中國畜禽糞污資源化利用技術(shù)應(yīng)用調(diào)研與發(fā)展分析

周海賓，丁京濤，孟海波，沈玉君，王 健，張 曦， 程紅勝，宋立秋，徐鵬翔，張朋月，王鑫宇

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院農(nóng)村能源與環(huán)保研究所，北京 100125； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部資源循環(huán)利用技術(shù)與模式綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100125）

0 引 言

近年來，各級(jí)政府部門加快推進(jìn)畜禽糞污資源化利用工作。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年末中國畜禽糞污綜合利用率提高到75%，畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理設(shè)施裝備配套率達(dá)到93%。但由于小農(nóng)戶種植與規(guī)?；B(yǎng)殖脫節(jié)，畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理和利用不合理不規(guī)范，畜禽糞污仍然是農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源。第二次全國污染源普查結(jié)果表明，畜牧業(yè)化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、總氮（Total Nitrogen，TN）和總磷（Total Phosphorus，TP）排放強(qiáng)度較“一污普”分別降低了55.5%、67.2%和57.9%，但污染物排放占比仍然較高，畜禽養(yǎng)殖業(yè)COD、氨氮排放分別占農(nóng)業(yè)源水污染物排放總量的93.76%、51.29%。亟需通過加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)，提高畜禽糞污資源化利用技術(shù)水平，促進(jìn)糞肥還田利用，提高畜禽養(yǎng)殖污染防治能力。

研究人員針對(duì)國外發(fā)達(dá)國家畜禽糞污資源化利用經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)畜禽糞污資源化利用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。隋斌等對(duì)丹麥畜禽糞肥利用體系進(jìn)行了調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)丹麥養(yǎng)殖場(chǎng)主要推行貯存發(fā)酵處理技術(shù)和堆肥技術(shù)，并按照“和諧原則”實(shí)現(xiàn)了種養(yǎng)平衡和按需施肥，避免了畜禽養(yǎng)殖污染。吳娜偉等對(duì)美國畜禽養(yǎng)殖污染防治管理進(jìn)行了分析，指出美國按照畜禽糞便綜合養(yǎng)分管理計(jì)劃要求，指導(dǎo)畜禽糞污處理和還田利用，主要采用堆肥和氧化塘等處理技術(shù)。宣夢(mèng)等對(duì)“十二五”期間糞污處理利用主要模式進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)生豬、奶牛、肉牛養(yǎng)殖糞便主要以貯存發(fā)酵后農(nóng)用為主，占比均在75%以上，而蛋雞、肉雞養(yǎng)殖糞便生產(chǎn)有機(jī)肥的比例達(dá)到65%左右，污水主要以還田利用方式為主。朱志平等發(fā)現(xiàn)在固體糞便處理利用上，以簡(jiǎn)單堆漚肥后進(jìn)行還田利用為主，占比達(dá)到一半以上；規(guī)模化豬場(chǎng)對(duì)固體糞便進(jìn)行好氧堆肥處理生產(chǎn)商品有機(jī)肥的比例也只有5%左右；污水肥水還田和污水厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的比例顯著提升。董紅敏等針對(duì)不同規(guī)模的畜禽養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)營主體，提出了社會(huì)化服務(wù)+全量還田施用、就地就近全量還田、種養(yǎng)結(jié)合“全產(chǎn)業(yè)鏈自循環(huán)模式”等3種專業(yè)化種養(yǎng)結(jié)合模式，并提出了構(gòu)建中國畜禽廢棄物養(yǎng)分管理制度的政策建議。但目前，針對(duì)“十三五”以來中國畜禽糞污資源化利用技術(shù)應(yīng)用情況的全面調(diào)研分析的報(bào)道較為鮮見，畜禽糞污處理利用設(shè)施建設(shè)運(yùn)行情況的達(dá)標(biāo)情況也尚不清楚。

綜上，本研究依據(jù)31個(gè)省（區(qū)、市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的畜牧大縣規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)，對(duì)畜禽糞污收集方式、糞污處理方式、糞肥還田利用情況等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的主要技術(shù)路徑應(yīng)用比例、設(shè)施建設(shè)的達(dá)標(biāo)情況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，摸清中國畜禽糞污資源化利用技術(shù)推廣應(yīng)用底數(shù)，為今后中國畜禽糞污資源化利用技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)推廣提供基礎(chǔ)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)研方案與數(shù)據(jù)采集

