系统解决畜禽粪污资源化利用（下）—末端利用的关键技术

文│吴宓 张莉（安徽省畜牧技术推广总站）

解子德（安徽省亳州市农业农村局）

杨兴明（南京农业大学）

章力干（安徽农业大学）

余海兵（安徽科技学院）

土地生植物，植物养动物，动物产污物，污物回大地，自然界周而复始、人类生生不息。“十三五”规划提出实施藏粮于地、藏粮于技战略，2021年5月农业农村部和财政部发布了《关于开展绿色种养循环农业试点工作的通知》的文件，提出要坚持系统观念，以推进粪肥就地就近还田利用为重点，以培育粪肥还田服务组织为抓手，通过财政补助奖励支持，建机制、创模式、拓市场、畅循环，力争通过5年试点，扶持一批粪肥还田利用专业化服务主体，形成可复制、可推广的种养结合绿色循环模式。藏粮于地根本就是在保护和提升地力的前提下，增强粮食和农业发展后劲。因地制宜推广种养结合和安全循环利用粪肥技术模式，是有机肥替代化肥，实现化肥减量的重要途径。

一、基本原则和技术指标

1.基本原则。

（1）生产与生态兼顾。增加有机肥投入，改善施肥结构，促进高产稳产。考虑环境承载量，就地就近施用粪肥，实现循环利用，减轻面源污染。

（2）减量与增效协同。用有机养分替代部分化学养分，减少化肥用量。强化有机无机结合，提升肥料利用效率和耕地地力水平。

（3）安全与有效并重。满足畜禽粪便无害化处理要求，确保发酵腐熟，保证安全施用。强化粪肥施用指导，合理确定用量，优化施肥方式，提高应用效果。

2.技术指标。

（1）堆肥质量指标。堆肥中期高温维持50～60℃，条垛式不少于15天，槽式不少于7天。腐熟后堆体呈黑褐色，一般呈弱碱性，不再产生臭味，不吸引蚊蝇；安全监测指标。堆肥过程中应进行不少于1次抽检，检查堆肥腐熟度；施用前应参照相关肥料抽查技术规程进行1次抽检，检测堆肥是否腐熟完全，相关有毒有害限量指标是否符合《有机肥料》（NY/T525－2021）要求。

（2）施用技术指标。结合本地实际和有机肥替代化肥相关试验成果，科学确定不同作物有机肥使用量、时间和方法。

二、循环利用模式

循环利用的目的是改良土壤、减施化肥、利用畜禽粪污资源。由于长期、单一、不合理地施用氮磷钾化学肥料，加上有机肥投入不足，土壤生态系统呈现退化趋势，土壤有机质含量下降、土壤养分失衡、作物缺素生理障碍频发，土壤生物多样性下降。农田病虫害加重，土壤团粒结构发育不良，结构体退化，水肥调控能力降低，土壤透气性不良，作物根系发育受阻，对不良环境因子的适应能力降低，土地生产潜力不能有效稳定发挥。

利用养殖业畜禽粪污和农作物秸秆生产有机肥料，替代部分化学肥料，实现有机无机配合，有机肥提高化肥吸收利用效率，化肥可以提高有机肥生物矿化率，既增加了土壤有机质的投入，培肥改良土壤，又提高了土壤养分效率，减少实现化肥减施，节本增效。

有机（类）肥料包括传统农家肥（粪肥、作物秸秆、绿肥）和现代商品有机（类）肥料（商品有机肥、商品有机无机复合肥、商品生物有机肥、商品复合微生物肥、商品全元生物有机肥）。有研究表明：有机替代比率、土壤肥力水平、作物种类、区域水热条件、有机肥特性和施用方式等均对有机肥的作物效应产生明显影响。在种养结合，粪肥就近还田过程中，必须了解养殖场周边土壤肥力、种植结构、作物需肥特性和生长发育特征，结合养殖场粪污排放方式、无害化处理工艺和最终粪污的特性，合理设计有机肥替代比例和利用技术，并根据养殖场周边耕地资源禀赋，构建不同的种养结合循环利用技术模式（图1、图2、图3），保证粪污有机肥安全循环利用。

