那偉等

摘要基于畜禽養(yǎng)殖數(shù)據(jù)，估算分析了吉林省畜禽糞便污染物排放量及污染現(xiàn)狀，概述了吉林省畜禽糞便資源化利用現(xiàn)狀及其采用的循環(huán)利用技術(shù)，分析了吉林省畜禽糞便資源化利用技術(shù)存在的問題，提出了解決吉林省畜禽糞便污染和實現(xiàn)高效資源化利用的途徑。

關(guān)鍵詞畜禽糞便；污染；資源化利用；吉林省

中圖分類號S216.1文獻標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2014）36-13012-03

Abstract Based on livestock and poultry breeding data， quantity and pollution status of livestock and poultry manure emissions in Jilin Province was estimated. The utilization status of resources of livestock and poultry manure and the recycling technology was reviewed， the existing problems were analyzed， pathway for controlling poultry and animal feces pollution in Jilin Province， realizing high efficient utilization was put forward.

Key words Poultry and animal feces； Pollution； Utilization as natural resources； Jilin Province

吉林省是我國的畜牧業(yè)生產(chǎn)大省。近年來，畜牧業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和經(jīng)濟效益穩(wěn)步增長，所占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值比重逐年提高，已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)中重要的組成部分。但是，吉林省畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；l(fā)展，畜禽糞便產(chǎn)生量不斷增加，而畜牧業(yè)的配套管理措施滯后，導(dǎo)致農(nóng)村環(huán)境污染問題也日趨嚴重。因此，針對吉林省畜禽糞便污染的現(xiàn)狀問題，通過分析估算吉林省畜禽糞便污染物排放量及污染現(xiàn)狀，總結(jié)吉林省畜禽糞便資源化利用技術(shù)與模式，探討吉林省畜禽糞便資源化利用存在的問題及其解決途徑，為吉林省改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，增強農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展能力提供參考。

1吉林省畜禽糞便污染現(xiàn)狀

1.1畜禽糞便污染物產(chǎn)生量

據(jù)統(tǒng)計，2011年吉林省大牲畜存欄頭數(shù)為504.3萬頭，其中奶牛18萬頭，黃牛405.7萬頭，馬45.8萬頭，驢騾36.1萬頭，生豬存欄989.3萬頭，出欄數(shù)為1 480.2萬頭；羊存欄391.6萬只，家禽存欄15 302.8萬只。畜禽糞便的排泄量與品種、體重、生理狀態(tài)、飼料組成和飼喂方式等因素相關(guān)[1]。通過查閱國內(nèi)近年來的研究成果[1-3]，收集其中與畜禽糞便排泄及其污染物COD、BOD等相關(guān)參數(shù)，進行比較和計算，確定吉林省畜禽糞便及其污染物的排放系數(shù)。根據(jù)畜禽糞便總量的公式：畜禽糞尿總量=飼養(yǎng)量×排放系數(shù)×飼養(yǎng)周期，計算畜禽糞便排放總量。其中，吉林省生豬的生長周期為199 d，將生豬的出欄量作為飼養(yǎng)量。其他牲畜和蛋雞的飼養(yǎng)周期大于1年，將存欄量作為飼養(yǎng)量。

糞便量合計為450.72萬t，占5.92%，羊糞便為34069萬t，

占4.47%?？梢钥闯黾质⌒笄菁S便量的產(chǎn)生量主要是牛、豬、家禽，三者合占總量的89.61%。

1.2吉林省畜禽糞便污染類型

1.2.1大氣污染。

畜禽養(yǎng)殖過程中會產(chǎn)生大量的惡臭氣體，如甲烷、硫化氫、氨氣，大量惡臭氣體的產(chǎn)生會降低周邊空氣質(zhì)量，提高污濁度，危害周圍居民的健康，影響?zhàn)B殖場的畜禽的正常生長[4-5]。據(jù)研究，一個存欄3萬只的蛋雞場，每天向空氣中排放的氨氣達118 kg以上。在氨氣濃度為50 mg/m3豬舍內(nèi)，飼喂小豬4周，采食量下降15.6%，飼料利用率下降18%。另外畜禽業(yè)甲烷氣體排放量占排放總量的28%～38%，是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的一個不容忽視的因素[6]。據(jù)統(tǒng)計，目前吉林省農(nóng)業(yè)溫室氣體產(chǎn)生來源中由畜牧業(yè)產(chǎn)生的占全部溫室氣體的43.3%。