2018年4月至2020年8月期間，以中國31個(gè)?。▍^(qū)市）和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的畜牧大縣為調(diào)研對(duì)象，選擇190個(gè)縣（市、區(qū)），每個(gè)縣隨機(jī)抽取規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，共獲得完整有效問卷2 589份，其中包括生豬養(yǎng)殖場(chǎng)1 549家，蛋雞養(yǎng)殖場(chǎng)284家，奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)230家，肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)183家，肉牛養(yǎng)殖場(chǎng)263家，羊場(chǎng)80家，各?。▍^(qū)市）調(diào)研的縣數(shù)和養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量見表1。本研究按照《“十四五”全國畜禽糞肥利用種養(yǎng)結(jié)合建設(shè)規(guī)劃》中的分區(qū)方法，分別對(duì)東北區(qū)、黃淮海區(qū)、南方丘陵區(qū)、西南區(qū)、長(zhǎng)江中下游平原及成都平原區(qū)、西北區(qū)和華南區(qū)等的畜禽糞污資源化利用技術(shù)應(yīng)用和設(shè)施建設(shè)情況進(jìn)行了分析。圖1為調(diào)研總體結(jié)果，包括不同養(yǎng)殖畜種養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量、不同糞污處理技術(shù)路徑養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量及占比、不同糞肥還田技術(shù)路徑的養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量及占比等。

圖1 養(yǎng)殖場(chǎng)糞污產(chǎn)生及處理技術(shù)應(yīng)用總體情況表 Fig.1 Overall framework of manure generation and utilization technology application of farms

表1 實(shí)地調(diào)研養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量及畜種分布情況 Table 1 Distribution of farms of different species of livestock in the field research

1.2 研究方法

本研究采用實(shí)地調(diào)研和調(diào)查問卷相結(jié)合的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。調(diào)查問卷主要內(nèi)容包括規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)基本情況、畜禽糞污收集方式、糞污處理技術(shù)和糞肥還田利用情況等，通過問詢和實(shí)地測(cè)量等方式完成數(shù)據(jù)采集；糞便儲(chǔ)存池、污水儲(chǔ)存池的尺寸采用激光測(cè)距儀、卷尺等工具對(duì)進(jìn)行實(shí)地測(cè)量；糞污處理和糞肥還田利用數(shù)據(jù)來源于養(yǎng)殖場(chǎng)生產(chǎn)臺(tái)賬。測(cè)算過程中采用的不同工藝處理時(shí)間、設(shè)施容積（面積）等標(biāo)準(zhǔn)值參照《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部辦公廳關(guān)于做好2018年畜禽糞污資源化利用情況跟蹤監(jiān)測(cè)工作的通知》（農(nóng)辦牧〔2018〕28號(hào)）、《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞污資源化利用設(shè)施建設(shè)規(guī)范（試行）》（農(nóng)辦牧〔2018〕2號(hào)）、《畜禽糞污土地承載力測(cè)算技術(shù)指南》（農(nóng)辦牧〔2018〕1號(hào)）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范確定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本文作圖均采用Origin 2018和Microsoft 365 Excel軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 糞污收集處理方式

畜禽糞便的收集方式主要有干清糞（包括人工干清糞和機(jī)械干清糞）、水沖糞和水泡糞等類型。本研究對(duì)畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)清糞方式進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)以干清糞為主，占比89.40%，采用水沖糞和水泡糞工藝的分別占6.27%和2.70%（圖2）。其中，生豬養(yǎng)殖場(chǎng)采用干清糞、水沖糞、水泡糞工藝的分別占85.18%、10.35%和4.47%，奶牛、肉牛、肉羊、肉雞、蛋雞養(yǎng)殖場(chǎng)基本采用干清糞工藝，該結(jié)果與朱志平等基于第二次污染源普查相關(guān)數(shù)據(jù)研究結(jié)果相近。研究表明，干清糞產(chǎn)生的污水量遠(yuǎn)低于水泡糞工藝，人工清糞方式的污水排放量是水沖糞和水泡糞工藝的0.3%～0.5%。水沖糞和水泡糞都存在耗水量大、污水產(chǎn)生量大、舍內(nèi)有害氣體含量高等問題。同時(shí)，水沖糞和水泡糞工藝產(chǎn)生的污水有機(jī)污染物濃度都比較高，COD一般在5 000～20 000 mg/L，污水處理難度大。另外，干清糞還有助于減少甲烷（Methane，CH）等溫室氣體的排放量。本研究對(duì)畜禽糞污產(chǎn)生形式進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)受畜種及糞污收集方式的影響（圖1），有20.48%的養(yǎng)殖場(chǎng)僅產(chǎn)生固體糞便，主要包括部分采用干清糞（包括墊料養(yǎng)殖）的肉牛、肉羊養(yǎng)殖場(chǎng)以及部分家禽養(yǎng)殖場(chǎng)；73.19%的養(yǎng)殖場(chǎng)同時(shí)產(chǎn)生固體糞便和液體糞污，一般為采用機(jī)械固液分離或者自然分離后干清糞收集的養(yǎng)殖場(chǎng)；6.33%的養(yǎng)殖場(chǎng)僅產(chǎn)生液體糞污，主要為采用尿泡糞或水泡糞工藝后糞污全量收集處理的養(yǎng)殖場(chǎng)。糞污產(chǎn)生的類型和糞污產(chǎn)量對(duì)其處理技術(shù)路徑選擇具有較大影響。

