石晓晓^,1,2, 郑国砥^,1,2, 高定^1,2, 陈同斌^1,21.中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心,北京 100101
2.中国科学院大学资源与环境学院,北京 100049

Quantity of available nutrient in livestock manure and its potential of replacing chemical fertilizers in China

SHI Xiaoxiao^,1,2, ZHENG Guodi^,1,2, GAO Ding^1,2, CHEN Tongbin^1,21. Center for Environmental Remediation, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
2. College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

通讯作者: 郑国砥,男,河南南阳人,副研究员,研究方向为废弃物资源化与环境修复。E-mail: zhenggd@igsnrr.ac.cn

收稿日期:2019-12-23修回日期:2020-03-23网络出版日期:2021-02-25

基金资助:

国家重点研发计划项目.2016YFD0501408 国家重点研发计划项目.2016YFC0401102

Received:2019-12-23Revised:2020-03-23Online:2021-02-25
作者简介 About authors
石晓晓,女,河南鹿邑人,硕士研究生,研究方向为固体废弃物资源化。E-mail： shixx. 17s@igsnrr.ac.cn






摘要
明确畜禽粪便资源数量及养分总量,计算其替代化肥潜力,对指导实现化肥零增长和减施增效具有重要意义。本文研究的畜禽种类包括牛、马、驴、骡、猪、羊、家禽和兔,利用排泄系数法估算了1980—2016年中国畜禽粪便的养分资源总量,并计算畜禽粪便替代化肥潜力。结果显示：①1980—2016年畜禽粪便和养分资源总量呈快速增长—稳定发展的趋势,2016年含量分别达到2.38×10⁹t和4.71×10⁷t,相比1980年增幅为45.7%和49.8%。②以2016年化肥实际施用总量5.98×10⁷t计算,若2016年畜禽粪便资源化利用率由60%提高到75%,化学氮肥、钾肥和磷肥施用量理论上分别可减少3.7%、17.5%和44.2%,考虑畜禽粪便目前已有资源化利用量,其化肥替代潜力计算值更具有参考价值。③中国畜禽粪便替代化肥潜力巨大,但受种养分离、农田污染负荷等因素的影响,畜禽粪便肥料化利用率有待提升。基于以上发现,应通过优化畜牧业布局、合理规划畜禽粪便还田量等措施加快实现畜禽粪便利用率提高和化肥使用量零增长的目标。
关键词： 畜禽粪便;养分;资源量;有机肥;替代化肥潜力;资源化利用

Abstract
Quantifying the total amount and nutrient contents of livestock manure and calculating their substitution potential for chemical fertilizers are of great significance for achieving zero growth in fertilizer use. This study focused on the manure from cows, horses, donkeys, mules, pigs, sheep, poultry, and rabbits. The amount and the nutrient contents of livestock manure from 1980 to 2016 were estimated using the excretion coefficient method. The potential of livestock manure replacing chemical fertilizers was calculated according to the annual amount of chemical fertilizers applied and the amount of livestock manure that had been used. The results indicate that: (1) The amount and the nutrients of livestock manure showed a rapid growth trend then stabilized from 1980 to 2016. The manure resource and the total nutrients were 2.38×10⁹ t and 4.71×10⁷ t in 2016, and they had increased 45.7% and 49.8% from 1980 to 2016, respectively. (2) The total amount of chemical fertilizers applied in agriculture is 5.98×10⁷ t in 2016. At present, the utilization rate of livestock manure is 60% in China. If the utilization rate of livestock manure increases to 75%, the consumption of chemical fertilizers can be reduced by 3.7% for nitrogen, 17.5% for phosphate, and 44.2% for potassium, respectively. The results showed that the potential of replacing chemical fertilizers is more valuable reference as it consider the current utilization of livestock and poultry manure. (3) The utilization rate of manure needs to be further improved under the conditions of farming and livestock and poultry farming are separated, pollutant loading to agricultural land. In order to achieve the utilization rate of livestock and poultry manure improved and zero growth in fertilizer, some measures should be taken such as optimizing the distribution of animal husbandry, rationally planning the amount of livestock and returning poultry manure to the field.
Keywords：livestock manure;nutrient;resource amount;organic fertilizer;potential of replacing chemical fertilizers;resource utilization


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本文引用格式
石晓晓, 郑国砥, 高定, 陈同斌. 中国畜禽粪便养分资源总量及替代化肥潜力. 资源科学[J], 2021, 43(2): 403-411 doi:10.18402/resci.2021.02.17
SHI Xiaoxiao, ZHENG Guodi, GAO Ding, CHEN Tongbin. Quantity of available nutrient in livestock manure and its potential of replacing chemical fertilizers in China. RESOURCES SCIENCE[J], 2021, 43(2): 403-411 doi:10.18402/resci.2021.02.17

