摘要:針對我國規?；笄蒺B殖污染嚴重的突出問題及推動糞污資源化利用的技術需求，以“十二五”污染物總量減排認定規模化畜禽養殖場為例，統計了糞污資源化利用模式的類別及比例，并結合全國典型地區規?；笄蒺B殖糞污治理現狀對其進行了深入調研與分析。
結果表明：不同規模、不同畜種糞污資源化利用模式存在一定差異，生豬、奶牛、肉牛養殖采用儲存農用模式處理糞便的占75%以上，蛋雞、肉雞養殖采用糞便生產有機肥的占65%左右，糞污資源化利用模式主要與該地區的自然特征、農業生產方式、養殖場規模、經濟發展水平等相關；規劃不合理、養殖清潔生產嚴重不足、區域糞污資源化利用模式選擇不當是當前我國規模化畜禽養殖糞污資源化利用中存在的主要問題。
前言:近幾年，我國畜禽養殖業呈現散養戶—專業戶—規?；奶荻劝l展，極大地豐富了人民生活需求，根據 2016 年中國統計年鑒，我國 2015 年大牲畜年底養殖量數為 12 195.7 萬頭，其中牛養殖量為 10 817.3 萬頭，占 88.7%；生豬年出欄量達到 70 825 萬頭，年末存欄量 45 112.5 萬頭，禽蛋產量達到 2 999.2 萬 t。但規?；陌l展帶來的環境污染問題也日漸突出，根據第一次全國污染源普查公報結果顯示，規模化畜禽養殖糞便產生量 2.43 億 t，尿液產生量 1.63 億 t，畜禽糞便污染已居農業源污染之首。
畜禽養殖糞污采用工業化治理受養殖低利潤與高風險的約束，難于穩定正常運行；畜禽養殖糞污在不合理排放造成環境污染時是污染物，但如糞污作為農業種植施肥利用時就是一種資源，我國既是養殖大國，也是種植業大國，但因種養分離，養殖糞污資源化利用受阻，一方面大量排放的糞污對環境造成污染，另一方面農業種植時大量施用化肥造成土壤有機質下降，農業面源污染加劇。畜禽糞污是提供土壤有機質的重要來源，畜禽糞污肥料化利用既可有效解決養殖污染問題，同時也可提高土壤有機質含量、減少種植氮磷流失。
我國地域遼闊，各區域之間自然條件、農業生產方式、經濟發展水平差異大，糞污資源化利用受這些條件的影響大，通過總結現有養殖場糞污資源化利用的經驗與存在的問題，探討符合各區域特點的糞污資源化模式，對全面推動畜禽糞污資源化利用具有積極意義。
1、“十二五”污染物總量減排認定規?；笄蒺B殖場治理模式分析
為全面掌握我國規?；笄蒺B殖糞污資源化利用模式，對我國“十二五”期間國家污染物總量減排考核獲得認定的規?；笄蒺B殖場糞污治理設施進行統計分析，從糞便和污水兩方面著手分析我國不同區域、不同規模、不同畜種糞污治理設施上的特點。根據減排要求以及核查相關規定，五類畜禽規?；B殖場規模確定為：生豬逸500 頭（出欄）、奶牛逸100 頭（存欄）、肉牛逸100 頭（出欄）、蛋雞逸10 000 只（存欄）、肉雞逸50 000 只（出欄）。
1.1我國規?；B殖場糞污處理模式分析
“十二五”全國污染物總量減排考核共認定規?；笄蒺B殖糞污治理項目 61 054 家，其中生豬養殖場占 68%。從糞便和污水兩個部分對其主要治理方式進行統計分析，結果如表 1。
從表 1 結果可知，我國規模化畜禽養殖糞污處理仍以肥料化利用模式為主。從糞便處理結果看，規模化畜禽養殖糞便處理以儲存農業利用和生產有機肥為主，糞便生產沼氣的方式較少，全國占比在 1%左右。從養殖種類分析，生豬、奶牛、肉牛養殖糞便處理模式主要以儲存農用為主，占比均在 75%以上，而蛋雞、肉雞養殖糞便生產有機肥的比例達到 65%左右。
這主要是由于生豬、奶牛、肉牛養殖糞便含水率高，生產有機肥成本高、難度大，養雞大部分采用籠養、糞便清理難度小，糞便含水率低，便于有機肥的生產。從污水處理結果看，污水主要以還田利用方式為主，全國35%左右的規?；B殖場采用儲存農業利用的方式，55%左右的規?；B殖場采用厭氧后農業利用的方式，采用污水厭氧+好氧達標排放或循環利用模式的僅占 7%左右，采用生物發酵床養殖的僅占 2%左右。
