湖南省生猪规模养殖环境成本评估

宾幕容，覃一枝，周发明

（1.湖南农业大学商学院，湖南 长沙 410128；2.湖南人文科技学院，湖南 娄底 417000）

生猪规模养殖活动的效果具有二重性：一方面，提高了生猪出栏率和满足了市场需求，对农户脱贫致富、地方经济发展、农村经济繁荣起到了积极作用；另一方面，规模化、标准化生猪养殖方式下，伴随着大量废弃物的集中排放，造成了严重的环境污染，包括水体污染、空气污染、土壤污染、病菌传播等[1]。随着养殖规模的不断扩大，生猪养殖导致的环境污染呈现总量增加、程度加剧、范围扩大的趋势[2]，生猪规模养殖场已成为我国农业面源污染的主要污染源，在环境污染中扮演重要角色。湖南省是全国生猪生产大省，生猪养殖为传统优势产业，自1997年产值超过粮食种植以来，已发展为全省农村经济第一大产业。在过去的20 a间，受市场、疫情、政策等多重因素的共同影响，湖南生猪养殖生产总体呈现波浪型增长趋势，规模化、集约化养殖比重日益扩大，养殖污染也日趋严重，给生猪养殖产业的健康发展和区域生态环境造成了巨大压力。

环境成本是环境污染和生态破坏的经济损失，是环境影响的货币化，也是衡量环境污染程度的重要指标。在有关畜禽养殖产业环境污染的文献中，以治理技术为核心的环境工程类研究占据了主流，有关生猪规模养殖环境成本的相关研究大多并于畜禽规模养殖环境成本评估中一同研究，成果主要涉及对排入环境的污染物实物量和价值量的估算。对畜禽养殖污染物的产生量、处理量、排放量等核算的方法主要有模型模拟和排污系数法。前者受参数获得等限制而难以在大范围内应用，畜禽养殖污染物实物量估算大多采用排污系数法[3]。在研究区域的选择上，大多文献集中在某一具体的区域范围，运用畜禽粪便排泄系数，对区域内畜禽养殖业粪便产生量、污染结构、农田负荷量展开分析，如海河流域、辽河流域等[4-6]，研究成果丰富。此外，部分学者就畜禽养殖业产污系数和排污系数的定义、计算方法等展开了探讨[7]。环境成本评估的价值量方法是以实物量核算为基础估算各种环境污染和生态破坏造成的货币价值损失，主要有污染治理成本法与污染损失法两种，前者基于“防护”的角度来计算为避免环境污染所支付的成本，后者基于“损害”的角度计算环境污染带来的种种损害，根据评估方式和评估程序的不同，又可以细分为直接市场法、机会成本法、防护费用法、人力资本法、资产价值法等诸多方法[8-9]。早期的环境成本研究领域主要集中在钢铁、化工、有色金属等重污染行业和大中城市，随着农业、农村环境问题日益严峻，农业产业领域的环境成本问题逐渐引起了众多学者的关注。恢复费用法、疾病成本法、防护费用法、影子价格法等环境成本评估方法被引入农业领域，对农田硝态氮对地下水的污染、农户施药行为给自身健康所带来的损害等农业污染产生的环境成本进行估算[10-13]。环境成本评估方法也在实践中根据研究内容的需要不断得以修正、完善。但对畜禽养殖环境成本评估的成果稀少，在评估方法的选择上也存在一定差异[14-16]。

以上研究成果对生猪规模养殖环境成本控制具有重要的理论价值和现实意义，也为本文提供了实践、思路和方向上的借鉴。资源压力与污染防治日趋迫切的现实背景和生猪规模养殖环境成本评估这一特定领域针对性研究稀少的学术背景为本研究提供了空间和潜力。本文采用湖南省2010-2014年生猪规模养殖出栏数据，结合湖南省生猪养殖实际生长期和排污情况，运用排污系数法估算生猪规模养殖污染物实物量，引入市场价值法、治理成本法等环境成本评估方法，对湖南省生猪规模养殖的环境影响进行评估，以期为政府部门制定促进养殖户控制生猪规模养殖环境成本的相关政策提供参考。

