文/北京農(nóng)學(xué)院 劉克鋒

規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)糞污安全化處理關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新集成及產(chǎn)業(yè)化

文/北京農(nóng)學(xué)院 劉克鋒

劉克鋒，研究員，北京農(nóng)學(xué)院城鄉(xiāng)發(fā)展學(xué)院、繼續(xù)教育學(xué)院院長(zhǎng)。主要從事土壤肥料及花卉栽培、引種選育、工廠化標(biāo)準(zhǔn)育苗方面的研究。社會(huì)兼職主要有中國(guó)環(huán)境學(xué)會(huì)理事，北京市科委、教委、園林綠化局評(píng)標(biāo)專(zhuān)家。

1 項(xiàng)目背景意義

養(yǎng)殖業(yè)是一把雙刃劍。一方面，提供了大量的肉蛋奶等食品，極大程度地提高了人們的物質(zhì)生活水平。近二三十年來(lái)，中國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化，從吃不上肉發(fā)展到了怎么吃好肉。另一方面，養(yǎng)殖業(yè)又產(chǎn)生了大量的糞污廢棄物，造成了環(huán)境污染。我國(guó)每年產(chǎn)生養(yǎng)殖廢棄物18.6億t/年，而我國(guó)可耕地的農(nóng)田大約為20億畝，幾乎是1畝地就要消納1t糞污，除此之外，還有大量的種植業(yè)廢棄物(比如秸稈等)?，F(xiàn)在就有很多農(nóng)田被污染，比如山東聊城等地，種菜、養(yǎng)豬、養(yǎng)牛的廢棄物沒(méi)有得到較好地處理，嚴(yán)重污染土地。中國(guó)的養(yǎng)殖業(yè)總的來(lái)說(shuō)就是“進(jìn)步很大，問(wèn)題很多”。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，畜禽糞污的資源性、安全性都需重新思考。

中國(guó)亟待解決的糞污處理的問(wèn)題很多，如果飼料行業(yè)、養(yǎng)殖行業(yè)和糞污處理行業(yè)能聯(lián)系起來(lái)，必將能夠大力推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。

2 技術(shù)成果內(nèi)容

2.1 總體技術(shù)路線

2.1.1 首次定量化探明大區(qū)域糞污環(huán)境危害風(fēng)險(xiǎn)特征，并系統(tǒng)提出畜禽糞便安全化處理對(duì)策 團(tuán)隊(duì)中北師大的老師正在對(duì)全國(guó)重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行環(huán)境調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在此基礎(chǔ)上，我們才能明確到底應(yīng)該從何處出發(fā)解決問(wèn)題。通過(guò)調(diào)研20個(gè)省份的養(yǎng)殖場(chǎng)，首次定量化探明大區(qū)域糞污環(huán)境危害風(fēng)險(xiǎn)特征。①掌握了堆肥對(duì)畜禽糞便中Cu、Zn在土壤中形態(tài)分布影響；②建立了檢測(cè)糞污3種介質(zhì)中22種天然和人工合成激素含量分析方法；③明確了我國(guó)畜禽養(yǎng)殖重金屬、類(lèi)固醇激素以及獸藥抗生素的排放特征；④為合理的區(qū)域養(yǎng)殖規(guī)劃和糞便土地利用及管理提供了科學(xué)依據(jù)。

2.1.2 成功開(kāi)發(fā)出不同種類(lèi)畜禽糞便專(zhuān)用菌劑生物發(fā)酵處理技術(shù)，建立特種菌株庫(kù) 篩選適用北方低溫環(huán)境的堆肥菌株10余種。保藏菌株4株并獲得發(fā)明專(zhuān)利4項(xiàng)：一種嗜熱一氧化碳鏈霉菌新菌株及其應(yīng)用，ZL201310356764X；一種淀粉霉新菌株及其應(yīng)用，ZL2013104251451；一種用于畜禽糞便堆肥處理的生物菌劑，ZL201310454893.2；一種生物發(fā)酵有機(jī)肥及其制備方法，ZL201310454820.3。菌劑其分離環(huán)境與目標(biāo)應(yīng)用環(huán)境相似，定植迅速，針對(duì)性好，有效性高，適于不同類(lèi)型種養(yǎng)殖廢棄物處理。

