CN116340698B - 一种畜禽粪污土地承载力测算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农牧业技术领域，尤其是涉及一种畜禽粪污土地承载力测算方法，包括以下步骤：S1.由区域植物养分需求量、施肥供给占比和粪肥占施肥比相乘后，再除以粪肥当季利用率，得到区域植物粪肥养分需求量；S2.由区域畜禽粪污养分总供给量除以总猪当量，得到单位猪当量粪肥养分供给量；S3.由区域植物粪肥养分需求量除以单位猪当量粪肥养分供给量，得到畜禽粪污土地承载力。本发明的技术方案能够对畜禽粪污养分在固体粪污和液体粪污中的含量进行区分，优化了现有测算方法的不足，解决了现有测算方法因没有对畜禽粪污进行区分而导致测量结果存在误差的问题，提高了畜禽粪污土地承载力的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及农牧业技术领域，尤其是涉及一种畜禽粪污土地承载力测算方法。
背景技术
随着我国畜禽养殖数量的日益增加，畜禽养殖粪污造成的污染也日趋严重，但畜禽粪污既是污染源，也是宝贵的肥料资源，为了科学合理地利用好畜禽粪污这一资源，2018年农业部颁布了《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》，2021年发布行业标准“畜禽粪便土地承载力测算方法(NY/T3877-2021)”，提出以地定畜，以种定养，种养平衡的原则，从畜禽粪污可供给养分和区域植被生长养分需求两个角度，提出了畜禽粪污土地承载力测算方法。
畜禽粪污土地承载力是通过计算区域植物粪肥养分需求量与单位猪当量粪肥养分供给量之间的比值确定的，在计算单位猪当量粪肥养分供给量时，需要根据区域内各畜禽的年存栏量、头均日养分产生量、不同清粪方式下的养分收集率和不同粪污处理方式下的养分留存率计算出区域内的畜禽粪污养分供给量，再由畜禽粪污养分供给量与区域内各畜禽总猪当量之间的比值确定单位猪当量粪肥养分供给量。
然而，在实际养殖过程中，畜禽粪污通常是分为固体粪污和液体粪污，分开处理，且不同畜禽产生的固体粪污和液体粪污中的养分含量也不同，但现有测算方法并没有对固体粪污和液体粪污进行区分，从而导致测量结果存在误差，影响测量结果的准确性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种畜禽粪污土地承载力测算方法，该测算方法能够对畜禽粪污养分在固体粪污和液体粪污中的含量进行区分，解决了现有测算方法因没有对固体粪污和液体粪污进行区分而导致测量结果存在误差的问题，优化了现有测算方法中的不足，提高了畜禽粪污土地承载力的测量精度。
本发明提供的一种畜禽粪污土地承载力测算方法，包括以下步骤：
S1.计算区域植物粪肥养分需求量
S11.由目标区域内各植物的单位质量养分需求量与对应植物的年产量相乘后再加和，即可得到区域植物养分需求量；
S12.由目标区域的施肥供给占比、粪肥占施肥比与区域植物养分需求量相乘后，再除以粪肥当季利用率，即可得到区域植物粪肥养分需求量；
S2.计算单位猪当量粪肥养分供给量
S21.确定目标区域内畜禽养殖的总猪当量；
S22.由目标区域内各畜禽的年存栏量、每种畜禽的头均日养分产生量和365天相乘后，即可得到区域内畜禽粪污养分总产生量；
S23.由目标区域内不同收集工艺的固粪养分收集率与不同处理方式的固粪养分留存率的乘积值和不同收集工艺的液污养分收集率与不同处理方式的液污养分留存率的乘积值相加后，即可得到区域内畜禽粪污处置养分留存率；
S24.由区域内畜禽粪污养分总产生量与区域内畜禽粪污处置养分留存率相乘后，再除以总猪当量，即可得到单位猪当量粪肥养分供给量；
S3.计算畜禽粪污土地承载力
由区域植物粪肥养分需求量除以单位猪当量粪肥养分供给量后，即可得到目标区域的畜禽粪污土地承载力。
进一步地，步骤S23中，不同收集工艺的固粪养分收集率由各类收集工艺占比、不同收集工艺的N/P养分收集率与不同收集工艺收集的固粪中N/P养分占比相乘后得到。
进一步地，步骤S23中，不同处理方式的固粪养分留存率由各类处理方式占比与不同处理方式的N/P养分留存率相乘后得到。
进一步地，步骤S23中，不同收集工艺的液污养分收集率由各类收集工艺占比、不同收集工艺的N/P养分收集率与不同收集工艺收集的液污中N/P养分占比相乘后得到。