三、关键技术

1.堆肥还田。堆肥施用量根据土壤有机质含量、作物养分需求特性和有机肥施用的目标要求，一般堆肥施用量在1000～2000千克/亩，土壤肥力较高、种植结构以粮食作物生产为主、有机肥施用主要是维持土壤有机质平衡，则可以适当减少堆肥用量，土壤有机质含量低、种植结构以果蔬茶经作为主时、有机肥施用主要是提升土壤有机质、则适当提高堆肥施用量，堆肥施用可采用撒施、条施、沟施、穴施等方式。宜在秋季或播种（移栽）前作基肥施用，避开雨季，施入后24小时内翻耕入土。有机质提升是一个漫长的过程，长期坚持堆肥还田，能够提高土壤有机质含量，改良土壤物理性能，促进土壤团粒结构形成，有效降低土壤容重，提高土壤透气、保墒和保肥能力，有效保障作物生长所需要的水、肥、气、热条件，同时增加土壤生物多样性，有利于健康土壤生态的形成，实现退化土壤生态修复。

2.沼渣还田。根据沼气发酵技术要求，利用畜禽粪便进行发酵和无害化处理，后经干湿分离，将沼渣用于农田。腐熟的沼渣一般作基肥，一般果蔬菜等经济作物用量为2000～3000千克/亩，其他作物根据土壤肥力和作物种类，可以适当减少沼渣施用量。施用方法可结合整地，采用撒施、条施、穴施等方式，及时翻耕覆土。水田一般均匀撒施后翻耕入土，结合整地和土壤混匀，并适当降低施用量。

3.沼液还田。分离沼渣后的沼液可用作基肥和追肥施用，基肥施用结合整地以浇灌方式施用，施肥需在播种或种植前10~15天浇灌整地，追肥采用条施、穴施、环状施肥和喷灌、滴灌、叶面喷施等方式，需要注意调配沼液肥水比例进行稀释，尤其是叶面喷洒沼液肥注意EC值调节，稀释倍数适当加大，防止烧苗。微灌施用时注意过滤，避免堵塞管道和滴头。

4.商品有机肥施用。以畜禽粪便为原料生产商品有机肥，质量应符合《有机肥料》（NY/T525－2021）要求。一般作基肥，根据种植植物种类，可采用穴施、沟施、环状施肥等方式集中施用，用量一般300～800千克/亩，注意与化肥配合施用。施用时与植株根系保持一定距离，在两行作物中间沟施或株间穴施。作种肥时采用条施、点施和穴施等方式，可与化肥混合，随机械播种施入土壤，避免与碱性肥料或杀菌剂同时施用。

表2 作物养分需求分析小麦＋玉米的养分需求

5.注意事项。

（1）把好堆肥质量关。规范养殖环节，严格饲料添加剂标准，保证畜禽吃得安全的同时，从源头控制粪肥利用的重金属和抗生素风险。要规范处理环节，加强堆肥积造过程质量控制，注意清除塑料、玻璃、金属、石块等杂物，定期监测堆肥、沼液发酵程度，确保粪肥实现无害化。施用前定期抽样检测，确保安全无害。

（2）强化合理施用。以《畜禽粪便还田技术规范》（GB/T25246－2010）、《肥料合理使用准则有机肥料》（NY/T1868－2021）为指引，根据作物需肥特点、土壤肥力水平、粪肥养分利用率和替代化肥比率，优化粪肥施用数量、时间和方法，实现养分科学管理，避免过量和过于集中施用，造成肥害和诱发环境问题。

四、末端利用案例

安徽省亳州市蒙城县坛城镇粪污还田，末端利用技术模式。

1.基于沼液利用的作物养分管理基本参数测算。

（1）沼液养分含量基本性质。

沼液的pH值7.4，EC值（电导率）4915微秒/厘米，全氮813.87毫克/升，全磷86.38毫克/升，全钾800毫克/升；全铜0.869毫克/升，全锌1.94毫克/升。

