規(guī)模豬場生態(tài)循環(huán)模式的研究與建設(shè)實(shí)踐

劉定發(fā) 郭霄峰 劉 凱 于國安

（1華南農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院，廣東廣州 510640；2汕尾市金瑞豐生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，廣東汕尾 516400；3汕尾市現(xiàn)代畜牧產(chǎn)業(yè)研究院，廣東汕尾 516400）

目前規(guī)?；B(yǎng)豬出欄的比例已超過40%，并且具有標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營、規(guī)?；芾硖攸c(diǎn)的規(guī)模化養(yǎng)殖的比例還將繼續(xù)提高?！度珖i生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》指出，到2020年規(guī)模養(yǎng)殖比重達(dá)到52%。生豬養(yǎng)殖規(guī)?；?、集約化發(fā)展已成為必然趨勢。但同時規(guī)模化生豬養(yǎng)殖也成為農(nóng)村面源污染的主要來源，全國生豬糞便產(chǎn)生量2015年超過6億噸，僅廣東省就達(dá)到877萬噸。2016年的中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會議和2017年中央1號文件強(qiáng)調(diào)要加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理和資源化，力爭在“十三五”時期，基本解決大規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場糞污處理和資源化問題。大力推行高效生態(tài)循環(huán)的種養(yǎng)模式，加快畜禽糞便集中處理是必然趨勢。

1 發(fā)展生態(tài)循環(huán)模式的意義

實(shí)行種養(yǎng)結(jié)合的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式是解決養(yǎng)豬與環(huán)境污染這一矛盾的有效手段。通過豬場正確選址、科學(xué)布局，全封閉和內(nèi)環(huán)境控制，制定飼料配方提高飼料中蛋白質(zhì)的利用率，降低氨氮排放；采用密閉管道輸送有機(jī)肥并以微噴灌方式精準(zhǔn)施肥，提高水分利用率，降低有機(jī)肥使用量；針對不同作物開展測土配方施肥，分作物設(shè)計配方，補(bǔ)充微量元素，避免使用作物不需要的元素而對環(huán)境造成污染，有效解決生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式下規(guī)模豬場的關(guān)鍵共性問題，發(fā)展形成“規(guī)模養(yǎng)殖-禽畜糞便-有機(jī)肥-作物種植”的現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，有利于促進(jìn)污染物減排，改善農(nóng)村人居環(huán)境，引領(lǐng)畜禽養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)型升級和健康發(fā)展，對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、遏制愈演愈烈的面源污染，進(jìn)而保護(hù)人體健康具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 當(dāng)前國內(nèi)外同類研究的現(xiàn)狀

生態(tài)循環(huán)模式是世界現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨勢。在國外，許多國家都已經(jīng)開展了各具特色的循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。其中歐盟的綜合型循環(huán)農(nóng)業(yè)模式嚴(yán)格限制化學(xué)品的投入，控制廢棄物排放，推行輪作間作和農(nóng)牧結(jié)合，施用有機(jī)肥等；美國實(shí)行高新技術(shù)型循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，利用高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)以最少的投入獲得高收益和高產(chǎn)出；日本的環(huán)保型循環(huán)農(nóng)業(yè)特別強(qiáng)調(diào)在保護(hù)產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境的前提下注重提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展到現(xiàn)階段的最好選擇。在發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時，為了保護(hù)環(huán)境、防止污染，國外采取最多的方式就是農(nóng)牧結(jié)合，通過糞污還田實(shí)現(xiàn)資源化利用。例如美國一般采取水泡糞的方式養(yǎng)豬，養(yǎng)豬場的糞污用罐車或者通過輸送管道歸還農(nóng)田，用作有機(jī)肥。國外采取農(nóng)牧結(jié)合模式的前提是明確規(guī)定了養(yǎng)殖場必須配套的土地面積。

目前，國內(nèi)也形成了各具特色的豬－沼－果、豬－沼－菜、豬－沼－魚等生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。廣東省正在從環(huán)境友好型種植業(yè)與牲畜廢棄物管理兩方面進(jìn)行治理，針對農(nóng)業(yè)面源污染源頭、過程與末端進(jìn)行控制。種植業(yè)方面，主要采用化肥減量控污、農(nóng)藥減量控害等措施來降低化肥與農(nóng)藥施用量并提高其利用率；養(yǎng)殖業(yè)方面，通過無害化處理與生態(tài)利用牲畜糞便、尿液，通過將牲畜糞污變廢為寶，并減少有害排放，極大地降低總氮、總磷、氨氮、COD等對環(huán)境的污染。