进一步地，步骤S23中，不同处理方式的液污养分留存率由各类处理方式占比与不同处理方式的N/P养分留存率相乘后得到。
本发明的有益效果：
本发明的技术方案通过分别计算固体粪污和液体粪污的养分收集情况，以及在后续处理过程中的养分留存情况，从而对畜禽粪污养分在固体粪污和液体粪污中的含量进行区分，优化了现有测算方法的不足，解决了现有测算方法因没有对畜禽粪污进行区分而导致测量结果存在误差的问题，提高了畜禽粪污土地承载力的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中区域内畜禽粪污处置养分留存率的计算流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种畜禽粪污土地承载力测算方法，包括以下步骤：
S1.计算区域植物粪肥养分需求量
S11.由目标区域内各植物的单位质量养分需求量与对应植物的年产量相乘后再加和，即可得到区域植物养分需求量；
例如：每100kg水稻养分需求量×水稻年产量+每100kg小麦养分需求量×小麦年产量+每100kg玉米养分需求量×玉米年产量；
其中，不同植物形成100kg产量所需的养分量参考《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》；
S12.由目标区域的施肥供给占比、粪肥占施肥比与区域植物养分需求量相乘后，再除以粪肥当季利用率，即可得到区域植物粪肥养分需求量；
由于植物生长吸收利用的养分，一大部分是由土壤本身肥力提供，另一小部分才由施入肥料提供，不同地区的土壤自身肥力不同，因此，植物生长吸收养分由土壤自身和施肥中供给的占比就不同，土壤越是肥沃，植物从土壤中获取的养分就越多，需要施肥补充的就越少，不同土壤肥力条件下，植物生长所需养分中需要施肥提供的部分占比如表1所示：
表1
此外，在植物施肥过程中，可施用化学肥料和畜禽粪肥，因此还需要考虑目标区域内施用畜禽粪肥占施肥的比例，在本实施例中，畜禽粪肥占施肥比为30％，而粪肥当季利用率是指在当前季度给植物施加畜禽粪肥，畜禽粪肥中养分的利用率，由于不同季度，土壤中的水分含量是不同的，而土壤中的水分会影响植物对畜禽粪肥养分的吸收，因此不同季度畜禽粪肥的养分利用率是不同的，其中，粪肥中N养分当季利用率推荐值为25-30％，P养分当季利用率推荐值为30-35％，具体根据目标区域的实际情况确定；
S2.计算单位猪当量粪肥养分供给量
S21.确定目标区域内畜禽养殖的总猪当量；
按照《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》中每100头猪相当于30头肉牛、15头奶牛、250只羊、2500只家禽的换算方式，将目标区域内所有畜禽转化为生猪头数，即可得到目标区域内所有畜禽的总猪当量，例如，100头肉牛就相当于333头猪；
S22.由目标区域内各畜禽的年存栏量、每种畜禽的头均日养分产生量和365天相乘后，即可得到区域内畜禽粪污养分总产生量；
例如，目标区域内的养殖有肉牛、生猪、蛋鸡等畜禽，则目标区域内各畜禽的粪污养分产生量：
肉牛的粪污养分产生量＝肉牛的年末存栏量×肉牛的头均日N/P养分产生量×365天；
生猪的粪污养分产生量＝生猪的年末存栏量×生猪的头均日N/P养分产生量×365天；
蛋鸡的粪污养分产生量＝蛋鸡的年末存栏量×家禽的头均日N/P养分产生量×365天；
其中，不同畜禽的头均日N/P养分产生量如表2所示：
表2
| 畜禽 | N-日排泄量(g/头) | P-日排泄量(g/头) |
| 猪 | 30 | 4.5 |
| 奶牛 | 196 | 32 |
| 肉牛 | 109 | 14 |
| 家禽 | 1.2 | 0.18 |
| 山羊 | 11.3 | 2.35 |
| 绵羊 | 12.2 | 0.92 |
S23.由目标区域内不同收集工艺的固粪养分收集率与不同处理方式的固粪养分留存率的乘积值和不同收集工艺的液污养分收集率与不同粪处理方工艺的液污养分留存率的乘积值相加后，即可得到区域内畜禽粪污处置养分留存率；
具体包括以下步骤：
(1)确定目标区域所属的地理区域，如华东、华南、西南、西北、华北等；
(2)获取目标区域内畜禽粪污处置信息，如畜禽粪污的收集工艺及占比、处理方式及占比；
(3)相关系数收集整理，包括目标区域内的产排污系数和粪污处置养分留存系数，其中，产排污系数包括：畜禽产排污系数、进入污水处理系统系数；粪污养分处置留存系数包括收集工艺养分留存率、处理方式养分留存率等；