1 引言

随着经济的发展和人们对肉、蛋、奶需求的增长,中国畜禽养殖业快速发展,由畜禽粪污引起的环境污染问题也逐渐显现。中国第一次污染普查公报显示,2010年中国畜禽养殖业粪便产生2.43×10⁸ t,尿液产生1.63×10⁸ t,畜禽养殖业主要水污染排放量为化学需氧量1.27×10⁶ t、总氮1.02×10⁶ t、总磷1.61×10⁵ t^[1]。2016年中国畜禽粪便数量达3.16×10⁹ t,其中含氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）分别为1.48×10⁷ t、9.01×10⁶ t和1.45×10⁷ t^[2]。若这些畜禽粪便处置不当,会造成严重的生态环境问题^[3,4,5]。畜禽粪便含有丰富的养分资源,利用堆肥等高效清洁技术可以将其转化为有机肥料,既能减轻其对生态环境的影响,又可以提高土壤肥力,提高作物产量和品质^[6]。中国政府高度重视畜禽粪便的资源化问题,2017年国务院发布《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用意见》（后文简称“《资源化意见》”）^[7],使畜禽粪便资源化问题得到广泛关注。畜禽粪便的肥料化利用将会解决畜禽粪污的资源化利用问题,还将减少中国化肥的施用和生产,提高耕地绿色生产能力^[8,9]。

明确中国畜禽粪便养分资源总量及畜禽粪便肥料化替代率,将会对中国化肥减施政策的制订提供理论支持。目前,畜禽粪便资源化综合利用率不足60%^[7],《资源化意见》文件中要求,2020年全国粪污综合利用率达到75%以上。宋大利等^[2]计算畜禽粪便全量还田条件下氮、磷、钾肥施用量理论上可以减少37.3%、87.6%和65.9%,但在计算畜禽粪便肥料化利用率时,应当扣除已经资源化利用部分。已有研究在量化准确性上尚有很大提高空间。本文在计算中国1980—2016年的畜禽粪便和养分资源总量的基础上,对比2016年农用化肥实际施用量和畜禽粪便养分资源量,并根据《资源化意见》提出的畜禽粪便资源化利用率目标和目前的资源化利用率,计算出中国畜禽粪便肥料化替代化肥潜力。此方法计算的替代化肥潜力可以明确畜禽粪便处理的消纳能力和建设目标,对畜禽养殖业的粪便处理更具有参考价值。

2 研究方法与数据来源

2.1 研究对象

研究1980—2016年中国每年畜禽粪便产生量、畜禽粪便杨分量和化肥需求量。依据中国统计年鉴和规模化养殖现状,畜禽种类选取了牛（黄牛、乳牛和水牛）、马、驴、骡、猪、羊（山羊和绵羊）、家禽（鸡、鸭、鹅）和兔。化肥需求量主要是农用化肥实际施用量。

2.2 畜禽粪便产生总量及养分量估算方法

中国对于畜禽粪便数量没有规定的统计方法,畜禽粪便产生量常用排泄系数法进行估算,即各类畜禽粪便产生量通过畜禽年末存栏数和年内出栏数、饲养周期^[10,11,12]、排泄系数^[13,14]计算所得^[15,16]。本文利用畜禽年末存栏量估算畜禽粪便产生量。

（1）畜禽粪便（鲜质）：

（1）QRi=Si×Wi×Ri/1000
（2）QUi=Si×Wi×Ui/1000
式中：QR、QU分别表示畜禽粪量、尿量（万t）; i表示畜禽种类; S为年末存栏数;W为饲养周期（天）,当饲养周期大于365天,按365天计算;R、U分别表示畜禽粪和尿日排泄系数（kg/（d·头（只）））;1000为换算系数。

（2）畜禽粪便养分

（3）TNi=QRi×MNi+QUi×UNi
（4）TPi=QRi×MPi+QUi×UPi
（5）TKi=QRi×MKi+QUi×UKi
式中：TN、TP和TK分别表示畜禽粪便中氮、磷和钾养分总量（万t）;MN、MP和MK分别为畜禽粪便中氮、磷和钾养分含量（%）;UN、UP和UK分别为畜禽尿液中氮、磷和钾养分含量（%）。对于畜禽粪便日排泄系数、饲养周期和养分含量等系数,采用刘晓永^[17]根据资料计算的加权平均值。各类畜禽粪便的排泄系数和养分含量见表1^[2,17-19]。

Table 1
表1
表1主要畜禽饲养周期、粪尿日排泄量、粪尿氮磷钾含量
Table 1Livestock feeding period, daily excrement/urine, and nitrogen, phosphate, and potassium contents