1 评估方法与数据来源

1.1 评估方法

1.1.1 污染物实物量评估方法 本文采用排污系数法估算生猪规模养殖污染物实物量。借鉴《畜禽养殖业产污系数与排污系数手册》中南区畜禽养殖场（生猪出栏规模〉500头）排污系数和已有研究成果[14-15]，结合湖南省生猪养殖实际生长期和调研所掌握的排污情况，充分考虑养殖户清粪工艺（干清粪或水冲清粪）、污染物处理方式（生产沼气、制造有机肥、出售、废弃、直接还田等），对文献中推荐的排泄系数加以修正，确定湖南省生猪规模养殖污染物排泄系数如表1所示。

表1 湖南省生猪规模养殖污染物排泄系数Table1 Pollutant discharge coef fi cient of hog scale production in Hunan Province

1.1.2 环境成本价值量评估方法 生猪规模养殖过程中产生的粪便、污水、有害气体等污染物未经无害化处理随意堆放或直接排入环境造成土壤污染、水体污染、农作物重金属污染、空气污染形成的各项环境损害之和即为生猪规模养殖产生的环境成本，根据以下公式评估：

式中：EC为生猪规模养殖的环境成本（元/年）；ECi为生猪规模养殖第i类污染物的环境成本（元/年）。

1）土壤污染的环境成本评估方法。生猪养殖粪污排放量超过耕地承载容量，将引起土壤性状与结构发生改变，破坏土壤基本功能，从而形成生猪养殖粪便对土壤的污染。耕地生猪粪便承载量是各地区耕地对生猪粪便吸收消纳量的客观反映，单位面积耕地土壤的氮元素负荷可以反映生猪粪便对土壤的污染风险。对生猪规模养殖造成土壤污染产生环境成本的评估涉及生猪年粪尿产生总量、单位面积耕地氮素负荷量的估算，并根据氮素负荷是否超标估算土壤污染的环境成本。

生猪粪尿产生量按以下公式计算：

式中：Q为年生猪粪便产生量（t/年）；N为生猪饲养量（头）；T为生长期（天）；P为日排泄系数（g/头）。

单位面积耕地氮素负荷量按以下公式计算：

式中：L为各地区耕地年氮素负荷（t/hm2）；δ为生猪粪便进入农地的比例（%）；Q为各地区生猪粪便产生量（t）；S为各地区农地面积（hm2）。

生猪粪污未经无害化处理直排环境超过土壤容量，导致土壤中氮素超标，致使农作物减产所造成的经济损失，采用市场价值法根据以下公式评估：

式中：ECs为土壤污染的环境成本（元/年）；β为生猪规模养殖污染物造成农作物减产的比例（%）；Tr为污染区域的农作物产量（t）；Pr为当年的农作物平均市场价格（元/t）。

2）水体污染的环境成本评估方法。养殖污水中含有碳氢化合物、氮、磷有机物以及饲料、添加剂中未被生猪消化的营养物质排入自然水体，超过水体自净能力和污染负荷后，导致水质恶化、发生水体“富营养化”、危及水生生物及人畜健康而造成水体污染所带来的经济损失采用治理成本法根据以下公式评估：

式中：ECw为水体污染的环境成本（元/年）；Pw为某种水污染物单位治理成本（元）；Qw为某种水污染物的实物量（t）。

3）农作物重金属污染的环境成本评估方法。生猪饲养过程中，铜、铁、锌、锰、镉、砷等大量添加剂的使用，未被生猪充分吸收而随粪尿排入环境，造成农产品污染而产生的环境成本采用市场价值法进行评估：

式中：ECh为农作物重金属污染的环境成本（元/年）；Q为生猪粪尿造成水稻镉含量的超标率（%）；Ph为稻谷平均市场价格（元/t）；Th为水稻总产量（t）。

4）大气污染的环境成本评估方法。生猪规模养殖密度高，生猪粪便排出体外后在微生物作用下产生的甲院、氧化亚氮等温室气体的排放对气候变暖的影响根据以下公式进行评估：

式中：ECa为大气污染的环境成本（元/年）；β为某种温室气体相当于CO2的增温效率（倍）；Qa为温室气体排放量（t）；Pa为单位CO2排放造成温室效应所带来的损失（元/t）。