(4)确定畜禽粪污养分在不同收集工艺下在固粪和液污中的分配比例，包括以下步骤：
a.根据第二次全国污染源普查，经过五年的定位试验，总结出不同畜禽在生长期间所排泄出固粪和液污中的养分总量，从而计算出不同畜禽在生长期间所产生的粪污养分总量；
b.由于不同收集工艺最终收集到的粪污形态不同，如干清粪可收集到固粪和液污，而水泡粪则是将固粪混合在液污中，收集出来的主要以液污为主，因此，不同收集工艺最终导致进入污水处理系统的养分量不同，根据二污普五年的定位试验，总结出不同畜禽在不同收集工艺下进入污水处理系统中的液污养分含量；
c.根据对应畜禽生长期间产生的粪污养分总量减去不同收集工艺下进入污水系统的液污养分含量，即可得到对应畜禽在该收集工艺下所能收集到的固粪养分含量，此外，由于存在系统误差，若出现进入污水处理系统的液污养分含量稍高于粪污养分总量的情况，则默认粪污养分全部进入污水处理系统，即没有收集到固体粪污；
d.根据不同畜禽在不同收集工艺下所能收集到固粪养分含量和液污养分含量，确定畜禽粪污养分在固粪和液污中的分配比例，即可得到不同收集工艺的固粪中N/P养分占比和不同收集工艺的液污中N/P养分占比；
(5)由目标区域内畜禽粪污的收集工艺占比、不同收集工艺的N/P养分留存率和畜禽粪污在固粪和液污中的分配比例，即可计算得到不同收集工艺下的固粪养分收集率和液污养分收集率，再根据固粪与液污分别的处理方式占比和不同处理方式的N/P养分留存率，即可计算得到不同处理方式的固粪养分留存率和液污养分留存率，从而计算得到区域内畜禽粪污处置养分留存率；
其中，不同收集工艺的固粪养分收集率由各类收集工艺占比、不同收集工艺的N/P养分收集率和不同收集工艺的固粪中N/P养分占比相乘后得到；
不同收集工艺的液污养分收集率由各类收集工艺占比、不同收集工艺的N/P养分收集率和不同收集工艺的液污中N/P养分占比相乘后得到；
不同收集工艺的N、P养分收集率如表3所示：
表3
| 收集工艺 | N养分收集率 | P养分收集率 |
| 干清粪 | 88.00％ | 95.00％ |
| 水冲粪 | 87.00％ | 95.00％ |
| 水泡粪 | 89.00％ | 95.00％ |
| 垫料 | 84.50％ | 95.00％ |
由于不同畜禽产生的固粪和液污中的养分含量是不同的，因此采用不同收集工艺收集到的固粪和液污中N/P养分的比例也是不同的，因此需要分别计算各畜禽采用不同收集工艺收集到的固粪和液污中N/P养分的含量；
例如：目标区域内肉牛50％干清粪、50％垫料清粪；生猪70％干清粪、30％水泡粪；蛋鸡100％干清粪，则：
肉牛不同收集工艺下固粪养分收集率＝干清粪占比(50％)×干清粪N/P养分收集率(88％/95％)×干清粪固粪中N/P养分占比+垫料清粪占比(50％)×垫料清粪N/P养分收集率(84.5％/95％)×垫料清粪固粪中N/P养分占比；
肉牛不同收集工艺下液污养分收集率＝干清粪占比(50％)×干清粪N/P养分收集率(88％/95％)×干清粪液污中N/P养分占比+垫料清粪占比(50％)×垫料清粪N/P养分收集率(84.5％/95％)×垫料清粪液污中N/P养分占比；
生猪不同收集工艺下固粪养分收集率＝干清粪占比(70％)×干清粪N/P养分收集率(88％/95％)×干清粪固粪中N/P养分占比+水泡粪占比(30％)×水泡粪N/P养分收集率(89％/95％)×水泡粪固粪中N/P养分占比；
生猪不同收集工艺下液污养分收集率＝干清粪占比(70％)×干清粪N/P养分收集率(88％/95％)×干清粪液污中N/P养分占比+水泡粪占比(50％)×水泡粪N/P养分收集率(89％/95％)×水泡粪液污N/P中养分占比；
蛋鸡不同收集工艺下固粪养分收集率＝干清粪占比(100％)×干清粪N/P养分收集率(88％/95％)×干清粪固粪中N/P养分占比；
蛋鸡不同收集工艺下液污养分收集率＝干清粪占比(100％)×干清粪N/P养分收集率(88％/95％)×干清粪液污中N/P养分占比；
不同处理方式的N、P养分留存率如表4所示：
表4
| 粪污处理方式 | N养分留存率 | N养分留存率 |
| 堆肥 | 68.50％ | 76.50％ |
| 固体储存 | 63.50％ | 80.00％ |
| 厌氧发酵 | 95.00％ | 75.00％ |
| 氧化塘 | 75.00％ | 75.00％ |
| 沼液储存 | 75.00％ | 90.00％ |
