畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃在規(guī)模豬場的實(shí)踐探索—以江西綠豐生態(tài)農(nóng)業(yè)園有限公司為例

吳志堅(jiān)，吳志勇，徐曉云，余峰，張磊

（江西省畜牧技術(shù)推廣站，江西 南昌 330046）

隨著社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，畜禽規(guī)?；B(yǎng)殖迅速崛起，集約化養(yǎng)殖產(chǎn)生的畜禽糞便無法得到妥善的處理和還田利用，導(dǎo)致環(huán)境污染的問題日趨嚴(yán)重。同時，化肥的過量使用，導(dǎo)致土壤板結(jié)、地力下降、土地退化和重金屬污染現(xiàn)象日益突出[1]。如何將養(yǎng)殖糞便綜合有效利用，既能提高土壤肥力，又可以減少污染物排放，從而保護(hù)環(huán)境，成為了我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)亟待解決的問題。本文以江西綠豐農(nóng)業(yè)生態(tài)園有限公司（下文簡稱江西綠豐）為案例，介紹了畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃的實(shí)踐情況，該場通過實(shí)施畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃，將糞便作為養(yǎng)分還田，既充分利用糞便資源，提高了土壤有機(jī)質(zhì)和肥力，又減少化肥使用和水土流失，實(shí)現(xiàn)了種養(yǎng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃概述

為實(shí)現(xiàn)發(fā)展農(nóng)業(yè)的同時滿足自然資源保護(hù)的目標(biāo)要求，減少畜禽養(yǎng)殖對環(huán)境和公共健康的影響，1999年美國聯(lián)邦環(huán)保總署（EPA）和美國聯(lián)邦農(nóng)業(yè)部（USDA）協(xié)商，聯(lián)合制定了一個國家畜禽養(yǎng)殖戰(zhàn)略措施，實(shí)施一項(xiàng)需要通過專業(yè)認(rèn)證的綜合養(yǎng)分管理計劃（Comprehensive Nutrient Management Plan，CNMP），包括糞便和廢水預(yù)處理和儲存（Manure and Wastewater Handling and Storage），田間措施Land Treatment Practices，養(yǎng)分管理Nutrient Management，優(yōu)化畜禽飼養(yǎng)管理（Feed Management）、備選利用處理方式（Other Utilization Activities）以及跟蹤記錄（Recordkeeping）6個方面內(nèi)容，其核心是在畜禽糞便還田利用的同時將環(huán)境保護(hù)與養(yǎng)分管理結(jié)合起來，充分利用自然資源來防治水土流失、糞肥應(yīng)用和有機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)，通過對水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控，解決好養(yǎng)殖場的糞便處置、農(nóng)作物生產(chǎn)區(qū)域和土地上糞肥的應(yīng)用問題。CNMP計劃涉及畜禽養(yǎng)殖場產(chǎn)生的所有廢棄物和養(yǎng)分處理，可作為環(huán)?？偸穑‥PA）的養(yǎng)分管理計劃NMP一樣使用，代表了美國養(yǎng)分管理的最高水平。CNMP在美國實(shí)施10年來，共有257 201個養(yǎng)殖場實(shí)施了CNMP計劃，總投入195億美元，每個養(yǎng)殖場投資約76 000美元，估計共有135萬t氮和63萬t磷得到還田利用[2]。

