桃源县畜禽养殖粪便利用现状和对策

2017-02-27侯海军邹爱华罗开武简春盛

湖南畜牧兽医 2017年1期

关键词：桃源县沼气有机肥

侯海军，邹爱华，罗开武，简春盛

（1.中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南长沙410125；2.湖南省桃源县畜牧兽医水产局，湖南桃源415700）

桃源县畜禽养殖粪便利用现状和对策

侯海军1，邹爱华2，罗开武2，简春盛2

（1.中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南长沙410125；2.湖南省桃源县畜牧兽医水产局，湖南桃源415700）

桃源县是湖南省乃至全国重要的生猪和蛋类调出大县。养殖业在给当地居民带来巨大财富的同时，也带来了严重的环境污染。文章根据桃源县畜禽养殖规模推算出桃源县年产养殖粪便达223万吨，实地调查发现养殖污便给养殖区水体、土壤和大气带来了严重的污染。走访调查表明桃源县养殖粪便利用主要以生产沼气和生物有机肥为主，分别占到20%和10%，作为动物性饲料数量较少，桃源县养殖粪便综合利用上升空间巨大。合理利用好养殖粪便，是桃源县畜禽养殖业可持续发展的重要内容，需要政府引导和扶持、科研单位技术支撑、相关企业以及养殖业主积极主动参与。

桃源县；畜禽养殖；粪便；综合利用

桃源县是湖南省乃至全国重要的肉猪和鸡蛋调出大县，是“全国生猪调出大县”和“全国蛋品基地县”蛋鸡存笼规模等位居全省第一。桃源县每年提供鲜肉约10.75万吨，鸡蛋产量11.44万吨。据桃源县畜牧兽医水产局统计（未公开），桃源县2015年底生猪养殖总量181.91万头；家禽养殖总量4 412万羽，其中专用型蛋鸡存笼量在966.23万羽；肉牛养殖总量18.59万头；肉羊养殖总量137.96万头。由此推算，桃源县2015年全年可产生畜禽粪便约223万吨，畜禽粪资源十分丰富。然而,由于畜禽粪便再加工技术落后,生产资金缺乏,导致大部分畜禽粪便资源浪费,甚至污染了自然环境,给养殖区居民的生产和生活带来了巨大的安全隐患。桃源县养殖粪资源急需找到适合当地利用的策略。合理利用好养殖粪便资源，一方面能促进桃源县养殖业的健康发展，保护农村环境，另一方面能为桃源县节约大量的化肥，增加巨大的社会财富。

畜禽粪便如果不科学利用,对桃源县环境的危害主要为畜禽粪便污染水体、土壤和大气。

1 畜禽粪便给桃源带来的环境危害

1.1 畜禽粪便污染水体

畜禽养殖场排出的污水属于高浓度有机废水，不仅含有丰富的小分子有机物，并且含有大量的N、P和K等营养物质。养殖场废水一方面通过地表径流污染地表水，从而导致水体富营养化；另一方面通过土壤渗入地下污染地下水，使水中NO2-和NO3-浓度升高，长期或大量饮用，可能会诱发人体癌症[1]。研究表明，养殖业污染是导致水源氮污染的关键影响因子[2]。

此外，粪便中的病原微生物也是养殖场污水的主要污染源之一。由于桃源县部分畜禽养殖户采用水冲粪的方式清理养殖粪便，水冲粪随着沟港河道进入自然水体，粪污所到之处，水体受到严重污染。如桃源县枫树乡的田河水库从农村饮用水水源保护地变成了一个大粪坑，从2007年开始，田河水库的水质就一直处于劣五类。位于漳江镇（原深水港乡）的延溪河常年受到蛋鸡粪便的污染，延溪河附近200家蛋鸡养殖户每天产生近120吨未经任何处理的鸡粪，这些鸡粪直接排入水利沟渠，导致养殖区沟渠水体发黑，恶臭难闻，水生动植物难觅踪迹，沟渠汇入延溪河后，延溪河水受到污染，污染河段水体的总氮、总磷和COD严重超标，受污染的河水最后排入沅江，导致沅江桃源段水质也受到严重威胁。

