草地牧业==大城市郊区集约化畜牧生产过程中的生态环境问题及其对策

生态环境问题及其对策

史光华1,孙振钧1,刘成国2,晓平3

(1.中国农业大学资源与环境学院,北京　100094;

2.农业部畜禽环境监测中心,北京　102200;

3.海南大学研究生处,海南海口　570228)

摘　要:文章首先简要分析了城市郊区集约化畜牧业迅速发展内在动因,明确指出了集约化畜牧发展所导致的若干最为严峻的环境问题:高浓度有机污水的大量产生以及随意排放;粪便盐淋失对水土的污染以及水体富营养化;畜牧生产所导致大气温室效应和酸雨效应;集约化畜牧生产的能源转化以及对生物多样性的影响等。文章最后从生态学和系统学的视角,提出了从法律、经济、行政和技术方面建立生态环境制度以解决集约化畜牧生产环境影响的一整套办法。

关键词:畜牧学;集约化畜牧业;环境污染;生态环境制度

中图分类号:F307.3;X171.1　　　文献标识码:C　　　文章编号:025827033(2005)022*******

　　城市化程度的加剧、人口的剧增以及人们生活水平提高对食物结构的整体提升,促进了城市郊区畜牧业的快速发展。其中集约化畜牧业的发展居功至伟。从20世纪80年代后期开始,以各省市实施的“菜篮子”工程作为标志,集约化畜牧业开始逐渐发展起来。

1　集约化畜牧业的特点

集约化畜牧业是集现代家畜的遗传育种、饲养、疾病防治以及环境控制于一体的养殖形式。它与传统的畜牧生产形式相比,体现出生产密集、劳动密集、资金密集、技术密集等特点,畜牧生产的高度集约化不仅使得家畜的良种普及、技术改进以及产品的专业化、系列化、规模化成为可能,而且大幅度提高了企业的技术效率和经济效率,它是目前我国畜牧经济发展上最为有效的运作形式之一。从系统学以及生态学角度分析,集约化畜牧生产系统是一个完全开放的系统,系统的运转需要诸如饲料、能源等从外界源源不断地投入。

2　集约化畜牧业对生态环境的影响

我国传统的种养结合方式,通过家畜2粪便积肥2土壤2作物2饲料途径来完成养分的完整循环,简单的方式闪耀着生态思想的光辉。然而大城市集约化的畜牧生产由于规模大、区域集中、距离农田远、运输成本高,产生的粪便不能以资源的形式做为

收稿日期:2003211214;修回日期:2004201229

基金项目:国家“十五”科技攻关(2002BA516AD323)和博士点专项基金(20020019029)生产要素完全投入到农业生产之中,反而变成一种污染物对生态环境造成负面影响。

2.1　集约化畜牧生产对主要环境要素(土壤、水、大气)的影响

2.1.1　集约化畜牧生产对土壤和水体环境的影响　集约化生产的畜禽粪便产量大,而且相对集中,局域地区的粪便数量远远超出土地的消纳容量。根据土地适宜的养分需求量进行土地粪便负荷警报等级分析,上海、浙江部分区县乡的粪便负荷警报等级数已经达到较严重甚至严重的污染程度[1,2]。2002年,我们对北京市郊区畜牧业的调查分析也发现了类似的结果。

据报道,猪、鸡的氮磷利用率很低,饲料中的氮磷分别有65%和70%以粪便形式排泄体外。淋失到地下水中的盐直接威胁到人类的健康,通过地表径流进入湖泊的盐可导致水体富营养化和生物多样性的丧失。据北京市农科院及北京水文地质公司对北京市顺义区窦店村规模化畜禽养殖场的研究表明:当圈舍距机井很近或虽有一定距离却位于地下水的上游,并且有相当的饲养规模时,其承压地下水中盐含量不仅明显超标,且年际变化与饲养规模呈现明显的正相关[3]。

集约化畜牧生产导致的污水问题同样不容忽视。现代化的养殖场多采用水冲式方法将粪便排入化粪池、粪坑式沟渠。尤其是猪场的粪便处理多采用此方法。现代化蛋鸡场饮水器的跑水滴漏以及管理不善也是高浓度粪水产生的主要来源。畜牧场污水绝大部分都是沿途渗漏后排入农田或直接间接地