1.2 数据来源

生猪养殖数据来源于国家统计局和《湖南农村统计年鉴》。依据农业部和《畜禽规模养殖污染防治条例》、《畜禽养殖业污染物排放标准》、《排污费征收标准管理办法》等法规，将年出栏生猪500头以上界定为“生猪规模养殖”，各年的规模养殖比重根据湖南省畜牧水产局统计年报数据确定。

由于《湖南统计年鉴》只统计各地区农作物播种面积，不统计各地区耕地面积数据。在计算单位面积耕地土壤氮元素负荷时，本文按湖南省复种指数（耕地上全年内农作物的总播种面积与耕地面积之比）将各地区农作物播种面积折算为耕地面积，以此计算单位面积耕地土壤氮素养分负荷情况。各地区农作物播种面积来源于《湖南农村统计年鉴》。

2 结果与分析

生猪养殖污染物的估算建立在饲养量的基础上，根据生猪饲养周期确定。我国生猪饲养周期平均为150 d，受气候、养殖品种等因素影响，湖南省生猪饲养周期要比全国平均水平略长，在咨询湖南省畜牧水产局专家和走访调研养殖户（场）后，确定湖南省肉猪平均饲养期为180 d，以各年生猪实际出栏数作为生猪饲养量。2010-2014年湖南省各年具体生猪出栏数据及规模化比重见表2。

表2 2010-2014年湖南省生猪年出栏数据Table 2 Hog slaughter data in Hunan Province（2010-2014）

2.1 土壤污染的环境成本

目前，我国生猪粪便处理方式主要有直接还田、生产沼气、制造有机肥、出售、废弃等。调研数据表明，直接还田和废弃是我国农户处理生猪粪污最主要的方式。2005年我国生猪粪便直接还田、废弃的比重为93.7%和2.0%，2010年还田比例下降至86.7%，但废弃比例上升至4.0%[17]。2013年直接还田和废弃的比例分别为63.56%和18.87%，直接还田比例持续下降，废弃比例呈明显上升趋势[18]。2016年课题组在湖南省生猪规模养殖农户的调研中发现，925位样本农户中，有372位农户选择将畜禽养殖废弃物无害化处理后还田、生产沼气、制造有机肥和饲料等资源化利用方式，占样本容量的40.22%，直接还田、废弃的比重为59.78%。无论是生猪散养还是规模养殖，流失于环境的粪污均影响土壤的氮素负荷。借鉴以上文献和调研结果，鉴于地区间经济发展水平、养殖规模与样本容量的差异，本文将生猪粪尿进入耕地的比例（δ）设定为65%，先根据湖南省生猪养殖数据计算土壤年均氮素负荷，再根据规模养殖比重估算生猪规模养殖造成土壤污染的环境成本（表3）。

表3 2010-2014年湖南省生猪粪便产生量与氮素负荷均值Table 3 Hog waste and nitrogen load from hog scale production in Hunan Province （2010-2014）

湖南省农作物以水稻种植为主。在施氮量超过138 kg/hm2条件下，水稻空秕率将增加6%，千粒重下降7.5%[19]。2010-2014年间，湖南省单位耕地生猪粪尿氮素负荷均值为120.36 kg/hm2。其中，娄底市为289.36 kg/hm2，按进入耕地的比例65%计算，耕地生猪粪便氮素养分负荷均超过了138 kg/hm2，可以认为生猪粪尿已在该区域造成了土壤污染。借鉴相关研究成果，本文将氮素造成水稻减产的比例设定为13%[20]。娄底市稻谷产量2010-2014年均值为137.84万t，依据国家发展改革委公布的稻谷最低收购均价，根据公式（2），依据规模比重，2010-2014年间湖南省生猪规模养殖土壤污染的年环境成本为17 278.44万元。娄底市是全国生猪养殖百强县，是湖南省生猪集中供应区域之一，养殖密度大，小规模为该市生猪养殖模式最主要的组织形式，受投资成本的约束，养殖户对环境成本的自控能力较弱。生猪排泄物中含有大量未消化吸收的氮氧化合物、重金属和药物残留，超过土地容量后，部分氮素氧化生成硝酸盐，滞留于土壤表层，降低了土壤的质量和生产价值，容易造成农作物的倒伏、疯长、减产，给该地区环境带来了严重影响。

