畜禽粪便综合养分管理计划在规模猪场的实践探索—以江西绿丰生态农业园有限公司为例

2015-05-21吴志坚吴志勇徐晓云余峰张磊

江西畜牧兽医杂志 2015年3期

吴志坚，吴志勇，徐晓云，余峰，张磊

（江西省畜牧技术推广站，江西南昌 330046）

随着社会经济快速发展，畜禽规模化养殖迅速崛起，集约化养殖产生的畜禽粪便无法得到妥善的处理和还田利用，导致环境污染的问题日趋严重。同时，化肥的过量使用，导致土壤板结、地力下降、土地退化和重金属污染现象日益突出[1]。如何将养殖粪便综合有效利用，既能提高土壤肥力，又可以减少污染物排放，从而保护环境，成为了我国畜禽养殖业亟待解决的问题。本文以江西绿丰农业生态园有限公司（下文简称江西绿丰）为案例，介绍了畜禽粪便综合养分管理计划的实践情况，该场通过实施畜禽粪便综合养分管理计划，将粪便作为养分还田，既充分利用粪便资源，提高了土壤有机质和肥力，又减少化肥使用和水土流失，实现了种养业协调发展。

1 畜禽粪便综合养分管理计划概述

为实现发展农业的同时满足自然资源保护的目标要求，减少畜禽养殖对环境和公共健康的影响，1999年美国联邦环保总署（EPA）和美国联邦农业部（USDA）协商，联合制定了一个国家畜禽养殖战略措施，实施一项需要通过专业认证的综合养分管理计划（Comprehensive Nutrient Management Plan，CNMP），包括粪便和废水预处理和储存（Manure and Wastewater Handling and Storage），田间措施Land Treatment Practices，养分管理Nutrient Management，优化畜禽饲养管理（Feed Management）、备选利用处理方式（Other Utilization Activities）以及跟踪记录（Recordkeeping）6个方面内容，其核心是在畜禽粪便还田利用的同时将环境保护与养分管理结合起来，充分利用自然资源来防治水土流失、粪肥应用和有机产品生产，通过对水质标准的监控，解决好养殖场的粪便处置、农作物生产区域和土地上粪肥的应用问题。CNMP计划涉及畜禽养殖场产生的所有废弃物和养分处理，可作为环保总署（EPA）的养分管理计划NMP一样使用，代表了美国养分管理的最高水平。CNMP在美国实施10年来，共有257 201个养殖场实施了CNMP计划，总投入195亿美元，每个养殖场投资约76 000美元，估计共有135万t氮和63万t磷得到还田利用[2]。

2 养分管理计划在江西绿丰的实践

2.1 江西绿丰企业概况

江西绿丰位于江西省新建县溪霞镇，是一家从事优质种猪和瘦肉型商品猪生产、果业、苗木和水产养殖的农业综合开发企业。公司原种猪场现有能繁母猪800头，年出栏生猪16000头，其中种猪6000头（40~50 kg/头），商品猪 10 000头（110kg/头），饲养总重量（按出栏计）约为1 370t，自繁自养、均衡产仔；公司配套有果园43.33hm2，养殖水面13.67hm2；公司配套建设了养殖废弃物综合利用及污染治理系统工程，包括干粪发酵、病死猪高温生物降解、养殖废水厌氧发酵、沼液综合利用和沼液工业化处理达标排放五个子系统。主要有防雨、防渗、防溢流干粪储存发酵场300m2；病死猪等养殖废弃物无害化处理站30m2，病死猪高温生物降解设备1台；固液分离及兼氧调节池600m3、地下地上混合式厌氧发酵罐1 200m3、连体储气柜200m3、沼液贮存池500 m3；沼液自动压力控制浇灌系统1套、沼液输送管道1 000m；沉淀池200m3、间歇A/O池1 200m3、MBR 池 120m3。

2.2 生产基准情况

2.2.1 生猪存栏。该场常年平均存栏生产母猪800头，生产公猪24头，合计存栏7 170头（见表1）。

2.2.2 废弃物产生。猪场年产粪尿6 076t，其中鲜粪2 241t、尿3 835t。全年养分产生量氮为51.61t，磷为6.56t（见表2）；废水产生量为80~120t/d，年产沼液36 500m3，废水总储存池体积3 800m3，可储存30~48d的废水（沼液），经现场检测，沼液养分和污染物含量为：COD约28 000mg/L，NH3-N约430mg/L，TP约210mg/L；猪场年产病死猪（含胎衣、死胎）约6t，经高温生物降解处理可产生有机肥5t，其有机质、养分及重金属含量详见表3。

表1 各类猪常年平均存栏量

表2 猪场粪便和养分产生量[3]

表3 病死猪处理后产物有机质、养分及重金属含量%，mg/kg

表4 种植基地树种结构

2.2.3 种植基地情况。养殖废弃物经无害化处理后主要用于种植柚子树、橘子树、香樟和桂花树等观赏绿化树及果树，总面积43.33 hm2，总共39 000株，其中投产期果树约28 000株，每棵树年平均产果80kg，总产量约为2 200t，详细树种结构见表4。

