農(nóng)作物種植消納畜禽養(yǎng)殖排污研究

龔 勝，韋錦益，盧文學(xué)，楊 楷，鄧海明，張杏艷，陳中華，藍(lán)海恩

（廣西壯族自治區(qū)畜牧研究所，廣西 南寧 530001）

農(nóng)作物種植消納畜禽養(yǎng)殖排污研究

龔 勝，韋錦益，盧文學(xué)，楊 楷，鄧海明，張杏艷，陳中華，藍(lán)海恩

（廣西壯族自治區(qū)畜牧研究所，廣西 南寧 530001）

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)體制的改革及農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國(guó)的畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，使農(nóng)民的收入有了很大提高，生活水平也得到提升，但養(yǎng)殖規(guī)模的大幅增長(zhǎng)加大了畜禽養(yǎng)殖污染物的排放量，為了解決該問題可以考慮將種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合起來(lái)，形成循環(huán)發(fā)展的模式。我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)每年產(chǎn)生的糞污高達(dá)幾十億噸，處理不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染，但如果將其合理利用在種植業(yè)中就會(huì)變廢為寶，只有實(shí)現(xiàn)循環(huán)發(fā)展才能保證農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)還有利于農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的治理。

畜禽養(yǎng)殖污染；農(nóng)作物；消納；承載力

目前，隨著農(nóng)村環(huán)境的日益惡化，畜禽養(yǎng)殖污染的問題也逐漸得到重視，甚至在一些地區(qū)畜禽糞污的排放量已經(jīng)超過(guò)餐飲、生活和鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)等污染物的排放量，成為水資源污染的主要來(lái)源［1］。為此需要采取一定措施對(duì)畜禽糞污進(jìn)行治理，在東北和華北一帶通常采用糞肥還田的方法，糞肥還田有很多益處，但也不能忽視其帶來(lái)的二次污染問題。因此，研究農(nóng)作物對(duì)畜禽糞污的承載能力有重要意義。

1 利用農(nóng)作物種植消納處理養(yǎng)殖廢棄物的現(xiàn)狀

隨著畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，養(yǎng)殖糞污的排放量在飛速上升，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2010年我國(guó)的畜禽養(yǎng)殖糞污排出量高達(dá)45億t，這個(gè)數(shù)據(jù)要比同年產(chǎn)生的工業(yè)固廢高出很多［2］，現(xiàn)如今，養(yǎng)殖糞污中僅有較少的一部分得到充分利用，大部分糞污都隨意堆放或排入溝渠，最終會(huì)污染地表水，在污染環(huán)境的同時(shí)還造成浪費(fèi)。目前隨著養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大，養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)出現(xiàn)逐漸脫離的現(xiàn)象，為了解決該問題，人們開始探索種養(yǎng)結(jié)合的模式。

有學(xué)者研究利用水稻來(lái)消納養(yǎng)殖廢水，結(jié)果表明，在減少環(huán)境污染的同時(shí)，將水稻種子在養(yǎng)殖廢水中浸泡一段時(shí)間后能使發(fā)芽率得到顯著提高，秧苗的素質(zhì)得到改善、具有很好的抗逆性，并且利用養(yǎng)殖廢水浸種后還能預(yù)防一些水稻的早期疾?。?-4］。但養(yǎng)殖場(chǎng)選址及布局的不合理會(huì)導(dǎo)致沒有足夠的土地來(lái)消納養(yǎng)殖廢物，不僅浪費(fèi)資源還會(huì)污染環(huán)境。此外，由于土壤的消納能力有限，畜禽養(yǎng)殖糞便要經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理才可施入土壤，否則如果土壤不能完全降解糞便肥料會(huì)產(chǎn)生二次污染，除了惡臭物質(zhì)外還會(huì)產(chǎn)生很多有害物，堵塞土壤中存在的空隙使土壤質(zhì)量下降，養(yǎng)殖糞肥的不當(dāng)施用會(huì)影響作物的生長(zhǎng)，容易出現(xiàn)倒伏而影響作物產(chǎn)量。因此，需要確定農(nóng)作物對(duì)畜禽糞污的消納能力，進(jìn)而確定糞污的具體投加量以保證資源的合理利用，實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合。

國(guó)外在農(nóng)作物對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢物的消納上研究更多一些，意大利、德國(guó)、法國(guó)等國(guó)家均規(guī)定每年耕地施用畜禽糞污的最大量以實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)平衡。我國(guó)專家學(xué)者通過(guò)借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，以上海郊區(qū)農(nóng)田為研究對(duì)象，通過(guò)比較上海各地區(qū)畜禽養(yǎng)殖糞便農(nóng)田負(fù)荷及農(nóng)田的可消納量情況，對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在研究利用農(nóng)作物種植消納處理養(yǎng)殖廢棄物方面取得一定成果。