圖2 不同畜種養(yǎng)殖場(chǎng)清糞工藝占比 Fig.2 Percentage of different manure collecting methods in different livestock farms

1）固體糞便處理方式

畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)固體糞便的常見處理方式有堆漚肥、生產(chǎn)商品有機(jī)肥、加工牛床墊料（奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)）、加工栽培基質(zhì)等。調(diào)研數(shù)據(jù)表明，中國畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)固體糞便普遍采用堆（漚）肥處理（見圖3a），占比達(dá)到89.44%，生產(chǎn)商品有機(jī)肥的占6.08%，生產(chǎn)墊料利用的占0.90%，生產(chǎn)栽培基質(zhì)的占1.37%，部分未利用的仍有1.65%。從不同畜種來看，生豬養(yǎng)殖場(chǎng)中采用堆（漚）肥的占生豬養(yǎng)殖場(chǎng)總數(shù)的92.19%，采用堆（漚）肥的奶牛場(chǎng)、肉牛場(chǎng)、家禽場(chǎng)分別占相應(yīng)畜種養(yǎng)殖場(chǎng)總數(shù)的73.66%、92.33%和86.71%。因此本研究重點(diǎn)對(duì)堆漚肥技術(shù)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行情況進(jìn)行了分析。

2）堆（漚）肥技術(shù)應(yīng)用情況

堆（漚）肥工藝類型。堆（漚）肥工藝一般可以分為簡(jiǎn)易堆漚、條垛式發(fā)酵、槽式發(fā)酵和反應(yīng)器堆肥等類型。調(diào)研結(jié)果表明，采用堆（漚）肥發(fā)酵工藝的養(yǎng)殖場(chǎng)中簡(jiǎn)易堆漚處理占比高達(dá)85.9%。從不同畜種來看，采用簡(jiǎn)易堆漚處理占比均較高，其中，生豬養(yǎng)殖場(chǎng)達(dá)到88.56%（見圖3b），奶牛和肉牛養(yǎng)殖場(chǎng)分別達(dá)到84.1%和87.4%，肉羊養(yǎng)殖場(chǎng)最高，達(dá)到97.56%。實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，絕大部分簡(jiǎn)易堆漚發(fā)酵效率較低，且含水率較高的物料在堆置過程中會(huì)發(fā)生結(jié)殼現(xiàn)象，導(dǎo)致內(nèi)部物料無法實(shí)現(xiàn)無害化和穩(wěn)定化。另外，采用槽式發(fā)酵的養(yǎng)殖場(chǎng)占10.6%，家禽養(yǎng)殖采用槽式發(fā)酵的比例較高，肉雞和蛋雞養(yǎng)殖場(chǎng)采用槽式發(fā)酵的占22.64%和17.59%。而采用反應(yīng)器堆肥的較少，占比3.53%。

圖3 不同畜種固體糞便處理技術(shù)應(yīng)用情況 Fig.3 Application of treatment methods of solid manure in different livestock farms

