云南省畜禽粪污土地承载力的时空分布和资源化利用潜力分析
作者： 常镇 赵兴玲 吴凯 张箭 梁承月 王昌梅 杨斌 尹芳 张云杰 张无敌
摘要 为促进云南省畜牧业的发展与环境相适应，评估畜禽粪污土地承载力和资源化利用潜力，利用畜禽日排泄系数和污染物含量系数测算畜禽粪污排放量、氮磷承载量、区域畜禽理论养殖量、沼气潜力及肥料潜力。结果表明：2010—2020年，在仅考虑农作物土地播种面积消纳畜禽粪便的情境下，云南省土地播种面积氮磷承载量除西双版纳州和德宏州分别在2017和2018年出现磷污染，其余州（市）氮磷承载量有较大上升空间；云南省畜禽粪污年养分总量在84.81万～104.98万t，养分总量可替代化肥用量的37.77%～53.40%；畜禽粪便可产沼气年均量46.67亿m3，年均天然气折算量28.00亿m3，年均标准煤折算量33.32万t，折年均碳减排潜力22.66万t。由此可得，云南省要进行进一步畜禽养殖产业布局，提高畜禽粪污资源化利用率，推动区域畜牧业可持续发展。
关键词 畜禽粪污；土地承载力；时空分布；资源化利用；可持续发展；云南省
中图分类号 X713 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2025）03-0058-06
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.03.012
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Analysis of Spatial temporal Distribution and Resource Utilization Potential of Land Carrying Capacity of Livestock and Poultry Manure in Yunnan Province
CHANG Zhen1， ZHAO Xing ling2，3， WU Kai2，3 et al
（1.School of Economics and Management， Yunnan Normal University， Kunming， Yunnan 650500;2.School of Energy and Environment Science， Yunnan Normal University， Kunming， Yunnan 650500;3.Yunnan Biogas Engineering Technology Research Center， Kunming， Yunnan 650500）
Abstract In order to promote the development of animal husbandry in Yunnan Province and adapt to the environment， the land carrying capacity and resource utilization potential of livestock and poultry manure were evaluated， the daily excretion coefficient and pollutant content coefficient of livestock and poultry were used to measure the discharge of livestock and poultry manure，nitrogen and phosphorus carrying capacity， regional theoretical breeding volume of livestock and poultry， biogas potential and fertilizer potential based on the daily excretion coefficient and pollutant content coefficient of livestock and poultry.The results showed that from 2010 to 2020， under the scenario of only considering the sown area of crop land to absorb livestock and poultry manure， the nitrogen and phosphorus carrying capacity of the sown area of land in Yunnan Province had been polluted since 2017 and 2018 respectively， and the nitrogen and phosphorus carrying potential of other prefectures （cities） had greater room for improvement. The total annual nutrient content of livestock and poultry manure in Yunnan Province fluctuated between 848，100 tons and 1，049，800 tons， and the total nutrients could replace 37.77%-53.40% of the fertilizer usage. The average annual production of biogas from livestock and poultry manure was 4.667 billion m3， the average annual amount of natural gas was 2.800 billion m3， the average annual amount of standard coal was 333，200 tons， and the annual average carbon reduction potential was 226，600 tons. From the results of the research， Yunnan Province should further layout the livestock and poultry breeding industry， improve the utilization rate of livestock and poultry manure resources， and promote the sustainable development of regional animal husbandry.