2 糞便的還田處理

畜禽糞便是很好的含有豐富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的肥料，投加到土壤后可以增強(qiáng)其肥力，使土壤的理化性質(zhì)得到改善，糞便的還田處理有以下3種方式：

2.1 直接還田直接還田是我國(guó)農(nóng)村地區(qū)常用的還田處理方法，將日常積累的未經(jīng)發(fā)酵的養(yǎng)殖糞便通過(guò)一定交通工具運(yùn)到田間，待風(fēng)吹日曬一段時(shí)間后濕度適合時(shí)用鋤和犁等工具對(duì)糞便進(jìn)行分散，將土壤和糞便充分混合，之后使糞便自行發(fā)酵。該方法簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，土壤對(duì)糞便的消納量高，不過(guò)其缺點(diǎn)是未經(jīng)任何處理的糞便中含有抗生素、重金屬及一些致病菌等有害物質(zhì)。

2.2 好氧堆肥后還田牛、豬糞便中含水量高，肥效相對(duì)較低，直接施入農(nóng)田利用率不高，還會(huì)出現(xiàn)二次污染，因此豬、牛等糞便常采用好氧堆肥后再施入農(nóng)田的方法進(jìn)行利用。該技術(shù)是在人為控制下，按一定比例將畜禽糞便、雜草、作物秸稈等有機(jī)物混合堆積，使其處于氧氣充足、濕潤(rùn)的環(huán)境下以利于其發(fā)酵，在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵體系溫度會(huì)升高，高溫條件有利于殺滅體系中致病菌和蟲卵等［5］。經(jīng)過(guò)好氧堆肥處理后，糞便的肥力會(huì)增高，有利于作物對(duì)其吸收。

2.3 制作生物有機(jī)肥在堆肥后的糞便中加入選育的菌劑，經(jīng)過(guò)一些工藝和技術(shù)徹底消滅其中的致病菌及蟲卵，能夠消除惡臭，達(dá)到腐熟和干燥的目的，再經(jīng)過(guò)一系列加工可投制成有機(jī)肥［6］。制作生物肥能夠提供糞便肥力，更有利于作物對(duì)其吸收利用，對(duì)環(huán)境保護(hù)也有很大益處。

3 農(nóng)作物對(duì)畜禽養(yǎng)殖糞污的消納量估算研究

在土壤中不合理施用畜禽養(yǎng)殖糞污會(huì)導(dǎo)致土壤對(duì)養(yǎng)分的利用率下降，在浪費(fèi)資源的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生N和P，對(duì)環(huán)境造成威脅。畜禽糞便中含有豐富的養(yǎng)分，當(dāng)施用量超過(guò)作物需求時(shí)會(huì)產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)盈余現(xiàn)象。

計(jì)算畜禽養(yǎng)殖廢水的環(huán)境承載力是很復(fù)雜的問題，在計(jì)算過(guò)程中涉及農(nóng)田生態(tài)、動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)及土壤肥料等多種學(xué)科［7-8］。目前常用的評(píng)價(jià)畜禽糞污環(huán)境承載力的方式有2種：其一根據(jù)土地提供畜禽飼料的能力；其二是根據(jù)特定地理區(qū)域消納糞便的能力。該文采用第2種方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，借鑒相關(guān)文獻(xiàn)，以一些常見農(nóng)作物作為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)奶牛場(chǎng)養(yǎng)殖污水的土地消納量進(jìn)行研究。

3.1 試驗(yàn)方法以氮和五氧化二磷為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)研究對(duì)象對(duì)養(yǎng)分的需求和養(yǎng)殖污水養(yǎng)分含量來(lái)確定農(nóng)作物對(duì)養(yǎng)殖污水的消納量?？紤]到多季農(nóng)作物及同一塊土地上種植多種蔬菜的情況，對(duì)各類作物的復(fù)種指數(shù)進(jìn)行估算。該方法將有機(jī)肥的利用率考慮在內(nèi)，如果出現(xiàn)養(yǎng)分需求量不足時(shí)由化肥進(jìn)行補(bǔ)充。計(jì)算公式如下：

單位農(nóng)用地污水消納量=K·（X·A）/Y

式中：X為每公頃作物每季的養(yǎng)分需求量［kg/（hm2·S）］；A 為各地區(qū)的復(fù)種指數(shù) （每種類型作物的播種面積除以其占用耕地面積）；Y為單位體積污水養(yǎng)分含量（kg/m3）；K 為有機(jī)肥利用率（%）；S 為每公頃作物的總產(chǎn)量（kg）。