2.1.3 成功研發(fā)畜禽糞便智能化自動(dòng)控制高效處理技術(shù)，研制系列智能化資源處理高效設(shè)備 智能翻拋機(jī)A型和B型都是老式的設(shè)備，A型是仿照別人的設(shè)備做的，但是實(shí)際應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)并不適用，成本較高。后來(lái)我們開(kāi)始自行研發(fā)智能化資源處理高效設(shè)備。目前發(fā)明了4套養(yǎng)殖廢棄物生物降解智能核心設(shè)備，并進(jìn)行了3～5代升級(jí)。

規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞便重金屬含量(mg/kg)

2.1.4 成功研發(fā)并推廣畜禽糞便特征污染物安全消減技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)高效處理 ①重金屬鈍化技術(shù)：有效態(tài)重金屬含量降低82%；無(wú)效態(tài)顯著增加。但是要想根本解決重金屬問(wèn)題，還是要從飼料環(huán)節(jié)入手。②獸藥抗生素消減技術(shù)：代表性獸藥抗生素降解超98%。③激素消減技術(shù)：典型激素?zé)o檢出。④病原微生物控制：腸桿菌值＞0.111；蛔蟲(chóng)卵死亡率100%。

2.1.5 集成優(yōu)化專(zhuān)用菌劑、智能設(shè)備和安全處理技術(shù)，與企業(yè)合作建立并全面推廣系列標(biāo)準(zhǔn)化處理工藝 ①糞污好氧處理工藝：產(chǎn)品導(dǎo)向的專(zhuān)類(lèi)糞污處理工藝，為571家企業(yè)提供技術(shù)支持。②糞污厭氧處理工藝：氣肥聯(lián)產(chǎn)，不產(chǎn)生沼液；5家企業(yè)應(yīng)用；獲得專(zhuān)利1項(xiàng)。③自動(dòng)化控制系統(tǒng)：全面自主研發(fā)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)；19家企業(yè)推廣采用。④臭氣處理工藝：臭味物質(zhì)脫除率95%以上；專(zhuān)利1項(xiàng)。

2.1.6 開(kāi)發(fā)系列生態(tài)安全產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓與物化 肥料產(chǎn)品：開(kāi)發(fā)出“騰達(dá)東祥”、“北郎中”等有機(jī)肥產(chǎn)品14種。

園藝基質(zhì)：研發(fā)出“海綿土”、“綠富”、“沃晟杰”等系列園藝基質(zhì)產(chǎn)品11種。

產(chǎn)品特點(diǎn)：①種類(lèi)豐富，滿足高、中、低端市場(chǎng)需求。例如高端有機(jī)-生物肥所生產(chǎn)的有機(jī)草莓、藍(lán)莓及特色蔬菜，產(chǎn)品含糖量增加0.8%～1.2%，產(chǎn)量增加7%～12%，并可提早10d左右上市。②品質(zhì)優(yōu)異，徹底解決了畜禽糞便堆肥產(chǎn)品中污染物殘留進(jìn)而引發(fā)的土壤、農(nóng)產(chǎn)品污染和食品安全問(wèn)題。③具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)力，栽培基質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量、pH值和EC值穩(wěn)定，較進(jìn)口泥炭成本低150%～200%。

2.1.7 構(gòu)建長(zhǎng)效新機(jī)制，推動(dòng)成果轉(zhuǎn)化落地

2.1.7.1 創(chuàng)新組織，搭建平臺(tái)

①創(chuàng)建成果推廣轉(zhuǎn)化聯(lián)合體

政府+科研+推廣+企業(yè)+基地+農(nóng)戶(hù)，涉及19家企業(yè)、10余家推廣單位、160個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的基地與農(nóng)戶(hù)。

