全 文 ：中国有机肥料养分资源潜力和环境风险分析*
刘晓燕摇 金继运**摇 任天志摇 何摇 萍
(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部作物营养与施肥重点开放实验室, 北京 100081)
摘摇 要摇 基于《中国农业年鉴 2006》和其他文献的基础数据,计算了 2005 年中国人畜禽排泄
物和秸秆数量及其产生的养分量.结果表明,2005 年中国人畜禽排泄物总量为 46郾 25 亿 t,秸
秆总产量为 6郾 43 亿 t.中国有机肥料养分资源潜力巨大,2005 年人畜禽排泄物和秸秆共产生
N、P2O5、K2O养分量分别为 2824郾 52、1282郾 93、2947郾 99 万 t,分别为化肥 N、P2O5、K2O 投入量
的 1郾 08、0郾 86 和 4郾 56 倍.但不同区域差异较大,其中河南、山东和四川省人畜禽排泄物产生
N、P2O5、K2O量最多,均>400 万 t,西北地区和北京、天津、上海等地人畜禽排泄物产生的养分
总量较少.秸秆中 N、P2O5、K2O含量在河南和山东 2 个粮食主产省最高,均>150 万 t;西北地
区秸秆养分产生量相对较少.单位农田面积人畜禽排泄物的 N、P2O5 和 K2O养分负荷量以北
京最高,达到 787郾 26 kg·hm-2,其次是天津和上海,分别为 515郾 31 和 505郾 35 kg·hm-2,环境
风险较大.
关键词摇 排泄物摇 作物秸秆摇 养分摇 氮摇 磷摇 钾
文章编号摇 1001-9332(2010)08-2092-07摇 中图分类号摇 S141摇 文献标识码摇 A
Potential of organic manures nutrient resources and their environmental risk in China. LIU
Xiao鄄yan, JIN Ji鄄yun, REN Tian鄄zhi, HE Ping (Ministry of Agriculture Key Laboratory of Crop Nu鄄
trition and Fertilization, Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy
of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(8): 2092-2098.
Abstract: Based on the data from China Agriculture Yearbook 2006 and other documents, the
amounts of crop straws and of the excreta from human, livestock, and poultry in China in 2005 were
estimated, with the potential and the environmental risk of their nutrient resources analyzed. In
2005, the total amount of crop straws in this country was 643 million tons, and that of the excreta
from human, livestock, and poultry was 4625 million tons. The amounts of N, P2O5, and K2O from
the straws and the excreta were 28郾 24, 12郾 82, and 29郾 48 million tons, being 1郾 08, 0郾 86, and
4郾 56 times of the inputs from chemical fertilizers in the same year, respectively. There was a great
regional difference in the distribution of the organic manures nutrient resources. The total amount of
N, P2O5, and K2O in the excreta was more than 4 million tons in Henan, Shandong, and Sichuan
provinces, but less in Beijing, Tianjin, Shanghai, and northwest China, while the total amount of
these nutrients in crop straws was more than 1郾 5 million tons in Henan and Shandong provinces, the
main grain production areas, but less in northwest China. The per unit farmland load of N, P2O5,
and K2O from the excreta was the highest (787郾 26 kg·hm-2) in Beijing, followed by in Tianjin
(515郾 31 kg·hm-2) and Shanghai (505郾 35 kg·hm-2), where the environmental risk could be
more serious.
Key words: excreta; crop straw; nutrient; nitrogen; phosphorus; potassium
*国家重点基础研究发展计划项目(2007CB109306)、国家“十一五冶
科技支撑计划项目(2006BAD17B09)和中央级公益性科研院所基本
科研业务费专项资金(2010鄄9)资助.
**通讯作者. E鄄mail: jyjin@ caas. ac. cn
2009鄄12鄄30 收稿,2010鄄05鄄25 接受.
摇 摇 人畜禽粪尿和秸秆中含有大量的有机质及大、
中、微量元素,施用有机肥是补充土壤营养元素、保
持地力的重要措施. 随着中国畜禽养殖业规模的扩
大以及作物产量的提高,产生的畜禽粪尿和秸秆不
断增加.但是目前中国化肥用量逐渐增大,有机肥的
施用比例逐渐减少,大量的人畜禽粪尿和秸秆被弃
置不用,使有机养分资源转变成了生态系统中主要
污染源[1-2] .