3.2 結(jié)果分析分別針對(duì)干清糞和水沖糞2種清糞工藝進(jìn)行討論，單位體積污水中氮和五氧化二磷的含量在水沖糞工藝下分別是在干清糞工藝下的5.8和2.4倍。我國(guó)各地耕地復(fù)種指數(shù)有很大差異，在一些一年一熟地區(qū)如東北、西北地區(qū)耕地復(fù)種指數(shù)通常接近100%；華南地區(qū)復(fù)種指數(shù)在200%以上；不同作物在形成1 t收獲物時(shí)需要的養(yǎng)分量有很大差異，而且每種作物對(duì)N、P養(yǎng)分的需求量不同，每季每種作物對(duì)N、P2O5的需求量不同，花生所需的比例為5.2，居于大豆、花生、水稻、高粱、冬小麥和玉米的首位，水稻和高粱的比例均為2.0，需求比例最低。

3.3 結(jié)果討論

3.3.1 污水養(yǎng)分含量及損失的影響：在不同地區(qū)、不同養(yǎng)殖規(guī)模的污水排放量和污水養(yǎng)分含量以及收集貯存污水過(guò)程中N、P的損失會(huì)使污水中N、P產(chǎn)生差異，使得農(nóng)作物種植對(duì)畜禽養(yǎng)殖排污的消納發(fā)生變化。

3.3.2 清糞工藝的影響：從結(jié)果來(lái)看，干清糞工藝排放的污水的單位農(nóng)用地消納量要比水沖糞工藝大。

3.3.3 污水糞肥和化肥的施用量、作物對(duì)肥料的利用效率的影響：農(nóng)田化肥的施用量和農(nóng)作物對(duì)肥料的利用率在很大程度上影響單位農(nóng)用地污水消納量，用糞肥取代化肥施用在土地上，能有效減少環(huán)境污染，并使單位農(nóng)用地的污水消納量增加。

3.3.4 復(fù)種指數(shù)與種植結(jié)構(gòu)的影響：由于不同類型作物對(duì)需求養(yǎng)分不同，導(dǎo)致單位農(nóng)用地污水消納量不同，為此合理規(guī)劃調(diào)整土地的種植結(jié)構(gòu)可以改變單位農(nóng)用地污水消納量，進(jìn)而最大限度地利用土地和資源，減少污染。

4 小結(jié)

固定面積的土壤作物對(duì)畜禽養(yǎng)殖排污的承載力是有限的，如果在土壤中施用過(guò)量的糞肥，就會(huì)使多余的養(yǎng)分流失。因此，評(píng)價(jià)農(nóng)作物對(duì)畜禽養(yǎng)殖排污的消納量具有重要意義，同時(shí)合理適量地施用有機(jī)肥對(duì)保持和改善土壤質(zhì)量有重要作用，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

［1］張鵬，吳應(yīng)烈.畜禽規(guī)模養(yǎng)殖排污對(duì)環(huán)保的影響［J］.四川畜牧獸醫(yī)，2005（11）：42.

［2］盛巧玲.基于氮平衡的北京地區(qū)畜禽環(huán)境承載力研究［D］.重慶：西南大學(xué)，2010.

［3］彭里.重慶市畜禽糞便的土壤適宜負(fù)荷量及排放時(shí)空分布研究［D］.重慶：西南大學(xué)，2009.

［4］彭里，古文海，魏世強(qiáng)，等.重慶市畜禽糞便排放時(shí)空分布研究［J］.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006（4）：213-216.

［5］李國(guó)林.規(guī)?；膛?chǎng)產(chǎn)排污系數(shù)、污水存貯及土地消納量相關(guān)技術(shù)參數(shù)研究［D］.泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

［6］林毅青.基于種養(yǎng)平衡下的湖南省畜禽養(yǎng)殖承載能力研究［D］.長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

［7］王晉虎.星云湖流域畜禽養(yǎng)殖污染特征及其定量估算研究［D］.昆明：昆明理工大學(xué)，2011.

［8］郭瑞敏.遼河流域吉林省部分畜禽養(yǎng)殖污染的負(fù)荷估算與好氧堆肥研究［D］.長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2014.

X713；S14

A文章順序編號(hào)：1672-5190（2016）01-0080-02

2015－11－13

龔勝（1980—），男，經(jīng)濟(jì)師，碩士，主要從事養(yǎng)殖污染防治研究工作。

藍(lán)海恩（1969—），男，高級(jí)畜牧師，主要從事養(yǎng)豬及養(yǎng)殖技術(shù)研究工作。

（責(zé)任編輯：錢英紅）