發(fā)酵時(shí)間。調(diào)研結(jié)果表明，生豬、奶牛、肉牛、肉羊、肉雞、蛋雞養(yǎng)殖場(chǎng)糞便平均堆漚時(shí)間分別為53.32、83.96、56.68、106.10、46.09和68.00 d（表2）。根據(jù)《畜禽糞便堆肥技術(shù)規(guī)范（NY/T3442-2019）》，條垛式、槽式、反應(yīng)器堆肥堆體溫度維持55 ℃以上時(shí)間不得少于15、7和5 d，為便于測(cè)算本研究堆漚肥周期要求均按30 d進(jìn)行測(cè)算，超過該發(fā)酵時(shí)間的養(yǎng)殖場(chǎng)比例分別為74.72%、75.00%、84.62%、90.77%、71.59%和66.67%。李國學(xué)等發(fā)現(xiàn)堆漚過程滅活效果較差，堆漚45 d后發(fā)酵產(chǎn)物中殘留大腸菌和糞大腸菌群數(shù)仍高出標(biāo)準(zhǔn)《糞便無害化衛(wèi)生要求（GB7959-2012）》，需要采用翻堆、原料調(diào)節(jié)等方式加快堆漚肥無害化速度。從設(shè)施容積來看，全國80.35%規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)堆漚肥設(shè)施容積符合規(guī)范要求（圖4）。對(duì)不同地區(qū)的堆漚肥設(shè)施建設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)堆漚肥設(shè)施容積不符合規(guī)范要求的高達(dá)36.40%，該地區(qū)在田間地頭進(jìn)行糞便堆漚較為普遍，易造成占用農(nóng)田、地下水污染等問題。

圖4 不同地區(qū)堆（漚）肥設(shè)施達(dá)標(biāo)率 Fig.4 Percentage of composting facilities up to the standard in different regions

表2 不同畜種的堆肥（漚）發(fā)酵時(shí)間 Table 2 Fermentation time of composting of different livestock species

1）液體糞污處理技術(shù)選擇

中國規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)液體糞污處理主要采用厭氧發(fā)酵沼液還田、貯存發(fā)酵（包括多級(jí)貯存池等）、異位發(fā)酵床、達(dá)標(biāo)排放等。調(diào)研數(shù)據(jù)表明（圖5），在對(duì)液體糞污進(jìn)行處理利用的養(yǎng)殖場(chǎng)中，采用厭氧發(fā)酵沼液還田、貯存發(fā)酵的占比分別為41.59%和39.09%，采用達(dá)標(biāo)排放處理技術(shù)的占比2.04%，采用異位發(fā)酵床技術(shù)的養(yǎng)殖場(chǎng)占比1.86%，另有2.59%的養(yǎng)殖場(chǎng)液體糞污部分未處理利用。從不同畜種養(yǎng)殖場(chǎng)來看，生豬養(yǎng)殖場(chǎng)采用厭氧發(fā)酵沼液還田的占46.45%，糞污貯存發(fā)酵的占34.25%，達(dá)標(biāo)排放處理的占2.08%，部分生豬養(yǎng)殖場(chǎng)采用了異位發(fā)酵床技術(shù)（占比2.39%）；奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)中厭氧發(fā)酵沼液還田的占24.77%，采用了糞污貯存發(fā)酵的占比63.30%，采用達(dá)標(biāo)排放處理技術(shù)的占比4.13%；肉雞和蛋雞液體糞污采用厭氧發(fā)酵沼液還田的分別占25.00%和30.56%，貯存發(fā)酵的達(dá)到51.4%左右。

圖5 不同畜種養(yǎng)殖場(chǎng)液體糞污處理技術(shù)占比 Fig.5 Percentage of different liquid manure treatment methods in different livestock farms

2）厭氧發(fā)酵沼液還田技術(shù)

發(fā)酵工藝。厭氧發(fā)酵技術(shù)主要包括全混合厭氧反應(yīng)器（Continuous Stirred-Tank Reactor，CSTR）、地埋式沼氣、黑膜沼氣、紅膜沼氣、流式厭氧污泥床（Upflow Anaerobic Sludge Blanket，UASB）、升流式固體厭氧反應(yīng)器（Upflow Solid Anaerobic Reactor，USR）等工藝，分別占比28.91%、21.88%、21.48%、5.08%、4.69%、13.28%，其他工藝共占4.69%。從不同畜種來看，（見圖6），采用厭氧發(fā)酵技術(shù)的生豬養(yǎng)殖場(chǎng)液體糞污采用CSTR工藝的占26.51%，黑膜沼氣和地埋式沼氣分別占23.72%和21.86%，USR占13.02%；奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)主要采用CSTR，占比達(dá)到50%，地埋式為20%，USR占10%，肉牛采用CSTR的占比也達(dá)到了50%，USR占25%。研究表明，CSTR工藝物料均一度高，發(fā)酵效率和產(chǎn)氣率較高，處理較為充分，在大規(guī)模糞污處理中較適用；UASB適用于低濃度養(yǎng)殖污水處理，工藝較為穩(wěn)定，常用于固液分離后的污水處理；地埋式沼氣具有保溫效果好、能耗低等特點(diǎn)；黑膜沼氣池一般不設(shè)置攪拌裝置，發(fā)酵產(chǎn)氣率低，處理周期較長(zhǎng)，但建設(shè)投入低、運(yùn)行簡(jiǎn)單，在國內(nèi)有較廣泛的推廣。

