推进畜禽养殖废弃物资源化促进生态农业发展

2019-03-15刘丽春郭德芳王昌梅赵兴玲张无敌

山西农业科学 2019年3期

宋莉，胡涵，刘丽春，郭德芳，尹芳，王昌梅，赵兴玲，吴凯，张无敌

（1.云南师范大学能源与环境科学学院，云南昆明650500；2.红河州农业环保工作站，云南蒙自661199；3.丽江市农村能源管理站，云南丽江674100）

1 畜禽养殖废弃物的现状

近年来，我国畜禽养殖业发展迅速，从散养型逐步转向集约型，畜禽养殖规模化程度不断提升。据统计，2017年全年猪牛羊禽肉的产量为8431万t，比2016年增长了0.8%。其中，猪肉产量为5340万t，增长了0.8%；牛肉产量为726万t，增长了1.3%；羊肉产量为468万t，增长了1.8%。2017年年末生猪存栏量为43 325万头，比2016年下降了0.4%；生猪出栏量为68 861万头，比2016年增长了0.5%[1]。畜禽产品产量不仅满足了我国居民日益增长的动物性食品需求，而且增加了农民的收入渠道。据统计，畜禽每天粪尿排放量与其体质量成比例，牛为7%～9%，猪为5%～9%，鸡为10%；生产1 kg牛奶所需要排出的污水约为12 kg，生产1 kg猪肉所需要排出的污水约为25kg[2]。规模化、集约化、现代化养殖的迅速发展造成畜禽养殖废弃物产生量突增，2015年，我国畜禽养殖粪便产生量已达到60亿t[3]。据统计，我国畜禽粪便产量每年约为31.90亿t。其中，畜禽养殖废弃物的40%得不到有效处理，给环境造成严重污染[4]。2010年我国畜禽养殖业水污染物排放量中化学需氧量（COD）、氨氮严重超标，COD为当年工业源排放量的3.23倍，氨氮排放量为2.30倍[5]。由此可见，畜禽粪便的产生量也随着畜禽产量迅速增加，我国畜禽粪便的排放量将进一步增加。

2 畜禽养殖废弃物对环境的影响

目前，随着畜禽养殖规模化、集约化的迅速发展，畜禽养殖废弃物（养殖场的污水、粪渣及病死畜禽）增多，其不合理排放对生态环境造成直接和间接的影响，包括水体污染、大气污染、土壤污染等。

2.1 水体污染

畜禽养殖废弃物主要包括畜禽粪便、养殖场污水和病死畜禽，而畜禽粪便和养殖场污水是污染水源的主体。目前，我国大多数养殖场的畜禽粪便处理能力不足，60%以上的粪便得不到合理处理而被直接排放，通过畜禽排泄物进入水体的COD量已超过生活和工业污水COD排放量的总和[3]。畜禽废弃物中含有氮、磷、钾等元素和大量的病原微生物。这些未经处理的废弃物排放到水中，会造成水体的富营养化，溶解氧不足；通过地表径流威胁地表水和地下水环境，导致水体变黑发臭，直接严重威胁水体环境质量和生态安全[6]。人和畜禽饮用了被污染的水，极易导致疾病发生，对人们的身体健康和畜禽产品的质量造成严重的威胁。

2.2 土壤污染

近年来，畜禽养殖业进入到散户退出加快与规模化速度加快并存，不断扩大养殖规模，不断提升集约化生产，这些都使土地对畜禽废弃物严重过载，致使我们的土地污染问题越来越严重。这些粪便没有经过合理的处理直接排放且农民过量使用，会严重影响农作物的生长、倒伏，造成农作物成熟期推迟，甚至不能成熟，使农作物产量降低。在畜禽养殖过程中，为了增强其抵抗力和生长速度，大多数饲料中都加有添加剂，其中就包括重金属、抗生素、氮磷化合物等物质。饲料中未被畜禽消化吸收的物质随着粪便排出体外，没有经过任何的处理就直接排放到农田，这会使农田中所含有的钙、铜、铬等元素结合起来，间接生成一种不溶性复合物，土壤中的一部分氮元素经过氧化生成硝酸盐，这是造成土壤板结的主要原因。而且还会使土壤的透水性和透气性降低，造成土壤环境质量降低，严重威胁到农作物的生长和农产品的质量安全[7]，对环境产生一定威胁。

2.3 空气污染

畜禽养殖对空气的污染非常严重。首先是畜禽粪便产生的臭气。规模化畜禽养殖厩舍空间小，所处环境阴暗潮湿，通风不畅，由于畜禽废弃物大量的堆积会产生大量的有毒有害物质，其中包括硫醇、硫化氢、氨气、吲哚、有机酸、粪臭素等。这些有害物质会经粪便腐败分解而进入大气环境中，导致畜禽的生长速度受到严重威胁，而且容易使动物发生瘟疫，使畜禽的死亡率提高。