畜禽种类	饲养周期/天	粪便					尿液
		排泄量/(kg/天)	氮/%	磷/%	钾/%		排泄量/(kg/天)	氮/%	磷/%	钾/%
牛	>365	24.87	0.38	0.10	0.24		11.70	0.51	0.02	0.92
马	>365	11.46	0.44	0.14	0.40		4.55	0.72	0.06	0.72
驴	>365	7.77	0.49	0.19	0.54		3.75	0.71	0.01	0.25
骡	>365	0.77	0.32	0.16	0.23		3.75	0.60	0.01	0.28
猪	192	2.71	0.55	0.26	0.30		3.86	0.18	0.02	0.16
羊	>365	2.09	1.01	0.22	0.54		0.64	0.70	0.03	0.77
家禽	67	0.12	0.81	0.37	0.62
兔	90	0.20	0.87	0.30	0.66

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2.3 畜禽粪便替代化肥潜力计算方法

在赵俊伟等^[20]提出的畜禽粪便替代化肥率计算公式的基础上,考虑畜禽粪便已有的资源化利用率,提出如下的畜禽粪便替代化肥潜力计算公式：

（6）ρ=∑iTi(N,P,K)×(1-Ai)×(x-x2017)/MN,P,K
式中：ρ为畜禽粪便替代化肥率;T表示畜禽粪便氮、磷、钾养分含量;i为畜禽种类; Ai为畜禽粪便养分损失率;x为畜禽粪便总和利用率; x2017为2017年畜禽粪便总利用率;M为各类化肥施用量中养分含量（化肥折纯量）。畜禽粪便还田前要经历“排泄—清扫—存储—处理（堆积、高温堆肥或厌氧发酵）—运输—转移”等过程,期间养分损失较大,其养分损失率^[17,21,22]见表2。《资源化意见》文件中要求,2020年全国粪污综合利用率达到75%以上^[7]。

Table 2
表2
表2畜禽粪便养分损失率
Table 2Nutrient loss rate from livestock and poultry

畜禽种类	氮/%	磷/%	钾/%
牛	60	15	19
马	38	18	28
驴	38	18	28
骡	38	18	28
猪	75	15	36
羊	15	18	28
家禽	40	15	15
兔	40	15	15

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2.4 数据来源

1980—2016年畜禽年末存栏量数据来源于《中国统计年鉴1981—2017》^[23]、《中国农村统计年鉴1981—2017》^[24]和《中国农业年鉴1981—2017》^[25]。1980—2016年化肥施用量来源于《中国统计年鉴1981—2017》。另外,2016年化肥进出口量数据来源于《中国贸易外经统计年鉴2017》^[26]。

3 结果与分析

3.1 畜禽粪便总量及养分资源总量

根据计算1980年以来中国每年畜禽粪便总量（粪便产生量+尿液产生量）和其中含有的养分资源总量总体呈快速增长—稳定发展的趋势。在1980—2005年,畜禽粪便总量呈现快速增长趋势,其含量从1.63×10⁹ t增长到3.01×10⁹ t,增幅为75%（图1和图2）。2005年畜禽粪便总量有所下降之后稳定发展,在2016年畜禽粪便总量为2.38×10⁹ t,相比1980年增长46%。这种变化趋势主要是因为1980年以来,畜禽养殖业在国家政策的扶持下稳步发展,畜禽养殖数量在不断增高。但在1995年和2005年这两个时期畜禽养殖量出现波动,可能是由于这两个时期处于中国五年发展规划的过渡期^[27],加上2005年前后中国发生禽流感疫情,受其影响畜禽养殖量下降,畜禽粪便量略微下降后呈现稳定,后又缓慢增长。畜禽粪便总量中以牛粪便所占比例最大,在65%左右,1993年占比曾达到最高值69.7%。猪和羊粪便占畜禽粪便总量的比例较高,分别为14%和12%左右。畜禽尿液与粪便变化趋势相同,也呈现快速增长—稳定发展的趋势（图2）。畜禽尿液量中也以牛尿液量最大,其比例约为54%,其次是猪尿液量,比例约为35%^①(①家禽没有尿液,兔尿液和粪实践中分不开,因此,家禽和兔的排泄都归在粪便中,不再单独计算其产生的尿液量。)。

图1

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图11980—2016年中国畜禽粪便产生量

Figure 1Total amount of livestock excrement in China, 1980-2016

图2

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图21980—2016年中国各类畜禽尿液产生量

Figure 2Total amount of livestock urine in China, 1980-2016



对比1980—2016年中国各类畜禽粪便的养分总量发现,牛畜禽粪便养分含量最高,所占比例最高可达到63.3%,其次是猪和羊,分别约为19%和16%（图3）。畜禽粪便所含养分元素主要为氮、磷和钾。随着中国每年畜禽粪便量的变化,其含有的氮、磷和钾养分资源量也呈现快速增长—稳定发展的变化趋势（图4）。畜禽粪便所含养分资源总量2005年最高,达到5.94×10⁷ t,相比1980年的3.14×10⁷ t增长了88.7%。2005年之后,由于畜禽粪便含量骤降,养分资源总量也下降。2006—2016年呈现稳定发展趋势,2016年养分资源总量约为4.71×10⁷ t,相比1980年增长49.8%。畜禽粪便中养分元素含量最高的是氮,其次是钾,磷含量最低（图4）。

