無機肥料的價格正處于歷史高位，無水氨（AA）、鉀（POT）和磷酸二銨（DAP）的現(xiàn)行價格分別是1155美元/t（￥7118元/t）、920美元/t（￥5670元/t）和1131美元/t（￥6970元/t）。正因為如此，眾多糧食生產(chǎn)者都在尋找富含氮（N）、磷（P）和鉀（K）的肥料作為可替換無機肥的土壤改良劑。

     豬糞作為土壤改良劑的代表之一，具有成本低，有機質(zhì)含量高，能增強土壤特性等諸多顯著優(yōu)勢，是很好的氮、磷、鉀來源。然而，不能僅僅因為豬糞比無機肥料的造價低，就認為豬糞對土壤環(huán)境的改良作用更為經(jīng)濟。歷史上，作為氮、磷、鉀唯一來源的糞便已被廣泛應(yīng)用于土壤施肥。灌溉豬糞能夠滿足莊稼對氮的需求，但如果施用過多則會導(dǎo)致土壤中磷元素的蓄積。目前，關(guān)于土壤中磷元素的殘留增加是否會導(dǎo)致地表水缺氧的問題，學(xué)術(shù)界、環(huán)保界還存在爭議。

     當(dāng)然，對豬糞的研究還是很有必要的，液體豬糞的管理已成為美國農(nóng)業(yè)的一個重大問題。豬場糞污還田、使用無機肥料都會對環(huán)境造成潛在的負面影響，比如土壤養(yǎng)分（尤其是氮、磷、鉀）會經(jīng)過地表水徑流到地下。不過這些負面影響還需要實際數(shù)據(jù)的支撐，目前只是理論上的評估。

     畜禽和城市垃圾研究（LUW）小組目前正在開展相關(guān)研究，評估能量、環(huán)境和經(jīng)濟三者的相關(guān)性。為了正確了解糞肥的價值并預(yù)測施用豬糞后會引起哪些問題，首先，我們必須清楚關(guān)于土地需要肥力和豬糞價值的一些基本常識。

     以一個4400頭基礎(chǔ)母豬的豬場為例：一個豬場有4棟豬舍，從產(chǎn)房到育肥舍滿負荷運作，每棟豬舍均有1100頭豬，年產(chǎn)胎次為2.25窩。該場一年可出欄9900頭商品豬（1100×2.25×4），這些豬會產(chǎn)生9118m3的豬糞。

     豬舍中均重達90kg的豬只每天約產(chǎn)生5.7L的糞污，這些糞污中含有0.03kg氮、0.009kg磷和0.018kg鉀。換句話說，該豬場一年出欄的9900頭的豬每年會產(chǎn)生65562kg的氮肥、21854kg的磷肥和43708kg的鉀肥。

     根據(jù)相關(guān)資料，玉米基地每收獲1t玉米需要23.75kg氮肥，3.94kg磷肥和19.7kg鉀肥。一般說來，每公頃的玉米基地可以收獲11.43t的玉米。按照此比例換算，每公頃玉米種植基地要獲得11.43t玉米收成需要271kg氮肥，45kg磷肥和225kg鉀肥。

     如果玉米種植基地使用無機肥料，為了獲得相應(yīng)產(chǎn)量的玉米（每公頃土地收獲11.43t玉米），所選的無機肥料應(yīng)該包括鉀肥、無水氨和磷酸二銨。其中，鉀肥含60%的氧化鉀，鉀元素含量為50%；無水氨中氮元素含量為82%，磷酸二銨中氮元素和磷元素的含量分別為18%和19%。因此，每公頃農(nóng)田收獲11.43t的玉米，需要的無機肥包括111.6kg無水氨、94.3kg磷酸二胺和179.6kg鉀肥，其成本分別為368美元（￥2268）、307美元（￥1892）和467美元（￥2878）。因此，每公頃無機肥料的總成本為1142美元（368+307+467），約合人民幣7038元，其中包含每公頃33.8美元（￥208）的灌溉成本。上述無機肥價格參照2008年11月份美國農(nóng)業(yè)部所公布的數(shù)據(jù)。