2.2 水体污染的环境成本

根据湖南省生猪规模养殖水体污染物排泄系数和饲养量，2010-2014年间，湖南省生猪规模养殖年污水产生量为6 313.46万t，污水中污染物COD、BOD、NH3-N 的年产生量分别为112万t、25.3万t、3.31 万 t（表4）。

《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596—2001）规定，集约化畜禽养殖业水污染物COD、BOD、NH3-N的最高允许日排放浓度分别为400 mg/L、150 mg/L、80 mg/L。借鉴此标准，2010-2014年间，湖南省生猪规模养殖水体污染物实现年达标排放的COD、BOD、NH3-N含量分别为2.53万t、0.95万t、0.51万t，以此推算，2010-2014年间湖南省生猪规模养殖水体污染物COD、BOD、NH3-N的减排量5 a均值分别为110万t、24.3万t、2.80万t。

表4 2010-2014年湖南省生猪规模养殖污水及主要污染物产生量Table 4 Waste water and other main pollutants from hog scale production in Hunan Province （2010-2014）

国内众多学者对畜禽养殖水污染单位治理成本或排污权交易价格进行了测算，借鉴已有研究成果[21-22]，COD、BOD、NH3-N的单位治理成本分别取1 875.6元/t、385元/t、468.9元/t。根据公式（5），2010-2014年间湖南省生猪规模养殖水体污染物COD、BOD、NH3-N实现达标排放的年治理成本分别为206 138.98万元、9 358.20万元、1 314.42万元，即2010-2014年5 a间湖南省生猪规模养殖水体污染的环境成本为年21.7亿元（表5）。

表5 2010-2014年主要污染物减排量与产生的环境成本Table 5 Major pollutant emission reduction and environmental costs（2010-2014）

养殖污水主要包括尿液、降温用水、饮用漏水以及冲洗生猪粪污、身体、饲养场地等所产生的污水。养殖污水中含有大量的碳氢化合物、含氮、含磷有机物和未被消化的营养物质以及病原微生物，是造成水体污染的主要污染物。生猪规模养殖过程中污水的产生量及其污染物浓度水平与清粪工艺极其相关。清粪工艺有干清粪和水冲清粪两种，两种清粪工艺的污染物排放系数也相差甚远。根据《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册》，中南区采用水冲清粪工艺的生猪规模养殖场化学需氧量、全氮、全磷的排污系数分别为 93.73 g/头 ·d、9.11 g/头 ·d、1.52 g /头·d，远高于采用干清粪工艺的生猪规模养殖 场 的 24.79 g/头 ·d、5.67 g/头 ·d、0.19 g/头 ·d。尽管各级政府积极倡导干清粪模式，但实际调查表明，湖南省采用水冲清粪的养殖场比重高达35.92%[2]，冲洗水占了污水的绝大部分，由此产生的环境成本也非常高昂。

2.3 农作物重金属污染的环境成本

生猪饲养过程中，为促使其生长和疫病防治，常在饲料中添加大量添加剂，主要有铜、铁、锌、锰、镉、砷、碘、硒等微量元素。相关研究表明，生猪饲料中镉含量一般为0.28-0.72 mg/kg，砷含量一般为1.27-6.56 mg/kg[23]。这些元素的吸收率较低，大部分未被生猪吸收而随粪尿排入环境。畜禽粪便和化肥是农田中镉、砷主要污染来源，这些微量元素进入农田对农作物生产造成危害，其中镉的危害最大[24]。最近的研究发现：水稻自身拥有的某些独特基因，使水稻米粒吸收土壤中某些金属离子的能力较强，水稻重金属镉含量严重超标，比其他重金属更容易被农作物所吸附[25]。因此，本文采用镉污染造成农作物品质下降的损失为基准，评估湖南省生猪规模养殖重金属污染造成农作物品质下降的环境成本。

有研究表明，湖南省水稻中镉的超标率为17%，其中4%来源于畜禽粪肥[13]。根据国家统计局数据，2010-2014年间，湖南省稻谷年总产量为2 448.6万t，国家发展改革委公布的稻谷最低收购均价为124.13元/50 kg，根据公式（4），2010-2014年间，湖南省生猪规模养殖重金属污染造成的年环境成本为16 055.09万元。