②建立專(zhuān)家技術(shù)支撐平臺(tái)

項(xiàng)目組專(zhuān)家與多家企業(yè)建立了緊密合作關(guān)系，支撐企業(yè)建立技術(shù)孵化、升級(jí)改造、質(zhì)量監(jiān)控、田間課堂等系列專(zhuān)家支撐咨詢(xún)平臺(tái)。

2.1.7.2 創(chuàng)新工作方法、建立高效模式

①教授工作服務(wù)站推廣模式

設(shè)立教授工作站，進(jìn)行定期技術(shù)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)服務(wù)。

②農(nóng)民田間學(xué)校推廣模式

按照“六個(gè)一”的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，以農(nóng)民為中心開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn)，促進(jìn)技術(shù)成果最后一公里落地。

③產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè)技術(shù)孵化與升級(jí)帶動(dòng)模式

扶持龍頭企業(yè)建立技術(shù)試驗(yàn)室和質(zhì)量監(jiān)控平臺(tái)，帶動(dòng)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、工藝升級(jí)。

④互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)成果推廣模式

利用“全國(guó)農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化交易服務(wù)平臺(tái)”，發(fā)布和推廣技術(shù)成果信息，使得成果面向全國(guó)推廣應(yīng)用。

2.1.7.3 創(chuàng)新服務(wù)，搭建長(zhǎng)效推廣機(jī)制

①建立六位一體聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制

政府+科研+推廣+企業(yè)+基地+農(nóng)戶(hù)。

②建立長(zhǎng)效監(jiān)管機(jī)制

項(xiàng)目監(jiān)管機(jī)制：檢查驗(yàn)收、專(zhuān)家考評(píng)、績(jī)效考評(píng)、項(xiàng)目審計(jì)等多渠道考評(píng)。

肥料監(jiān)管機(jī)制：構(gòu)建招標(biāo)制、承諾制、服務(wù)制、自檢制、抽查制、追溯制和淘汰制。

2.1.7.4 政策引導(dǎo)，技物結(jié)合

①成果主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

A.糞污安全化處理創(chuàng)新

揭示了規(guī)模養(yǎng)殖糞污中獸藥抗生素、激素和重金屬的殘留特征及潛在風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)高效轉(zhuǎn)化纖維素為腐殖質(zhì)絡(luò)合重金屬，有效地降低了堆肥產(chǎn)品中重金屬的生物有效性。

B.糞污資源化利用創(chuàng)新

首次篩選并利用蝕木鏈霉菌、卷枝毛霉菌等菌株處理糞污，有效提高了木質(zhì)纖維素的轉(zhuǎn)換效率及養(yǎng)分的利用效率。

總體技術(shù)路線

有機(jī)肥生產(chǎn)工藝技術(shù)路線

園藝基質(zhì)生產(chǎn)工藝技術(shù)路線

針對(duì)不同畜禽糞污特性和使用目標(biāo)，研發(fā)了相應(yīng)處理工藝和針對(duì)性產(chǎn)品。

實(shí)現(xiàn)了技術(shù)、設(shè)備、工藝、菌劑自主創(chuàng)新和集成配套，徹底解決了北方地區(qū)冬季糞污處理的問(wèn)題。

C.組織推廣方法創(chuàng)新

創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、政策引導(dǎo)與技術(shù)推廣結(jié)合的工作機(jī)制方法，建立了教授工作站、農(nóng)民田間學(xué)校、產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè)孵化帶動(dòng)等高效推廣模式，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)、學(xué)、研、用相結(jié)合，先進(jìn)技術(shù)與物化產(chǎn)品相結(jié)合，促進(jìn)了技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。

②第三方評(píng)價(jià)A.成果評(píng)價(jià)

2016年3月科技部指定第三方機(jī)構(gòu)組織專(zhuān)家根據(jù)《技術(shù)開(kāi)發(fā)類(lèi)應(yīng)用技術(shù)成果評(píng)價(jià)指標(biāo)》進(jìn)行成果評(píng)價(jià)，認(rèn)為項(xiàng)目總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