     如果將上述1100頭基礎(chǔ)母豬產(chǎn)生的9118m3的豬糞漿全部用于玉米用地的施肥，如果豬糞中的氮全部滿足玉米種植地的需要，即以種植地對氮的需求為基準(zhǔn)，那么每公頃玉米種植地需要38m3的糞漿灌溉，一棟豬舍產(chǎn)生9118m3的全部豬糞共可還田面積超過240公頃（9118/38）。如果以玉米種植地對磷的需求為基準(zhǔn)，那么每公頃土壤需要19m3的糞污，一棟豬舍產(chǎn)生9118m3的全部豬糞共可還田面積超過480公頃（9118/19）。如果以玉米地對鉀的需求為基準(zhǔn)，每公頃土壤需要47m3的糞污，一棟豬舍產(chǎn)生9118m3的全部豬糞漿共可還田面積超過194公頃（9118/47）。

     2007年秋季，伊利諾斯大學(xué)對有關(guān)豬糞漿使用成本的調(diào)研結(jié)果顯示，當(dāng)豬糞漿總體積少于3785m3時，豬糞漿還田需要的灌溉成本為5.3美元/m3（32.7元/m3）；而當(dāng)總體積在3785~15140m3時，其成本為4.4美元/m3（27.1元/m3）；當(dāng)總體積超過15140m3時，其成本為2.4美元/m3（14.8元/m3）。因此，當(dāng)一棟豬舍的年產(chǎn)豬糞漿總重為9118m3時，豬糞漿還田的成本為4.4美元/m3（27.1元/m3）。

     如果按照磷肥的需求量來施用豬糞漿，即以土地對磷的需求為基準(zhǔn)，即糞漿中的磷肥含量剛好滿足每公頃45kg，則氮肥和鉀肥則還分別需要補給136kg/公頃和135kg/公頃。對于另外需要的氮肥和鉀肥，氮肥可以用166kg的無水氨補給（無水氨中氮元素含量為82%，166kg=136kg/82%），鉀肥需要270kg無機肥（無機肥鉀的含量為50%，270kg=135kg/50%），補給的氮肥、鉀肥分別需要237美元/公頃（1461元/公頃）和282美元/公頃（1738元/公頃）。每公頃土地施用豬糞漿所需灌溉成本為84美元（19m3×4.4美元/m3=84美元），上面已經(jīng)計算過一公頃土壤全部用無機肥灌溉，需要花費1142美元的成本，這樣算來，每公頃豬糞漿的肥料價值達539美元（1142-237-282-84=539美元），約合人民幣3322元。前面已經(jīng)闡述過，以磷為基準(zhǔn)的施肥策略，每公頃土地需要豬糞漿19m3，可見在以磷為基準(zhǔn)的施肥策略下，豬糞漿價值為28美元/m3（539美元/19m3=28美元/m3），即173元/m3，那么上述1100頭基礎(chǔ)母豬產(chǎn)生的9118m3的豬糞漿總價值則為255304美元（9118m3×28美元/m3），約合人民幣157.3萬元。由此可見，采用以磷的需求為基準(zhǔn)的施肥策略，雖然需要額外補給含氮和鉀的無機肥，但可以充分利用糞漿中的氮、磷、鉀，實現(xiàn)糞漿的營養(yǎng)元素全部還田，而且糞漿給農(nóng)場主帶來的利潤也是最大化的。

     如果按照鉀肥的需求量來施用豬糞漿，即以土地對鉀的需求為基準(zhǔn)，即糞漿中的鉀肥含量剛好滿足土地需鉀量225kg/公頃的需求，那么糞漿中的氮肥和磷肥則會過量，分別超出66kg/公頃和67kg/公頃。也就是說，如果以鉀的需求為基準(zhǔn)，豬糞漿作為玉米基地的所有肥料來源，能保證氮肥、磷肥和鉀肥的最小需求量。為了滿足鉀肥需求量，每公頃土地需要施用47m3的糞漿，需要207美元（47m3×4.4美元/m3，￥1276），那么豬糞漿的肥料價值為935美元（1142-207=935美元），約合人民幣5762元。前面已經(jīng)闡述過，以磷為基準(zhǔn)的施肥策略，每公頃土地需要豬糞漿47m3。那么在以鉀為基準(zhǔn)的施肥策略下，豬糞漿價值約為20美元/m3（935美元/47m3），約合人民幣123元/m3?？梢?，上述1100頭基礎(chǔ)母豬產(chǎn)生的9118m3的豬糞漿總價值則為181390美元（9118m3×20美元/m3），約合人民幣111.8萬元。