Key words Livestock and poultry manure;Land carrying capacity;Spatial temporal distribution;Resource utilization;Sustainable development;Yunnan Province
基金项目 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司项目“新型能源及储能关键技术研究”；云南省万人计划产业技术领军人才项目（20191096）；云南省基础研究计划项目（202001AT070094）；云南省国际科技合作专项（202003AF140001）；云南省基础研究专项青年项目（202201AU070058）；云南省教育厅科学研究基金项目（2022J0127）；云南师范大学博士启动项目（xj2021102918）；昆明市国际（对外）科技合作基地项目（GHJD-2020026）。
作者简介 常镇（1997—），男，云南镇雄人，硕士研究生，研究方向：生物质能。*通信作者，研究员，博士生导师，从事生物质能与环境工程教学科研工作。
收稿日期 2023-12-22
随着规模化养殖的发展，畜禽养殖业已成为农村经济的重要支柱之一，区域生产格局基本形成，而畜禽养殖过程中产生粪便尿液不仅能提高土壤的微生物活性，还能补充土壤中的有机物、水分和营养物质等［1］。对畜禽粪污进行有效利用是农业可持续发展的重要组成部分，但利用不恰，会造成水体和土壤污染，进而严重破坏生态环境［2］。随着畜禽养殖业集约化程度的不断提高，由畜禽粪便带来的环境污染问题也越来越大［3］。2020年全国畜禽粪污总量已达到30.00亿t［4］，第二次全国污染源公报统计显示，畜禽规模养殖排放的废弃物已成为农业污染源之一［5］。因此，如何既能实现畜牧业的绿色发展，又能有效控制且将畜禽粪便转废为宝成为各学者研究内容［6］。
区域农田面积和畜禽养殖数量应保持在合理范围内，特别是在城乡转型发展过程中，随着耕地面积的减少，畜禽产品的需求量不断增加［7］。未来一段时间内，在土地承载范围内如何满足人们对畜禽产品需求成为保障区域生态环境的重要问题，而畜禽粪污资源化利用也是学者们研究的热点。现有研究大多从国家和省等宏观尺度以及县［8-11］、乡等微观尺度［12-13］的单一年份进行土地承载力分析；或对畜禽粪污污染物含量［14］、畜禽粪污肥料及能源化［15-16］进行单一研究，而基于土地播种面积氮磷承载量、畜禽养殖量的市域和资源化利用潜力的定量研究较少，难以为畜禽养殖业发展布局提供有效指导。
笔者以云南省2010—2020年的牛、猪、羊和家禽年末存栏量为研究对象，从州（市）角度出发，以11年来云南省土地播种面积氮磷畜禽承载量与畜禽养殖量的差值判断土地播种面积是否能承载畜禽养殖数量，并对畜禽粪污的养分资源化利用储量及能源化潜力进行了测算，以期为云南省畜牧业的可持续发展、畜禽粪污的高效综合利用提供数据支持，也为其他地区畜禽养殖业的全面发展提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区域概况
云南省地处中国西南边陲，有8个地级市，8个自治州。随着云南省大力发展畜牧业，截至目前已形成了别具特色的高原畜禽养殖。云南省农业农村厅关于印发云南“十四五”畜牧业高质量发展实施意见的通知中提出，到2025年，全省生猪存栏稳定在3 400万头，肉牛存栏900万头，家禽存栏2.1亿羽以上，肉羊存栏1 400万只、奶牛存栏20万头，奶类产量75万t，其综合产值要达到5 100亿元，畜牧业已成为云南省第一产业的支柱性产业。
1.2 数据来源
研究数据来源于2010—2020年的《中国区域经济统计年鉴》《中国统计年鉴》《云南省统计年鉴》《云南省国民经济和社会发展统计公报》《中国农村统计年鉴》《中国能源统计年鉴》和中国国家统计局、云南省统计局。因猪、牛、羊和家禽的饲养周期不同，按每年年末存栏量统计，利用Microsoft Excel对试验数据进行计算，并利用ArcMap 10.7和Origin绘图。
1.3 测算方法
1.3.1
畜禽粪污排放量测算。根据张无敌等［17］提出的畜禽养殖粪污排放量的相关规范，其计算公式如下：
Ai=Ni×t×ri（1）
式中：Ai为第i类畜禽排放畜禽粪污总量（万t）；Ni为第i类畜禽养殖年末存栏量（万头或万只）；t为饲养周期，为365 d；ri为第i类畜禽粪污日排放量（kg），其取值来源于张无敌等［17］的研究。具体见表1。
1.3.2 畜禽粪污氮磷含量测算。根据李丹阳等［18］研究提出的畜禽粪污氮磷含量，计算公式如下：