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中国畜牧杂志　2005年第41卷第2期发展论坛排入沟渠河道,造成地表水的严重污染,经过长时间的渗漏后也污染地下水。2002年我们对北京市畜牧环境影响的调查检测分析发现:猪场水冲粪和干捡粪方式产生的污水BOD5含量分别达到了1400mg/L 和9700mg/L,均大大超过了国家规定的畜禽场污水排放标准(G B1859622001)。较高的BOD5值主要是由于污水中混有大量的畜禽粪便造成的。高浓度的有机污水既加大了污水处理的费用,也增加了污水处理工作的难度。北京市全年的污水产生量高达2252万t,然而污水处理设施的普及率不足7%,这意味着大量的污水将直接排放环境,污染形势非常严峻。

2.1.2　集约化畜牧生产对大气环境的影响　畜牧生产已经成为大气最主要的氨气排放来源,大约占到了全球氨气排放的一半以上[4],在畜牧生产高度集约化的地区如欧洲甚至达到了70%[5]。畜牧生产所产生的酸沉降大约占到55%左右[6]。而在发展中国家,酸雨产生的主要污染源仍然是S O2———工业生产过程中含硫煤燃烧的结果。粪便在存储和土地施用期间,氨气的挥发和养分流失现象也非常严重。粪便氮在有氧条件下可转变为氨气,氨气对生态环境可产生酸性效应和毒副作用;反硝化过程产生的一氧化二氮(N2O)能产生温室效应。大气中氨浓度的增加导致了土壤的酸化,破坏了土壤的正常功能。

甲烷是大气中主要的温室气体。间气候变化专门委员会(IPCC)1992年估算出全球每年动物甲烷的直接排放以及动物粪便排放分别达到了8000万t和2500万t,分别占已知人为甲烷排放量的20%和7%左右。其中反刍动物肠道厌氧发酵是甲烷产生的最主要来源。

2.2　集约化畜牧生产的能量利用效率　集约化畜牧生产的工厂化程度愈来愈高。据报道,集约化畜牧生产虽然提高了企业的经济效益,但是能量转化效率比较低。如果在能量投入估算中,将饲料原料生产过程中的化石能源投入计在其中,猪肉、鸡肉以及蛋的能量产出投入比分别是0.38,0.11和0.32,牛奶达到了0.5。饲料原料生产的能量消耗占到了整个畜牧生产能量消耗的绝大部分,如用于牛羊肉生产的饲料能源投入占到整个能源投入的72%～74%。

2.3　集约化畜牧生产对生物多样性的影响　集约化畜牧生产客观上要求建立相应的饲料原料生产基地与之匹配。饲料作物单一品种、大面积的种植常导致生态系统整体功能下降;粪便大量堆积容易造成水体的富营养化,改变水体的生物多样性;氨气酸性效应也是导致生物多样性下降的一个重要原因;由于便于管理和追求高产高效的原因,集约化畜牧生产推崇畜禽品种的一致性和良种化,长此以往,那些具有潜在经济和社会价值的遗传资源面临着灭绝和丢失的危险。目前,我国处于灭绝和濒危状态的畜禽品种已经占到了地方品种总数的10.4%,已灭绝的占到了3%,其中马、黄牛、猪、鸡的品种处境最为严峻[7]。

3　集约化畜牧业污染的防治对策

集约化畜牧生产系统是自然、经济和社会三者之间高度统一的人工生态系统,与其它农牧生产系统相比,它受社会经济和文化活动的影响最大也最为直接。建立一套完整的生态环境制度用以约束和规范人类社会行为,对于促使集约化畜牧业走上可持续发展之路具有重要意义。建立生态环境制度的手段有:法律手段、行政手段、经济手段、技术手段等。3.1　法律手段　从一定意义上讲,市场经济就是法制经济,没有法律制度作保证,自由竞争和契约自由都无从谈起,市场经济的效率也无法实现。没有法律制度作保证,其他手段作用的发挥和就失去了前提和基础。目前我国已经制定了一系列有关畜牧业管理的法律法规,如《防疫法》、