图3

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图31980—2016年中国各类畜禽粪便养分总量

Figure 3Total nutrient quantities in animal manure, 1980-2016

图4

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图41980—2016年中国畜禽粪便中养分资源量

Figure 4Total nitrogen, phosphate, and potassium nutrient quantities in animal manure, 1980-2016

3.2 农用化肥施用量

中国是农业大国,农用化肥施用量在逐年快速上升（图5）,化肥的大量使用极大促进了粮食产量的增长^[28]。1980年中国化肥施用量为1.27×10⁷ t,2016年中国化肥施用量已达5.98×10⁷ t,增长4.71×10⁷ t,增幅达到392%。在化肥施用总量中氮肥施用量虽始终很高,但氮肥所占的比例在逐年下降,从1980年的73.6%降至37.9%;钾肥化肥施用量较低,但其占总量的比例在逐年增长,已从1980年的2.7%增至10.6%;复合肥施用量所占比例也在逐年上升,到2017年所占比例基本与氮肥持平。这种变化主要原因是农民不再单纯使用一种化肥或盲目加大化肥使用量,也逐步了解了钾肥施用的重要性^[29]。虽然所占比例增长略有不同,但是氮、磷、钾这3种肥料的施用量都呈现增长趋势。

图5

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图51980—2017年中国农用化肥施用量

Figure 5Amount of application of fertilizers in China, 1980-2017

3.3 畜禽粪便替代化肥潜力

畜禽粪便中含有丰富的氮、磷、钾养分资源,2016年畜禽粪便含有的养分资源总量达到4.71×10⁷ t（图3）。将这些畜禽粪便收集起来无害化处理后用于农业生产,可大大减少化肥的施用量。以2016年数据为例,将中国实际用于农业生产的化肥施用量和畜禽粪便所含有的养分量进行了对比（图6）,结果显示畜禽粪便中的养分含量分别占同年氮、磷、钾化肥施用量的49.1%,138.2%,381.1%,其中P₂O₅和K₂O养分含量均超过中国磷钾化肥农用实际施用量,表明畜禽粪便用于农田有巨大的潜力。

图6

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图62016年中国畜禽粪便氮磷钾含量与化肥施用量对比图

Figure 6Comparison of nitrogen, phosphate, and potassium content between fertilizer and livestock manure, 2016



2016年底中国畜禽粪污综合利用率约为60%,而《资源化意见》指出了畜禽粪污综合利用率达到75%以上的目标^[22],由公式（6）计算2016年畜禽粪便处理后用于农田替代潜力分别为：氮肥3.7%,磷肥17.5%,钾肥44.2%。若畜禽粪污100%收集用于还田,则畜禽粪污中氮、磷（P₂O₅）和钾（K₂O）元素替代化肥潜力分别为9.8%、46.6%和117.8%。为达到国务院制定的2020年75%的综合利用率目标,将畜禽粪便替代化肥是有效的解决途径。中国钾肥主要依赖进口,2016年中国钾肥进口量为4.30×10⁶ t（纯K₂O）,化肥磷肥的需求和生产也开始危及中国逐渐枯竭的磷矿石^[36]。畜禽粪便替代化肥提高了畜禽粪便的综合利用率,减轻了畜禽粪便对环境的不良影响,还可以减少中国化肥及原料的生产和进口。

4 讨论

4.1 畜禽粪便产生量及养分量的估算

关于畜禽粪便产生量及养分量的估算已有很多研究,但是其计算结果上存在一定的偏差。关于畜禽粪便的产生量在发达国家已经有了系统研究^[31],而在中国,畜禽粪便产生量的计算还没有统一的方法,多数采用排泄系数法。刘晓永等^[32]研究认为2010年畜禽粪便达4.23×10⁹ t,而耿维等^[18]研究认为2010年中国畜禽粪总量为2.26×10⁹ t;武淑霞等^[33]研究估算中国2015年畜禽粪污量达3.83×10⁹ t等。这些数据的偏差主要由统计畜禽种类不同、采取畜禽饲养周期不同、估算方法不一致、排泄系数选取不一致等原因造成^[16]。畜禽排泄系数是畜牧环境管理的基础,但中国畜牧环境管理起步晚,还没有确定的排泄系数,并且排泄系数还会因为饲喂方式、饲喂周期、季节等因素而变化。不同研究者在研究畜禽粪便产生量时都根据自己的理解选择相关的畜禽排泄系数^{[17,19,32-35]},如刘晓永^[16]采用的排污系数是收集前人研究的排污系数进行比较,计算其平均值。虽然排泄系数计算方法有不同,但研究结果均显示出,中国畜禽养殖业粪尿产生量巨大,有着丰富的养分资源,粪尿肥料化替代率高。