1.2.2水質(zhì)污染。

畜禽污染物中，其對水質(zhì)產(chǎn)生影響的污染物主要有BOD、COD、NH3N、氮和磷等，畜禽養(yǎng)殖場的污水中含有大量的污染物質(zhì)，其污水的生化指標(biāo)極高[2]。吉林省畜禽糞便產(chǎn)生的污染物主要是COD、BOD、NH3N、TP、TN。據(jù)測算，2011年吉林省畜禽糞便污染物總量為910.86萬t，COD、BOD、NH3N、TP、TN產(chǎn)生總量分別為406.34萬t、348.19萬t、35.21萬t、20.87萬t、100.25萬t。據(jù)統(tǒng)計，吉林省畜禽糞尿流失率為30%，吉林省畜禽糞便流失污染負荷總量為273.26萬t，COD、BOD、NH3N、TP、TN分別為121.9萬t、104.46萬t、10.56萬t、6.26萬t和30.08萬t，畜禽糞尿污染高負荷量水平已經(jīng)對吉林省農(nóng)村生態(tài)環(huán)境造成了較嚴重的威脅。

1.2.3生物污染。

目前，吉林省大部分規(guī)?；笄輬鼋ㄔ谑薪己娃r(nóng)村地區(qū)，在農(nóng)村飼養(yǎng)場通常離居民區(qū)20～300 m，最近的僅為5～10 m。飼養(yǎng)場離居民飲水源一般為100～300 m，最近的僅為20 m[7]。而很多養(yǎng)殖場沒有污染處理設(shè)施，畜禽糞便隨意排放，臭味四溢，污水橫流。在這樣人畜混雜、養(yǎng)殖環(huán)境惡劣的條件下，不僅畜禽生長緩慢，肉質(zhì)、產(chǎn)奶和蛋品質(zhì)量差，阻礙了畜牧養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，而且，畜禽糞便中含有大量的病原微生物、致病菌等，畜禽糞便沒有得到有效處理，將使農(nóng)村環(huán)境中孳生大量蚊蠅，導(dǎo)致大量傳染病的傳播與發(fā)展，對農(nóng)村居民的健康也構(gòu)成了嚴重的威脅。

2吉林省畜禽糞便資源化利用方式

畜禽糞便是一種優(yōu)質(zhì)的有機肥源。由于大規(guī)模集約化養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，使得畜禽糞便成為環(huán)境中重要的污染源，如何使大量的畜禽糞便無害化、減量化、資源化和生態(tài)化是吉林省畜禽糞便污染治理及資源的再生利用中亟待解決的重要問題。目前，吉林省畜禽糞便資源化利用的方式主要包括以下幾種。

2.1肥料化利用畜禽糞便中含有大量的有機質(zhì)和氮、磷、鉀等作物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)[8]，是一種寶貴的有機肥源，施于農(nóng)田后有助于改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤有機質(zhì)含量，促進農(nóng)作物的增產(chǎn)。肥料化利用是吉林省畜禽糞便資源化利用的最主要方式。肥料化利用采取的技術(shù)主要有直接施用、堆腐施用、生物轉(zhuǎn)化和烘干施用。

2.1.1直接堆肥。

直接堆肥施用是吉林省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施肥的最傳統(tǒng)方式。畜禽糞便作為肥料直接施入農(nóng)田，既可以為農(nóng)作物提供營養(yǎng)元素，又可以消除一些土壤中的病害。直接施用方法不需要很大的投資，操作簡便，易于被農(nóng)民接受和利用。但是由于畜禽糞便中水分含量高，大量施用時費工耗時，在一定程度上限制了其施用[9]。

2.1.2堆腐施用。

堆腐施用是在人為控制堆肥因素的條件下，根據(jù)各種糞便原料的營養(yǎng)成分和堆肥過程中對混合堆料中碳氧比、顆粒大小、水分含量和pH等的要求，將計劃中的各種堆肥材料按一定比例混合堆積，在好氧或者好氧-厭氧交替的條件下，對糞便進行腐解，進而制成有機肥[10-13]?？焖俸醚醵逊始夹g(shù)需要采用機械通風(fēng)、翻堆和提高發(fā)酵溫度，同時放入加速發(fā)酵的微生物菌種和調(diào)理劑等[14-17]。好氧堆肥過程中的主要影響因素包括：通風(fēng)、溫度、填充料的選擇、堆料含水率、適宜的碳氮比和pH[18]。Sundberg等[19]研究指出當(dāng)pH<6時，會嚴重降低微生物的呼吸作用，抑制堆肥反應(yīng)的進行。Huang等[20]研究指出采用強制通風(fēng)與機械翻堆相結(jié)合的通風(fēng)方式有利于水溶性碳的分解和固相碳氮比的降低，加快堆肥腐熟。

