信息化在畜禽养殖场粪污处理中的应用

王菲菲，韩 斐，蔡珍珍，解金辉，李 伟，张光辉

（1.河南农业大学，河南郑州 450002；2.河南省畜牧局，河南郑州 450008）

信息化在畜禽养殖场粪污处理中的应用

王菲菲1，韩 斐1，蔡珍珍1，解金辉1，李 伟2，张光辉1

（1.河南农业大学，河南郑州 450002；2.河南省畜牧局，河南郑州 450008）

本文介绍了畜禽养殖场粪污处理的相关软件，并从减少畜禽粪污的排放量，预测粪污的空间分布及污染水平，粪污的收集与储存，粪污处理装置的设计，畜禽粪污处理还田技术的指导和畜禽粪污处理的经济及环境效益的评估等方面阐述了信息技术在畜禽粪污处理中的应用，分析了信息技术在畜禽粪污处理中的必然选择。

：信息化；畜禽养殖场；粪污处理；应用；无害化处理；公共卫生

信息化已成为集约化畜禽养殖场经营管理的发展方向，将现代信息技术与传统的畜禽粪污的处理方法相融合，实现粪污处理的信息化，是现代集约化畜禽养殖场粪污处理的发展趋势和必然选择。

1 畜牧信息化的概念

畜牧信息化，是指为全面提高畜牧业经济的运行效率、劳动生产率、企业竞争力，在畜牧生产、管理、经营各领域不断推广和应用电脑、通信、网络等信息技术和其他相关智能技术的动态发展过程[1]。在整个畜牧信息化的建设中，硬件（电脑、网络等设备）是基础，软件（办公软件、各种应用软件）是条件，信息资源（收集的资料和消息）则是重要的生产要素。

畜牧信息化软件的应用主要包括设计饲料配方、辅助生产管理、控制与监测生产流程、统计生产数据、财务与成本分析、污染物处理系统、决策支持系统和有关专家信息系统等。

2 畜禽养殖场粪污处理相关软件

2.1 畜禽废弃物管理软件AWM

AWM（Animal Waste Management）是由美国NRCS设计、Anteon公司编制的一套畜禽废弃物管理软件[2]。该系统主要由Animals（动物）、Additions（添加物）、Runoff（流失量）、ManagementTrain（管理顺序）、Manure Master（肥料管理）等模块组成。该系统具有估算畜禽养殖场废弃物的排放总量；设计畜禽废弃物的储存和处理设备；计算每月废弃物处理装置的运行费用；根据农作物的种类及产量，粗略估算施用了处理后的畜禽粪污的农田的养分是否平衡；可产生标准的或用户定制的畜禽废弃物处理系统报告等强大功能。

2.2 畜禽污水处理、肥力管理软件MEDLI

MEDLl2.0是由澳大利亚WMPC公司设计的一款商业软件，其主要是解决畜禽污水灌溉农田引起的污染问题[3]。该系统主要由废弃物评估（Waste Estimation）、土壤水运动（Soil Water Movement）、土壤养分运动（Soil Nutrient Movement）、健康风险评价（Pathogen Health Risk）、储存池尺寸、灌溉面积优化模块（Pond size/ Irrigation Area Optimization）等模块组成。该系统具有估算每日未经处理的畜禽粪污的构成和体积以及处理后粪污的成分和体积的变化；根据不同作物的需肥特性、产量情况、土壤肥力条件等因素，计算每公顷土地宜施用的畜禽粪污的数量并选择适宜的施用时间；计算贮存池的体积与农田灌溉面积之间的最佳组合等功能。

2.3 集约化畜禽污染物肥力管理软件

Vermont Manure Nutrient Manger （and Dairy Production Estimator）系统主要有估算畜禽粪污产生量及养分含量；根据作物的需肥特性和土壤肥力，提供单位土壤施用化肥及畜禽粪污的数量；估算作物施用肥料的成本等强大功能。

