畜禽养殖废弃物处理与利用概况及影响因素*

2017-02-02朱静刘向萍

家禽科学 2017年5期

关键词：种养废弃物粪便

朱静，刘向萍

（江苏省家禽科学研究所，江苏扬州 225125）

畜禽养殖废弃物处理与利用概况及影响因素*

朱静，刘向萍**

（江苏省家禽科学研究所，江苏扬州 225125）

绿色畜禽业有利于保护生态环境以及实现畜禽业的可持续发展，而绿色畜禽业的发展涉及自然环境、资源、畜禽产品安全等多方面因素。文章围绕畜禽养殖废弃物处理与利用模式的研究概况以及养殖规模、养殖方式、污染防治技术、经济成本和政策设计对畜禽养殖废弃物处理与利用的影响等方面进行初步分析，为探讨我国畜禽养殖废弃物处理与利用的优化模式及发展绿色畜禽业提供理论依据。

畜禽养殖废弃物；处理与利用；绿色畜禽业

目前我国畜禽养殖业正朝着规模化、集约化、现代化方向发展，畜禽养殖业已成为我国国民经济的支柱产业，畜禽养殖业在迅速发展的同时，养殖废弃物也在大幅增加[1，2]。畜禽养殖废弃物主要包括畜禽粪便、养殖过程中的废水、废饲料、散落的羽毛以及畜禽舍产生的恶臭气体等。据2016年农业部统计，我国每年产生的畜禽养殖废弃物已达到38亿吨，而综合利用率与无害化率分别不足60%和50%。在资源化利用率和无害化处置率都不高的情况下，畜禽养殖废弃物的环境污染问题逐渐凸显[3]。绿色畜禽业有利于保护生态环境以及实现畜禽业的可持续发展。绿色畜禽业的发展涉及自然环境、资源、畜禽产品安全等多方面因素。广义上的绿色畜禽业指以可持续发展理论为指导原则，从减少环境污染、保护和节约自然资源、注重自然生态平衡的角度出发，生产无污染、无公害畜禽产品的产业。目前，绿色畜禽业主要致力于畜禽养殖方式和养殖废弃物处理方式的优化选择以及环境政策、养殖规模等对资源利用方式、技术采用以及农场收益的影响等方面的研究。本文对畜禽养殖废弃物处理与利用概况以及养殖规模、养殖方式、污染防治技术、经济成本、政策设计对畜禽养殖废弃物处理利用的影响等方面进行初步分析，为探讨我国畜禽养殖废弃物处理与利用的优化模式及发展绿色畜禽业提供理论参考。

1 我国畜禽养殖废弃物处理与利用模式概况

目前我国畜禽养殖废弃物的处理与利用依照无害化、减量化、资源化三大原则进行，主要利用模式有能源化、资源化和工业化，从产前、产中和产后三个阶段防止畜禽废弃物污染。

产前治理主要采用源头控制技术，该技术主要有两种，第一种是生态环保饲料防治，从源头减少污染物的排放，主要通过饲料资源的合理利用及现代配合饲料技术的应用。如兰方菲[4]研究表明，在不影响生长猪生产性能和维持健康状况的前提下，低蛋白日粮可以降低成本，促进粪氮减排。张乃锋等[5]研究表明，低排放日粮可提高育肥猪生长性能和饲料消化率，减少粪便氮、磷排泄和环境污染；第二种是饲料添加剂防治。随着现代生物学技术的发展，酶制剂、酸化剂、微生态制剂、天然植物提取物、寡糖等饲料添加剂广泛应用于畜禽饲料中，其在促进动物生产性能和免疫功能的同时降低了畜禽养殖业对环境造成的污染。如Upadhaya等[6]研究表明日粮中添加甘露聚糖酶对试验猪的生产性能和养分消化率无影响，但能降低NH3排放。刘嘉莉[7]研究表明日粮25%磷酸氢钙水平添加植酸酶既能提高鸭的生产性能，同时对污染物减排的效果最佳；日粮中添加700mg/kg丁酸钠能在提高鸭生产性能的同时有效降低鸭粪对环境的污染。赵建文[8]研究表明1日龄肉鸡饮水中添加1.2×106/ml左右PRO-JY制剂（内含嗜酸乳酸菌、酿酒酵母、芽孢杆菌等活菌的液态制剂）能有效降低鸡舍氨气浓度。周霞[9]研究表明日粮中添加肉桂、丝兰、一串红、桂花提取物均能显著改善肉鸡生长性能，增强机体免疫机能，且能降低鸡舍中的氨气浓度，改善饲养环境。