目前中国畜禽产生粪尿的主要去向是：①肥料化。畜禽粪便中含有丰富的氮、磷、钾和有机物等丰富的养分资源,是一种有机肥源。②饲料化。畜禽粪便含有丰富的粗纤维、粗蛋白及矿物质元素如钙磷等,畜禽粪便饲料化价值高。③能源化。畜禽粪便作为生物质能源可以进行沼气工程发酵。目前畜禽粪便利用途径中饲料化途径所占比例较小,而畜禽粪便能源化利用之后的沼渣仍需走肥料化途径进行解决。

4.2 畜禽粪便还田潜力

畜禽粪便含有丰富的氮、磷、钾等养分资源（图3和图4）,如果能够合理还田资源化利用,将大大减少化肥的施用量;利用生命周期评价方法对化肥和有机肥进行生命周期资源消耗和污染物排放清单分析,结果显示有机肥替代化肥使用,全球环境酸化潜力、变暖潜力和富营养化潜力将分别下降62.6%、17.5%和52.9%^[36]。

目前中国种植业和养殖业分离现象严峻,随着养殖业的集约化发展,大型养殖场周围没有足够的耕地来消化畜禽粪便^[37]。由于区域养殖集约化程度不同,耕地畜禽粪便养分资源利用量在空间分布上也存在不平衡现状^[38]。相对而言,家庭养殖或小规模养殖,种养结合较好^[39]。研究表明,中国畜禽粪便约有不到30%回归到土壤中,尤其是集约化养殖场只有19.4%粪便磷还田,家庭养殖也仅有68.1%粪便磷还田。中大型养殖场畜禽粪便产生量大,部分经营主体将畜禽粪便堆肥制成有机肥出售,但长距离运输等问题加大了有机肥的施用成本^[40],种植业使用有机肥主动性较低^[41]。为了解决畜禽粪便时空分布差异和种养分离问题,应优化畜牧业布局,促进种养结合,并推进畜禽粪便资源化利用进程^[42,43]。另外,作物施用化肥量的季节性需求与有机肥产生量也存在时间上的差异,从畜禽粪便分布的时空性差异角度考虑,畜禽粪便还田潜力的影响还有待进一步研究。

4.3 农田负荷程度

畜禽粪便还田利用是消除养殖污染的重要途径,畜禽粪便有机肥与化肥配合使用对土壤有一定的调控效应,可以提高土壤有肥力。但不合理施用和畜禽粪便空间分布不均匀,都会对耕田承载能力产生负荷。杨飞等^[27]利用年平均增长率的方法分析中国各地区耕地的畜禽污染负荷,结果表明：河南、四川、山东这3省的畜禽养殖增幅快,粪便产生量大,耕田污染负荷程度较重。武兰芳等^[44]对不同种养结合区的农田系统中氮、磷的平衡进行分析,发现农田系统中氮、磷养分大量盈余。刘忠等^[45]利用单位耕地面积猪粪当量负荷评价了畜禽粪便区域环境风险,发现中国24个农区中有4个农区猪粪当量负荷超过环境限量（30 t/hm²）。叶必雄等^[46]研究发现山东禹城畜禽粪便农用区重金属含量超标。因此,在畜禽粪便施用于农田时,应经过无害化处理,考虑区域农田污染负荷程度,并对有机肥的施用有明确的规划。

5 结论

本文利用排泄系数法估算1980—2016年中国畜禽粪便及养分资源量,计算畜禽粪便替代化肥潜力,并探讨了畜禽粪便还田的限制因素,得出以下结论：

（1）中国畜禽粪便数量巨大,截至2016年畜禽粪便数量达到23.80×10⁸ t,养分总量为4.71×10⁷t。其中,N、P₂O₅、K₂O养分含量分别为1.13×10⁷ t,1.15×10⁷ t和2.43×10⁷ t,占当年氮、磷、钾化肥施用量的49.1%,138.2%和381.1%。

（2）按照国务院《资源化意见》,若畜禽粪便资源化率由目前60%升到75%,则替代氮、磷、钾化肥的潜力分别为：3.7%,17.5%和44.2%。

（3）畜禽粪便还田的资源化利用潜力巨大,但受到种养分离、畜禽粪便产生量空间分布不均匀、作物需肥季节差异大、土壤的污染负荷等因素的影响。这些因素应进一步研究,以加快实现畜禽粪便的污染防治和资源化利用,促进种养结合、生态循环和绿色发展。