种植基地的土壤为酸性红壤土地，随机多点采样检测土壤有机质、N、P、K等数据，结果见表5。

表5 种植基地土壤检测结果

2.3 养分管理计划

2.3.1 养分投入优化计划

2.3.1.1 优化饲料配方

采取“利用氨基酸平衡降低蛋白日粮减少氮的排放”，“添加植酸酶能够减少磷的排放”，“添加微生态制剂，改善肠道环境，提高营养物质的利用率，减少粪污量的排放”和“合理使用有机微量元素减少矿物质的排放”四项技术措施，减少生猪养殖过程中的废弃物排放量。该猪场母猪和育肥猪采用的各阶段饲料营养含量见表6和表7。

表6 母猪各阶段饲料营养含量MJ，%

表7 育肥猪各阶段饲料营养含量表MJ，%

2.3.1.2 加强饲养管理，提高饲料利用率

采取“三改两分”技术。即改水冲清粪为干清粪，改无限用水为控制用水，改明沟排污为暗沟排污，实行雨污分离和固液分离，减少废水排放量。

采用多样化的日粮搭配。多种饲料搭配应用可以发挥蛋白质及其他营养物质的互补作用，从而提高蛋白质等营养物质的消化率和利用率。

定时、定量饲喂。固定每天喂猪的时间和次数，使猪的生活有规律，促进消化液的分泌，提高猪的食欲和饲料利用率；定量饲喂，不能忽多忽少，以免影响食欲，降低饲料的消化率。

2.3.2 废弃物综合利用计划

2.3.2.1 猪场主要废弃物

①干粪。干粪经堆积发酵后用作有机肥，优先用于公司的果树和苗木基地，多余部分出售给周边农户用于种植蔬菜、水果等。

②猪尿、饮用余水等养殖废水。养殖废水全部进入沼气设施（CSTR）进行厌氧发酵，产生的沼气经脱硫后能源利用，沼渣进入干粪堆积发酵系统，沼液进入沼液贮存池，通过自动压力控制浇灌系统经管道输送至果园、苗木基地施用，雨季、非施肥季节以及沼液利用不完时，沼液超过沼液贮存池最大贮存量后经溢流沟溢流至好氧系统，经“间歇A/O+MBR”工艺进行深度处理后达标排放。

③病死猪、胎衣等废弃物。该类废弃物经高温生物降解生成有机肥，可全部用于果树和苗木基地施肥。

2.3.2.2 废弃物综合利用工艺

图1 江西绿丰生猪养殖废弃物综合利用工艺

2.3.3养分管理及施肥情况。该场养分综合管理按照作物对N元素的需求进行测算，具体计算参数为：堆积发酵的猪粪含水量70%左右，含N量（以干基计）为2.71%；沼液中含N量为0.49g/L[4]。按照年产100kg的结果柚子树，每年每株施纯氮1.2kg，1~3年生小柚子树，年施纯氮0.5kg/株，低产果树及绿化树根据产量和树大小，按0.6~1.0kg/株施用。

干粪主要用于作基肥、落果肥、寄冬肥，以春季和秋、冬季施肥为主，采取环状沟施肥法；沼液主用日常追肥，沼液采用平行沟施肥法或者浇灌，可根据果树生长、天气等情况一年四季施肥，可配合浇水同时使用，详细施肥量见表8。

种植基地年利用干粪1 648.5 t，占产生量的73.56%，剩余592.5t干粪堆积发酵后出售异地利用；年利用沼液27 920m3,占76.49%，其余8 440m3沼液经“间歇A/O+MBR”工艺进行深度处理后达标排放；病死猪无害处理产生的有机肥5t可以全部利用，详见表9和表10。

表8 种植基地各树种N需求量及有机肥用量

表9 废弃物年利用总量

表10 废弃物综合利用率

2.4 其他综合养分管理措施

树下套种多年生低矮牧草（如三叶草等），防止多余养分和水土流失，提高土壤有机质含量。

充分利用树林周边现有的灌木林作为养分拦截带，保持养分和水土不流失；在树林周边没有灌木林防护的地方，栽种3m宽的灌木林或水草沟做养分拦截带。

采用备用措施，将利用不完的沼液进行深度处理后达标排放，不会对环境造成不良影响。

制订养分管理计划执行文件，并将计划的运行和操作进行随时和长期记录，积累形成历史数据。主要记录粪肥的养分和土壤成分测试结果、病死猪无害化处理情况、每次粪肥或商业肥料的施用情况、农作物和其他植物种植品种、面积和产量、每次施肥量、粪肥输送给第三方的量、在执行过程中有关粪肥使用情况变化等。