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 8 月摇 第 21 卷摇 第 8 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Aug. 2010,21(8): 2092-2098
明确中国现有有机资源总量和有机资源养分的
区域分布,有助于制定出更加合理的有机资源养分
管理措施,减少环境污染,推动中国农业的健康和可
持续发展.高定等[3]从环境角度计算 2002 年中国畜
禽粪便产生量为 27郾 5 亿 t.刘晓利等[4]计算的 2002
年中国畜禽粪便的资源总量达到 37 亿 t,氮素养分
为 1599 万 t,估算约 50% 的氮素养分流失. 武淑
霞[5]对农村畜禽养殖业氮磷排放特征进行了研究,
发现 2002 年中国畜禽粪便产生磷素总量为 968 万
t.由于运用的统计方法和计算参数不同,各研究者
的估算结果有所差异.韩鲁佳等[6]计算 1999 年中国
农作物秸秆总量达 6郾 4 亿 t.高祥照等[7]从肥料资源
的角度估算了 2000 年全国秸秆资源总量达 5郾 54 亿
t,其中含有的 N、P2O5、K2O 分别为 494、157、983 万
t,总养分为 1634 万 t. 以上研究大多是针对畜禽粪
便或作物秸秆的产生量或养分量进行统计,而对包
括畜禽尿液、人排泄物在内的多种有机肥源的养分
产生量和区域分布特点缺少研究.另外,由于中国人
口分布、畜禽养殖业和种植业发展不平衡,有机肥资
源分布亦呈现出明显的区域特点[8-9] .因此,有必要
从国家尺度,对人畜禽粪尿和秸秆的产生总量及养
分总量进行计算,进一步分析养分产生的区域特点
和区域农田负荷量,为粪尿肥和秸秆的合理利用和
降低环境污染风险提供科学依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 数据来源
畜禽数量、作物产量、作物播种面积、化肥用量
等数据来源于《中国农业年鉴 2006》 [10],人口数据
来源于《中国统计年鉴 2006》 [11] . 中国人畜禽粪尿
排泄量、日产生量及其 N、P、K 养分含量,以及主要
作物秆籽比及其秸秆养分含量参考《中国有机资源
养分志》 [12] .
1郾 2摇 计算方法
1郾 2郾 1 秸秆和粪尿肥产生总量的计算摇 秸秆产生量
为某种作物经济产量与该种作物秆籽比乘积,即:
S =移
n
i = 1
Si =移
n
i = 1
Ai 伊 X i (1)
人、畜、禽粪尿产生量为人、大牲畜、猪、羊、家禽
数目与日排泄量、生长期的乘积,即:
M =移
n
j = 1
M j +移
n
j = 1
U j =移
n
j = 1
B j 伊 C j 伊 D j +移
n
j = 1
B j 伊
E j 伊 D j (2)
式中:S为作物秸秆总量;i 为某种作物;Si 为 i 种作
物秸秆产量;Ai 为 i种作物的经济产量;X i 为 i 种作
物的秸籽比;M为排泄物总量;M j 为 j种动物的粪便
产生量;U j 为 j种动物的尿液产生量;B j 为 j 种动物
的个数;C j 为 j种动物的日粪便排泄量;E j 为 j 种动
物的日尿排泄量;D j 为 j 种动物的生长期(d).大牲
畜、羊和母猪的生长周期较长,按一年 365 d 计算;
家禽和兔的生长周期一般为半年,按 183 d 计算;猪
生长期为 8 个月,按 244 d计算. 15 岁以下的未成年
人按成年人排泄量的 1 / 2 计算.猪、鸡和兔按年末出
栏数计算,其他按年末存栏数计算.
1郾 2郾 2 秸秆和人畜禽粪尿产生养分量的计算摇 秸秆
产生的养分总量为作物秸秆总产生量与作物秸秆养
分含量的乘积:
Nts =移
n
i = 1
Si 伊 Ns i (3)
人、畜、禽粪尿产生的养分总量为人畜禽粪便产
生养分量与尿液产生养分量的总和:
Ntm =移
n
j = 1
M j 伊 Nm j + 移
n
j = 1
U j 伊 Nu j (4)
式中:Nts 为作物秸秆养分产生总量;Ns i 为 i 种作物
秸秆的养分含量;Ntm 为人畜禽粪尿养分产生总量;
Nm j 为 j种动物的粪便养分含量;Nu j为 j种动物的尿
液养分含量.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 人畜禽排泄物和秸秆的总量分析
由图 1 可以看出,2005 年中国人畜禽排泄物总
量为 46郾 25 亿 t.其中大牲畜粪尿排泄物总量最多,
达总粪尿排泄物总量的 37郾 75% ;其次为猪,占
36郾 19% ;人 占 17郾 10% ; 羊、 家 禽 和 兔 分 别 占
5郾 10% 、3郾 63%和0郾 24% . 2005年中国秸秆总产量
图 1摇 2005 年中国人畜禽排泄物和秸秆总产量(伊108 t)及其
组成
Fig. 1 摇 Yield of excreta of human, livestock and poultry and
straw and their components in China, 2005.