产中治理主要是控制环境。其一可以通过改善饲养管理条件来控制臭气的产生，如栽种一些有吸附作用的植物，来阻滞恶臭气体和粉尘；其二可在畜禽养殖场内安装物理除臭设备，如生物过滤器等[10]消除或减少空气中的臭气，以达到净化环境的目的；其三采用发酵床等生态健康养殖模式。发酵床养殖模式是将益生菌拌入垫料，将畜禽粪便中的有机物发酵分解成无机物，实现畜禽养殖的无污染、无臭气、零排放。庞海涛[11]研究表明发酵床养殖模式可有效降低鸭舍空气中需氧菌和氨气的浓度，改善鸭舍环境。

产前和产中治理无法在本质上消除畜禽养殖废弃物对环境的污染，故而产后治理是防止畜禽养殖废弃物污染环境的关键。鉴于畜禽养殖废弃物自身的特性，目前主要对其资源化利用，主要包括肥料化、饲料化和能源化利用三方面。肥料化利用主要采用传统堆制和好氧发酵堆肥技术，运用一些特殊菌种对畜禽粪便进行分解处理，调整畜禽粪便的营养成分比例，使之成为有标准指标的有机肥[12]。饲料化利用，如鸡粪经加工处理后可作为猪、牛、养的饲料，同时畜禽粪便经生物发酵后也可用于养殖鱼类、蚯蚓和蝇蛆等，但由于存在安全隐患，并不提倡这种方式。能源化利用主要通过厌氧发酵技术生产沼气和沼肥，沼气主要用于发电、供暖或替代煤气[13]。

2 畜禽养殖废弃物处理与利用的影响因素

2.1 养殖规模对畜禽养殖废弃物处理与利用的影响研究表明，畜禽规模化养殖将引发多层次的环境污染问题，具体表现在畜禽养殖过程中排放的粪尿及有害气体等造成的环境污染[14]。目前有关养殖规模对开展畜禽养殖废弃物处理利用的研究不尽相同。仇旭广等[15]研究表明，畜禽粪便处理方式受养殖规模影响较大，养殖规模化将加剧畜禽污染。原因可能是养殖规模程度较低的家庭散养户有足够的土地消纳畜禽养殖废弃物，能够实现种养结合，使得畜禽养殖废弃物无害化处置率较高[16]。张晖等[17]研究发现，养殖规模越大，农户对于畜牧业污染种类认知能力越强，因此养殖规模的扩大是控制养殖污染、减少温室气体排放的一种有效途径。Zheng等[18]研究认为，中等规模养殖户对畜禽养殖废弃物处理的行为并非介于个体养殖户与大规模养殖户之间，某些中等规模养殖户同大规模养殖户一样，对畜禽养殖废弃物处理与利用地较好。而潘丹等[19]研究显示，小规模和大规模养殖所产生的畜禽污染较低，而中等规模养殖所产生的畜禽污染较大。其原因可能与种养结合比例、政府环保规制程度以及政府补贴程度有关。养殖规模对畜禽养殖废弃物处理方式的影响显著，养殖规模较大，废弃物总量大且集中，难以通过种养结合的方式，需考虑堆肥等处理方式。国外一般养殖规模小，分散分布，畜禽产生的废弃物能被附近的耕地容纳。因此，要实现种养结合，需要合理布局养殖场，规模适中，且分散分布。

2.2 养殖方式对畜禽养殖废弃物处理与利用的影响我国畜禽的养殖方式正逐渐从散养向专业化、集约化养殖转变。散养模式下养殖户将畜禽养殖业和种植业相结合，畜禽粪便利用率较高；而专业养殖场由于缺乏消纳畜禽粪便的农用田，导致种养分离，使得畜禽粪便的循环利用率下降[15]。实践证明，农牧结合、种养结合和循环利用是资源化、减量化、无害化解决畜禽养殖污染的根本途径[20，21]。顾晓峰[22]研究表明小型种养结合生态家庭农场模式可实现猪粪尿资源化利用，并改善农业生产环境。常维娜等[23]认为“以种定养”、“以养促种”的“种养平衡”发展模式可促进畜禽养殖废弃物的高效循环利用，降低环境污染风险。近来兴起的发酵床养殖是基于自然农业理念，运用微生物处理技术，达到控制畜禽粪便排放与污染的一种养殖模式。夏晓方[24]研究表明，生物发酵床技术可降解鸡舍中的氨气。林启才等[25]研究显示，将生物发酵床技术在示范区畜禽养殖企业推广应用后，畜禽养殖废弃物可以实现高效循环利用，进而减少废弃物的排放。发酵床养殖模式可促进生态环境建设并节约资源。未来，以种养循环、发酵床养殖等为代表的生态养殖模式将是我国畜禽养殖废弃物处理与利用的主要模式。

