江苏省耕地过剩氮排放评价及减排对策
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doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.136
摘要：农牧业的快速发展导致氮、磷等营养元素的投入和排放超出了耕地环境承载能力，造成严重的农业面源污染问题，直接威胁农业的可持续发展。基于农牧结合视角，采用过剩氮计算方法测算江苏省各市的过剩氮排放现状，并探寻过剩氮形成的原因，提出过剩氮治理的对策。治理过剩氮主要可从3个方面进行，即降低化肥施用强度，提高化肥利用效率；合理安排农牧业生产，形成良性物质循环；降低耕地生产强度，完善农作物轮作生产体系，适当实施休耕。
关键词：江苏省；耕地；过剩氮；减排；对策；农牧结合
中图分类号： F323.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）10-0472-03
收稿日期：2016-04-01
基金项目：江苏省社会科学基金（编号：15WTA008）；中国博士后科学基金（编号：2015M581756）。
作者简介：郑微微（1987—），女，浙江台州人，博士，助理研究员，主要从事农业产业经济研究。Tel：（025）84391165；E-mail：starxiaowei168@163.com。
通信作者：易中懿，博士，研究员，主要从事农业经济管理研究。E-mail：yzy201@163.com。21世纪以来，江苏省农业农村经济发展取得了巨大成就，粮食生产实现了“十二连增”，产量在全国排名第4位至第5位，畜牧业产值从2000年的430亿元增加至2014年的 1 180亿元[1]，翻了近3番，且一直保持着生猪主产区地位。然而，随着农牧业的发展，种植业生产过程中化肥过量施用且利用效率低、畜牧业粪污排放量大且处置不当等问题日益凸出，导致氮、磷等营养元素的投入和排放超出了耕地的环境承载能力，成为江苏省耕地农业面源污染的重要污染源。
根据养分循环使用的原理，畜牧业粪污中含有大量氮、磷等，是植物生长所必需的有机质和营养元素，大部分经适当处理可转变为农业生产资料。如畜禽养殖固体排泄物制成的有机肥，以及液体排泄物经发酵产生的沼渣沼液均是优质高效的肥料，可广泛应用于蔬菜、水果、苗木等种植业生产[2]。尽可能多地实现畜牧业粪污转化，不仅可减少对化肥的需求，还可从总量上控制氮、磷等营养元素的使用和排放，减轻对环境的压力。
目前，关于农业生产系统养分排放的研究可分为技术学派和统计学派。技术学派主要采用试验技术方法对某一生产系统中的养分排放、损失等进行测量或模拟评价[3-6]，但该方法对试验条件要求较高，无法进行大规模、大范围的测算。统计学派主要基于养分平衡法理论，从宏观角度对农业生产系统中的冗余养分进行评估。有学者通过计算过剩氮量来表征农业面源污染程度[7-9]，或通过过剩氮的计算对畜牧业水资源承载能力进行评价[10]。然而，已有研究多集中于对冗余养分未来发展趋势的预判，或对环境承载能力的评价，从排放根源入手分析其治理办法的研究有待进一步加强，且对其支撑技术的研究较少。
本研究在曲劳（truog）养分平衡法理论的指导下，立足农牧结合，采用过剩氮计算方法，同时借鉴已有研究中的农作物耗（含）氮系数，在测算并分析江苏省各市耕地过剩氮排放现状的基础上，从排放根源入手剖析耕地过剩氮产生的原因，进而从技术、模式、制度等方面提出耕地过剩氮的治理办法，对持续提高江苏省农田环境承载能力具有重要意义。
1研究方法与数据来源
1.1过剩氮测算方法
根据曲劳的养分平衡法理论，当进入土地的氮素超过作物的需要时，就会发生富营养问题，导致资源的浪费和环境的污染。氮素包括牲畜粪便中的氮素、化学肥料中的氮素、土壤本身蓄积的氮素。过剩氮的计算公式为：
Nsurplus=Nanimal+NCF+Nland-Ncrop。（1）
式中：Nanimal、NCF、Nland、Ncrop分别为牲畜粪肥中的含氮量、化肥中的含氮量、土壤的蓄积氮量、作物的氮素需求量。 Nanimal、NCF、Nland、Ncrop的计算公式分别为：
Nanimal=∑iαiXi；（2）
NCF=∑jβjYj；（3）
Nland=∑kγkZk；（4）
Ncrop=∑kδkWk。（5）
式中：αi、βj、γk、δk分别为i种牲畜的粪肥含氮系数、j种化肥的含氮系数、k种作物土壤中的氮蓄积系数、k种作物的耗氮系数，Xi、Yj、Zk、Wk分别为i种牲畜的饲养量、j种化肥的使用量、k种作物的播种面积、k种作物的产量。出于考虑数据的可获得性，本研究计算的牲畜品种包括猪、牛、羊、家禽，化肥以总化肥使用量及平均含氮系数表示，作物品种包括谷物、豆类等粮食作物，棉花，油料，麻类，蔬菜，瓜果。
单位耕地过剩氮负载指数的计算公式为：
Nindex=Nsurplus/land。（6）
式中：Nindex为耕地过剩氮负载指数，land为耕地面积。
1.2数据来源及说明
本研究的基础数据来源于《江苏统计年鉴》（2007—2015年）、《江苏省农村统计年鉴》（2007—2015年），各类耗（含）氮系数参考相关部门公布的数据及公开发表的期刊论文。
2江苏省耕地过剩氮排放现状
2.1江苏省农牧业生产状况
根据《江苏统计年鉴》数据统计（图1），2006—2014年江苏省农牧业发展迅速。农作物播种面积从760万hm2增加至785万hm2，增加了3.3%；畜禽养殖肉类总产量从330万t增加至436万t，增加了32.1%。随着农牧业的发展，农业生产系统中氮素的投入和排放也在不断变动。其中，种植业生产中化肥氮素的投入量于2009年达到峰值224万t后开始下降，于2014年下降至210万t，比2006年下降了5.4%，畜禽粪尿氮素的排放则比2006年增长了6.5%；但从绝对量来看，化肥氮素的投入量远大于畜禽粪尿氮素的排放量。可见，充分推进农牧结合可使种植业生产完全消纳畜牧业生产产生的营养元素，并能减少种植业对化肥的需求，从总量上控制冗余养分的排放，降低对环境的压力。