2.1.3烘干施用。

烘干施用是采用干燥法進行畜禽糞便加工制成有機肥。干燥法是吉林省畜禽糞便資源化利用常用的方法，此方法主要是利用熱效應(yīng)和噴放機械使畜禽糞便脫水干燥，既除臭又能徹底殺滅蟲卵，達到衛(wèi)生防疫和生產(chǎn)商品肥料的要求。目前采用的干燥技術(shù)分為自然干燥、高溫快速干燥、微波烘干和烘干膨化處理技術(shù)。

2.1.4生物轉(zhuǎn)化施用。

生物轉(zhuǎn)化利用是利用蚯蚓消化處理糞便，該技術(shù)目前是吉林省畜禽糞便處理的重要方式。相關(guān)研究表明[21-23]，施用蚯蚓堆肥處理與不施用對照比較，土壤中速效N、P、K分別增加15.68、10.71、24.30 mg/kg；利用蚯蚓堆腐處理的豬糞，有機N更多地轉(zhuǎn)化為NO3N，而NH+4N的含量很少，減少了N的揮發(fā)；接種蚯蚓處理未腐熟牛糞比不接種蚯蚓的未腐熟牛糞或自然堆制的腐熟牛糞，顯著增加了未腐熟牛糞中礦質(zhì)N和速效P的含量，提高了堿性磷酸酶的活性，降低了微生物中C、N的含量和脲酶的活性。由此可見，畜禽糞便可以經(jīng)過蚯蚓、蠅蛆處理后再施用，這樣能提高糞便的肥效，改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤透水性，防止土壤表面板結(jié)，提高土壤的保肥性。這種從整個生態(tài)系統(tǒng)考慮，使畜禽糞便資源化、無害化增值利用的生物方法，不僅可以解決污染問題，還能提高養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟效益。

2.2能源化利用

目前，吉林省畜禽糞便能源化利用即轉(zhuǎn)化成能源主要有兩種方式。一種是直接燃燒，在吉林省西部草原地區(qū)這種方法比較常用，適用于草原上的牛、馬等動物糞便。吉林省利用畜禽糞便與秸稈、煤灰等物質(zhì)加工制備成牛糞煤作為能源。

另一種是通過厭氧消化工藝轉(zhuǎn)化獲得沼氣。利用畜禽糞便生產(chǎn)沼氣是目前吉林省畜禽糞便資源化利用的重要方式，也是吉林省畜禽糞便無害化處理、綜合利用最有效的方法。這種方法不僅可提供清潔的新能源，而且還可達到資源的多級利用，即“三沼”產(chǎn)品的綜合利用：沼氣可直接為農(nóng)戶提供能源、氣肥等；沼液可直接肥田、養(yǎng)魚等；沼渣制作高效優(yōu)質(zhì)有機肥等?！叭印蓖耆梢援?dāng)成一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，作為肥料、飼料、餌料，用于作物浸種；防治病蟲害；提高作物、果品產(chǎn)量、質(zhì)量；農(nóng)產(chǎn)品儲存保鮮等方面。更主要的是通過“沼氣”這一環(huán)節(jié)，把種、養(yǎng)聯(lián)系起來，形成一個物質(zhì)多層次高效利用的生態(tài)農(nóng)業(yè)良性循環(huán)系統(tǒng)。