1.2區域規模化養殖場糞污治理模式分析
參考代思汝對我國畜禽養殖污染防治模式分區研究，根據我國農業經濟自然條件，結合我國畜禽養殖分布和糞污治理現狀，將我國（不包含港澳臺、西藏以及南沙群島）分為 6 個區，分別為：東北平原區、中部平原區、南方丘陵區、南方水網區、西部干旱區、西南山區，按分區對規模化畜禽養殖糞污治理模式進行統計，結果如表 2。
東北平原區包括：
遼寧、吉林、黑龍江、內蒙東部，該區域年均氣溫低，地勢平坦，土地肥沃，集中連片種植面積大。從區域糞污治理模式統計看，該區域糞便肥料化利用為主，且糞便生產有機肥比例較高，特別是蛋雞、肉雞養殖場 80%左右采用糞便生產有機肥方式，這主要是由于該區域集中連片的種植面積大，需肥量大，但該區域種植季節短，非施肥間隔期長，糞便生產有機肥便于儲存與運輸；污水以儲存農業利用為主，這主要是由于東北地區地勢平坦、集中連片種植面積大，便于污水澆灌，但受氣溫低的影響采用厭氧農業利用比例明顯低于全國平均水平；另外因溫度較低，適合生物發酵床養殖，采用墊草墊料方式養殖比例明顯高于全國平均水平，其中生豬養殖采用生物發酵床方式的占比達到 5.99%。
中部平原區包括：
北京、天津、河北、河南、山西、山東、安徽北部，該區域氣溫較低、地勢平坦、設施化農業種植水平高，是全國棉花、花生、芝麻、烤煙、蔬菜的主要生產基地，也是我國大型規模養殖場分布最多的地區。從區域糞污治理模式統計看，該區域糞便肥料化利用為主，糞便生產有機肥比例全國最高，規模化生豬、奶牛、肉牛養殖場糞便生產有機肥的比例達到 40%左右，這主要是由于該區域大型規模養殖場多，糞便相對集中，生產有機肥便于儲存、降低運輸成本；污水以農業利用為主，厭氧后農業利用比較高，采用好氧處理排放或循環利用比例略高于全國平均水平，這主要是由于該區域內養殖場規模大、配套沼氣池比例較高，且區域地勢平坦、設施化農業比例高，沼液需求量大、施用方便，而采用好氧處理受溫度較低影響，建設成本高、運行維護難度大。
南方丘陵區包括：
湖南南部、廣東、海南、江西、安徽南部，該區域氣溫較高，河網水系密集，屬于亞熱帶和熱帶氣候，年均溫度 12 ℃以上，主要種植水稻（2~3 季），人均 GDP 較高，降雨量豐富，奶牛、肉牛養殖量較低。從區域糞污治理模式統計看，該區域糞便肥料化利用為主，畜禽糞便多采用儲存農用模式，主要是由于南方氣溫較高，糞便在自然儲存過程即可完成厭氧發酵環節，種植間隔期短，糞便儲存時間短，相對于生產有機肥來說，儲存農業利用成本更低。污水以厭氧農業利用方式為主，規?；i養殖場污水厭氧農用模式占比達到 75%。采用好氧處理排放或循環利用比例高于全國平均水平，主要是由于該區域氣溫較高，適合污水厭氧沼氣發酵處理，且國家在農村沼氣能源開發利用方面進行了扶植和引導，該地區養殖場大部分已配套有厭氧沼氣池。
南方水網區包括：
浙江、福建、江蘇、上海、湖北、湖南北部，該區域環境容量較小，人均土地面積小，人均 GDP 高，相對其他地區對畜禽養殖污染治理要求更高，主要分布大型規模養殖場。區域糞污治理模式統計看，該區域糞便肥料化利用為主，地區規?；B殖場糞便生產有機肥的比例較高，規模化生豬、奶牛養殖場糞便生產有機肥比例分別為 30%與 51%。主要是因為該地區環境容量較小，人均 GDP 水平較高，消納土地較少。污水處理主要以厭氧處理為主，采用深度處理排放或循環利用比例全國最高，占比達到20%左右，主要是由于該地區主要分布大型規模化養殖場，人均耕地面積較少，人均 GDP 高，對畜禽養殖治理模式配套設施建設提供一定的經濟支撐，相對于我國其他地區污水處理力度較大。
西部干旱區包括：