2.4 畜禽废弃物污染地表及地下水风险评价软件

Livestock Waste Storage和Livestock Yard Management这两款软件都是基于DOS系统的软件。其均由两部分构成：一部分是对畜禽粪污的特点，其对环境的危害，粪污处理的方式方法及各方法的优缺点等的描述及图件；另一部分为畜禽粪污污染风险评价专家系统，用户可利用此系统评价集约化畜禽养殖场对环境污染的危害性。

2.5 养殖场畜禽粪污管理系统

养殖场畜禽粪污管理系统的总体框架和开发平台采用Visual Basic 6.0，数据库平台采用Microsoft Access，最后通过Visual Basic集成[4]。系统由基本信息、耕地信息、作物信息、储粪池信息、动物信息、粪肥管理和数据库管理七大模块组成。具有预算养殖场粪污的负荷量，并在粪污总量超过粪池容量时，发出警报；根据配套耕地特点，作物栽培计划，预算畜禽粪污在耕地中的推荐施用量；制定合理的粪污还田利用计划等功能。

3 信息技术在国内外畜禽粪污处理中的应用

国内外处理畜禽粪污的方法很多，主要是通过制定相关政策法规，完善畜牧场设计方案，制定科学合理的饲料配方，采用先进的清粪工艺和饲养管理技术，提高氮、磷、钾的利用率，减少粪污排放量，以降低其对环境和人类的危害；本着“减量化、无害化、资源化”的原则，对已产生的粪污通过物理、化学及生物等方法进行无害化和资源化的处理和利用。

3.1 信息技术在减少畜禽粪污产生量中的应用

一种营养物质的排出量可能受多种因素的影响，包括饲料质量、来源及加工工艺、动物的年龄、品种、营养状况及环境因素等。只有更精确的计算养分利用率及动物的营养需要量，才能准确配置出符合不同生长阶段的动物日粮，提高饲料利用率，减少其排放量。中国农业科学院畜牧研究所及博思软件科学有限公司研制“三新饲料配方系统一2000”和“农博士”饲料配方软件[5]，可弥补专业知识不足带来的弊端，达到轻松设计畜禽饲料配方，提高饲料利用率，降低畜禽粪污排放量的目的。

3.2 信息技术在预测粪污的空间分布及污染水平中的应用

GIS（Geographic Information System）是一个能用于进行有效搜集、储存、更新、处理、分析和显示等所有形式的地理信息的计算机硬件、软件、地理数据和有关人员（用户）的有机集合[6]。利用GIS技术，用户可以很方便的管理并分析畜禽粪污的产生区域，各区域粪污的产生量、成分、体积等特征参数，评估畜禽粪污对农作物的营养价值，预测粪污产生的污染区域分布等，并可结合专家系统及农田管理系统，提出畜禽养殖场位置建设的建议，计算畜禽粪污合理施用于农田的面积等信息。

3.3 信息技术在畜禽粪污收集、储存中的应用

AWM，Livestock Waste Storage等软件可根据畜禽养殖场的生产设备情况及粪污利用方式确定粪污收集、储存的方法，对粪污储存的地点提出建议，计算粪污收集和储存的数量、体积、所需人力、物力等。其中，AWM还能对灌溉废水的农田营养元素是否平衡进行粗略估算，指导养殖户将废水合理施用于农田，避免作物生长需肥期与畜禽粪便使用期不一致造成的环境污染和肥料的浪费。

3.4 信息技术在设计畜禽粪污处理装置中的应用

畜禽粪污处理设备的设计是涉及工艺、建筑、机电和给排水等的系统工程，需要多专业工作人员的配合。传统的手工制图式设计方法存在很大的不足，既不方便修改工程图又需花费大量的人力、物力。而CAD技术能很好地克服上述不足。应用Auto CAD、3DSMAX、Photo Shop等核心软件能方便地绘制各种工程图及整体效果图，并能制作动画。粪污处理软件如AWM、MEDLI等也提供了专业的粪污处理设备设计功能。