2.4 大气污染的环境成本

生猪粪污是CH4和N2O等温室气体的重要释放源。根据公式（5），2010-2014年湖南省生猪规模养殖粪污CH4、N2O排放总量分别为29 100 t、246 t。世界银行的调查表明，CH4和N2O的增温效率分别是CO2的25倍和310倍，CO2排放造成的温室效应所带来的损失是20美元/t。依据此标准和5 a间美元对人民币汇率均值（1美元=6.223 6人民币），2010-2014年湖南省生猪规模养殖粪污CH4、N2O排放造成温室效应所带来的损失总额分别为9 048.15万元、950.38万元，年损失1 809.63万元和190.08万元。湖南省畜牧水产局统计数据表明，2007年湖南省生猪规模养殖的比重为28.36%，2010年为35.4%，2014年达到41.8%，生猪生产的规模化程度稳步提升，规模化更加集中。由于生猪规模养殖的密度较高，生猪粪便排出体外后在微生物作用下产生的CH4、N2O等有毒有害气体集中排入大气，给区域环境带来了巨大压力。

2.5 湖南省生猪规模养殖环境成本汇总及分析讨论

根据公式（1），2010-2014年湖南省生猪规模养殖污染物年环境成本为252 144.84万元（表6）。评估结果表明，湖南省作为生猪养殖大省，生猪粪尿及污水中COD、BOD、NH3-N等污染物排放量超标严重，造成了严重的环境污染和巨大的经济损失。

表6 2010-2014年湖南省生猪规模养殖年环境成本（万元）Table 6 Environmental costs of hog scale production in Hunan Province（2010-2014）（Ten thousand yuan）

由于有关统计资料和部分环境污染要素的剂量-反应关系数据的缺乏，本文只核算了生猪规模养殖污染物中的COD、BOD、NH3-N、CH4、N2O、镉等对环境的影响，对恶臭气体、微生物污染、砷等重金属残留以及氨氮增加酸沉降等方面的经济损失没有进行估算。因此，本文得出的评估结果只是湖南省生猪规模养殖环境成本的一部分，不能完全代表湖南省生猪规模养殖污染环境成本的全部价值，实际上，湖南省生猪规模养殖污染带来的环境成本要更高。

环境污染存在连锁效应，土壤、水、大气中某一元素被污染，则会连带污染到另外两个元素，最终威胁到人类的生存。若对生猪规模养殖环境成本不能采取有效的控制措施，随着行业的快速发展，大量排放的废弃物将会扩大农业面源污染的影响范围，加剧水体富营养化，甚至将造成严重的环境污染公害。

2.6 造成湖南省生猪规模养殖环境成本趋高的原因

2.6.1 资金约束 采用生产沼气、制造有机肥等方式对生猪规模养殖环境成本进行控制需要一定的投入。《湖南农村统计年鉴》统计表明，2014年湖南省生猪规模饲养总产值为3.93×106万元，造成的环境成本相当于生猪饲养总值的6.41%，每头出栏生猪产生的环境成本为104.35元。《中国畜牧兽医年鉴》的统计数据表明，在没有考虑环境因素的情况下，2013-2014年我国生猪规模养殖平均净利润约为132.14元/头，生猪养殖的低收益使养殖户难以负担环境成本控制投入；环境资源的公共物品属性以及养殖污染的显著外部性，使得政府成为控制生猪规模养殖环境成本最基本也是最重要的主体。近几年湖南省生猪养殖污染防治的财政投入资金主要来源于农村沼气工程项目、生猪标准化规模场建设项目、生猪调出大县奖励以及现代农业发展资金等项目中抽出一定比例（约为10%）；专项投入是2012年中央对双峰、岳阳、衡南、浏阳、湘潭、攸县、桃源7个项目县每年投入340万元用于生猪清洁养殖示范[26]。资金量非常少，远远无法满足全省生猪规模养殖环境成本控制所需资金。因此，资金缺口增加了生猪规模养殖环境成本控制的难度。