参考文献 View Option 原文顺序
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DOI:10.1016/j.envint.2019.02.015URLPMID:30776751 [本文引用: 1]
Since its discovery in Escherichia coli, the emergence and rapid spread of the plasmid-mediated colistin resistance gene mcr-1 have become a public health concern. Livestock manure is a potentially important reservoir of mcr-1 because colistin has been widely used in livestock production. Efforts made to accurately quantify the prevalence of mcr-1 in livestock manure and the dynamic changes therein during thermophilic composting have been few and far between. In this study, mcr-1 in 51 collected samples from four kinds of livestock manures was detected and quantified. In total, 16 manure samples were found to be mcr-1 positive, with a detection frequency of 31% in 51 samples. The numbers of mcr-1 gene copies in 12 positive manure samples with a high prevalence of mcr-1 were 10(7)-10(9)copies/g dry weight. During composting, >90% of mcr-1 in the manure was eliminated in 15days at high temperature (44-65 degrees C), and mcr-1 was completely undetectable after 22days. The reduction of mcr-1 following manure composting may be ascribed to the decreased number of potential mcr-1-harboring bacteria, Enterobacteriaceae and Pseudomonas. The results indicated that thermophilic composting effectively eliminated mcr-1 and inhibited its spread from livestock manure to the environment.

[4] 杨璐, 李夏菲, 于书霞, 等. 湖北省猪粪管理温室气体减排潜力分析
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4排放因子仅为现状值的29.12%,N2O排放因子比现状减少34.13%,温室气体减排潜力可以达到468.31万t CO2-eq.不同养殖规模减排重点各有侧重,农户散养应以控制CH4排放为主,而规模养殖则需关注N2O减排.山区的减排重点为农户散养,其它地区则应关注规模养殖粪便管理模式的优化.结合区域自然条件和生猪养殖规模等选取合理的猪粪管理方式,是实现温室气体减排的有效措施.]]>
[Yang L, Li X F, Yu S X, et al. The mitigation potential of greenhouse gas emissions from pig manure management in Hubei
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2。其次,对畜禽养殖污染与经济增长之间的关系进行实证检验,畜禽养殖氮、磷污染与人均地区生产总值变量之间呈现出显著的倒U型环境库兹涅茨曲线关系,曲线转折点应该在人均地区生产总值(2.2~2.5）万元/人。除内蒙古外,西部地区其他省市基本处于倒U形EKC左侧,畜禽养殖污染形势非常严峻。今后西部地区应大力实施生态农业工程技术,发展生态型循环农业。大力发展沼气工程无疑是畜禽养殖粪尿资源化的重要手段。]]>
[Li F, Dong S C. Pollution from livestock and poultry and its resource strategy in west China
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DOI:10.1007/s00477-006-0057-2URL [本文引用: 1]
A GIS-based distributed soil and water assessment tools (SWAT) model was used to simulate the runoff, sediment yield and the load of the non-point source pollution in the Heihe River basin, which is a tributary and main water supply source of the Yellow River. It is a typical stockbreeding area, and its industry and agriculture are not well developed. The main pollution source of the Heihe River was livestock related non-point source pollution. With GIS and remote sensing techniques, a database of non-point source pollution in the Heihe River basin was established. The SWAT model was parameterized for this area. The pollution load and transportation rules such as nitrogen were illustrated. After several years of hard work, the situations of point source pollution were more and more accurate. This paper provided an effective way to assess and calculate the pollution load in the wide agriculture area in China. With the help of historical data formulated parameters, the non-point source load and the theory of pollution load distribution were illustrated about the Heihe River basin. In 2000, the soluble N load in this area was 1.06×106kg. By the simulation, the main pollution sources were in the south east of the basin, where the pasturing areas located in the south-east of Ruoergai County and in north of the Hongyuan County.]]>