陜西、甘肅、云南、新疆、寧夏、內蒙西部，該區域地廣人稀、氣候干燥、降雨量少，經濟相對較落后，區域環境容量較大。區域內規?；笄蒺B殖場分布較少，其糞污處理模式主要以儲存農用為主。
西南山區包括：
四川、重慶、廣西、貴州、湖南西部，該區域地形主要以丘陵高山為主，人均耕地面積少，交通不便。區域糞污治理模式統計看，該區域糞便肥料化利用為主，畜禽養殖糞便處理主要以儲存農用為主，規?；i養殖場糞便儲存農用比例高達86%。主要是由于該地區主要分布中小型規模化養殖場，且交通不便，多采取就近處理原則。污水處理厭氧農用模式占比在 80%左右，主要該地區人均耕地面積較少，年均溫度較高，適合污水厭氧沼氣發酵處理，同時該地區政府積極推動畜禽養殖深度處理，規模化養殖場污水處理厭氧-好氧-回用比例達到了 5%左右，略高于全國平均水平。
2、糞污資源化利用中存在的主要問題分析
2.1規劃不合理，區域內糞污肥料化利用受阻
肥料化利用是當前養殖糞污處理的主要方式，糞污肥料化利用的前提是“種養平衡”，確保養殖場養殖規模與消納土地匹配。種養是否平衡一般通過耕地畜禽承載量進行評價。
耕地畜禽承載量計算方法：
式中：LR 為耕地畜禽實際承載量（生豬當量·hm-2）；OR 為生豬當量養殖數量（頭）；S 為耕地面積（hm2）。
標準生豬當量折算方法：根據中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所和環境保護部南京環境科學研究所編寫的我國第一次全國污染源普查畜禽養殖業產排污系數手冊，按主要畜禽產氮量系數折算如表 3。
根據生豬當量產氮量系數折算，換算比例為 7.4 只蛋雞、61.7 只肉雞折算為一頭豬，一頭奶牛折算為28.59 頭豬，一頭肉牛折算為 19.14 頭豬。通過查閱 2016 年《中國畜牧業年鑒》和《中國國家統計年鑒》，2015 年我國農作物播種面積為166 374 000 hm2，2015 年年末折算生豬當量養殖量為308 305 萬頭，我國現有耕地畜禽承載量平均為 19頭·hm-2。同時對我國各省地區之間的畜禽承載量進行了統計分析，如圖 1。
根據意大利、英國、美國等國家規定 N 每公頃年最大負荷在 250 kg 左右，我國以生豬養殖為主，根據生豬當量產氮量系數折算，每公頃最多容納糞便 N含量為 68 頭生豬所產糞污。北京、青海省的現有耕地畜禽承載量分別為 69、56 頭·hm-2，接近最大承載值，全國其他各省地區耕地畜禽承載量基本在 20 頭·hm-2 左右，從這一數據可知我國現有耕地畜禽承載量遠低于最大承納量，只要布局合理，完全可通過肥料化利用方式消納養殖糞污。
糞污肥料化利用受施用成本的影響，根據李汪晟等核算采用車輛運輸方式糞污肥料化利用的經濟運輸距離為 3.6 km，而我國實際家庭聯產承包責任制的土地政策，畜牧業脫離種植業而獨立發展，在實際調研中，部分養殖場沒有配套糞污消納的土地，區域內種養平衡無法實現，導致糞污肥料化利用受阻。合理規劃，根據耕地消納能力合理確定養殖量、優化養殖產業布局是解決養殖污染的基礎。
2.2未形成因地制宜的區域糞污資源化利用典型模式
養殖污染防治起步較晚，加之養殖從業人員綜合素質較低，對養殖污染治理技術缺乏基本了解，盲目選擇糞污治理模式，導致設施運行費用高、處理效果差等一系列問題。根據“十二五”污染物總量減排考核認定情況，出欄量萬頭以上的大型生豬規?；B殖場共計 3 410 家，糞污儲存農用的共計 732 家，所占比例高達 21.5%，大型規?；B殖場糞污集中，需要消納的地多，糞污施用運輸距離遠，部分養殖場為節約成本，存在靠近養殖場周邊的土地過量施用或直排，污染周圍水域和地下水，并可能導致土壤硝酸鹽、磷及重金屬的累計問題。我國東北平原區年均氣溫低、污水采用生化處理建設成本高、運行維護難度大，但從統計結果看東北地區有 4%左右的養殖場采用污水達標排放模式，通過調查發現，該地區采用達標排放模式的養殖場，大部分設施不能正常運行的。
