金沙集團186cc成色陜西省,作為中國西部地區(qū)畜牧業(yè)養(yǎng)殖大省,卻在畜禽糞便的具體核算上存在不足。依據(jù)《陜西統(tǒng)計年鑒 (19862022)》中的相關數(shù)據(jù),本文估算了1985年至2021年間陜西省畜禽養(yǎng)殖業(yè)所產(chǎn)生的糞便量及其氮、磷含量。同時,深入分析了這35年來畜禽糞便的時空分布特征、糞便來源的結構特點,并估算了其轉化為沼氣的潛力。此外,本文還運用SBM模型,對陜西省畜牧業(yè)的碳減排潛力進行了預測。從總量上看,陜西省的畜禽養(yǎng)殖規(guī)模并未超出環(huán)境的承載能力。但從地區(qū)層面來看,安康市與漢中市的畜禽養(yǎng)殖量已突破當?shù)丨h(huán)境容量,預示著較高的氮磷污染風險?;赟BM模型,對2012年至2021年間陜西省畜禽養(yǎng)殖的碳減排潛力進行了計算,結果顯示,近十年來,該省平均碳減排潛力達到22%,平均碳減排潛在規(guī)模約為10%。這一結論凸顯了加強畜禽養(yǎng)殖碳排放動態(tài)監(jiān)測的重要性,對于推動實現(xiàn)碳減排目標具有積極意義。
6. 陜西省畜禽糞便的能源潛力和平均碳減排潛力分別為1.2×1011MJ和22 %。
牲畜養(yǎng)殖業(yè)對于發(fā)展中國家的農村社會發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展至關重要,它不僅為生產(chǎn)者提供收入來源和就業(yè)機會,還帶動了上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。中國作為世界上最大的發(fā)展中國國家,隨著經(jīng)濟持續(xù)增長和居民生活質量的提升,居民對肉、蛋、奶等畜產(chǎn)品的需求日益增加。中國是世界上最大的肉類消費國和生產(chǎn)國,肉類產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的30%以上。但是隨著養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模的不斷擴大,畜禽糞便的處理成為了一個亟待解決的關鍵問題。如何將畜禽糞便資源化、集約化利用,以減輕環(huán)境污染,是一個極具研究價值的課題。
據(jù)2020年由中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部、國家統(tǒng)計局和農業(yè)農村部聯(lián)合發(fā)布的《第二次全國污染源普查公報》顯示,2017年畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場的水污染物排放量分別為化學需氧量604.83萬噸、總氮37.00萬噸和總磷8.04萬噸,這些排放量占全國各類廢水排放總量的28.21%、12.16%和25.49%。由此可見,畜禽糞便已成為水體污染的一個重要來源。此外,如果畜禽糞便處理不當,還可能對農田生態(tài)環(huán)境造成污染、產(chǎn)生惡臭、導致地表水和水體富營養(yǎng)化等其他環(huán)境問題。
2017年發(fā)布的《加快推進畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》強調,應以沼氣和生物天然氣為主要處理途徑,以農業(yè)有機肥料和農村能源為主要利用方向,全面促進畜禽養(yǎng)殖廢棄物的資源化利用。這表明我國高度重視畜禽糞便的資源化利用。當前,明確陜西省畜禽糞便的時空分布特征、養(yǎng)分資源總量以及能源化和碳減排潛力,對于制定陜西省的環(huán)境保護政策,以及推動畜禽糞便的集約化和資源化處理,具有重要的理論支撐作用。
2021年,陜西省畜禽糞便產(chǎn)量較高的地區(qū)主要分布在西部和北部,尤其是陜北和關中東部 (圖1)。該省耕地的平均畜禽糞便負荷為14.57噸/公頃,遠低于30噸/公頃的限值,這顯示了陜西省耕地對畜禽糞便有較強的吸納能力。然而,由于陜西地區(qū)耕地面積廣闊,使得畜禽糞便的耕地負荷相對較低,但畜禽糞便的總量仍然較大,因此,對其管理和利用的預防措施仍然至關重要。
自1978年以來,中國畜牧業(yè)得益于國家政策的扶持而迅速發(fā)展。1984年,政策放寬,允許按市場價格銷售畜禽并減少農產(chǎn)品管制,進一步促進了畜牧業(yè)的增長。到了上世紀90年代末,因快速增長導致的過剩促使國家出臺政策優(yōu)化結構、提升品質。1997至2006年間,陜西省畜禽糞便量增長,標志著養(yǎng)殖效率的提升。國家政策推動了養(yǎng)殖標準化,促進了農民增收和居民生活改善。2007年,受市場價格下跌、飼料成本上漲和豬病影響,陜西省畜禽糞便量驟減 (圖2)。