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为准确掌握近年来中国畜禽养殖发展的区域差异及畜禽粪便对环境的污染威胁，该研究利用年平均增长率方法，揭示畜禽养殖量及其氮污染的增长率的区域差异和时序变化规律，分析耕地的畜禽污染负荷。结果表明，近些年中国畜禽养殖业发展迅速，各地区的猪、羊、家禽养殖量的年平均增长率都普遍较高，增幅甚至超过12%；牛和羊的年平均增长率的区域差异较大。畜禽养殖发展基本可分为3个阶段：稳步发展阶段（1980－1995年），全面发展阶段（1996－2006年），现代化发展阶段（2007年-至今）。华北、华中、华南、西南地区畜禽氮污染产生量都较大，华北和东北各省的年平均增长率相对较高，其中河南、四川、山东三省的畜禽养殖的增幅较快、养殖量较大、耕地的氮污染负荷较重。全国平均单位耕地面积的畜禽氮污染负荷达138.13 kg/hm2，其中四川等6省市已达202.98 kg/hm2以上。该研究为全国和各省区农业发展规划和畜禽养殖结构调整提供参考。
[Yang F, Yang S Q, Zhu Y Q, et al. Analysis on livestock and poultry production and nitrogen pollution load of cultivated land during last 30 years in China
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DOI:10.18402/resci.2018.12.15URL [本文引用: 1]
近年来,中国化肥过量投入的现象十分普遍,由此所造成的农业面源污染问题较为突出,此外,化肥滥用不仅增加了农业生产成本投入,而且不利于农民增收,因此,提升农业化肥的使用效率既是农业绿色发展的必要措施,也是促进农民增收的重要途径。本文以油菜为例,探究在油菜生产中如何改善化肥投入结构以及减少化肥投入量。为探究油菜生产中化肥投入对成本效率的影响,首先利用中国10个油菜主产省市1543份大田实验数据,并采用超越对数生产函数模型,测算出油菜产出值最大时的氮肥最佳投入值、磷肥最佳投入值以及钾肥最佳投入值;其次,借用成本效率函数模型估算出中国油菜主产省份的油菜成本效率;最后,基于化肥投入合理性的视角,探讨油菜生产中的成本效率的主要影响因素。实证研究结果表明,油菜生产中化肥投入结构不合理显著降低了油菜成本效率,其中油菜生产中的氮肥过量投入以及钾肥投入不足,对油菜成本效率均有显著负向影响。因此,在今后化肥投入过程中,要加强对农户合理施肥的宣传力度,增加测土配方技术补贴力度,引导化肥企业提供更为科学适用施肥配方。
[Liu C, Yang X, Zhou X S, et al. Impact of fertilizer input on cost efficiency of rapeseed in China
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DOI:10.18402/resci.2019.07.06URL [本文引用: 1]
养殖废弃物污染严重危害农村环境,但养殖场（户）往往缺乏养殖废弃物治理的积极性,而提高养殖废弃物治理经济绩效会大大提高养殖场（户）的治理积极性,这使得充分了解养殖场（户）的废弃物治理经济绩效及其影响因素显得尤为重要。本文运用DEA-Tobit两阶段模型分析北京市2017年调研数据,对养殖废弃物治理经济绩效进行测算并分析影响因素。研究发现：技术、管理及规模化对养殖废弃物治理的经济绩效有很强的促进作用,且技术与管理的促进作用大于规模化;养殖场（户）负责人偏好经营风险、养殖时间长、选择干清粪进一步选择机械干清、环评意愿强、周边农户施用粪肥积极性高对养殖废弃物治理经济绩效有显著正向影响,养殖场（户）愿意在适量的基础上进一步减少使用抗生素、约束类政策认知水平高对养殖废弃物治理经济绩效有显著负向影响;环境绩效高的养殖废弃物治理行为直接拉低其经济绩效,但能通过稳定社会关系对养殖废弃物治理经济绩效有促进作用。本文结论对提高养殖场（户）的治理积极性,进而提高养殖废弃物治理的环境与社会绩效,促进农业可持续发展具有一定理论和现实意义。
[Zhang X, Qiao J, Shen X Q. Economic performance of livestock and poultry breeding waste treatment and influencing factors: Based on data of farms in Beijing
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DOI:10.18402/resci.2017.07.11URL [本文引用: 1]
除技术选择外,养殖场户畜禽养殖废弃物资源化纵向关系的选择对资源化治理效率的提高同样具有重要意义。根据2015年北京郊区养殖场户的调查数据,运用多变量Probit模型对养殖场户畜禽粪便资源化纵向关系选择的影响因素和相互关系进行实证分析。主要结论有：①多数养殖场户能通过不同纵向关系实现畜禽粪便资源化;②养殖场户在赠予与销售给周边种植户之间、赠予给周边种植户与销售给粪污经销商之间、销售给周边种植户与销售给粪污经销商之间的选择行为均具有显著替代效应;③养殖场户选择不同纵向关系的主要影响因素有是否从事种植业生产、周边种植户施用粪肥积极性、距农田距离、是否参加养殖废弃物治理培训、是否接受养殖废弃物治理补贴、对政策的感知、无害化处理设施配备等级等;④经济效益直接影响养殖场户的纵向关系选择,自家还田的经济成本最低、生态效益实现最快,废弃物排放数量与质量是制约生态效益的重要因素。据此提出相关政策建议。
[Shu C, Qiao J, Geng N. The vertical relationship selection of livestock and poultry breeding waste recycling based on the perspective of farmers in Beijing
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[J]. 资源科学, 2019,41(6):1120-1130.
DOI:10.18402/resci.2019.06.11URL [本文引用: 1]
有机肥施用对中国农业绿色、可持续发展具有重要作用,但目前在农业生产上,尤其是稻、麦等大田作物生产上施用率却较低。农户作为农业生产的主体,拥有肥料施用的决策权,明确稻麦轮作区农户有机肥施用行为及关键影响因素对促进有机肥在大田作物的施用有重要意义。本文基于江苏省稻麦轮作区4县（区）392户农户调查数据,采用Logistic模型与解释结构模型（ISM）,分析了农户在稻麦轮作农田施用有机肥的影响因素及其层次结构。结果表明：农户的受教育程度、对有机肥的了解程度、对长期大量低效施用化肥造成环境污染的认识、购买肥料时考虑对土壤无害、饲养家禽及农业部门针对农业施肥技术进行指导等因素对农户有机肥施用行为有正向影响,购买肥料时考虑价格和省工对农户有机肥施用行为有负向影响。在此基础上,对8个因素进行深层分析,形成了“一路径,三驱动”的层次结构,并提出了相应的有机肥推广政策建议。
[Hu N J, Sun X L, Xu Y T, et al. Influencing factors of farmers’organic fertilizer application behavior and their stratification based on Logistic-ISM model
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DOI:10.11849/zrzyxb.2011.06.005URL [本文引用: 1]
-2增加到目前的450 kgN·hm-2以上,磷盈余量从6.2 kgP2O5·hm-2增加到目前的148.9 kgP2O5·hm-2;在其11个乡镇中有10个表现为氮盈余、9个表现为磷盈余,其中氮盈余量最多的高达841.8 kgN·hm-2,磷盈余量最多的达到297.8 kgP2O5·hm-2。桃源农田系统氮磷盈余量表现为先增后降,氮盈余量从100 kgN·hm-2左右增加到2002年达到峰值253.7 kgN·hm-2后,逐渐下降到目前的150.0 kgN·hm-2左右,磷盈余量从20.0 kgP2O5·hm-2左右增加到2002年的峰值95.9 kgP2O5·hm-2后,下降到目前的34.4 kgP2O5·hm-2;在其40个乡镇中有36个表现为氮盈余、26个表现为磷盈余,其中氮盈余量最高的达到561.7 kgN·hm-2,磷盈余量最高的为171.1 kgP2O5·hm-2。农田系统氮磷养分大量盈余主要是源于投入化肥量和承载粪便量较高,山东禹城明显高于湖南桃源,所以,为了减少养分盈余损失,应根据农田作物生长养分需求尽可能地减少化肥投入,并根据耕地粪便承载容量在区域内外合理调配畜禽粪便的施用。]]>
[Wu L F, Ouyang Z, Xie X L. Nitrogen and phosphorus balance of cropland at regional scale for integrated crop-livestock farming system in two different areas
[J]. Journal of Natural Resources, 2011,26(6):943-954.]
[本文引用: 1]