2 養(yǎng)分管理計劃在江西綠豐的實(shí)踐

2.1 江西綠豐企業(yè)概況

江西綠豐位于江西省新建縣溪霞鎮(zhèn)，是一家從事優(yōu)質(zhì)種豬和瘦肉型商品豬生產(chǎn)、果業(yè)、苗木和水產(chǎn)養(yǎng)殖的農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)企業(yè)。公司原種豬場現(xiàn)有能繁母豬800頭，年出欄生豬16000頭，其中種豬6000頭（40~50 kg/頭），商品豬 10 000頭（110kg/頭），飼養(yǎng)總重量（按出欄計）約為1 370t，自繁自養(yǎng)、均衡產(chǎn)仔；公司配套有果園43.33hm2，養(yǎng)殖水面13.67hm2；公司配套建設(shè)了養(yǎng)殖廢棄物綜合利用及污染治理系統(tǒng)工程，包括干糞發(fā)酵、病死豬高溫生物降解、養(yǎng)殖廢水厭氧發(fā)酵、沼液綜合利用和沼液工業(yè)化處理達(dá)標(biāo)排放五個子系統(tǒng)。主要有防雨、防滲、防溢流干糞儲存發(fā)酵場300m2；病死豬等養(yǎng)殖廢棄物無害化處理站30m2，病死豬高溫生物降解設(shè)備1臺；固液分離及兼氧調(diào)節(jié)池600m3、地下地上混合式厭氧發(fā)酵罐1 200m3、連體儲氣柜200m3、沼液貯存池500 m3；沼液自動壓力控制澆灌系統(tǒng)1套、沼液輸送管道1 000m；沉淀池200m3、間歇A/O池1 200m3、MBR 池 120m3。

2.2 生產(chǎn)基準(zhǔn)情況

2.2.1 生豬存欄。該場常年平均存欄生產(chǎn)母豬800頭，生產(chǎn)公豬24頭，合計存欄7 170頭（見表1）。

2.2.2 廢棄物產(chǎn)生。豬場年產(chǎn)糞尿6 076t，其中鮮糞2 241t、尿3 835t。全年養(yǎng)分產(chǎn)生量氮為51.61t，磷為6.56t（見表2）；廢水產(chǎn)生量為80~120t/d，年產(chǎn)沼液36 500m3，廢水總儲存池體積3 800m3，可儲存30~48d的廢水（沼液），經(jīng)現(xiàn)場檢測，沼液養(yǎng)分和污染物含量為：COD約28 000mg/L，NH3-N約430mg/L，TP約210mg/L；豬場年產(chǎn)病死豬（含胎衣、死胎）約6t，經(jīng)高溫生物降解處理可產(chǎn)生有機(jī)肥5t，其有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分及重金屬含量詳見表3。

表1 各類豬常年平均存欄量

表2 豬場糞便和養(yǎng)分產(chǎn)生量[3]

表3 病死豬處理后產(chǎn)物有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分及重金屬含量%，mg/kg

表4 種植基地樹種結(jié)構(gòu)

2.2.3 種植基地情況。養(yǎng)殖廢棄物經(jīng)無害化處理后主要用于種植柚子樹、橘子樹、香樟和桂花樹等觀賞綠化樹及果樹，總面積43.33 hm2，總共39 000株，其中投產(chǎn)期果樹約28 000株，每棵樹年平均產(chǎn)果80kg，總產(chǎn)量約為2 200t，詳細(xì)樹種結(jié)構(gòu)見表4。

種植基地的土壤為酸性紅壤土地，隨機(jī)多點(diǎn)采樣檢測土壤有機(jī)質(zhì)、N、P、K等數(shù)據(jù)，結(jié)果見表5。

表5 種植基地土壤檢測結(jié)果

2.3 養(yǎng)分管理計劃

2.3.1 養(yǎng)分投入優(yōu)化計劃

2.3.1.1 優(yōu)化飼料配方

采取“利用氨基酸平衡降低蛋白日糧減少氮的排放”，“添加植酸酶能夠減少磷的排放”，“添加微生態(tài)制劑，改善腸道環(huán)境，提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，減少糞污量的排放”和“合理使用有機(jī)微量元素減少礦物質(zhì)的排放”四項(xiàng)技術(shù)措施，減少生豬養(yǎng)殖過程中的廢棄物排放量。該豬場母豬和育肥豬采用的各階段飼料營養(yǎng)含量見表6和表7。

表6 母豬各階段飼料營養(yǎng)含量MJ，%

表7 育肥豬各階段飼料營養(yǎng)含量表MJ，%

2.3.1.2 加強(qiáng)飼養(yǎng)管理，提高飼料利用率

采取“三改兩分”技術(shù)。即改水沖清糞為干清糞，改無限用水為控制用水，改明溝排污為暗溝排污，實(shí)行雨污分離和固液分離，減少廢水排放量。

采用多樣化的日糧搭配。多種飼料搭配應(yīng)用可以發(fā)揮蛋白質(zhì)及其他營養(yǎng)物質(zhì)的互補(bǔ)作用，從而提高蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和利用率。