玉:人 Human; 域:大牲畜 Large livestock; 芋:猪 Swine; 郁:羊 Sheep
and goats; 吁:家禽 Poultry; 遇:兔 Domestic rabbit; A:水稻 Rice; B:
小麦 Wheat; C:玉米 Corn; D:豆类 Soybean; E:油料 Rape; F:花生
Peanut; G:薯类 Root crop. 下同 The same below.
39028 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘晓燕等: 中国有机肥料养分资源潜力和环境风险分析摇 摇 摇 摇 摇 摇
为 6郾 43 亿 t.其中水稻和玉米秸秆较多,分别占秸秆
总产量的 33郾 74%和 32郾 50% ;其次为小麦秸秆,占
18郾 20% ;豆秸和薯类藤蔓各占 5郾 44% ;油菜和花生
秸分别占 3郾 11%和 1郾 72% .
2郾 2摇 人畜禽排泄物和秸秆的养分总量分析
由图 2 可以看出,2005 年中国人畜禽排泄物产
生的大量元素以 N 最多,共 2152郾 31 万 t,按贡献率
大小排序:大牲畜 >猪 >人 >羊 >家禽 >兔;其次是
K2O,为 1856郾 90 万 t,按贡献率大小排序:大牲畜>
猪>羊>人>家禽>兔;P2O5 产生量最低,为 1074郾 80
万 t,按贡献率大小排序:猪>大牲畜>家禽>人、羊>
兔.可以看出,大牲畜和猪产生的 N、P、K 养分量是
人畜禽排泄物总养分量的主体,达 65郾 0% . 2005 年
中国秸秆产生的大量元素以 K2O 最多,达 1091郾 09
万 t,按贡献率大小排序:水稻>玉米>小麦>豆类>油
菜>薯类>花生;其次为 N,为 649郾 21 万 t;P2O5 产生
最少,为 208郾 13 万 t.稻谷和玉米秸秆产生的 N、P、K
量占主体,达秸秆 N、P、K总产量的 68郾 0% .
2郾 3摇 人畜禽排泄物和秸秆养分的区域分布
2005 年中国人畜禽排泄物养分的区域分布差
异较大(图 3).其中 N产生量以河南、山东和四川省
最大,均>150 万 t,北京、天津、宁夏、上海、海南等省
市较少,均<40 万 t;P2O5 产生量以山东最大,其次
为河南和四川省,均>80 万 t,上海、宁夏、北京、天津
等省市较少,均<10 万 t;K2O产生量以河南最多,其
次是四川、山东和河北省,产生量均>120 万 t,上海、
北京、宁夏等省市较少,均<30万t.总体上,以河南、
图 2摇 2005 年中国人畜禽排泄物和秸秆养分总量及其组成
Fig. 2摇 Yield of excreta nutrients of human, livestock and poul鄄
try and straw nutrients and their components in China, 2005.
山东和四川省的粪尿肥 N、P、K 养分总量最多,均>
400 万 t;西北地区和北京、天津、上海等地的粪尿肥
N、P、K养分总量较少. 摇 摇 由于各省市自治区种植
结构的差异较大,2005 年中国秸秆养分的区域分布
也存在较大的差异(图 4).其中 N产生量以河南、山
东和黑龙江省最大,均>50 万 t;P2O5 产生量以河南
和山东省最大,均>16 万 t,其次是黑龙江和四川省;
K2O产生量以河南和山东省最大,均>80 万 t,其次
是四川和黑龙江省,为 70 ~ 80 万 t. 总体上,秸秆产
生的 K2O产生量最大,>N 和 P2O5 产生量的总和.