圖6 不同畜種養(yǎng)殖場(chǎng)厭氧發(fā)酵工藝占比 Fig.6 Percentage of anaerobic fermentation progress in different livestock farms

設(shè)施容積。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《沼氣工程技術(shù)規(guī)范第1部分：工藝設(shè)計(jì)（NY/T 1220.1-2006）》，CSTR工藝常溫發(fā)酵畜禽糞污水力停留時(shí)間為20～40 d。不同畜種平均厭氧發(fā)酵設(shè)施建設(shè)容積見表3，若按照糞污在厭氧發(fā)酵設(shè)施水力停留時(shí)間為30 d計(jì)算，則厭氧發(fā)酵池容符合規(guī)范的比例為59.71%，其中：生豬養(yǎng)殖場(chǎng)達(dá)到規(guī)范要求的占59.02%，奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)占63.46%，肉牛養(yǎng)殖場(chǎng)占79.25%，蛋雞和肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)分別為51.52%和33.33%。從不同區(qū)域來看（見圖7），東北地區(qū)厭氧發(fā)酵設(shè)施符合規(guī)范要求的比例最高，為83.33%，黃淮海區(qū)、南方丘陵區(qū)、西南區(qū)分別為67.17%、67.08%和66.46%，長(zhǎng)江中下游平原及成都平原區(qū)、西北區(qū)和華南區(qū)較低，分別為50.68%、49.39%和48.89%。

圖7 不同區(qū)域厭氧發(fā)酵設(shè)施達(dá)標(biāo)率 Fig.7 Percentage of anaerobic fermentation facilities up to the standard in different regions

表3 厭氧發(fā)酵設(shè)施平均容積 Table 3 Average volume of anaerobic fermentation facilities

3）糞水貯存還田利用

貯存時(shí)間。糞水貯存后還田利用是國外普遍采用的糞污處理利用路徑。美國和歐洲等發(fā)達(dá)國家生豬養(yǎng)殖場(chǎng)糞污收集主要采用水泡糞工藝，糞污經(jīng)漏縫地板進(jìn)入糞溝中，待糞溝儲(chǔ)滿后打開閘門將糞污輸送至舍外貯存池，貯存一定時(shí)間后還田利用。德國、丹麥等國家生豬、奶牛場(chǎng)主要采用深糞坑系統(tǒng)進(jìn)行糞污全量貯存處理，貯存6～9個(gè)月后直接還田。前期研究表明，糞水貯存6個(gè)月以上才能實(shí)現(xiàn)病原菌的殺滅。但本次調(diào)研的糞污貯存時(shí)間結(jié)果表明（圖8），規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞水貯存時(shí)間不足10 d占比達(dá)到15.89%，90 d以上的僅占26.28%，高于6個(gè)月的養(yǎng)殖場(chǎng)僅占11.46%。而由于中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)糞污貯存時(shí)間進(jìn)行規(guī)定，各地執(zhí)行的差距較大，不利于設(shè)施規(guī)范建設(shè)。一些地方在設(shè)施配套驗(yàn)收過程中對(duì)存放一周的也給予認(rèn)可，甚至有設(shè)施即可。目前，國內(nèi)針對(duì)糞水貯存處理技術(shù)的研究較欠缺。丁京濤等對(duì)糞水貯存過程無害化和穩(wěn)定化過程進(jìn)行了初步研究，但仍需進(jìn)一步針對(duì)不同區(qū)域、不同季節(jié)糞水貯存過程進(jìn)行深入研究，為糞水貯存技術(shù)的推廣提供指導(dǎo)。

圖8 糞水貯存時(shí)間及儲(chǔ)存設(shè)施容積情況 Fig.8 Storage time and volumes of storage facilities for manure