3 生態(tài)循環(huán)模式存在的共性問題

規(guī)模豬場的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式在我國剛剛起步，各地都在積極探索。近年來，各地在投入減量與清潔生產(chǎn)、污染治理與廢物利用方面積極探索和實(shí)踐，特別是在基于規(guī)模豬場的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式方面取得了重要進(jìn)展，但也存在如下關(guān)鍵共性問題：（1）飼料中營養(yǎng)元素的利用率、抗生素和重金屬的超量添加造成的污染等。例如飼料中蛋白質(zhì)含量超過動物需要量、飼料蛋白質(zhì)品質(zhì)不佳或者氨基酸的比例不合理而降低飼料氮素的利用率，既增加了農(nóng)業(yè)資源消耗，又增加糞尿中氮的排泄量。（2）生豬養(yǎng)殖和有機(jī)肥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的惡臭對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染。（3）雨污不分流、干濕不分離導(dǎo)致糞污產(chǎn)生量大，難以處理回用。（4）種養(yǎng)規(guī)模難以協(xié)調(diào)，肥料分布不均易對根系造成傷害，種植規(guī)模過大，養(yǎng)殖污水難以滿足灌溉要求；種植規(guī)模過小，氮磷等養(yǎng)分不能被作物充分吸收。（5）作物對各種養(yǎng)分需求不同，氮磷等部分養(yǎng)分過多易造成污染，而微量元素不足易影響作物生長。面對上述問題，必須堅持“生態(tài)設(shè)計、清潔生產(chǎn)、循環(huán)利用”的發(fā)展理念，開展規(guī)模豬場清潔生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與工程應(yīng)用，有效解決生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式下規(guī)模豬場的關(guān)鍵共性問題，發(fā)展形成“規(guī)模養(yǎng)殖-禽畜糞便-有機(jī)肥-作物種植”現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

4 生態(tài)循環(huán)模式的建設(shè)實(shí)踐

筆者項目組針對規(guī)模化豬場安全高效清潔生產(chǎn)技術(shù)缺口，通過產(chǎn)學(xué)研合作，做了如下工作：一是開展了抗病育種和生態(tài)健康養(yǎng)殖技術(shù)研究，形成一套科學(xué)、有效的技術(shù)與管理體系，該體系具有生產(chǎn)效率更高、設(shè)備利用率更好、減少人工等諸多優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保、節(jié)能、高效、安全等特點(diǎn)；二是創(chuàng)新了規(guī)模化豬場糞污高值化利用和安全清潔生產(chǎn)工藝，核心是沼渣和沼液的利用，解決了目前沼渣沼液有機(jī)肥就地消納易造成二次污染的難題，實(shí)現(xiàn)規(guī)模養(yǎng)豬糞污的安全清潔生態(tài)利用；三是結(jié)合本地區(qū)生豬、沼氣、茶葉、沉香、火龍果等產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，進(jìn)行了“豬-沼-茶（果）”等模式的研究和示范，創(chuàng)建了“豬-沼-茶”“豬-沼-果”“豬-沼-藥”三種生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，成功解決了規(guī)?；i場安全高效清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵共性問題，為規(guī)模豬場建設(shè)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)提供了技術(shù)支持和模式參考。

這一模式的關(guān)鍵點(diǎn)是針對目前生豬規(guī)模養(yǎng)殖存在糞污無害化處理與資源利用化程度不高的問題，采用“固液分離-厭氧發(fā)酵-強(qiáng)化絮凝-接觸氧化-類Fenton催化消毒”工藝處理糞污，沼氣經(jīng)凈化后供食堂炊事、發(fā)電等用能，沼渣、沼液被加工為有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)糞污資源化利用。該工藝中，根據(jù)養(yǎng)豬場污水水質(zhì)特性及排水狀況，在污水處理工藝前端設(shè)置固液分離段，以利糞便與污水初步分離，減少污水處理量，同時分離后的糞便和人工清除的糞便作進(jìn)一步堆積發(fā)酵處理后，加工有機(jī)肥出售。分離后的污水經(jīng)格柵攔截后，進(jìn)入沼氣池，有機(jī)物被微生物分解為沼氣，經(jīng)凈化后供食堂炊事、發(fā)電等用能，沼渣、沼液被加工為有機(jī)肥；沼氣池出水采用淀粉基絮凝劑進(jìn)行強(qiáng)化絮凝，去除色度、懸浮物和COD，提高曝氣效果，減輕污染負(fù)荷；分離后的污水再依次進(jìn)入曝氣池、二沉池、厭氧池、接觸氧化池，進(jìn)一步脫磷、脫氨處理后，主要降解指標(biāo)COD、BOD、NH3-N去除率可超過98%以上，出水經(jīng)類Fenton產(chǎn)生的羥自由基作用，高效、快速、徹底殺滅大腸桿菌和各種病原微生物，保證廢水安全回用，從而實(shí)現(xiàn)糞污的資源化利用。