粮食主产区秸秆养分产生量较多,如河南、山东、黑
龙江、吉林、湖北、湖南、安徽和江苏等省.秸秆 N、P、
K养分总量最高的为河南和山东 2 个粮食主产区,
均>150 万 t;西北地区各省的秸秆养分总量相对较
少,在 4 ~ 40 万 t;西藏、青海、北京、天津和上海等省
市的秸秆养分总量最少,均<5 万 t.
2郾 4摇 农田单位面积有机资源养分负荷量的区域分布
由表 1 可以看出,2005 年全国(除西藏、青海、
新疆和内蒙古)平均农田单位面积人畜禽粪尿的 N
负荷量为 128郾 98 kg·hm-2,为当年化肥 N 用量的
82% .北京、上海和天津的单位面积 N 负荷量最大,
均>200 kg·hm-2,分别为化肥 N 用量的 1郾 51、1郾 09
和 0郾 90 倍.黑龙江、江苏、安徽、陕西和湖北省的单
位面积 N负荷量较小,均<100 kg·hm-2 .
与 N、K 相比,人畜禽排泄物的 P 含量较低,
2005 年全国平均农田单位面积粪尿 P2O5 负荷量为
64郾 41 kg·hm-2,为化肥 P2O5 用量的 72% . 北京单
位面积 P2O5 负荷量最大,达 194郾 65 kg·hm-2,为化
肥 P2O5 用量的 1郾 82 倍;其次为天津和上海,均>100
kg·hm-2;黑龙江、陕西、宁夏、安徽和山西的单位面
积 P2O5 养分负荷量较小,均<50 kg·hm-2 . 全国平
均农田单位面积人畜禽排泄物 K2O 负荷量为
111郾 27 kg·hm-2 .北京最高,达 234郾 40 kg·hm-2;黑
龙江最少,仅为 55郾 71 kg·hm-2 .
2005 年全国平均农田单位面积秸秆 N、P、K 养
分负荷量为 122郾 37 kg·hm-2,为化肥 N、P、K 养分
用量的 43% .全国平均农田单位面积人畜禽排泄物
和秸秆的总 N、P、K养分负荷量为化肥 N、P、K 养分
用量的 1郾 49 倍.秸秆中含 K 丰富,全国平均农田单
位面积秸秆 K 负荷量是化肥投入量的 1郾 78 倍,但
N、P较少,仅占化肥投入量的 26%和 14% . 吉林省
单位面积秸秆 N、P、K 养分负荷量最高,>200 kg·
hm-2;其次为辽宁,为 171郾 95 kg·hm-2 . 因此,在吉
林、辽宁省等钾素缺乏的地区应该充分利用秸秆资
源以补充土壤 K素.
4902 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
图 3摇 2005 年中国人畜禽排泄物养分的区域分布
Fig. 3摇 Regional distribution of excreta nutrients of human, livestock and poultry in China, 2005 (伊104 t) .
图 4摇 2005 年中国秸秆养分的区域分布
Fig. 4摇 Regional distribution of straw nutrients in China, 2005 (伊104 t) .
59028 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘晓燕等: 中国有机肥料养分资源潜力和环境风险分析摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 1摇 2005 年中国农田单位面积人畜禽排泄物、秸秆养分负荷量
Tab. 1摇 Loading of excreta nutrients of human, livestock and poultry and straw nutrients per area in China, 2005 (kg·
hm-2)
省份
Province
粪尿 Manure and urine
N P2O5 K2O 总量
Total
秸秆 Straw
N P2O5 K2O 总量
Total
化肥 Chemical fertilizer
N P2O5 K2O 总量
Total
全国 Nation 128郾 98 64郾 41 111郾 27 304郾 66 40郾 29 12郾 96 69郾 12 122郾 37 157郾 05 89郾 88 38郾 73 285郾 66
北京 Beijing 358郾 21 194郾 65 234郾 40 787郾 26 31郾 83 11郾 08 49郾 72 92郾 63 237郾 74 107郾 09 31郾 09 375郾 92
天津 Tianjin 226郾 97 120郾 91 167郾 43 515郾 31 30郾 97 10郾 61 51郾 25 92郾 83 253郾 12 140郾 32 42郾 72 436郾 16
河北 Hebei 138郾 00 71郾 09 121郾 59 330郾 68 34郾 14 11郾 18 54郾 05 99郾 37 179郾 61 93郾 26 33郾 68 306郾 55