规模化养殖场将未经处理的畜禽废弃物清理出养殖场后随意堆放，污染面扩大，对附近群众的身体健康和生活质量造成严重的危害。其次，畜禽养殖废弃物不合理的处理、排放，造成温室效应。据估测，全球甲烷排放量每年大约为0.4亿～0.6亿t，而且甲烷排放量平均每年上升速度大约为2.34%，其中，动物生产产生大部分甲烷，特别是反刍动物生产[8]，反刍动物生产过程中排出大量的甲烷和二氧化碳气体，若不经过控制处理，直接排放到大气中，随着排放量的不断增加，当超过大气自净能力时，就会导致空气质量大幅降低，产生酸雨，还会加剧全球温室效应[9-10]。

3 畜禽养殖废弃物资源化利用现状

现在畜禽养殖业发展越来越快，畜禽废弃物是造成农业污染的重要原因，同时也使得环境问题日益严重。畜禽废弃物可以说是一把双刃剑，虽然存在一定的坏处，但是畜禽粪便也是生产和生活中的一种宝贵的资源和肥料，畜禽废弃物得不到良好的利用，会造成严重的资源浪费。粪便中包含有许多的营养物质，如氮、磷等，如果这些营养物质经过有效的加工和处理，可以生产出价值较高的饲料和有机肥料。目前，部分畜禽粪便并没有进行加工处理，使资源没有得到有效地利用，不但使资源严重浪费，同时也污染了环境。因此，畜禽粪便资源化利用已成为生态农业发展的紧迫任务，畜禽粪便资源的合理利用不仅能节约资源，而且可以保护环境减少污染，降低疾病突发，进一步保护和改善农村生态环境，推动我国农业可持续发展。

3.1 肥料化

肥料化是当前应用最为广泛的处理方式，技术主要包括自然堆沤腐熟法、干燥法、生物好氧高温发酵法[11]。畜禽粪便中含有丰富的营养成分，其中包括植物生长中最重要的氮、磷、钾元素，还含有部分微量元素，如锰、硼、铜等，可以改善土壤的有机质，有利于土壤中微生物的生长和繁殖，改善土壤的结构，提高土壤的肥力。因此，如果畜禽粪便经过科学的加工和处理，能生产出一种良好的有机肥，可代替化肥。这样不仅可改善土壤环境，而且节约了资源，同时解决了农业化肥的施用不当带来的对水、土壤、空气污染及农产品质量的影响，为实现农业的可持续发展奠定基础。但是，近年来畜禽粪便没有得到很好的利用，使用效益低，资源造成严重的浪费，其中，猪、牛粪的还田利用率相对较低，仅达到30%～50%[12]，而鸡粪作为畜禽粪中养分含量最高、经济价值最大的资源，也没有得到很好的利用[13]。

3.2 能源化

畜禽养殖废弃物的能源化利用主要是以产沼气为主要目的。目前，处理畜禽粪便的主要方法是厌氧消化，通过对畜禽粪便的处理产出甲烷和二氧化碳。畜禽养殖废弃物通过发酵可以产生沼气，而沼气可用来发电、小鸡的孵化、瓜果蔬菜的保鲜。沼气的燃烧可以产生二氧化碳，同时温度升高，可以用来提高大棚的温度，最终能够提高蔬菜的产量；也可点燃沼气灯增温养蚕，光照育雏、提高蛋鸡产蛋率以及诱蛾养鱼等。畜禽养殖废弃物的发酵除了可以产出沼气外，发酵残留物也应该充分利用，沼渣经过加工可生产优质有机肥，可作改良剂改良土壤，可生产养猪、养鱼、养鳝、养蚯蚓的饲料，可作食用菌栽培料和制作营养土，沼液可作浸种液和农作物的营养液，有效防治农作物病虫害。畜禽粪便的能源化，可以使废弃物转化为良好的物质，可以节约化石能源燃料，可大大提高资源和能源的利用率。

3.3 饲料化

畜禽粪便中虽然含有大量可以利用的矿物质，但其中也存在病原微生物、寄生虫及其虫卵，只有经过科学的加工和处理才可以用作饲料。目前，直接喂养法、干燥法、发酵法、分解法是畜禽粪便饲料化再利用的主要方法。其中，直接喂养法主要用于鸡粪，鸡饲料中含有大量的营养物质，但鸡并没有完全消化，以鸡粪的形式排出体外，鸡粪中含有25%的粗蛋白可作为饲料喂养鱼、猪、牛和羊等，但此方法存在一些问题，如造成鸡粪中的病菌、寄生虫传播。干燥法是采用常温或高温条件，使畜禽粪便脱水干燥。发酵法是在畜禽粪便中加入一些辅料，如酶制剂和微生物菌剂，在适宜的温度下将畜禽粪便进行发酵，生产的饲料可饲养猪、鸡、鱼等动物。分解法是将畜禽粪便废弃物转化为有机肥的过程，主要通过蚯蚓和蜗牛来进行[14]。

