜禽轉(zhuǎn)換系數(shù)，頭/AV，取9.09頭/AU[9]3；f豬當量為豬當量限量標準，頭/hm2，取25頭/hm2[11],[12]247；f密度為畜禽養(yǎng)殖密度限量標準，AU/hm2，取2 AU/hm2[13]2352,[14]；f養(yǎng)分負荷為畜禽養(yǎng)殖排泄物養(yǎng)分負荷限量標準，kg/hm2，氮取170 kg/hm2，磷取35 kg/hm2[15]616-617；f豬糞當量為畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量限量標準，t/hm2，取30 t/hm2[15]616；f警報值為畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量警報值限量標準，取0.4[16]；t為豬的養(yǎng)殖周期，d；h為豬糞尿排泄系數(shù)，kg/(頭·d)，取5.33 kg/(頭·d)[17]；k為養(yǎng)分含量系數(shù)，g/kg；v為以豬糞當量計的有機肥最大適宜施用量，t/hm2，取30 t/hm2；Wi為限量標準i下的畜禽養(yǎng)殖潛在規(guī)模，頭，以豬當量計；Gi為限量標準i下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模，頭；Pj為畜禽種類j的現(xiàn)有實際規(guī)模，頭；lj為畜禽種類j的豬當量轉(zhuǎn)換系數(shù)。

2 結(jié)果和分析

2.1 安徽省各縣(市、區(qū))畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模估算結(jié)果

注：0—碭山縣；1—蕭縣；2—淮北市市轄區(qū)；3—宿州市市轄區(qū)；4—亳州市；5—靈璧縣；6—濉溪縣；7—渦陽縣；8—泗縣；9—太和縣；10—界首市；11—固鎮(zhèn)縣；12—蒙城縣；13—利辛縣；14—五河縣；15—懷遠縣；16—明光市；17—臨泉縣；18—阜陽市；19—鳳陽縣；20—蚌埠市市轄區(qū)；21—鳳臺縣；22—天長市；23—淮南市市轄區(qū)；24—阜南縣；25—潁上縣；26—來安縣；27—定遠縣；28—壽縣；29—長豐縣；30—霍邱縣；31—滁州市；32—肥東縣；33—全椒縣；34—六安市市轄區(qū)；35—和縣；36—巢湖市；37—肥西縣；38—合肥市市轄區(qū)；39—含山縣；40—金寨縣；41—馬鞍山市市轄區(qū)；42—當涂縣；43—廬江縣；44—舒城縣；45—霍山縣；46—無為縣；47—蕪湖市市轄區(qū)；48—蕪湖縣；49—宣州市；50—郎溪縣；51—繁昌縣；52—桐城市；53—廣德縣；54—岳西縣；55—南陵縣；56—銅陵縣；57—樅陽縣；58—潛山縣；59—銅陵市市轄區(qū)；60—涇縣；61—青陽縣；62—懷寧縣；63—貴池市；64—寧國市；65—太湖縣；66—安慶市市轄區(qū)；67—黃山市市轄區(qū)；68—東至縣；69—旌德縣；70—宿松縣；71—望江縣；72—石臺縣；73—績溪縣；74—黟縣；75—祁門縣；76—歙縣；77—休寧縣。圖2同。

圖1 6種限量標準下畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模的估算結(jié)果
Fig.1 Moderate scale estimation results of livestock and poultry breeding based on 6 limited standards

圖2 6種限量標準下畜禽養(yǎng)殖潛在規(guī)模的估算結(jié)果Fig.2 Potential scale estimation results of livestock and poultry breeding based on 6 limited standards

從圖1可看出，畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模呈現(xiàn)出西北部向東南部逐漸遞減的趨勢，但不同限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模估算結(jié)果存在一定差異。畜禽養(yǎng)殖排泄物氮負荷限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模估算結(jié)果最大，全省為15 781.33萬頭，從空間分布來看，宿州市市轄區(qū)最大達534.99萬頭，而石臺縣最小僅為11.87萬頭；畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模估算結(jié)果次之，全省為11 834.69萬頭，也是宿州市市轄區(qū)最大，為401.20萬頭，石臺縣最小，為8.90萬頭；畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量警報值限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模最小，全省為4 733.88萬頭，其中最大的是宿州市市轄區(qū)(160.48萬頭)，最小的石臺縣為3.56萬頭。6種限量標準下的估算結(jié)果都是宿州市市轄區(qū)的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模最大，石臺縣最小，這是因為不同限量標準下的估算都與縣(市、區(qū))的耕地面積正相關(guān)，2012年宿州市市轄區(qū)和石臺縣的耕地面積分別為141 847、3 147 hm2，分別排安徽省的第一和倒數(shù)第一。

