我国规模化、集约化养殖业的迅猛发展导致畜禽粪便数量的大量增加,导致部分地区出现不同程度的环境问题。实现畜禽粪便中的养分从产生到土地合理施用的整个循环利用过程,不仅可避免环境污染,而且在资源节约等循环产业发展方面有很大的吸引力,因此了解我国集约化养殖废物产生的数量和空间分布,对以环境友好为目标,不断提高粪肥养分资源管理措施,实现畜禽养殖业可持续发展至关重要。本研究通过收集相关畜禽排泄参数并结合畜牧年鉴统计数据,计算我国畜禽粪便及养分产生数量和空间分布特征；结合当前主要的粪肥处理模式,分析我国有机废物可用于堆肥原料的潜力；结合农户、养殖场调研以及文献资料,剖析我国主要典型规模化养殖区粪肥管理现状和存在的问题；以北京郊区为例,对典型高畜禽密度养殖区的有效粪肥养分供应和替代化肥潜力进行了情景分析；以磷素为例,采用GIS数据分析了典型规模化畜禽养殖区可接受粪肥施用的农田面积,估算了2030年的畜禽粪肥中磷素产生量、不同粪肥施用管理模式对北京地区土壤Olsen-P变化的影响,从环境友好角度分析未来可施用粪肥的农田面积数量变化。主要结果如下：1.利用作物谷草比、畜禽排泄量等系数和2009年公布的国家统计数据,估算了年度的有机废物产量和养分资源量潜势。结果表明,畜禽粪肥和作物残茬是有机废物的主要来源,其中粪肥占到总有机废物的50%(以干重计),粪肥总重为6.96亿t。作物残留物占到总有机废物的45%,其总重为7.68亿t。有机废物碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)养分量分别为5.55亿t,0.20亿t,0.04亿t和0.22亿t。然而,仅有26%的作物残茬,25%的畜禽粪便,2%的城市有机垃圾和48%城市生活污泥被可作为再利用堆肥原料,这相当于为作物生产贡献了1.35亿tC,0.05亿tN,0.01亿tP,0.05亿tK。考虑中国当前的堆肥市场,特别是有必要加强高负荷区域的堆肥生产,以促进有机废物的循环使用。2.尽管我国养殖业向规模化发展,但是机械化水平差限制粪肥的运输和施用。不同地区畜禽养殖产生粪便处理方式差异明显。北京市规模化养殖场清粪方式98%为干清粪,76%的的固体粪便在室外露天堆置,由于地面裸露,极易在降雨后引起粪肥养分的径流或淋洗损失。京郊规模化养殖场64%的固体粪便以通过出售粪肥还田利用,而90%的液体粪便被丢弃无法利用。农户养殖粪便处理,北京14%和江苏67%为堆肥和沼气发酵。从堆肥的工艺来看,36%的企业采用条垛堆肥系统,而且74%的企业采用机械翻堆,64%的堆肥企业发酵周期为15-30天。鸡粪、猪粪、牛粪堆肥过程均有高量的C、N损失,C和N素损失比例范围分别为53.8-54.7%、16.3-54.3%。3.针对京郊养殖业和农用地面积现状,结合调研、收集畜禽养分排泄系数和农田养分需求等参数,估算京郊固液粪便养分资源现状及其替代化肥的潜力。结果表明：京郊畜禽固液粪便中N、P、K养分量分别为5.87、2.13、2.98万t,其中固体粪便N、P、K养分分别为4.31、2.03和1.97万t,京郊畜禽固液粪便可分别满足农田N、P、K养分需求量的99.3%、185.2%、62.7%。大部分区县粪肥中P养分产生量超过作物P需求量,粮田秸秆还田可带入的N、P、K养分分别为1.10,0.16和1.50万t,情景分析表明在秸秆还田条件下,按照磷素平衡原则估算本地区所能消纳的粪肥所带入N、P和K养分数量分别为1.83、0.99和1.03万t,同时需要补充N、K化肥分别为2.98和2.22万t,其余粪肥则需经过堆肥化处理并输往外地。经过堆肥处理,固体粪肥可提供的N、P、K养分分别下降了23%、11%和12%,外输固体粪肥堆肥可进一步减少农田氮磷负荷以及可能的环境风险。4.除坡度大于25度的农田和水源保护区附近农田不适合施用粪肥外,土壤测试磷水下决定了农田土壤消纳粪肥中磷素的潜力。京郊不同粪肥磷管理和粮食作物的种植比例对土壤测试磷变化的影响情景分析结果表明：当前粪肥产生已造成了高量的磷素盈余,且单位耕地下均粪肥磷载荷为53kg P/hm2,11%的农田不适合继续施用磷肥这是因为土壤高磷含量超过了磷环境风险的临界值。增加粮田中施用粪肥磷的比例可以减少每年的磷盈余,这样继而减轻果园和菜地磷素负荷。预计到2030年粪肥磷的年总产生量会增加到3.08万t,粮田、果园和菜地的土壤速效磷分别会增加到54.6、106.1和131.7mg/kg。磷素平衡管理方法可维持所有农田环境安全的低水平土壤速效磷,但增加京郊外运粪肥的数量。5.从政策角度,合理利用粪肥养分资源并减小环境磷风险的重要建议包括：采用平衡饲料管理减少养分排泄磷；采用合理的清粪工艺和固液分离处理,以减少废水磷排放,提高固体粪便磷收集率；采用堆肥处理减少粪肥体积,方便运输减小区域磷载荷；沼气处理可提供能量并减少N、P损失；施用粪便时保持合理的粪肥和化肥磷比例及施用量,减少土壤磷养分累积、避免淋洗或径流过程中磷养分损失。