2.6.2 养殖户的有限理性 舒尔茨认为，作为“理性的小农”，当他在面临几个可供选择的方案时，会选择能够给他或他的家庭带来效用最大化的方案[27]。对湖南省生猪养殖户的调查表明，76.25%的养殖户认为治理养殖污染降低环境成本是政府与养殖户共同的责任，资金的投入应以政府为主；极少部分养殖户认为污染治理的资金投入应完全由政府来提供，但其愿意提供必要的务工[28]。在养殖污染物的处理方式上，养殖户是“理性的小农”，在不同客观条件限制下具有不同的“理性限度”，利益权衡下，有限理性的养殖户对养殖废弃物很容易做出“不加处理随意排放”的选择。

2.6.3 市场环境的影响 市场环境对养殖户环境成本控制行为的影响主要源于劳动力的稀缺，即农户从事农业生产和非农就业的收入比较差异。随着区域经济快速发展和市场发育逐渐完善，非农就业机会增多，大量农村劳动力向非农产业转移，工资性收入快速增长。2012年湖南省农村居民人均工资性收入为3 847元，占人均纯收入的51.71%，首次超过50%，成为农民最主要的收入来源。这一现象通过利益均衡和利益预期影响养殖户养殖污染物的处理行为。首先，随着农村劳动人口的大量进城务工和化肥的广泛使用，种地农户用化肥取代了生猪粪肥以降低劳动成本，粪肥失去了传统的还田功能；其次，生猪规模养殖伴随污染物的集中大量产生，造成了巨大的环境损害，但养殖户对控制环境成本投入回报预期少，且环保投资要经过长期才能见效，他们更多关注眼前利益，于是养殖户为减少环境成本控制投入，将生猪养殖污染物随意堆放或就近排入水体的现象严重。

3 结论与建议

3.1 结论

1）2010-2014年湖南省生猪规模养殖造成年均环境成本252 144.84万元，其中，土壤污染、水体污染、重金属污染、大气污染造成的环境成本分别为17 278.44万元、216 811.60万元、16 055.09万元、1 999.71万元。环境成本控制基数大。

2）养殖污染物排放量呈增长趋势，减排基数大。2010-2014年间，湖南省生猪规模养殖污染物中COD、BOD、NH3-N、CH4、N2O的年排放总量变化分别在 99.89-128.18 万 t、22.44-28.79 万 t、2.92-3.77万t、5571.17-6260.98 t、47.19-53.03 t之间，年际间呈稳定增长态势，未来生猪规模养殖污染物总量减排基数大，污染防治任务艰巨。

3）由于各县市养殖规模、耕地情况等不同，地区间污染程度差异大，污染物排放量呈向养殖优势区域、养殖密集区发展趋势。其中，张家界市、湘西自治州、益阳市的耕地生猪粪便氮素养分负荷远低于全省水平，长沙市、湘潭市、株洲市、岳阳市、常德市、娄底市均高于平均水平，造成局部区域养殖污染负荷过高，环境风险较大。特别是娄底市，生猪粪尿已在该区域造成了严重的土壤污染。因此，以上区域在发展经济的同时需统筹兼顾，合理调整生猪养殖规模与布局。

3.2 建议

1）建立健全成本分担机制。将获取的生猪标准化规模场建设项目、生猪调出大县奖励等专项资金向环境成本控制倾斜，对污染少、环境成本控制效果好的养殖场实施补贴，明确补贴渠道、补贴方式和保障体系，实现环境成本控制的投资成本在各级政府、规模养殖户间的合理分担。

2）通过政策支持和科学引导，通过教育、创建、培训、示范、宣传等多渠道，使养殖户树立科学养殖、生态养殖的观念，不断提升其对生态环境的认知水平。对标准养殖示范场和养殖污染生态治理试点企业的成功经验广泛宣传、推广，发挥典型个案的外溢效应。

3）完善农村金融供给机制，在尊重养殖户供需意愿的基础上，结合地区养殖活动实际，以贴息、放宽放贷条件、降低贷款利息率等方式，实现融资方式的不断创新，以满足养殖户的资金需求。

4）规划区域布局。依据“洞庭湖畜禽养殖污染防治专项整治行动方案”、“湘江干流两岸养殖污染防治工作实施方案”、“浏阳河流域畜禽养殖污染专项整治行动工作方案”等，对生猪规模养殖划定禁养区、限养区、宜养区，对禁养区的规模养殖场依法关闭或搬迁并帮助其转型，对限养区的规模养殖场加强调控，努力实现生猪养殖的减量、转型，以控制生猪规模养殖环境成本。

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