1.2 畜禽粪便污染土壤

畜禽养殖业中大量添加剂如Cu、Zn、Fe和As的使用，导致畜禽粪便中重金属元素含量较高[3-4]。畜禽粪便中的重金属和微量元素在土壤中累积，影响到土壤中各有机物的代谢，破坏土壤平衡，从而严重影响了农作物的生长及农产品的安全性，进而危害人类健康[5-7]。目前，畜禽废弃物已成为农业土壤重金属污染的一个重要来源。同时，畜禽粪便中含有大量的病原微生物，这些病原微生物进入土壤给土壤土著微生物带来影响，影响土壤原有的生态平衡，病原微生物进入土壤后，也影响到农产品食用安全。大量畜禽粪便在小范围耕地上堆积，造成土壤有机制以及氮、磷和钾含量急剧上升，导致耕地不适于耕作。桃源县部分生猪养殖户猪粪未经任何处理，通过沟港流入地势低洼的良田，大量的粪肥进入良田后，极大的超过了土壤和植物的承载能力，导致水稻减产甚至绝收，最后致使良田不适于耕作。漳江镇某生猪养殖户养殖粪污直接排放到地势低洼的良田，导致50多亩水稻田成为粪污堆积场，无法继续用于水稻生产。

1.3 畜禽粪便污染大气

畜禽养殖中大气污染源主要是CO2、CH4、NH3和H2S等气体，它们主要来源于畜禽饲料中氨的转换及畜禽粪尿在微生物作用下的降解。畜禽养殖产生的废气CO2、CH4能加重温室效应，NH3和H2S可以引起环境酸化。并且空气中的病原微生物严重影响动物和居民的健康[8]。畜禽粪便产生的NH3和H2S等气体直接影响养殖场附近的居民的生活。桃源县部分畜禽养殖户养殖粪便不经过任何处理暴露在自然环境下，产生大量的NH3、H2S等有毒有害的刺鼻气体，严重影响养殖区附近居民的生活甚至身体健康。桃源县枫树乡境内某生猪养殖场养殖粪污排入附近藕田，高温季节，粪污散发出恶臭，附近居民居住环境不容乐观。

面对如此严峻的养殖粪便污染，桃源县政府积极采取措施，引导养殖户建立多种粪便利用模式，确保养殖业健康发展。

2 桃源县养殖畜禽粪便利用现状

2.1 能源化（沼气工程）

畜禽养殖沼气工程是以畜禽养殖场的粪便污水为原料，在厌氧条件下，通过微生物发酵，将其中的高分子碳化合物分解为小分子物质的过程[9]。沼气工程是集污水处理、沼气生产和资源化利用为一体的系统工程。通过沼气工程不仅减少了环境污染，而且产生了新型能源-沼气。沼气是一种优质清洁能源，可以用作照明、炊事或生产用能，以减少对煤炭、天然气和电力等能源的消耗[10]。沼气技术在我国已经非常成熟，养殖场可以根据自己的养殖规模建设相应大小、相应种类的沼气池，并配备相应面积的沼渣、沼液消纳土地，使养殖场的污染物达到零排放。不同畜禽粪便的产气率存在差异,猪粪、牛粪、羊粪和鸡粪分别为55～65 m3/t、40～50 m3/t、62 m3/t、70～90 m3/t[11-14]。桃源县养殖业以生猪和蛋鸡为主,按此规模全县每年能生产沼气3.74× 108m3，相当于2.62×105吨标准煤或者2.02×108m3天然气，能够满足155万人用气需求（桃源县2015年统计人口为98.8万）。桃源县利用禽畜粪便产沼气不到养殖总规模的20%,生产潜力巨大。桃源县桃源黑猪养殖场建有800 m3大型沼气发酵池，四喜养殖场建有1 000 m3的沼气发酵池，生产的沼气主要供应猪场及周边村庄居民生活用气。桃源县漳江镇和陬市镇部分生猪养殖户建50～100 m3不等的沼气池，生产的沼气主要用于左邻右舍的生活用气以及冬季猪舍取暖。