山西 Shanxi 95郾 37 39郾 41 78郾 57 213郾 35 31郾 61 10郾 87 45郾 52 88郾 01 122郾 06 87郾 62 25郾 41 235郾 09
内蒙古 Inner Mongolia - - - - 42郾 45 14郾 24 58郾 23 114郾 92 109郾 26 57郾 32 19郾 77 186郾 35
辽宁 Liaoning 178郾 47 93郾 51 151郾 37 423郾 36 57郾 19 20郾 29 94郾 48 171郾 95 181郾 03 76郾 92 33郾 52 291郾 47
吉林 Jilin 121郾 55 61郾 14 116郾 76 299郾 46 74郾 50 26郾 13 115郾 36 215郾 99 158郾 33 82郾 45 34郾 42 275郾 19
黑龙江 Heilongjiang 61郾 87 28郾 22 55郾 71 145郾 80 49郾 40 15郾 39 72郾 03 136郾 82 69郾 25 57郾 45 22郾 46 149郾 16
上海 Shanghai 257郾 67 116郾 90 130郾 78 505郾 35 29郾 44 9郾 55 67郾 87 106郾 86 234郾 33 84郾 25 21郾 88 340郾 46
江苏 Jiangsu 94郾 51 50郾 74 59郾 81 205郾 06 43郾 34 13郾 74 91郾 92 149郾 00 266郾 49 126郾 24 41郾 05 433郾 78
浙江 Zhejiang 121郾 62 62郾 84 72郾 66 257郾 12 33郾 82 10郾 63 67郾 30 111郾 75 186郾 88 70郾 16 29郾 38 286郾 42
安徽 Anhui 82郾 69 42郾 31 65郾 21 190郾 21 36郾 25 11郾 36 70郾 46 118郾 06 151郾 79 106郾 23 46郾 09 304郾 12
福建 Fujian 117郾 99 63郾 59 82郾 03 263郾 61 34郾 26 10郾 35 57郾 44 102郾 05 189郾 01 106郾 00 87郾 78 382郾 78
江西 Jiangxi 102郾 50 53郾 72 84郾 18 240郾 40 39郾 02 12郾 59 89郾 55 141郾 16 104郾 65 82郾 34 44郾 87 231郾 86
山东 Shandong 150郾 29 81郾 72 126郾 96 358郾 97 48郾 41 15郾 56 75郾 99 139郾 96 210郾 49 138郾 29 57郾 26 406郾 04
河南 Henan 130郾 02 64郾 56 116郾 43 311郾 02 42郾 02 13郾 12 69郾 98 125郾 12 186郾 07 127郾 94 46郾 54 360郾 55
湖北 Hubei 98郾 92 51郾 78 76郾 26 226郾 96 40郾 93 13郾 12 82郾 98 137郾 03 208郾 57 123郾 73 39郾 69 371郾 99
湖南 Hunan 132郾 50 73郾 34 108郾 37 314郾 21 41郾 25 13郾 27 87郾 76 142郾 28 140郾 21 59郾 81 47郾 25 247郾 28
广东 Guangdong 163郾 71 90郾 40 119郾 93 374郾 04 34郾 75 10郾 79 65郾 34 110郾 89 186郾 19 82郾 37 81郾 45 350郾 02
广西 Guangxi 112郾 75 56郾 46 103郾 73 272郾 94 27郾 02 8郾 77 55郾 44 91郾 22 111郾 94 84郾 94 75郾 46 272郾 35
海南 Hainan 160郾 43 81郾 19 149郾 00 390郾 63 25郾 45 7郾 71 42郾 38 75郾 54 185郾 37 133郾 70 76郾 48 395郾 55
重庆 Chongqing 111郾 97 60郾 04 85郾 19 257郾 19 49郾 74 15郾 36 72郾 35 137郾 45 136郾 61 65郾 75 14郾 09 216郾 45
四川 Sichuan 166郾 43 87郾 53 147郾 19 401郾 15 47郾 05 14郾 71 77郾 21 138郾 97 132郾 73 68郾 01 17郾 61 218郾 35
贵州 Guizhou 140郾 38 62郾 48 140郾 44 343郾 31 35郾 92 11郾 51 55郾 97 103郾 40 99郾 68 39郾 94 15郾 91 155郾 54
云南 Yunnan 138郾 12 65郾 50 131郾 96 335郾 58 32郾 56 10郾 49 52郾 51 95郾 56 135郾 91 59郾 94 23郾 64 219郾 49