2.3 污染防治技术对畜禽养殖废弃物处理与利用的影响目前，我国畜禽养殖废弃物处理与利用的模式有能源生态模式（以沼气系统为核心的能源化利用技术）、能源环保模式（基于干湿分流的固体粪便发酵堆肥和污水处理的达标排放技术）、种养平衡模式（种养结合）、生物发酵床模式（以生物发酵床为主的生态养殖技术模式）、土地利用模式（建立有机肥厂，基于干湿分离的固体粪便发酵生产有机肥和污水的净化处理技术）和达标排放模式（以污水处理工程为核心）[26，27]。其中，能源生态模式和能源环保模式是当下解决畜禽养殖场环境污染的主要模式。吕文魁等[27]基于嵌入AHP理论的德尔菲法，首次分析了能源生态模式、能源环保模式和生物发酵床模式3类畜禽养殖废弃物综合利用模式的可行性，结果表明，沼气系统是更为可行的畜禽养殖废弃物综合利用模式；同时，不同规模的养殖场应采取不同的畜禽污染防治技术模式。畜禽养殖废弃物能源化处理是经济有效的处理方法，目前来看，沼气和生物天然气是核心处理技术。但对操作要求较高，操作不当，容易引起对环境的二次污染。未来，需积极研究新的畜禽废弃物处理技术，将废弃物得到更加充分的利用；同时要坚持循环经济和清洁生产的理念，减少畜禽废弃物的产生和排放。

2.4 经济成本对畜禽养殖废弃物处理与利用的影响与一般的工业污染和生物污染的治理不同，规模化畜禽养殖废弃物治理难度大，且投入成本大、效益低[28]。畜禽养殖废弃物的管理需综合考虑技术、经济和环境间的相互影响和关系，近来，有研究者从经济成本角度对畜禽养殖废弃物处理与利用技术的可行性进行了分析。马荣华等[29]研究认为沼气工程在经济角度上是较为有效的技术。吕文魁等[27]研究表明，综合减排效益、技术工程和技术经济的各项评价因子，沼气系统是更为可行的畜禽养殖废弃物综合利用模式。孙育峰等[30]研究认为以畜禽粪便有机肥为中心环节的种养结合模式可使企业直接性的经济投入下降，但养殖废弃物利用率明显上升，有利于企业的长远发展。钟珍梅等[31]运用能值理论评估了以沼气为纽带的种养结合循环农业循环模式，认为从经济效益和可持续发展角度该模式具有广阔的应用前景。畜禽养殖行业利润较薄，废弃物处理需政府加大经济支持以及管理力度，以保障畜禽养殖健康快速发展和促进环境友好型社会的建设。

2.5 政策设计对畜禽养殖废弃物处理与利用的影响政策立法方面，我国环保部颁发了《畜禽养殖业污染防治管理办法》（2001）和《畜禽养殖业污染物排放标准》（2003）以及《畜禽养殖业污染防治技术规范》（2002）和《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》（HJ497-2009），重点对畜禽粪便、粪水和病死畜禽等的处理及恶臭控制技术等进行了规范。同时，农业部发布的《畜禽粪便无害化处理技术规范》（NY/T 1168-2006）也对畜禽粪便处理场地的要求和布局，粪便的收集、贮存和处理等进行规范。已于2014年1月1日正式实施的《畜禽规模养殖污染防治条例》主要对畜禽养殖过程中的污染防治问题进行规定，重点关注畜禽废弃物的综合资源利用。姚文捷[32]研究表明在实施废弃物处理绿色补贴政策情况下，大多数畜禽养殖户倾向于采纳“沼气发酵”和“堆肥、还田、养殖水产”这两种能充分实现资源化利用的方式来处理畜禽养殖废弃物。鉴于技术规范类政策存在执行效力不高等问题，目前来看，以政府为主导，采取经济手段诱导畜禽养殖户的环境保护行为，即自觉进行畜禽养殖废弃物处置，变“末端处理”为“源头控制”，成为世界范围内探索解决经济发展中环境危机的有效途径。

3 结语

2016年12月，中央财经领导小组第十四次会议明确提出针对畜禽养殖废弃物 “要坚持政府支持、企业主体、市场化运作的方针，以沼气和生物天然气为主要使用方向，力争十三五时期基本解决大规模畜禽养殖场粪污处理和资源化问题”。目前，加强畜禽养殖废弃物处理和利用已成为社会各界普遍的共识，在政策支持和市场倒逼下，畜禽废弃物处理机制逐步健全，废弃物资源化水平逐步提高，但是当前缺乏成熟的可应用性技术。

因此，应切实开发出适合目前我国畜禽养殖场的畜禽废弃物处理技术，加强微生物发酵技术在畜禽养殖废弃物资源化和能源化技术和生物处理设备研发。发达国家的种养结合模式可提供一定借鉴，但由于我国有的地方养殖规模比较大，集中产生了大量废弃物，种养结合模式无法全部消纳，应考虑堆肥和厌氧发酵等方式。同时利用经济手段诱导畜禽养殖户的主动环保意识，从“产前、产中、产后”三个环节控制畜禽养殖废弃物污染，从而实现我国畜禽业的绿色生产。

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