定時、定量飼喂。固定每天喂豬的時間和次數(shù)，使豬的生活有規(guī)律，促進(jìn)消化液的分泌，提高豬的食欲和飼料利用率；定量飼喂，不能忽多忽少，以免影響食欲，降低飼料的消化率。

2.3.2 廢棄物綜合利用計劃

2.3.2.1 豬場主要廢棄物

①干糞。干糞經(jīng)堆積發(fā)酵后用作有機(jī)肥，優(yōu)先用于公司的果樹和苗木基地，多余部分出售給周邊農(nóng)戶用于種植蔬菜、水果等。

②豬尿、飲用余水等養(yǎng)殖廢水。養(yǎng)殖廢水全部進(jìn)入沼氣設(shè)施（CSTR）進(jìn)行厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)脫硫后能源利用，沼渣進(jìn)入干糞堆積發(fā)酵系統(tǒng)，沼液進(jìn)入沼液貯存池，通過自動壓力控制澆灌系統(tǒng)經(jīng)管道輸送至果園、苗木基地施用，雨季、非施肥季節(jié)以及沼液利用不完時，沼液超過沼液貯存池最大貯存量后經(jīng)溢流溝溢流至好氧系統(tǒng)，經(jīng)“間歇A/O+MBR”工藝進(jìn)行深度處理后達(dá)標(biāo)排放。

③病死豬、胎衣等廢棄物。該類廢棄物經(jīng)高溫生物降解生成有機(jī)肥，可全部用于果樹和苗木基地施肥。

2.3.2.2 廢棄物綜合利用工藝

圖1 江西綠豐生豬養(yǎng)殖廢棄物綜合利用工藝

2.3.3養(yǎng)分管理及施肥情況。該場養(yǎng)分綜合管理按照作物對N元素的需求進(jìn)行測算，具體計算參數(shù)為：堆積發(fā)酵的豬糞含水量70%左右，含N量（以干基計）為2.71%；沼液中含N量為0.49g/L[4]。按照年產(chǎn)100kg的結(jié)果柚子樹，每年每株施純氮1.2kg，1~3年生小柚子樹，年施純氮0.5kg/株，低產(chǎn)果樹及綠化樹根據(jù)產(chǎn)量和樹大小，按0.6~1.0kg/株施用。

干糞主要用于作基肥、落果肥、寄冬肥，以春季和秋、冬季施肥為主，采取環(huán)狀溝施肥法；沼液主用日常追肥，沼液采用平行溝施肥法或者澆灌，可根據(jù)果樹生長、天氣等情況一年四季施肥，可配合澆水同時使用，詳細(xì)施肥量見表8。

種植基地年利用干糞1 648.5 t，占產(chǎn)生量的73.56%，剩余592.5t干糞堆積發(fā)酵后出售異地利用；年利用沼液27 920m3,占76.49%，其余8 440m3沼液經(jīng)“間歇A/O+MBR”工藝進(jìn)行深度處理后達(dá)標(biāo)排放；病死豬無害處理產(chǎn)生的有機(jī)肥5t可以全部利用，詳見表9和表10。

表8 種植基地各樹種N需求量及有機(jī)肥用量

表9 廢棄物年利用總量

表10 廢棄物綜合利用率

2.4 其他綜合養(yǎng)分管理措施

樹下套種多年生低矮牧草（如三葉草等），防止多余養(yǎng)分和水土流失，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

充分利用樹林周邊現(xiàn)有的灌木林作為養(yǎng)分?jǐn)r截帶，保持養(yǎng)分和水土不流失；在樹林周邊沒有灌木林防護(hù)的地方，栽種3m寬的灌木林或水草溝做養(yǎng)分?jǐn)r截帶。

采用備用措施，將利用不完的沼液進(jìn)行深度處理后達(dá)標(biāo)排放，不會對環(huán)境造成不良影響。

制訂養(yǎng)分管理計劃執(zhí)行文件，并將計劃的運(yùn)行和操作進(jìn)行隨時和長期記錄，積累形成歷史數(shù)據(jù)。主要記錄糞肥的養(yǎng)分和土壤成分測試結(jié)果、病死豬無害化處理情況、每次糞肥或商業(yè)肥料的施用情況、農(nóng)作物和其他植物種植品種、面積和產(chǎn)量、每次施肥量、糞肥輸送給第三方的量、在執(zhí)行過程中有關(guān)糞肥使用情況變化等。