2.2 肥料化

畜禽粪便中含有大量的有机物及丰富的氮、磷和钾等营养物质，是农业生产中急需的宝贵资源。按照桃源县2015年畜禽生产规模，畜禽粪便能提供氮、磷、钾及有机质分别为43 900吨、36 439吨、24 222吨和1 233 442吨，相当于9.5万吨尿素，30万吨过磷酸钙，4万吨氯化钾。桃源县早稻每公顷尿素、磷肥、钾肥分别为300 kg、750 kg和375 kg，养殖粪便可满足31.7万公顷早稻的氮肥量、40万公顷早稻的磷肥量和10.7万公顷早稻的钾肥量。桃源县2015年双季早稻种植面积为5.3万公顷。按此推算，当年生产的畜禽粪便能满足6年早稻的氮肥量，8年早稻的磷肥量，2年早稻的钾肥量，经济效益和环境效益十分显著。

我国传统农业的施肥方式是简单的堆肥后还田，或者是直接还田。由于畜禽粪便中含有大量病原菌和虫卵，还田后对农作物及人体健康存在一定的危害。目前应用较为广泛且最具有市场前景的是生物有机肥法。生物有机肥是畜禽粪便经生物肥菌种发酵、除臭和完全腐熟后加工而成的有机肥料。能够调理土壤、提高土壤肥力，使农作物大幅度增产。生物有机肥法是一种集处理和资源循环再生利用于一体的生物方法。这种方法处理粪便的优点在于最终产物无毒无味，且干燥，易使用，使用效果显著[15]。由于畜禽粪便中含有重金属，而目前缺乏有效的去除重金属的方法，畜禽粪便生产有机肥具有一定的危害性，大量使用易引起土壤重金属污染。因此，生物有机肥技术还需进一步完善。随着国家对有机肥生产、使用等方面在税收、补贴政策上的支持，生物有机肥产业将会进一步得到推广。桃源县近年来十分重视畜禽粪便肥料化利用，扶持了湖南三尖农牧有限责任公司生物有机肥分公司兴建有机肥厂，可年处理鸡粪20万吨，年加工生产生物有机肥5万吨。同时一批中小规模的生物有机肥厂也建立起来，有效的利用了畜禽粪便，减少了农田化学肥料的施入，有效缓解了畜禽粪便对环境的压力。但是利用畜禽粪便制造生物有机肥比例不足总粪量的10%。