土壤养分含量和氮素供给量：土壤有机质含量26.1克/千克、全氮0.93克/千克、碱解氮56.66 毫克/千克、有效磷29.4 毫克/千克、速效钾135毫克/千克、有效铜1.44毫克/千克、有效锌0.59毫克/千克。

土壤供N量（千克/亩）＝土壤碱解氮测定值（毫克/千克）×校正系数×0.15＝56.66×0.6×0.15＝5.1千克/亩·季，同理，磷素矫正系数以0.3计，土壤磷素供应量为0.82千克/亩·季。

作物目标产量养分需求量：根据沼肥施用区小麦、玉米多年产量的平均值确定小麦和玉米的目标产量均为600千克/亩，100千克小麦、玉米籽粒的养分需求量按照《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》计，小麦-玉米轮作的年养分需求量测算结果见表1。

表1 沼液（粪水）养分含量测定（稀释前）沼液检测性质

（2）还田土壤养分含量测定。电导率240.8微秒/厘米、水溶性盐总量1克/千克、有机质含量26.1克/千克、全氮0.93克/千克、碱解氮56.66毫克/千克、有效磷29.4毫克/千克、速效钾135毫克/千克、有效铜1.44毫克/千克、有效锌0.59毫克/千克。

（3）土地承载力测算。按照《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》推荐方法，以粪肥氮养分供给和植物氮养分需求、土壤氮养分供给为基础，测算1年两熟制小麦玉米畜禽粪污肥水使用量和化肥减施量。

（4）末端利用基础设施配套。

运输路径距离36米（近距）～2578米（远距），目前已建设肥水输送管网12.95千米，其中已运行肥水输送管网达9千米，覆盖1.9万多亩农田，惠及1500农户。

表3 承载土地面积测算养殖场的肥力供给水平

表4 小麦玉米1年两熟种植模式施用畜禽粪污肥水经济效益分析（按每亩算）

支农管网、压力罐、污水泵等粪水资源化利用设施投120.3万元；每亩投资63.32元，按10年折旧，每年每亩的折旧费用仅为6.33元。

农户愿意施用粪水，一是不花钱，二是可以节省肥料成本，三是水肥一体化可以促进农作物增产增收。

施用方式：使用活动式水管连接田间的支农管网出水口，将一面带有孔隙的管带铺在地面，进行喷施。

施肥次数及用量：每年一块地施用粪水2次，主要为小麦收获后（6月初），玉米收获后（9月底10月初），每次施粪水量控制在20～30立方米/亩（稀释2～3倍的粪水）；目前小麦配施复合肥（15-15-15）37.5千克左右，玉米配施复合肥（28-6-6）40千克左右，替代化肥的25%左右；喷施1亩约需1人2个小时左右；亳州小麦收获一般在5月底至6月上旬。完成小麦收获，即可喷施粪水，一般在6月上旬。

将腐熟后的粪肥经2～3倍稀释，通过输送管网至大田，地表喷灌使用，每亩喷施管网只铺设到田边，需要用活动式带有孔隙的可移动临时水管进行喷施；粪水下渗后、旋耕机械能进田时旋耕，一般在当天或第二天进行旋耕覆盖；进行旋耕达到覆盖目的，待墒情适宜（墒情适宜指土壤相对含水量70%～75%。判断方法是：土壤颜色深暗，手握成团，一米高自然落下，落地松散）时播种夏玉米。

播种时，采用种肥同播技术，种子与化肥同时播到田间土壤中，采用播种施肥镇压一体机一次性完成播种和施肥，播种施肥后，种肥在种子的斜下方8～10厘米处，每亩施用种肥39.6千克（下同），比未施肥水田块减少化肥施用量13.8千克；9月底玉米收获后，每亩浇灌30立方米左右粪水。浇灌的是经过稀释的粪水。不直接覆土，因为喷施粪水后，田间土壤湿粘，无法进行机械作业，待粪水自然下渗后、旋耕机械能进田时，使用旋耕机械化旋耕覆盖，10月初旋耕播种小麦。播种时，采用种肥同播方式每亩施用种肥37.5千克，比未施肥水田块相对减少种肥施用量12.5千克）。