[45] 刘忠, 段增强. 中国主要农区畜禽粪尿资源分布及其环境负荷
[J]. 资源科学, 2010,32(5):946-950.
URL [本文引用: 1]
基于分县农业统计数据，以我国化肥区划二级区中的主要农区为研究单元，估算了我国畜禽粪便资源量总量及在主要农区的分布，并以单位耕地面积猪粪当量负荷为指标评价了畜禽粪便区域环境风险。结果表明，2003年我国畜禽粪便产生量为26.6亿t猪粪当量。黄淮海平原区和长江两岸平原区是畜禽粪便产生量最大的两个区域，累积超过全国畜禽粪便量的20%。全国24个农区中有4个区的猪粪当量负荷超过30t/hm2的环境限量，有9个区的猪粪当量负荷超过20t/hm2的全国平均值。随着畜禽养殖日益集约化，各区域内部畜禽养殖业也存在着极大的不平衡性，因此除了上面提到的4个高环境风险区外，其他区域内部也有局部高风险区的存在。
[Liu Z, Duan Z Q. Distribution of manure resources and environmental loads of agro-ecological regions in China
[J]. Resources Science, 2010,32(5):946-950.]
[本文引用: 1]

[46] 叶必雄, 刘圆, 虞江萍, 等. 畜禽粪便农用区土壤: 小麦系统中重金属污染及迁移
[J]. 地理研究, 2013,32(4):645-652.
DOI:10.11821/yj2013040007URL [本文引用: 1]
畜禽粪便农用导致农产品中重金属含量超标,通过生物链传递,最终会影响人体健康。以山东禹城典型畜禽粪便农用区为例,研究了不同畜禽粪便农用区土壤—小麦系统中重金属的污染及迁移累积情况。结果显示:某些区域存在着一定的重金属污染,鸡粪农用区、猪粪农用区污染较高,综合污染指数均值分别为0.83、0.78,都达到了警戒级,其中某些点的污染指数超过了1和2,达到了轻污染或中污染级;牛粪农用区污染较轻,综合污染指数为安全级。不同畜禽粪便农用区小麦中的Cr、Ni、Cd、As均存在不同程度超标情况,其中鸡粪农用区Cr的超标率达66.67%,Ni、Pb超标率都为16.67%;牛粪农用区小麦中Cr、Ni超标,Cr超标率达91.67%;猪粪农用区小麦中只有Cr超标,超标率为41.67%。研究区小麦显示出不同的重金属富集能力,小麦对Cd、Zn、Cu几种元素的富集情况较高,而对Pb、As的富集能力则较低。除Zn外,小麦茎叶对同一种重金属的富集能力要大于小麦的种子。
[Ye B X, Liu Y, Yu J P, et al. Heavy metal pollution and migration in soil-wheat system of different livestock manures agricultural areas
[J]. Geographical Research, 2013,32(4):645-652.]
[本文引用: 1]