表11 實(shí)施糞便養(yǎng)分管理計劃前后土壤養(yǎng)分及微量元素含量

3 討論

3.1 對土壤的影響

據(jù)筆者在果園不同方位選擇3處地點(diǎn)，在施用糞便前和施用1年后分別采樣檢測養(yǎng)分及部分微量元素的結(jié)果（結(jié)果見表11）表明：實(shí)施糞便綜合養(yǎng)分管理計劃1年后，土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷分別是實(shí)施前的6.58、2.69、9.20倍，對土壤的改良作用非常顯著；鉀的含量略有下降，為實(shí)施前的83%，分析是生豬糞便中鉀含量較低，不能滿足作物的需求，提示我們在實(shí)施糞便綜合養(yǎng)分管理計劃中需要適量補(bǔ)充施用鉀肥；另外，土壤中銅和鋅的變化值得關(guān)注，銅、鋅分別比實(shí)施前增長了3.71和6.50倍，雖然美國在實(shí)施畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃過程中沒有對銅、鋅進(jìn)行監(jiān)測，但數(shù)據(jù)提示我們生豬糞便的施用對土壤銅、鋅含量影響較大，需要在實(shí)施糞便綜合養(yǎng)分管理計劃過程中長期跟蹤監(jiān)測土壤中銅、鋅的含量。

3.2 經(jīng)濟(jì)社會效益

畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃理念剛剛在國內(nèi)興起，尚處于學(xué)習(xí)探索階段，江西省畜牧技術(shù)推廣站率先在規(guī)模豬場進(jìn)行示范試點(diǎn)，幫助江西綠豐農(nóng)業(yè)生態(tài)園有限公司、江西盛源牧業(yè)有限公司蔣家豬場、萬安青稿塘養(yǎng)豬場等規(guī)模豬場制訂畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃并實(shí)施。目前，江西綠豐已顯現(xiàn)明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益，其余2個豬場也正在實(shí)施中，江西盛源牧業(yè)有限公司采用“豬-沼-油茶”模式，萬安青稿塘養(yǎng)豬場采用“豬-沼-苗木”模式，均已取得初步成效，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯。

江西綠豐通過實(shí)施畜禽糞便養(yǎng)分管理計劃，干糞綜合利用率達(dá)100%，其中自有種植基地利用73.56%，異地利用26.44%；養(yǎng)殖廢水（沼液）的綜合利用率達(dá)76.49%，其余23.51%的沼液經(jīng)“間歇A/O+MBR”工藝進(jìn)行深度處理后達(dá)標(biāo)排放；病死豬無害處理綜合利用率100%。整個豬場基本做到廢棄物了“零排放”，對外部環(huán)境無污染，年減排COD可達(dá)100多t，社會效益顯著。種植基地年利用干糞1 648.5t，沼液 27 920m3,利用 N 為 27.08t，折算成尿素為58.87t，按2 000元/t計，可節(jié)省化肥11.77萬元；同時據(jù)資料介紹，柚子樹施用有機(jī)肥可提高柚子產(chǎn)量，提升果品質(zhì)量，由于未做相關(guān)對比實(shí)驗(yàn)，暫無具體數(shù)據(jù)。

3.3 存在問題

畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃在規(guī)模豬場實(shí)踐仍處于探索階段，在養(yǎng)分管理方面做得比較粗放，主要存在以下問題：1、只做了氮的養(yǎng)分管理，沒有將氮、磷和鉀全部納入到綜合養(yǎng)分管理；2、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全，做的相關(guān)檢測較少，不能做到定期監(jiān)測豬場各類廢棄物中氮、磷和鉀等養(yǎng)分含量和定期開展土壤成分分析，無法做到精準(zhǔn)施肥；3、缺乏在江西種植綠化苗木、油茶和柚子樹等非主要作物的各類養(yǎng)分需求等相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，難以開展基于農(nóng)場（包括種植和養(yǎng)殖）的綜合養(yǎng)分平衡測算；4、缺少能夠制訂養(yǎng)分管理計劃執(zhí)行文件，指導(dǎo)豬場實(shí)施綜合養(yǎng)分管理計劃的專業(yè)人員；5、缺乏政策和資金扶持。