西藏 Tibet - - - - 17郾 88 5郾 31 32郾 03 55郾 21 88郾 87 79郾 56 9郾 31 177郾 74
陕西 Shaanxi 86郾 43 37郾 46 71郾 10 195郾 00 26郾 02 8郾 62 42郾 05 76郾 70 176郾 42 82郾 38 31郾 42 290郾 23
甘肃 Gansu 130郾 98 55郾 19 127郾 64 313郾 82 29郾 33 8郾 96 35郾 48 73郾 78 104郾 03 65郾 70 16郾 52 186郾 24
青海 Qinghai - - - - 38郾 19 11郾 07 49郾 66 98郾 92 76郾 92 57郾 38 11郾 23 145郾 53
宁夏 Ningxia 104郾 64 45郾 20 97郾 67 247郾 52 34郾 37 11郾 36 55郾 31 101郾 05 150郾 01 88郾 96 21郾 50 260郾 48
新疆 Xinjiang - - - - 24郾 66 8郾 26 42郾 06 74郾 97 144郾 61 95郾 67 17郾 73 258郾 01
以上数据均不包括港、澳、台地区 Above data did not include that of Hong Kong, Macau and Taiwan;面积是指种植面积(包括作物播种面积、果园
面积和茶园面积的总和 and Taiwan Area was the planting area (crop sowing area+ tea area+ orchards area) .
2郾 5摇 农田单位面积有机资源养分负荷量的区域环
境风险评价
聚类分析可以将中国单位农田面积人畜禽排泄
物 N、P、K养分负荷总量分成 4 级(图 5):北京地区
为第 1 级,单位面积 N、P、K 养分负荷量最大,达到
787郾 26 kg·hm-2;天津、上海为第 2 级,单位面积 N、
P、K 养分负荷量分别为 515郾 31 和 505郾 35 kg·
hm-2;辽宁、四川、海南、广东、山东、贵州、吉林、河
南、甘肃、湖南、云南和河北为第 3 级,单位面积人畜
禽排泄物 N、P、K 养分负荷量为 299 ~ 424 kg·
hm-2;其他省份为第 4 级,单位面积人畜禽排泄物
N、P、K养分负荷总量最少,均<299 kg·hm-2 . 从环
境污染的角度看,单位面积养分负荷量较大的省市
的污染风险较大,其中北京地区人畜禽排泄物对环
境的威胁最大.
摇 摇 如果将中国单位农田面积秸秆 N、P、K 养分负
荷总量分成 3 级:吉林为第 1 级,单位面积秸秆 N、
P、K养分负荷量最大,为 216 kg·hm-2;辽宁、江苏、
湖南、江西、四川、山东、重庆、湖北和黑龙江为第 2
级,单位面积秸秆 N、P、K 养分负荷量为 136 ~ 216
kg·hm-2;其他省市单位面积秸秆 N、P、K 养分负荷
量较少,为第 3 级,均<126 kg·hm-2 .
6902 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
图 5摇 2005 年中国农田单位面积人畜禽排泄物(a)和秸秆养分(b)负荷量的聚类分析
Fig. 5摇 Clustering analysis of the load per unit farmland for excreta nutrients of human, livestock and poultry, and straw nutrients in
China, 2005.
3摇 讨摇 摇 论
中国有机资源养分潜力巨大. 据统计,2005 年
全国人畜禽排泄物和秸秆的 N、P2O5、K2O养分量为
2824郾 52、1282郾 93、 2947郾 99 万 t, 分别为化肥 N
(2620郾 80 万 t)、P2O5(1499郾 90 万 t)、K2O(646郾 20
万 t)投入量的 1郾 08、0郾 86 和 4郾 56 倍(表 1),通过作
物收获带走 N、P2O5、K2O 养分为 1846郾 0、769郾 60 和
1716郾 70 万 t[13] .如果单纯从养分量计算,有机肥料
产生的养分完全能够平衡农田养分支出,特别是粪
尿肥和秸秆还田对缓解中国磷、钾肥不足有重要意
义.虽然有机养分释放较慢,养分有效性不如化肥,
但是有机肥具有一些化肥难以达到的效果,如提高
土壤肥力[14-16]、改善土壤结构等[17-18] . 美国每年秸
秆还田量占生产量的 68% [13];而中国 2006 年秸秆
还田的比例只有 24郾 3% , 一些地方几乎不还
田[19-20],许多秸秆被随意弃置或焚烧,对当地的环
境造成污染.因此今后应加大秸秆还田的力度.据统
计,2002 年中国利用肉牛、猪、家禽和奶牛的粪便生
产有机肥的比率分别为 44% 、43% 、10%和 3% [21] .