不同限量標準下的適度規(guī)模估算有不同的適用范圍，與當?shù)氐母貭顩r、氣候狀況、生產(chǎn)方式等密切關(guān)系。豬當量限量標準是原國家環(huán)境保護總局推薦的標準，具有簡單易用的優(yōu)點[12]247。畜禽養(yǎng)殖密度限量標準主要側(cè)重于整體性和生態(tài)可持續(xù)性[10],[13]2353。畜禽養(yǎng)殖排泄物養(yǎng)分負荷限量標準由于可以評價盈余的氮、磷養(yǎng)分的情況，對于江河網(wǎng)密集的地區(qū)控制和治理水體富營養(yǎng)化更有意義[13]2352。畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量限量標準可間接衡量當?shù)匦笄蒿曫B(yǎng)密度及畜禽養(yǎng)殖業(yè)布局的合理性[15]614,[18]30。畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量警報值限量標準則可全面反映畜禽糞便對環(huán)境的污染[18]30。

2.2 安徽省各縣(市、區(qū))畜禽養(yǎng)殖潛在規(guī)模估算結(jié)果

從現(xiàn)有的安徽省各縣(市、區(qū))的實際畜禽養(yǎng)殖規(guī)模統(tǒng)計分析看，安徽省畜禽養(yǎng)殖現(xiàn)有實際規(guī)模為5 530.68萬頭(以豬當量計)，其中霍邱縣最多為203.57萬頭，石臺縣最少為4.27萬頭。安徽省各縣(市、區(qū))畜禽養(yǎng)殖潛在規(guī)模估算結(jié)果如圖2所示。6種限量標準下的畜禽養(yǎng)殖潛在規(guī)?？臻g分布與畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)?；疽恢拢浪憬Y(jié)果最大的是畜禽養(yǎng)殖排泄物氮負荷限量標準下的畜禽養(yǎng)殖潛在規(guī)模，最小的是畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量警報值限量標準下的畜禽養(yǎng)殖潛在規(guī)模。

6種限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模都有部分縣(市、區(qū))已經(jīng)超限，即畜禽養(yǎng)殖潛在規(guī)模<0萬頭。由于畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量警報值限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模最小，因此超限最嚴重，為保守起見，重點分析該限量標準下的畜禽養(yǎng)殖潛在規(guī)模。全省超限796.81萬頭，共有48個縣(市、區(qū))超限，其中超限最多的是肥西縣(102.92萬頭)，超限最少的是馬鞍山市市轄區(qū)(0.29萬頭)。不過，還有30個縣(市、區(qū))的畜禽養(yǎng)殖現(xiàn)有實際規(guī)模還有進一步提升的空間，其中提升空間最大的是濉溪縣(60.66萬頭)，最小的是祁門縣(0.30萬頭)。

3 結(jié) 論

安徽省縣(市、區(qū))畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模呈現(xiàn)出西北部向東南部逐漸遞減的趨勢。畜禽養(yǎng)殖排泄物氮負荷限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模估算結(jié)果最大，全省為15 781.33萬頭；畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量警報值限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模最小，全省為4 733.88萬頭。因此，畜禽養(yǎng)殖排泄物豬糞當量警報值限量標準下的畜禽養(yǎng)殖適度規(guī)模超限最嚴重，全省超限796.81萬頭，共有48個縣(市、區(qū))超限，其中超限最多的是肥西縣(102.92萬頭)，超限最少的是馬鞍山市市轄區(qū)(0.29萬頭)。

[1] 國家環(huán)境保護總局自然生態(tài)保護司.全國規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查技術(shù)報告[R].北京:國家環(huán)境保護總局, 2002.

[2] SCHR?DER J J,SCHOLEFIELD D,CABRAL F,et al.The effects of nutrient losses from agriculture on ground and surface water quality:the position of science in developing indicators for regulation[J].Environmental Science & Policy,2004,7(1):15-23.

[3] 武蘭芳,歐陽竹,謝小立.我國典型農(nóng)區(qū)耕地承載畜禽容量對比分析[J].自然資源學報,2013,28(1):104-113.

[4] THAPA G B,PAUDEL G S.Evaluation of the livestock carrying capacity of land resources in the Hills of Nepal based on total digestive nutrient analysis[J].Agriculture Ecosystems & Environment,2000,78(3):223-235.