3.4 建議

畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，美國將其列為國家畜禽養(yǎng)殖戰(zhàn)略措施（unified national strategy for animal feeding operations）加以實(shí)施；我國剛剛引入畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃，更加需要政府主導(dǎo)推動，建議將其作為畜禽養(yǎng)殖廢棄物綜合利用的主要措施進(jìn)行推廣應(yīng)用。

3.4.1 建立養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)協(xié)調(diào)的許可證制度。借鑒美國綜合養(yǎng)分管理辦法，樹立耕地保養(yǎng)和可持續(xù)利用的理念，摸清各地規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場糞污處理和綜合利用情況，通過測土配方掌握耕地養(yǎng)分總體情況，研究制定耕地養(yǎng)分承載力參數(shù)，實(shí)行畜禽養(yǎng)殖污染物排放總量控制，建立養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)協(xié)調(diào)的許可證制度，為種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合提供制度保障。

3.4.2 對畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場實(shí)行養(yǎng)分管理。要求畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場除動物防疫許可證外，增加養(yǎng)分管理許可證。養(yǎng)殖業(yè)糞污作為有機(jī)肥優(yōu)先還用到田間去，養(yǎng)殖場要有足夠的土地來消納養(yǎng)分。消納用土地可以是租賃的、也可以是周圍農(nóng)民的，但必須要有相關(guān)的確認(rèn)手續(xù)。無論對于新建規(guī)模養(yǎng)殖場，如果周圍沒有足夠的土地消納糞污，該養(yǎng)殖場就必須用環(huán)保方式對糞污進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放，否則不能立項(xiàng)。

3.4.3 發(fā)揮政府主導(dǎo)作用。設(shè)立專項(xiàng)資金，對實(shí)施畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃的養(yǎng)殖場進(jìn)行補(bǔ)貼；制定相關(guān)扶持政策，對實(shí)施畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃的養(yǎng)殖場實(shí)行項(xiàng)目傾斜；鼓勵和扶持規(guī)模養(yǎng)殖場應(yīng)根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模建設(shè)足夠的糞肥儲存設(shè)施，以滿足農(nóng)作物用肥的數(shù)量和時節(jié)要求；控制畜禽飼料中的重金屬含量，防止重金屬因糞肥使用流向耕地。

3.4.4 加大技術(shù)支持力度。有關(guān)部門要加大技術(shù)培訓(xùn)力度，培養(yǎng)能夠?qū)嵤┚C合養(yǎng)分管理計劃的專業(yè)人員和師資力量；加強(qiáng)測土配方和糞肥的養(yǎng)分測試，為養(yǎng)殖場提供合理化的施肥建議；研發(fā)糞肥和沼液施用的農(nóng)業(yè)機(jī)械，減少施用過程中的養(yǎng)分流失和對環(huán)境的影響，減輕勞動強(qiáng)度。

4 結(jié)語

江西綠豐在實(shí)施畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃過程中盡管做得不是很完善，甚至可能存在一些不足，但是研究者在實(shí)踐中進(jìn)行了大膽創(chuàng)新，在我國首先明確提出并進(jìn)行實(shí)踐探索，并且在實(shí)施中將病死豬、胎衣等廢棄物納入到養(yǎng)分管理，同時，結(jié)合我國生豬養(yǎng)殖實(shí)際，提出對土壤中銅、鋅等重金屬的變化進(jìn)行監(jiān)測。

江西綠豐的實(shí)踐表明：在規(guī)模豬場實(shí)施畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計劃對豬場廢棄物的綜合利用效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯著，可以選擇在有條件的規(guī)模養(yǎng)殖場進(jìn)行推廣應(yīng)用。

[1]劉桂平，周永春，方炎，等.我國農(nóng)業(yè)污染的現(xiàn)狀及應(yīng)對建議[J].國際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究.2006，4.

[2]美國綜合養(yǎng)分管理計劃對我國種養(yǎng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的啟示.百度文庫.2013.

[3]第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污技術(shù)手冊.2009.

[4]吳志勇.豬場不同季節(jié)排污系數(shù)及糞污不同處理工藝效果比較[D].南昌：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文，2010.