2.3飼料化利用

吉林省畜禽糞便飼料化利用方面實踐較少，畜禽糞便不僅是優(yōu)質(zhì)的有機肥源，而且也是畜禽飼喂效果較好的飼料資源。畜禽糞便用作飼料是畜禽糞便綜合利用的重要途徑。通過青貯、發(fā)酵、機械化處理、熱噴處理等技術(shù)對畜禽糞便進行加工處理，除臭、滅菌、脫水、提高利用價值和貯藏性，以充分利用畜禽糞便中的營養(yǎng)物質(zhì)。國外畜禽糞便飼料化早已商品化。中國對此已開展多年工作，積累了一些經(jīng)驗，但距商品化還有一定距離[24]。主要技術(shù)難題是飼料化的安全性。畜禽糞便既含有豐富的營養(yǎng)成分，但又是一種有害物的潛在來源，它主要包括病源微生物、化學(xué)物質(zhì)、有毒金屬等。故必須經(jīng)過某些技術(shù)處理，殺死病源菌等，同時應(yīng)使其便于貯存、運輸。技術(shù)處理方法一般有高溫快速干燥法、分離法等。

3吉林省畜禽糞便資源化利用存在的問題

畜禽糞便資源化利用是農(nóng)牧結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)中重要的加環(huán)技術(shù)。畜禽糞便的資源化利用的部分技術(shù)已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上獲得較為廣泛的應(yīng)用，皆取得了良好的生態(tài)與經(jīng)濟效益。但是，就目前吉林省畜禽糞便的處理和利用現(xiàn)狀而言，還遠未達到令人滿意的程度，并且部分地區(qū)由于畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模及發(fā)展模式的變化，畜禽糞便的面源污染呈現(xiàn)加劇的趨勢。存在的問題主要包括以下幾個方面。

3.1畜禽糞便資源化的循環(huán)利用鏈條斷裂

目前，吉林省畜禽養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)?；⒓s化、現(xiàn)代化水平不斷提高，但是與種植業(yè)的結(jié)合程度差，兩者之間日益分離。表現(xiàn)為養(yǎng)殖業(yè)企業(yè)不從事農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)，產(chǎn)生的大量畜禽糞便無法有效利用，規(guī)?；霓r(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)不從事養(yǎng)殖業(yè)，農(nóng)業(yè)基本是傳統(tǒng)種植方式，過多依賴依靠化肥和農(nóng)藥[24]，畜禽糞便用作有機肥的比重逐年降低，導(dǎo)致耕地的營養(yǎng)物質(zhì)和地力日益下降。種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)鏈條的斷裂是導(dǎo)致畜禽糞便資源化得不到有效利用的重要原因。另外，受投入勞動力、時間成本因素的影響，農(nóng)民使用畜禽糞便作為肥料的積極性也不高。

3.2畜禽糞便資源化利用缺乏實用性、經(jīng)濟性的成熟技術(shù)

目前，吉林省畜禽糞便資源化利用技術(shù)水平相對較低，利用效率不高，資源化產(chǎn)品層次低，附加值不高，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展程度弱。規(guī)?；B(yǎng)殖場的建設(shè)水平參差不齊，內(nèi)部管理粗放，配套養(yǎng)殖生產(chǎn)設(shè)施和設(shè)備不足，畜禽糞便資源化利用方式簡單粗放，深層次利用效率低，缺乏有效實用、具有較好回報率的處理技術(shù)。農(nóng)業(yè)科技投入不足，相關(guān)技術(shù)研究滯后，畜禽糞便資源化利用示范工程推廣示范乏力，尚未發(fā)揮引導(dǎo)帶動的作用。

3.3畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展缺乏管理和布局規(guī)劃

吉林省規(guī)模化養(yǎng)殖場、專業(yè)養(yǎng)殖村的選址、工程建設(shè)、配套服務(wù)設(shè)施不合理，缺乏科學(xué)的規(guī)劃布局，建設(shè)地點隨意性大，養(yǎng)殖工程建設(shè)很多沒有相關(guān)部門的審批，大部分沒有執(zhí)行環(huán)境影響評價，固體廢棄物處理等污染防治設(shè)施配套不完善，公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)嚴重滯后。目前，吉林省畜禽養(yǎng)殖業(yè)的建設(shè)地點已經(jīng)呈現(xiàn)由農(nóng)村地區(qū)逐漸向城市周邊大量轉(zhuǎn)移的態(tài)勢，不合理的布局和管理、滯后的配套設(shè)施，導(dǎo)致畜禽糞便資源化利用始終處于粗放的低層次階段，得不到有效處理的畜禽糞便已經(jīng)嚴重威脅城市生態(tài)環(huán)境。