同时，对这630亩农田分户建档立卡，采用同一品种的玉米和小麦进行跟踪调查。调查各个时期关键指标量，例如，玉米出苗期，株数，大喇叭口期株高、产量等。结果表现为：一是施用粪污肥水的玉米田块平均每亩使用种肥39.6千克，比周边未施肥水田块亩均减少化肥使用量13.8千克；玉米亩均产量617.5千克，比周边未施肥水田块亩均增产70.8千克；二是施用粪污肥水的小麦田块平均每亩使用种肥37.5千克，比周边未施粪水田块亩均减少种肥使用量12.5千克；小麦亩均产量542.2千克，比周边未施粪水田块亩均增产40千克。

2.末端利用技术效果。

（1）生产效益。作物产量变化：玉米亩均产量 617.5千克，比周边未施粪水田块亩均增产70.8千克，增收146元；小麦亩均产量542.2千克，比周边未施粪水田块亩均增产40千克，增收90.2元。作物品质变化情况：未对品质进行检测。

（2）经济效益。成本与收益核算。粪水施用成本：每亩一次浇灌人工费用30元（企业出钱，农户不需付钱），一般情况每亩地一年施底肥2次，主要集中在6月的午季板茬（夏玉米）和9月秋季板茬（冬小麦）。共计每亩降本增效286.2元。减少化肥施用的费用、施肥费用。

（3）生态效益。总体替代化肥用量或百分比；总体替代26.3千克化肥，占玉米、小麦亩施化肥用量103.4千克的25.4%；节约的用水量不固定，如果适宜播期内干旱，可节约30立方米水；如果适宜播期内土壤墒情适宜，则起不到节约用水的效果；周围民众希望进行肥水还田，一是可以节约化肥使用量，降低生产成本；二是可以促进粮食产量增加，促进增收；三是改良土壤，减少土壤酸化和碱化。

3.末端利用工作体会。

一是推广农牧结合、种养循环、畜禽养殖粪污粪水还田模式，急需加强组织领导形成工作合力。农牧结合种养循环畜禽养殖粪污肥水还田利用工作涉及畜禽养殖、作物种植、土壤肥料等部门，但在现有管理体制下，相关部门是条块管理体制，部门之间联系不紧密、对接不畅通、各自为战，无法形成工作合力，难以提出真正符合实际的利用模式。需要同级农业农村部门主要负责人整合相关力量，成立同级农业农村主管部门主要负责人亲自负责的统一组织，实行部门联动，形成工作合力，共同研究、解决问题，才能提出符合当地实际的利用模式。

二是解决畜禽养殖废弃物污染问题，急需走资源化利用道路。亳州市是粮食生产大市，常年粮食种植面积1300万亩以上，常年粮食产量50亿千克左右，有良好的饲料基础。发展畜禽养殖能就地消化粮食、增加农民收入、振兴乡村产业经济发展，但发展畜禽养殖首先要解决畜禽养殖废弃物污染问题。低成本解决畜禽养殖废弃物污染问题，急需走农牧结合种养循环畜禽养殖粪污肥水还田利用途径，坚持从哪里来、还到哪里去，把畜禽养殖废弃物转化为肥水资源后再施用到农作物田间，推动化肥减量、土壤结构改良和粮食优质高产稳产，促进养殖业和种植业绿色发展。

三是认真落实“藏粮于地、藏粮于技”战略，鼓励和引导农民增施有机肥。需要集成有机肥替代化肥生产技术推广模式，构建有机肥替代化肥的长效机制；需要采取规范畜禽粪污处理、降低有机肥养分损失增施有机肥；需要实施测土配方施肥，实现耕地保护与质量提升加快有机肥推广应用步伐。