在一些大城市郊区,畜禽粪尿的利用率<20% [22] .目
前人畜禽排泄物已经成为一些地区农业面源污染的
主要污染源[5,22-23],如太湖地区的人畜粪尿对水环
境中氮负荷的贡献率高达 34% [21] . 人畜禽粪尿是
农业生产中的宝贵资源,其大量流失是农业资源的
巨大浪费.今后应重视畜禽粪尿合理的资源化利用,
减少其对环境的威胁.
中国的有机肥源分布很不均匀,单位农田面积
养分负荷量也存在很大的区域差异. 北京地区人畜
禽排泄物养分负荷量最大,对环境造成压力也最大.
中国对农田粪尿 N投入量还没有具体的规定,但欧
盟的硝酸盐法规中明确规定粪尿肥 N投入量不能>
170 kg · hm-2 . 北京 ( 358郾 21 kg · hm-2 )、上海
(257郾 67 kg·hm-2) 和天津(226郾 97 kg·hm-2)已远
远超过这一标准.辽宁也存在少量过剩,环境污染风
险较大.在多雨的南方粪尿更易于随水流失,因此对
于单位农田粪尿养分负荷量较大的广东、四川等地,
在进行农用的同时要防止其对环境造成污染. 在土
79028 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘晓燕等: 中国有机肥料养分资源潜力和环境风险分析摇 摇 摇 摇 摇 摇
地消纳能力较强的地区或单位面积 N、P、K 养分负
荷量较小的地区,如黑龙江、山西、陕西省可以提高
农田畜禽粪尿的资源化利用率.
参考文献
[1]摇 Wang XY. Diffuse pollution from livestock production in
China. Chinese Journal of Geochemistry, 2005, 24: 189
-193
[2]摇 Cao G鄄L (曹国良), Zhang X鄄Y (张小曳), Wang D
(王 摇 丹), et al. Inventory of atmospheric pollutants
discharged from biomass burning in China continent.
China Environmental Science (中国环境科学), 2005,
25(4): 389-393 (in Chinese)
[3]摇 Gao D (高摇 定), Chen T鄄B (陈同斌), Liu B (刘摇
斌), et al. Releases of pollutants from poultry manure
in China and recommended strategies for the pollution
prevention. Geographical Research (地理研究), 2006,
26(2): 311-319 (in Chinese)
[4] 摇 Liu X鄄L (刘晓利), Xu J鄄X (许俊香), Wang F鄄H
(王方浩), et al. The resource and distribution of nitro鄄
gen nutrient in animal excretion in China. Journal of
Agricultural University of Hebei (河北农业大学学报),
2005, 28(5): 27-32 (in Chinese)
[5]摇 Wu S鄄X (武淑霞). The Spatial and Temporal Change
of Nitrogen and Phosphorus Produced by Livestock and
Poultry & Their Effects on Agricultural Non鄄point Pollu鄄
tion in China. PhD Thesis. Beijing: China Academy of
Agricultural Sciences, 2005 (in Chinese)
[6]摇 Han L鄄J (韩鲁佳), Yan Q鄄J (闫巧娟), Liu X鄄Y (刘
向阳), et al. Straw resources and their utilization in
China. Transactions of the Chinese Society of Agricultural
Engineering (农业工程学报), 2002, 18(3): 87-91
(in Chinese)
[7]摇 Gao X鄄Z (高祥照), Ma W鄄Q (马文奇), Ma C鄄B (马
常宝), et al. Analysis on the current of utilization of
crop straw in China. Journal of Huazhong Agricultural
University (华中农业学报), 2002, 21(3): 242-247
(in Chinese)
[8] 摇 Pei G, Ren FS, Yi DC. Diffusion pollution from live鄄
stock and poultry rearing in the Yangtze Delta, China.