3.5 信息技术在提供畜禽粪污还田指导中的应用

畜禽粪污经处理后还田利用的途径有多种，如浓缩制成有机肥料；进行沼气发酵，沼渣还田等。MEDLI、Vermont Manure Nutrient Manager、WISPER、养殖场畜禽粪污管理系统[4]等软件可根据不同农作物的需肥特性、产量、土壤肥力条件等因素，计算每公顷土地宜施用的畜禽粪污的数量，并确定最佳施用时间等。

3.6 信息技术在分析污粪污处理的经济与环境效益中的应用

畜禽粪污之所以未能得到有效的处理，并非畜禽粪污的处理工艺不够先进，而是因为粪污的处理需要大量的资金，如果企业在畜禽粪污处理方面投入了大量的资金却得不到相应的回报，这种违背价值规律的经营活动在市场经济条件下是无法进行下去的。因此，畜禽粪污的处理费用要控制在一定的范围内，这就要求畜禽生产企业要对粪污处理方法和处理后的利用方式所需费用及利润进行分析计算，使粪污处理费用最少，利润最大。这种分析如果由人工完成，必然十分复杂。利用计算机软件如MAP3.0、Vermont Manure Nutrient Manager、WISPER等进行计算却相对容易。

综上所述，现代信息技术能够帮助用户采用更加合理的粪污处理系统，达到最大限度地降低粪污处理成本，提高经济效益，减少对环境污染的作用。

4 结语

现代信息技术管理系统是集约化畜禽生产经营企业的重要组成部分，是体现一个企业管理现代化程度的重要标志。现代信息技术实现了畜禽养殖场粪污的有效处理，并有目的、有计划地指导还田利用，对于保护生态环境，促进畜禽养殖业可持续健康发展具有深远意义。

[1]王鲁敏，唐秀萍.论畜牧信息化的现状与发展趋势[J].山东畜牧兽医，2009，30（8）：56.

[2]于丹，张克强，李晓光，等.畜禽养殖废弃物管理软件（AWM）及其应用[C]// 中国环境科学学会. 全国畜禽和水产养殖污染监测与控制治理技术交流研讨会论文集.广东：中国环境科学学会，2008：240-242.

[3]张硕.畜禽粪污的“四化”处理[M].1版.北京：中国农业科学技术出版社，2007，11：216-220.

[4]黄志彭.养殖场畜禽粪污管理系统的研制[D].扬州：扬州大学，2008.

[5]张克强，高怀友.畜禽养殖业污染物处理与处置[M].1版.北京：化学工业出版社，2004，3：267-275.

[6]魏振枢，杨永杰.环境保护概论[M].北京：化学工业出版社，2003，7：212.

Application of Informatization in the Waste Treatment of Livestock and Poultry Farms

Wang Feifei1，Han Fei1，Cai Zhenzhen1，Xie Jinhui1，Li Wei2，Zhang Guanghui1

（1.Henan Agricultural University，Zhengzhou，Henan 450002；
2. Henan Animal Husbandry Bureau，Zhengzhou，Henan 450008）

The related information software was introduced in the paper for effcient，harmless treatment of livestock and poultry manure，with particular emphasis on the application of information technology in livestock and poultry manure treatment and processing，including reduction of livestock and poultry manure discharge，prediction of spatial distribution and pollution level of the fecal sewage，collection and storage of the fecal sewage，design of fecal sewage treatment equipment，technical guidance of livestock and poultry manure returning and evaluation of economical and environmental benefts etc. In conclusion，the information technology was an inevitable choice in livestock and poultry manure treatment and processing.

informatization；livestock and poultry farm；the fecal sewage treatment；application；treatment；public health

S851.33

：C

：1005-944X（2014）09-0012-03

河南省世行贷款生态畜牧业咨询项目（WX（2010）-166-7）；河南省科技成果转化项目（102201310005）；国家农业科技成果转化项目（2013GB2D000287）

张光辉