圖2 (a) 1985年至2021年陜西省畜禽糞便中氮的含量;(b) 1985年至2021年陜西省畜禽糞便中磷的含量;(c) 陜西省耕地的氮磷負荷。
利用耕地面積和綠地面積、氮磷的環(huán)境承載力以及單位豬只的總氮磷排放量,將其他畜禽糞便折算為豬糞當量,從而計算出2021年陜西省各地區(qū)畜牧業(yè)的環(huán)境容量和實際養(yǎng)殖總量 (圖2)。2021年,陜西省的畜禽養(yǎng)殖規(guī)模相當于2600萬頭豬的氮排放量和4100萬頭豬的磷排放量。這些數(shù)字都沒有超過陜西省畜牧業(yè)的環(huán)境承載力。然而,漢中和安康兩地的畜禽養(yǎng)殖規(guī)模已經(jīng)超過了當?shù)氐沫h(huán)境承載力,因此這兩個地區(qū)面臨較高的氮和磷污染風險。對于畜禽養(yǎng)殖量較大的市區(qū),應更加重視養(yǎng)殖業(yè)對環(huán)境的污染影響,并加強環(huán)境保護措施。
牛糞在沼氣產(chǎn)量中占比最高,達到了43.9%至63.8%,而豬糞的貢獻率則在19.8%至30.7%之間 (圖3)。相比之下,其他畜禽糞便的沼氣潛力較小,這主要是因為陜西省牛和豬的養(yǎng)殖數(shù)量較多。在過去35年中,陜西省畜禽糞便的平均年沼氣潛力為5.2億立方米。2021年,陜西省的能源消費總量為1.4億噸標準煤,其中煤炭占73.69%,石油占6%,天然氣占10.4%,水電占9.91%。因此,畜禽糞便產(chǎn)生的沼氣能夠滿足大約2.7%的年能源需求,顯示出沼氣作為一種穩(wěn)定可靠的能源的潛力。
碳減排是事關人類生存和發(fā)展的時代命題,而實現(xiàn)碳中和已成為眾多國家,尤其是發(fā)達國家的共同目標。2020年9月,中國國家主席在第75屆聯(lián)合國大會上宣布,中國將力爭在2030年前實現(xiàn)二氧化碳排放達峰,并努力在2060年前達到碳中和。為實現(xiàn)這些目標,中國不僅發(fā)布了《關于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導意見》,而且在2023年的政府工作報告中強調了要穩(wěn)步推進節(jié)能降碳,確保能源的安全穩(wěn)定供應,并推動綠色低碳發(fā)展,科學有序地實現(xiàn)碳達峰和碳中和。據(jù)計算,2021年陜西省的畜禽碳排放量為226.37萬噸。畜禽碳排放的最優(yōu)值是指在生產(chǎn)效率最前沿的碳排放水平,即碳排放總量的改進目標,這是衡量碳減排潛力和碳減排潛在規(guī)模的關鍵指標。
本研究探討了陜西省畜禽糞便的時空分布特征,計算了陜西省畜禽糞便的氮/磷耕地負荷、沼氣潛力和碳減排潛力。主要研究結果如下:
?。?)19852021年,陜西省畜禽糞便量增長了約1.3倍,2021年達到了約464萬噸。陜西省畜禽糞便集中在陜北地區(qū)和漢中市的中部、西部和東部。陜西省畜禽糞便主要來源于牛牛糞便和豬糞便。
?。?)雖然陜西省畜禽養(yǎng)殖總體規(guī)模沒有超過環(huán)境容量,但是漢中市和安康市已超過各自的環(huán)境容量,存在較高的氮、磷污染風險。
(3)陜西省畜禽糞便的能源生產(chǎn)潛力較大,資源化利用會帶來可觀的環(huán)境效益。
?。?)建議在漢中、安康等畜禽糞便產(chǎn)量較大的地區(qū)建設大型沼氣工程,可以將其作為一些常規(guī)能源的清潔替代品。
?。?)從政策角度來看,本研究認為應該持續(xù)關注和評估畜禽糞便的環(huán)境污染風險。因此,畜禽糞便的治理和利用應通過系統(tǒng)方法進行協(xié)調,重點關注產(chǎn)生較高污染水平的地區(qū)和牲畜養(yǎng)殖類型。此外,還應優(yōu)化畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)結構,促進技術創(chuàng)新,實施稅收優(yōu)惠政策,關注市場動態(tài),遵循法律要求,激發(fā)社會內在動力。這些綜合措施將有效控制溫室氣體排放,促進畜牧業(yè)綠色低碳轉型。
由教育部主管、高等教育出版社主辦的《前沿》(Frontiers)系列英文學術期刊,于2006年正式創(chuàng)刊,以網(wǎng)絡版和印刷版向全球發(fā)行。系列期刊包括基礎科學、生命科學、工程技術和人文社會科學四個主題,是我國覆蓋學科最廣泛的英文學術期刊群,其中12種被SCI收錄,其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相應學科國際權威檢索系統(tǒng)收錄,具有一定的國際學術影響力。系列期刊采用在線優(yōu)先出版方式,保證文章以最快速度發(fā)表。
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