B.成果查新

2016年3月，中國(guó)農(nóng)科院科技文獻(xiàn)信息中心成果查新結(jié)果表明，微生物菌劑、堆肥工藝和設(shè)備等8項(xiàng)技術(shù)成果均具有新穎性。

2.2 園藝基質(zhì)技術(shù)路線

收集種養(yǎng)廢棄物，進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐浔?、調(diào)控，單菌種篩選/檢測(cè)、復(fù)合菌種篩選/檢測(cè)，形成復(fù)合功能菌劑，利用翻堆增氧加濕設(shè)備、廢氣處理設(shè)備、智能檢測(cè)控制系統(tǒng)等設(shè)備控制各種參數(shù)。用自己的菌種、自己的設(shè)備，生產(chǎn)出蔬菜栽培和花卉栽培等基質(zhì)。

3 技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)性

技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)性

4 推廣應(yīng)用成效

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

在京郊20多家企業(yè)推廣實(shí)施，生產(chǎn)有機(jī)肥230.98萬(wàn)t，新增產(chǎn)值13.86億元，新增利潤(rùn)1.18億元；2013～2015年累計(jì)推廣面積749.46萬(wàn)畝，增產(chǎn)46.99萬(wàn)t，節(jié)肥（純養(yǎng)分）1.92萬(wàn)t，增收節(jié)支13.89億元。

4.2 生態(tài)效益

累計(jì)處理922.95萬(wàn)方畜禽糞便，輻射帶動(dòng)處理畜禽糞便240萬(wàn)方，實(shí)現(xiàn)北京地區(qū)畜禽糞便生態(tài)安全處理率達(dá)到80%以上，可增加土壤碳貯存32.2萬(wàn)t，減少CO2排放當(dāng)量117.9萬(wàn)t；3年來(lái)總節(jié)肥1.92萬(wàn)t，相當(dāng)于減排CO21.07萬(wàn)t。

4.3 社會(huì)效益

有效轉(zhuǎn)變農(nóng)民觀念，提高綜合素質(zhì)；有力促進(jìn)了肥料行業(yè)的健康發(fā)展；有力促進(jìn)了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全；有效帶動(dòng)了全社會(huì)共同參與畜禽糞污資源化處理。

5 科技進(jìn)步貢獻(xiàn)和作用

5.1 帶動(dòng)行業(yè)進(jìn)步

5.1.1 有機(jī)肥企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng) 20多家有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)工藝升級(jí)、規(guī)模擴(kuò)大、效率提高、運(yùn)營(yíng)成本降低、產(chǎn)品質(zhì)量提升。

5.1.2 安全優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)資料增加 應(yīng)用本技術(shù)生產(chǎn)的肥料產(chǎn)品均符合國(guó)標(biāo)，項(xiàng)目用肥安全達(dá)標(biāo)率達(dá)100%。

5.2 知識(shí)產(chǎn)權(quán)

授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利6項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利2項(xiàng)，發(fā)表論文30余篇，出版科普著作及技術(shù)手冊(cè)7本。

5.3 國(guó)際交流與合作

美、英、德、日、韓等國(guó)專(zhuān)家交流參觀項(xiàng)目基地，參加國(guó)際會(huì)議并作報(bào)告。

6 社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)

6.1 人才培養(yǎng)

培養(yǎng)博士、碩士研究生40余人，培訓(xùn)科研、推廣、生產(chǎn)技術(shù)骨干20,000人次，累計(jì)吸納企業(yè)就業(yè)3,000多人，促進(jìn)了政產(chǎn)學(xué)研推企有機(jī)結(jié)合。

6.2 都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展

促進(jìn)種養(yǎng)業(yè)健康循環(huán)發(fā)展，有效提升了北京市耕地質(zhì)量與土壤健康；打造了資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新模式；為首都高端、精品、特色、安全農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（編輯張瑞霜整理）