3.4畜禽糞便資源化技術(shù)缺乏適宜標(biāo)準(zhǔn)，制約了示范推廣

畜禽糞便資源化技術(shù)的研究處于初步階段，缺少成熟的深加工利用技術(shù)，畜禽糞便利用技術(shù)缺乏適宜的標(biāo)準(zhǔn)，部分養(yǎng)殖場都采取了不同的利用技術(shù)進行糞便處理和資源化利用，但是由于缺少相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加之內(nèi)部管理粗放，造成糞便利用效率低，經(jīng)濟效益和生態(tài)效益不明顯，環(huán)境污染現(xiàn)象依然嚴重，制約了資源化利用技術(shù)的示范推廣。

4吉林省畜禽糞便資源化利用的優(yōu)化路徑

4.1加強種養(yǎng)業(yè)的有機結(jié)合，發(fā)展種養(yǎng)結(jié)合一體化的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式

吉林省要實現(xiàn)畜禽糞便資源化利用水平的提升，關(guān)鍵是將種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)有機結(jié)合。重點發(fā)展種養(yǎng)結(jié)合一體化的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。大型養(yǎng)殖場根據(jù)畜禽糞便的生產(chǎn)量，配合增加農(nóng)作物、蔬菜生產(chǎn)等種植業(yè)規(guī)模，積極利用畜禽糞便有機肥，研制適合吉林省耕地的有機肥產(chǎn)品，提升農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，減少化肥、農(nóng)藥等外購性物質(zhì)的投入，促進農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

4.2科學(xué)合理布局養(yǎng)殖業(yè)，推進養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；同F(xiàn)代化

按照吉林省種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)狀，因地制宜布局養(yǎng)殖企業(yè)，對新建畜禽場實行環(huán)境評估和準(zhǔn)入制度。要根據(jù)消納糞污的周圍農(nóng)田面積和種植品種來確定養(yǎng)殖場的飼養(yǎng)規(guī)模和數(shù)量分布，并充分考慮水體資源、天氣環(huán)境、交通、市場等相關(guān)因素，進行合理規(guī)劃布局，緩解畜牧業(yè)城郊化的壓力，促進種養(yǎng)結(jié)合和生態(tài)畜牧業(yè)發(fā)展。同時，積極推進養(yǎng)殖小區(qū)的建設(shè)，實現(xiàn)養(yǎng)殖方式由農(nóng)戶個體飼養(yǎng)轉(zhuǎn)為規(guī)?；曫B(yǎng)。

4.3研發(fā)和構(gòu)建基于循環(huán)農(nóng)業(yè)視角的畜禽糞便資源化利用技術(shù)模式

圍繞著畜禽糞便的肥料化、燃料化和飼料化技術(shù)，研制適合吉林省的資源化利用產(chǎn)品。對不同種類的畜禽糞便，分類處理，并根據(jù)農(nóng)作物和土壤性狀，實施診斷精準(zhǔn)施用。整合升級現(xiàn)有畜禽糞便有機肥轉(zhuǎn)化生產(chǎn)技術(shù)，構(gòu)建高效的循環(huán)利用模式。例如：蚯蚓生物轉(zhuǎn)化、過腹還田技術(shù)等。遵循“資源化、減量化、無害化、生態(tài)化”的原則，使畜禽糞便得到多層次的循環(huán)利用，通過沼氣工程開展畜禽糞便資源化利用技術(shù)研究，沼氣作燃料和照明，利用沼渣和沼液種果、養(yǎng)魚、喂豬、種菜，多層次利用和開發(fā)自然資源，提高經(jīng)濟效益，改善生態(tài)環(huán)境。

4.4積極推動循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)交流，引進國外畜禽糞便資源化利用技術(shù)

目前生態(tài)農(nóng)業(yè)中的畜禽糞便資源化利用技術(shù)先進的國家有德國、日本和美國。德國和美國與東北地區(qū)緯度接近，自然條件相似，對吉林省推進畜禽糞便資源化利用具有較強的借鑒意義。積極推動循環(huán)農(nóng)業(yè)畜禽糞便資源化和增益化技術(shù)的國內(nèi)外交流與合作，引進和消化國內(nèi)外先進的畜禽糞便資源化技術(shù)，推進循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，以降低成本[24]。建立、完善農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展與資源環(huán)境保護綜合評價體系，圍繞提高經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益相統(tǒng)一的目標(biāo)，形成循環(huán)農(nóng)業(yè)中畜禽糞便高效利用的技術(shù)規(guī)范。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2014年

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