| 厌氧发酵+沼液储存 | 71.25％ | 67.50％ |
| 氧化塘+沼液储存 | 56.25％ | 67.50％ |
而不同处理方式的固粪养分留存率由各类处理方式占比与不同处理方式的N/P养分留存率相乘后得到；
不同处理方式的液污养分留存率由各类处理方式占比与不同处理方式的N/P养分留存率相乘后得到；
例如：目标区域内肉牛固粪50％堆肥、50％固体储存，液污100％氧化塘；生猪固粪100％堆肥，液污100％厌氧发酵；蛋鸡固粪100％堆肥，则：
肉牛不同处理方式的固粪养分留存率＝堆肥占比(50％)×堆肥N/P养分留存率(68.5％/76.5％)+固体储存占比(50％)×固体储存N/P养分留存率(63.5％/80％)；
肉牛不同处理方式的液污养分留存率＝氧化塘占比(100％)×氧化塘N/P养分留存率(75％/75％)；
生猪不同处理方式的固粪养分留存率＝堆肥占比(100％)×堆肥N/P养分留存率(68.5％/76.5％)；
生猪不同处理方式的液污养分留存率＝厌氧发酵占比(100％)×厌氧发酵N/P养分留存率(95％/75％)；
蛋鸡不同处理方式的固粪养分留存率＝堆肥占比(100％)×堆肥N/P养分留存率(68.5％/76.5％)；
S24.由区域内畜禽粪污养分总产生量与区域内畜禽粪污处置养分留存率相乘后，再除以总猪当量，即可得到单位猪当量粪肥养分供给量；
S3.计算畜禽粪污土地承载力
由区域植物粪肥养分需求量除以单位猪当量粪肥养分供给量后，即可得到目标区域的畜禽粪污土地承载力。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种畜禽粪污土地承载力测算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.计算区域植物粪肥养分需求量
S11.由目标区域内各植物的单位质量养分需求量与对应植物的年产量相乘后再加和，即可得到区域植物养分需求量；
S12.由目标区域的施肥供给占比、粪肥占施肥比与区域植物养分需求量相乘后，再除以粪肥当季利用率，即可得到区域植物粪肥养分需求量；
S2.计算单位猪当量粪肥养分供给量
S21.确定目标区域内畜禽养殖的总猪当量；
S22.由目标区域内各畜禽的年存栏量、每种畜禽的头均日养分产生量和365天相乘后，即可得到区域内畜禽粪污养分总产生量；
S23.由目标区域内不同收集工艺的固粪养分收集率与不同处理方式的固粪养分留存率的乘积值和不同收集工艺的液污养分收集率与不同处理方式的液污养分留存率的乘积值相加后，即可得到区域内畜禽粪污处置养分留存率；不同收集工艺的固粪养分收集率由各类收集工艺占比、不同收集工艺的N/P养分收集率与不同收集工艺收集的固粪中N/P养分占比相乘后得到，固粪中N/P养分占比的计算过程具体包括以下步骤：a.计算出不同畜禽在生长期间所产生的粪污养分总量，b. 计算出不同畜禽在不同收集工艺下进入污水处理系统中的液污养分含量，c. 根据对应畜禽生长期间产生的粪污养分总量减去不同收集工艺下进入污水系统的液污养分含量，即可得到对应畜禽在该收集工艺下所能收集到的固粪养分含量，d. 根据不同畜禽在不同收集工艺下所能收集到固粪养分含量和液污养分含量，确定畜禽粪污养分在固粪和液污中的分配比例，即可得到不同收集工艺的固粪中N/P养分占比和不同收集工艺的液污中N/P养分占比；
S24.由区域内畜禽粪污养分总产生量与区域内畜禽粪污处置养分留存率相乘后，再除以总猪当量，即可得到单位猪当量粪肥养分供给量；
S3.计算畜禽粪污土地承载力
由区域植物粪肥养分需求量除以单位猪当量粪肥养分供给量后，即可得到目标区域的畜禽粪污土地承载力。
2.根据权利要求1所述的畜禽粪污土地承载力测算方法，其特征在于，步骤S23中，不同处理方式的固粪养分留存率由各类处理方式占比与不同处理方式的N/P养分留存率相乘后得到。
3.根据权利要求2所述的畜禽粪污土地承载力测算方法，其特征在于，步骤S23中，不同收集工艺的液污养分收集率由各类收集工艺占比、不同收集工艺的N/P养分收集率与不同收集工艺收集的液污中N/P养分占比相乘后得到。
4.根据权利要求3所述的畜禽粪污土地承载力测算方法，其特征在于，步骤S23中，不同处理方式的液污养分留存率由各类处理方式占比与不同处理方式的N/P养分留存率相乘后得到。
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