2.3 饲料化

由于鸡没有咀嚼器,消化道较短,所食饲料没有充分消化吸收,其饲料消化吸收率仅为20%,鸡粪中仍含有大量的营养物质,其中粗蛋白含高达13%～30%,矿物质含量高且品种全,饲料价值高于一般的商品饲料原料。有研究者发现,从生物学角度来看,猪粪中60%都是有效的。氨基酸分析表明,猪粪肥蛋白质中含5.24%赖氨酸 (而大麦中赖氨酸含量只有3.65%)和蛋氨酸、苏氨酸,但猪日粮中缺乏这些氨基酸。畜禽粪便含有大量未消化的蛋白质、B族维生素、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物，经过加工处理可成为较好的饲料资源[16]。例如，猪粪便中的粗蛋白质含量几乎比猪采食的饲料中的粗蛋白质都高。此外，还含有其他基础养分，如粗纤维、钙、磷、其他矿物质和微量元素、各种维生素和一些未识别的营养因子。猪粪便中的大多数维生素含量均高于它们采食的基础饲料。动物粪便中的蛋白质，其中一部分是肠道微生物合成过程中的微生物，对瘤胃微生物区系有很高的生物学价值。从蛋白质质量的角度来看，猪粪便可以代替非常有价值的蛋白质饲料，如大豆粉、花生粉、棉籽饼等。加工后的猪粪可以作为反刍动物、猪、鱼类的饲料进行饲喂，但由于畜禽粪便作饲料存在能量低，矿物质含量较高等营养不平衡。此外，畜禽生产过程中大量使用各种添加剂，其大部分残留在粪便中，粪便再作为饲料使用时，可能会出现超标甚至中毒的问题[17]，所以目前发达国家已不主张使用畜禽粪便作饲料[18]。桃源县有部分畜禽粪便被用于鱼类的饲料，但是规模不到畜禽粪便总量的0.1%，主要是水产养殖户在自己承包的鱼池内喂养。桃源县以全面禁止在水库和河流投放畜禽粪便喂养淡水鱼类。有极少养殖户利用牛粪饲养蚯蚓。目前，尚缺乏将畜禽粪便加工为动物性饲料的规模企业。

3 畜禽粪便资源化对策

桃源县畜禽粪便资源化任务十分艰巨。桃源县政府现阶段应在畜禽粪便能源化和肥料化两方面出台优惠政策。一方面鼓励养殖户建立沼气池，利用粪便产气，引导有实力的企业参与到沼气的生产和买卖环节，让养殖户生产的沼气能转化成产品，在市场上流通。另一方面，引进规模化的生物肥料企业在桃源建设生产基地，在基础设施建设和税收上给予生产企业扶持，并且根据生产企业年消耗的粪便量给予奖励。

4 结语

畜禽养殖废弃物“无害化处理、资源化利用”是解决桃源县养殖废弃物环境危害最有效和经济的途径。畜禽养殖废弃物综合利用可以给居民提供燃气资源，可以为种植业提供丰富的肥源，可以为养殖业提供优质的饲料。科学利用好畜禽养殖废弃物是桃源县畜禽养殖业可持续发展的重要内容，需要政府引导和扶持、科研单位技术支撑、相关企业以及养殖业主积极主动参与。□

[1]丁疆华.广州畜禽粪便养殖污染与防治对策 [J].环境科学研究, 2000,13(3):57-59.

[2]郄文莉.畜禽生产中的环境污染与保护研究 [J].安徽农业科学, 2007,35(32):457-460.

[3]王飞华.华北地区畜禽粪便有机肥中重金属含量及溯源分析[J].农业工程学报,2013,29(19):202-208.

[4]孟祥海.畜禽养殖污染防治个案分析[J].农业现代化研究,2014,35 (5):562-567.

[5]夏伟立.生活污水农用对作物及环境影响的研究[D].杭州:浙江大学,2005.

[6]倪吾中,马海燕,余慎,等.土壤-植物系统的铜污染及其生态健康效应[J].广东微量元素科学,2003,10(1):1-5.

[7]宋玉芳,许华夏,任丽萍.土壤重金属污染对蔬菜生长的抑制作用及其生态毒性[J].农业环境科学学报,2003,22(1):13-15.

[8]路冶.规模化畜禽养殖业粪污处理技术措施[J].畜牧生产,2004, (4):15-16.

[9]刘明和,柳敦发.沼气工程在畜禽场应用及其经济效益评价[J].养殖技术顾问,2010,(8):21.

[10]陈社照.规模化畜禽养殖场排池物治理技术研究与推广[J].中国动物疫情,2007,24(7):8-9.

[11]张翠丽,杨改河,任广鑫,等.温度对4种不同粪便厌氧消化产气效率及消化时间的影响[J].农业工程学报,2008,24(7):209－212.

[12]姚爱莉.我国农村常用沼气发酵原料的产气潜力与特性 [J].中国沼气,1988,6(1):20－24.