     然而，營養(yǎng)管理計劃（NMP）規(guī)定，美國絕大多數(shù)地區(qū)已限制土地以氮元素的需求量為基準(zhǔn)來施用豬糞漿，以滿足特殊作物生長的需求。并且許多營養(yǎng)管理計劃正在出臺禁止在種植作物過程中過多使用磷肥這一相關(guān)政策。在美國的一些地區(qū)，土壤中磷元素含量共分為低、中、高這三個等級，這為是否限制磷的使用提供了一個階梯標(biāo)準(zhǔn)。在伊利諾斯州，當(dāng)土壤中磷元素含量每公頃總量小于57kg時，則不限制磷的使用；當(dāng)土壤中磷元素含量中等，每公頃總量為57~79kg時，則磷肥的使用不能超過作物生產(chǎn)中的需求量；當(dāng)磷元素含量過高，每公頃總量大于79kg時，則禁止磷的使用。

     從肥料的經(jīng)濟價值來看，如果按照滿足作物磷元素需求來施用豬糞，則其創(chuàng)造的經(jīng)濟價值將最大。某種程度上，每公頃中施用的豬糞越少，則其創(chuàng)造的價值就越大（同等體積的豬糞可以灌溉更多面積的種植地），然而對于產(chǎn)量固定的豬場來說，則需要更多的農(nóng)田消納剩下的豬糞。NMP指導(dǎo)手冊上規(guī)定不能按照種植地對氮肥和鉀肥的需求量為基準(zhǔn)施用豬糞，原因除了這兩種策略不能創(chuàng)造最大的經(jīng)濟價值外，他們還不符合環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展要求，因為至少會造成磷的蓄積。

     我們不了解以下兩種情況所帶來的影響：

     1）將豬糞漿作為唯一肥料來源。

     2）混合施用豬糞和無機肥料，與單獨施用無機肥料，都可以作為土壤的改良劑。兩者在作物產(chǎn)量，土壤結(jié)構(gòu)要求土壤陽離子交換量、土壤有機質(zhì)、地表水的營養(yǎng)負荷、每公頃所創(chuàng)造的凈值以及豬糞漿所創(chuàng)造的凈值等方面均有差異。幸運地是，LUW小組的研究將有助于揭示上述我們所不了解的情況。

     1）在施用豬糞漿前，獲取特定的豬糞漿樣本用于化學(xué)分析。豬糞的成分因其儲存方式的不同而不同。儲存在池塘的豬糞漿比儲存在深坑的豬糞漿要??；兩周內(nèi)新鮮的豬糞漿比長期儲存的豬糞漿要稀；在有水沖洗的淺凹坑處的豬糞漿要比深坑中長期儲存的豬糞漿要稀。母豬、仔豬和育肥豬所產(chǎn)出的豬糞漿，其營養(yǎng)成分以及氮、磷、鉀濃度也不一。不同糞坑中，豬糞漿所含氮、磷、鉀的量也不盡相同。因此，收集數(shù)據(jù)時，應(yīng)盡可能采集到每個糞坑中的樣本。

     2）得到豬糞漿樣的過程也將影響到對氮、磷、鉀含量的分析。豬糞漿中的固體部分一般都沉積在坑或者池塘的底部，少量的污泥流則位于頂部。因此，定期和完全的攪拌對于獲取一個具有代表性的豬糞漿樣本至關(guān)重要。不過，即使伴隨攪拌，為了確保獲取的豬糞漿樣本具有代表性，探針是必不可少的，并且還要保證探針能攪拌到糞坑的底部。

     3）從每個糞坑或者池塘中獲取多個樣本，從糞坑或者池塘內(nèi)部的多個位置收集探針樣本。如果對多個糞坑進行采樣，則至少每189m3采集一個樣本。如果糞污儲存在一個很大的儲漿裝置（超過3785m3）中，則至少每757m3采集一個樣本。

     4）在計算每公頃土地施用多少豬糞時，要確保豬糞漿樣分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。不要以所有樣本中的平均值去評判每公頃土地需要施用多少豬糞漿，而應(yīng)該分別用不同儲糞設(shè)備的平均樣本值去計算每公頃土地需糞量。當(dāng)豬糞漿的來源發(fā)生變化時，則應(yīng)利用該儲存設(shè)備豬糞漿的分析值，并重新計算每公頃土地所需的豬糞漿量。

（湖南懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院,劉曉琴）