3.4 基料化

基料化利用技术是将畜禽粪便和秸秆等农业废弃物结合为基料养殖蚯蚓、蝇蛆或生产食用菌的主要方式[15]。这种粪污资源化利用模式可以将废弃物变宝，不仅推进了畜禽养殖废弃物的资源化利用，而且促进了环境保护。将畜禽粪便和秸秆结合作为基料，有利于农业废弃物的循环利用，有效推动了生态农业的发展。

4 推进畜禽养殖废弃物资源化利用的对策

随着畜禽养殖业的高速发展，其数量和规模越来越大，畜禽养殖废弃物的产量也越来越大。因此，如何更好地将畜禽养殖废弃物资源化利用成为重中之重。

4.1 积极推广畜禽粪污资源化利用模式，推动农业可持续发展

畜禽养殖发展迅速，但是同时也造成畜禽养殖业与农业的脱节、环境的管理与生产脱节，因而对环境造成影响。因此，建立畜禽粪便资源化利用模式是解决畜禽养殖业污染的根本出路（表1）。

表1 目前我国畜禽养殖粪污资源化利用典型模式[16]

鼓励支持养殖场、农户对原有模式转型升级，由原本的养殖模式发展种养结合循环模式。落实生态农业理念，以综合利用为主，大力推广种养结合生态模式，实现畜禽养殖废弃物资源化利用，发展绿色、循环、有机农业；对于畜禽养殖相对集中的地区，可规划建设大型沼气池及有机肥加工厂，生产有机肥料，变废为宝，用有机肥代替化肥，从而减少化肥的用量。实现生产和环境的协调发展，最终达到经济、生态、社会效益三者的统一，有利于推动农业持续、稳定地发展。

4.2 完善相关政策，加强监督

为实现农业可持续发展，2017年，《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》出台。为贯彻落实党的十九大精神，2018年5月11日，农业农村部发布了《关于做好2018年畜禽粪污资源化利用项目实施工作的通知》，环境影响评价制度也在不断地修订，为畜禽粪污资源化利用指明了方向。

首先，进一步完善环境影响评价制度，规范环境影响评价内容，提倡有机肥代替化肥，为促进畜禽粪便肥料化利用奠定基础。其次，强化责任落实，明确各方职责，将环境保护工作落到实处，可以促进畜禽养殖废弃物资源化的合理利用。最后，环保部门应发挥监督职能，对养殖场排放的污染物进行定期监测，对那些没有按要求、规定进行排放的养殖场，要进行相应的经济和法律的制裁，并实行谁污染谁治理的原则。

4.3 加大宣传力度，提高全民环保意识

畜禽养殖废弃物污染治理，对我们的生态环境和生活质量具有重大的影响，我们应该采取多种形式，加强养殖污染的科普知识宣传教育，宣传绿色发展、有机农业、循环农业的理念，让人们了解养殖业造成的环境污染问题和对人类的危害，使人们的环境保护意识得到提高，使畜禽废弃物得到合理的排放，应发展种养结合模式，使养殖污染与法律相结合，依法治理养殖污染。鼓励社会各界积极参与畜禽粪污资源化开发和利用，发挥示范带动作用。

5 农业可持续发展思路

目前，我国畜禽养殖业正处在转型升级的关键时期，畜禽养殖废弃物污染已阻碍了畜禽养殖业持续高效发展，养殖废弃物不仅对水体、土壤、空气造成严重的污染[17]，而且危害人类健康、生活环境及畜禽产品质量安全。由于养殖业和种植业严重脱节，不仅造成了严重的资源浪费，还成为农业可持续发展的重要阻碍因素。

5.1 改善生态农业环境，推进生态农业发展

资源和环境协调发展是实现农业可持续发展的基础，也是实现农业经济可持续发展的保障。因此，有效地将农业发展过程与畜禽粪污资源化利用相结合，使有机肥代替化肥，减少化肥农药的用量，从而减少农业污染面，保护土壤资源。推进种养结构调整，实现种植业与养殖业的和谐发展，有利于保持生态平衡，缓解集约化、规模化养殖带来的环境问题，为实现农业可持续发展奠定基础[18]。有效改善我国的生态环境，而生态环境的改善能进一步推进生态农业建设，有利于促进我国农业可持续发展。