《饲料及饲料添加剂管理条例》、

《兽药管理条例》、

《畜禽养殖场污染物排放标准》、

《畜禽养殖场污染防治管理办法》等,法律法规的建设初具雏形。但与发达国家相比还很不系统、不完善,尚不能满足目前我国畜牧业发展的需要。如日本,20世纪60年代便用“畜禽公害”概念高度概括了这一问题的严重性,并先后制定了《废弃物处理与消除法》、

《防止水污染法》和《恶臭防止法》等七部法律。美国、英国、荷兰、德国等国家对养殖规模、粪便处理、废弃物环境排放、施肥方法等方面也都作了较为详细具体的规定[8,9]。

3.2　经济手段

相对于法律手段“刚性”而言,经济手段则反映出其比较“柔性”的一面。经济手段突出表现在尊重市场经济规律、利用市场机制来调节畜牧业发展的特点。就集约化畜牧生产环境污染的问题,目前就存在两种经济手段的争论。

3.2.1　干预的方法　以庇古理论为基础,强调通过干预的手段来解决畜牧生产废弃物环境影响的负外部性问题。如化肥征税,虽然不是直接畜牧场废弃物的排放,但是可以达到鼓励农民施用粪肥的目的;粪肥补贴,可以提高农民使用粪肥的积极性,促进粪肥地区间均衡使用;畜牧场废弃物排

46发展论坛中国畜牧杂志　2005年第41卷第2期放的征税,按照畜牧场污水和粪便的排放量直接进行征税,将畜牧生产对环境破坏的污染成本直接加到畜牧生产的实际成本中,促使畜牧场保持适度畜牧生产规模、改进生产工艺、加大废弃物处理的力度,从而达到保护生态环境的目的[8,10]。由于目前我国大部分地区畜牧生产总体的经济效益不是很高,甚至在很多地区畜牧生产还是当地农民寻求致富、谋生的主要经济手段,废弃物征税的效果很可能存在地区间的差异。

3.2.2　市场经济的方法　以科斯理论为基础,强调由市场机制来解决畜牧环境影响的负外部性问题[11]。如畜禽废弃物的总量控制方法:将环境作为一种商品,作为这种商品的所有者。在有关专家的帮助下,通过对区域环境容量的分析,将废弃物分成若干标准的单位,然后在市场上公开出售一定数量的“污染权”,每一份污染权允许购买者排放一个单位的废弃物。并且污染权在市场上可以自由地进行转让和转售。在市场竞争中,一些能用最少的费用来处理畜牧生产废弃物的企业都愿意自行解决,而废弃物处理费用较高的企业则只能在外面购买污染权。这样,客观上迫使畜牧生产企业积极地改善畜牧生产的工艺,提高废弃物处理的效率和力度,自然也就达到了即控制了污染总量又促进畜牧生产的目的。

3.3　技术手段　加强应用基础科学的研究,提高饲料养分的利用效率,减少粪便氮磷的排放。按照畜禽品种的特点和生理阶段的不同,设计相应不同的饲料配方,使其饲料组成与动物的营养需要匹配起来。添加必需氨基酸平衡猪鸡日粮是做得最为成功的范例。利用外源氨基酸组分调整后的配合饲料,在生产性能保持不变的前提下,能使畜禽平均减少氮排放20%～40%[12]。在猪日粮中补充添加合成氨基酸可降低日粮蛋白质水平(2%～4%),日粮蛋白质水平每降低一个百分点,氮排出量大约减少8%,排泄量减少11%,并且能够降低氨的排放数量以及氨的挥发速度[13]。

加强畜禽场基础设施的研究,改进传统的粪便清理工艺。猪场由湿法清粪转变成干法清粪虽然增加一定的劳动量,但是单位废水产生系数降低了一半以上,这样既节省了水资源,也免去了污水处理所需的昂贵费用。

加强畜禽粪便资源的循环再利用技术研究,降低环境污染、提高资源的利用效率。粪便干燥、净化、制沼、适时施用以及粪便中添加硝化抑制剂等方法对于缓解环境的污染影响虽然有效[14],然而最根本的解决方法,还是要运用生态系统的生物群落共生原理,多种成分相互协调和促进的功能原理,物质和能量多层次、多用途利用和转化原理,建立一种能有效利用废弃物资源的绿色畜牧或者有机畜牧生产体系[15]。

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