[5] 陳斌璽,劉俊專,吳銀寶,等.海南省農(nóng)地土壤畜禽糞便承載力和養(yǎng)殖環(huán)境容量分析[J].家畜生態(tài)學報,2012,33(6):78-84.

[6] 王奇,陳海丹,王會.基于土地氮磷承載力的區(qū)域畜禽養(yǎng)殖總量控制研究[J].中國農(nóng)學通報,2011,27(3):279-284.

[7] 王會,王奇.基于污染控制的畜禽養(yǎng)殖場適度規(guī)模的理論分析[J].長江流域資源與環(huán)境,2011,20(5):622-627.

[8] 耿維,胡林,崔建宇,等.中國區(qū)域畜禽糞便能源潛力及總量控制研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報,2013,29(1):171-179.

[9] 潘丹,孔凡斌,張雅燕.基于環(huán)境要素稟賦的畜禽養(yǎng)殖總量控制研究——以鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)為例[J].中國農(nóng)學通報,2015,31(29).

[10] 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[R].Alexander：Proceedings of the Water Environment Federation,2000.

[11] 陳瑤,王樹進.我國畜禽集約化養(yǎng)殖環(huán)境壓力及國外環(huán)境治理的啟示[J].長江流域資源與環(huán)境,2014,23(6):862-868.

[12] 姚文捷,趙連閣.畜禽養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境負荷與經(jīng)濟增長動態(tài)耦合趨勢研究——基于浙江1978—2012年的時序數(shù)據(jù)[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報,2014,19(6).

[13] 李帷,李艷霞,張豐松,等.東北三省畜禽養(yǎng)殖時空分布特征及糞便養(yǎng)分環(huán)境影響研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2007,26(6).

[14] 馮愛萍,王雪蕾,劉忠,等.東北三省畜禽養(yǎng)殖環(huán)境風險時空特征[J].環(huán)境科學研究,2015,28(6):967-974.

[15] 王方浩,馬文奇,竇爭霞,等.中國畜禽糞便產(chǎn)生量估算及環(huán)境效應[J].中國環(huán)境科學,2006,26(5).

[16] 易秀,葉凌楓,劉意竹,等.陜西省畜禽糞便負荷量估算及環(huán)境承受程度風險評價[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2015,33(3):205-210.

[17] GB 18596—2001，畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準[S].

[18] 張玉珍,洪華生,曾悅,等.九龍江流域畜禽養(yǎng)殖業(yè)的生態(tài)環(huán)境問題及防治對策探討[J].重慶環(huán)境科學,2003,25(7).

ModeratescaleandpotentialscaleestimationoflivestockandpoultrybreedingincountyscalebasedonmultiplelimitedstandardsacasestudyofAnhuiProvince

YANBojie1,2.

(1.DepartmentofGeography,MinjiangUniversity,FuzhouFujian350108;2.FujianTechnologyResearchCenterofGeomaticsEngineering,FuzhouFujian350108)

It was carried out moderate scale and potential scale estimation of livestock and poultry breeding in county scale in Anhui Province based on different limited standards. Results indicated that the moderate scale estimation result of livestock and poultry breeding based on different limited standards all showed decreasing trend from the northwest to the southeast gradually in Anhui Province. However,there existed significant differences between different limited standards. Moderate scale estimation of livestock and poultry breeding based on the limited standard of livestock feces nitrogen load was the largest with 157.813 3 million pigs equivalent while the limited standard of the alarm value of pig feces equivalent load was the smallest with 47.338 8 million pigs equivalent. The spatial distribution of potential scale of livestock and poultry breeding was basically the same as that of moderate scale. The limited standard of the alarm value of pig feces equivalent load showed overrun most seriously. Anhui Province overrun 7.968 1 million pigs equivalent in total with 48 counties overrun. Among them,Feixi County overrun most with 1.029 2 million pigs equivalent and the main district of Maanshan City overrun least with 0.002 9 million pigs equivalent.

moderate scale; potential scale; limited standards; livestock and poultry breeding

2016-07-27)

作者：閻波杰，男，1981年生，博士，副教授，主要從事地理信息系統(tǒng)應用及農(nóng)業(yè)信息化研究。

*國家自然科學基金資助項目(No.41601601)；福建省自然科學基金資助項目(No.2016J01713)；福建省中青年教師教育科研項目(No.JAT160388)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.05.002