綜上所述，畜禽養殖糞污的資源化利用方式不應一刀切進行選擇，應根據地區自然特征、農業生產方式、經濟發展水平相結合，因地制宜地選擇適合的模式，通過典型示范，形成具有區域特點的養殖糞污資源化利用的典型模式。
2.3養殖清潔生產嚴重不足
根據對 2015 年環境統計數據分析可知，我國2015 年規?；B殖場共計 138 827 家，其中 38 401 家采用水沖糞的清糞方式，占比達到 27.67%，水沖糞工藝用水量大，不僅造成水資源浪費，而且因污水產生量大，產生污水中污染物濃度高，處理和利用難度大、成本高。劉永豐等在清糞方式對養豬廢水中污染物遷移轉化的影響中研究表明，水沖糞工藝進入水體的 COD、總氮、總磷、氨氮的負荷量分別是干清糞工藝的 15.5、5.7、9.5、11.5 倍。調研發現，在南方水網地區采用干清糞工藝的養殖場，30%左右存在用水量嚴重偏高，超量用水現象普遍，同時對該地區的規模化生豬養殖場的飲水設備進行抽樣調查分析，采用鴨嘴式和乳頭式飲水器的占比高達 81%，該類飲水器一方面造成大量的水源浪費，增加污水產生量，后期處理難度偏大；另一方面溢流的水造成圈舍潮濕，易滋生細菌，進而導致生豬免疫力變低。
嚴格執行清潔生產要求，從源頭減量著手，養殖企業必須逐步實行干清糞代替水沖糞的清糞方式、改造安裝節能飲水器，采用科學飼養方法減少污染物產生量，加強養殖人員環保意識的培養。
3、各區域不同規模畜禽糞污資源化利用模式的優選
根據“十二五”污染物總量減排考核認定的規?；笄蒺B殖場治理模式以及典型養殖場實測結果，我國規?；B殖場糞污處理主要以資源化利用為主，而不同區域不同規模畜禽養殖場的糞污資源化利用方式存在較大差異，與區域之間自然條件、農業生產方式、經濟發展水平等存在明顯的相關性。
通過總結現有養殖場糞污資源化利用的經驗與存在的問題，根據各區域特點，優選適合各區域不同規模畜禽養殖場糞污資源化利用方式，如表 4。
我國的畜禽養殖污染防治政策不完善，以及現有研究缺乏系統可操作性，難以運用于實際生產中。提出符合地區特點的畜禽養殖污染防治技術模式，引導養殖企業高效開展污染設施的建設已成為現階段推進養殖污染治理的迫切需求。對各區域“十二五”減排認定養殖場治理模式的分析，提出各地區適用型治理模式，引導規模化養殖場因地制宜建設合適的污染防治設施，同時也可通過分區引導畜禽養殖業合理布局，為制定畜禽養殖污染防治管理措施與政策提供支撐。
4、結論
隨著規?；笄蒺B殖業的發展，養殖污染防治已成為環保管理的重要任務，資源化利用仍是我國糞污處理的主要途徑，不同種類、不同規模、不同區域養殖糞污資源化利用方式存在一定差別，并明顯與地區自然條件、農業生產方式、經濟發展水平相關。
當前阻礙我國規模化畜禽養殖糞污治理的主要因素有：（1）規劃滯后導致局部地區糞污資源化利用受阻；（2）缺乏養殖污染防治知識，養殖場糞污處理模式選擇不當，導致建設的糞污處理設施無法正常運行；（3）養殖清潔生產重視和建設不足，大量水沖糞、飲水設備選擇不當等高水污染物產生的工藝存在，增加糞污資源化利用的難度和成本。
推行糞污資源化利用，解決養殖污染問題已上升為國家導向：（1）地方政府應通過合理規劃、科學確定各區域最大養殖承載量以實現種養平衡；（2）因地制宜地選擇糞污治理模式、加大養殖清潔生產力度；（3）實現糞污最大限度的資源化利用。
作者：宣夢1，許振成2，吳根義1,2*，歐瑋祺1，李婧1，何文博1 單位：1、湖南農業大學資源環境學院；2、環境保護部華南環境科學研究所
中國鄉村發現網轉自：農業環境科學 微信公眾號（原創）
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