表11 实施粪便养分管理计划前后土壤养分及微量元素含量

3 讨论

3.1 对土壤的影响

据笔者在果园不同方位选择3处地点，在施用粪便前和施用1年后分别采样检测养分及部分微量元素的结果（结果见表11）表明：实施粪便综合养分管理计划1年后，土壤中有机质、氮、磷分别是实施前的6.58、2.69、9.20倍，对土壤的改良作用非常显著；钾的含量略有下降，为实施前的83%，分析是生猪粪便中钾含量较低，不能满足作物的需求，提示我们在实施粪便综合养分管理计划中需要适量补充施用钾肥；另外，土壤中铜和锌的变化值得关注，铜、锌分别比实施前增长了3.71和6.50倍，虽然美国在实施畜禽粪便综合养分管理计划过程中没有对铜、锌进行监测，但数据提示我们生猪粪便的施用对土壤铜、锌含量影响较大，需要在实施粪便综合养分管理计划过程中长期跟踪监测土壤中铜、锌的含量。

3.2 经济社会效益

畜禽粪便综合养分管理计划理念刚刚在国内兴起，尚处于学习探索阶段，江西省畜牧技术推广站率先在规模猪场进行示范试点，帮助江西绿丰农业生态园有限公司、江西盛源牧业有限公司蒋家猪场、万安青稿塘养猪场等规模猪场制订畜禽粪便综合养分管理计划并实施。目前，江西绿丰已显现明显的社会经济效益，其余2个猪场也正在实施中，江西盛源牧业有限公司采用“猪-沼-油茶”模式，万安青稿塘养猪场采用“猪-沼-苗木”模式，均已取得初步成效，社会效益和经济效益明显。

江西绿丰通过实施畜禽粪便养分管理计划，干粪综合利用率达100%，其中自有种植基地利用73.56%，异地利用26.44%；养殖废水（沼液）的综合利用率达76.49%，其余23.51%的沼液经“间歇A/O+MBR”工艺进行深度处理后达标排放；病死猪无害处理综合利用率100%。整个猪场基本做到废弃物了“零排放”，对外部环境无污染，年减排COD可达100多t，社会效益显著。种植基地年利用干粪1 648.5t，沼液 27 920m3,利用 N 为 27.08t，折算成尿素为58.87t，按2 000元/t计，可节省化肥11.77万元；同时据资料介绍，柚子树施用有机肥可提高柚子产量，提升果品质量，由于未做相关对比实验，暂无具体数据。

3.3 存在问题

畜禽粪便综合养分管理计划在规模猪场实践仍处于探索阶段，在养分管理方面做得比较粗放，主要存在以下问题：1、只做了氮的养分管理，没有将氮、磷和钾全部纳入到综合养分管理；2、基础数据不全，做的相关检测较少，不能做到定期监测猪场各类废弃物中氮、磷和钾等养分含量和定期开展土壤成分分析，无法做到精准施肥；3、缺乏在江西种植绿化苗木、油茶和柚子树等非主要作物的各类养分需求等相关数据和实践经验，难以开展基于农场（包括种植和养殖）的综合养分平衡测算；4、缺少能够制订养分管理计划执行文件，指导猪场实施综合养分管理计划的专业人员；5、缺乏政策和资金扶持。

3.4 建议

畜禽粪便综合养分管理计划是一项系统工程，美国将其列为国家畜禽养殖战略措施（unified national strategy for animal feeding operations）加以实施；我国刚刚引入畜禽粪便综合养分管理计划，更加需要政府主导推动，建议将其作为畜禽养殖废弃物综合利用的主要措施进行推广应用。

3.4.1 建立养殖业与种植业协调的许可证制度。借鉴美国综合养分管理办法，树立耕地保养和可持续利用的理念，摸清各地规模化畜禽养殖场粪污处理和综合利用情况，通过测土配方掌握耕地养分总体情况，研究制定耕地养分承载力参数，实行畜禽养殖污染物排放总量控制，建立养殖业与种植业协调的许可证制度，为种植业和养殖业结合提供制度保障。

3.4.2 对畜禽规模养殖场实行养分管理。要求畜禽规模养殖场除动物防疫许可证外，增加养分管理许可证。养殖业粪污作为有机肥优先还用到田间去，养殖场要有足够的土地来消纳养分。消纳用土地可以是租赁的、也可以是周围农民的，但必须要有相关的确认手续。无论对于新建规模养殖场，如果周围没有足够的土地消纳粪污，该养殖场就必须用环保方式对粪污进行处理后达标排放，否则不能立项。

3.4.3 发挥政府主导作用。设立专项资金，对实施畜禽粪便综合养分管理计划的养殖场进行补贴；制定相关扶持政策，对实施畜禽粪便综合养分管理计划的养殖场实行项目倾斜；鼓励和扶持规模养殖场应根据养殖规模建设足够的粪肥储存设施，以满足农作物用肥的数量和时节要求；控制畜禽饲料中的重金属含量，防止重金属因粪肥使用流向耕地。

3.4.4 加大技术支持力度。有关部门要加大技术培训力度，培养能够实施综合养分管理计划的专业人员和师资力量；加强测土配方和粪肥的养分测试，为养殖场提供合理化的施肥建议；研发粪肥和沼液施用的农业机械，减少施用过程中的养分流失和对环境的影响，减轻劳动强度。