Environmental Science and Pollution Research, 2008,
15: 273-277
[9] 摇 Yan B鄄J (阎波杰), Zhao C鄄J (赵春江), Pan Y鄄C
(潘瑜春), et al. Estimation of the amount of livestock
manure and its environmental influence of large鄄scaled
culture based on spatial information. China Environmen鄄
tal Science (中国环境科学), 2009, 29(7): 733-737
(in Chinese)
[10]摇 Editorial Committee of China Agriculture Yearbook (中
国农业年鉴编辑委员会). China Agricultural Year鄄
book 2006. Beijing: China Agricultural Press, 2006 (in
Chinese)
[11]摇 National Bureau of Statistics of China (中华人民共和
国国家统计局). China Statistical Yearbook 2006. Bei鄄
jing: China Statistics Press, 2006 (in Chinese)
[12]摇 National Agro鄄Tech Extension and Service Center (全国
农业技术推广中心). Organic Fertilizer Resources in
China. Beijing: China Agricultural Press, 1999 ( in
Chinese)
[13]摇 Liu X鄄Y (刘晓燕). Soil Fertility Status and Nutrient
Balance on Farmland in China. Report of Post Doctoral
Research. Beijing: China Academy of Agricultural Sci鄄
ences, 2008 (in Chinese)
[14]摇 Liu J鄄G (刘建国), Bian X鄄M (卞新民), Li Y鄄B (李
彦斌), et al. Effects of long鄄term continuous cropping
of cotton and returning cotton stalk into field on soil bio鄄
logical activities. Chinese Journal of Applied Ecology
(应用生态学报), 2008, 19(5): 1027-1032 (in Chi鄄
nese)
[15]摇 Nie J, Zhou JM, Wang HY, et al. Effect of long鄄term
rice straw return on soil glomalin, carbon and nitrogen.
Pedosphere, 2007, 17: 295-302
[16]摇 An T鄄T (安婷婷), Wang J鄄K (汪景宽), Li S鄄Y (李
双异). Effects of manure application on organic carbon
in aggregates of black soil. Chinese Journal of Applied
Ecology (应用生态学报), 2008, 19(2): 369 -373
(in Chinese)
[17]摇 Yu W鄄T (宇万太), Jiang Z鄄S (姜子绍), Ma Q (马摇
强), et al. Effects of application of manure on soil fer鄄
tility. Plant Nutrition and Fertilizer Science (植物营养
与肥料学报), 2009, 15 (5): 1057 - 1064 ( in Chi鄄
nese)
[18]摇 Bulluck LR, Brosiusb M, Evanylob GK, et al, Organic
and synthetic fertility amendments influence soil micro鄄
bial, physical and chemical properties on organic and
conventional farms. Applied Soil Ecology, 2002, 19:
147-160
[19]摇 Yan L鄄Z (闫丽珍), Cheng S鄄K (成升魁), Min Q鄄W
(闵庆文). Utilization of crop straws and its driving
forces in typical rural areas. Chinese Journal of Eco鄄Ag鄄
riculture (中国生态农业学报), 2006, 14(3): 196-
198 (in Chinese)
[20] 摇 Gao L鄄W (高利伟), Ma L (马 摇 林), Zhang W鄄F
(张卫峰), et al. Estimation of nutrient resource quan鄄
tity of crop straw and its utilization situation in China.
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engi鄄
neering (农业工程学报), 2009, 25(7): 173-179 (in
Chinese)
[21]摇 Zhu Z鄄L (朱兆良),Sun B (孙 摇 波), Yang L鄄Z (杨
林章), et al. Policy and countermeasures to control
non鄄point pollution of agriculture in China. Science &
Technology Review (科技导报), 2005, 23(4): 47-51
(in Chinese)
[22]摇 Huang H鄄X (黄鸿翔), Li S鄄T (李书田), Li X鄄L (李
向林), et al. Analysis on the status of organic fertilizer
and its development strategies in China. Soils and Fertil鄄
izers Sciences in China (中国土壤与肥料), 2006(1):
3-8 (in Chinese)
[23]摇 Yan S鄄D (严素定). Source apportionment and spatial
heterogeneity of agricultural non鄄point source pollution in
Huangshi, Hubei Province. Transactions of the Chinese
Society of Agricultural Engineering (农业工程学报),
2008, 24(9): 225-228 (in Chinese)
作者简介 摇 刘晓燕,女,1978 年生,博士,助理研究员. 主要
从事养分资源管理研究. E鄄mail: liuxy@ caas. ac. cn
责任编辑摇 肖摇 红
8902 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
99028 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘晓燕等: 中国有机肥料养分资源潜力和环境风险分析摇 摇 摇 摇 摇 摇