貯存設(shè)施容積。根據(jù)《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞污資源化利用設(shè)施建設(shè)規(guī)范》中推薦的糞污產(chǎn)生量進(jìn)行測(cè)算，目前中國規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞水貯存設(shè)施容積可達(dá)到無害化時(shí)間要求（參考國外常用時(shí)間要求，按6個(gè)月測(cè)算）的占31.30%，其中，生豬養(yǎng)殖場(chǎng)達(dá)到規(guī)范要求的占33.46%，奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)為34.31%，肉牛養(yǎng)殖場(chǎng)為37.50%，蛋雞養(yǎng)殖場(chǎng)為18.37%，肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)為6.00%。由于各地氣候條件不同，糞水貯存無害化所需時(shí)間也存在差異。目前，中國對(duì)不同區(qū)域養(yǎng)殖場(chǎng)糞水貯存時(shí)間尚無明確規(guī)定，不利于該技術(shù)推廣應(yīng)用。從不同區(qū)域來看，糞污貯存設(shè)施達(dá)到無害化時(shí)間要求的養(yǎng)殖場(chǎng)比例華南區(qū)最高，為42.42%，其次為南方丘陵區(qū)，占40.82%，黃淮海區(qū)、西南區(qū)、長(zhǎng)江中下游平原與成都平原區(qū)分別為32.55%、32.00%和29.73%，東北和西北區(qū)較低，分別為26.15%和24.82%。

表4 糞水貯存設(shè)施平均容積 Table 4 Average volumes of storage tank

4）異位發(fā)酵床

《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞污資源化利用設(shè)施建設(shè)規(guī)范》規(guī)定，每頭生豬存欄異位發(fā)酵床建設(shè)面積不小于0.2 m。據(jù)測(cè)算，調(diào)研的生豬養(yǎng)殖場(chǎng)異位發(fā)酵床的57家，平均面積為0.02～1.67 m，其中有12家養(yǎng)殖場(chǎng)異位發(fā)酵床平均面積小于0.2 m/頭，占比達(dá)到21.4%。

2.2 糞肥還田利用

調(diào)研數(shù)據(jù)表明，部分養(yǎng)殖場(chǎng)糞肥用于多種作物，用于水果蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物的養(yǎng)殖場(chǎng)占比最高，達(dá)到61.83%，其中用于水果的占36.58%，用于蔬菜種植的占比25.25%，其次為玉米、水稻、小麥等大田作物，占比49.90%，用于茶葉種植的占1.99%，用于林地種植的占17.69%，其他作物占0.6%。經(jīng)濟(jì)作物糞肥施用比例較高是由于經(jīng)濟(jì)作物種植效益較高，糞肥施用對(duì)作物品質(zhì)提升效果普遍得到認(rèn)可，同時(shí)也可能與“十三五”期間國家推進(jìn)果菜茶有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)有較大關(guān)系。

本研究中，明確固體糞肥施用方式有564家養(yǎng)殖場(chǎng)，固體糞肥主要用于基肥，施肥量一般為1.5～75 t/hm，平均為48.3 t/hm，施肥季節(jié)與作物和區(qū)域有關(guān)，一般在春季播種前和秋季收獲后。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《果菜茶有機(jī)肥替代化肥技術(shù)指導(dǎo)意見》中對(duì)于農(nóng)家肥施用量進(jìn)行了推薦，蘋果一般為30～60 m/hm，設(shè)施蔬菜為75～120 m/hm，本次調(diào)研結(jié)果與該意見相近。固體糞便施用方式主要有機(jī)械撒施和人工施肥兩種，或兩種均采用。調(diào)研數(shù)據(jù)表明，人工施肥仍然是主流，占比達(dá)到94.5%，主要采用運(yùn)輸車將糞肥運(yùn)輸至田間后進(jìn)行人工撒施，機(jī)械撒施占比5.5%。國外廄肥撒施機(jī)械已經(jīng)達(dá)到較高的技術(shù)水平，并向大型化設(shè)備發(fā)展，中國有機(jī)肥施肥機(jī)械的發(fā)展還相對(duì)比較落后，主要是以引進(jìn)與仿制改進(jìn)為主，適用于果園和設(shè)施菜地等的小型施肥機(jī)械仍然缺乏，勞動(dòng)投入大和成本高，是限制有機(jī)肥施用的重要因素。

本研究中，明確液體糞肥施用方式的共有579家，液體糞肥主要用于基肥和追肥，施肥量一般為4.5～300 t/hm，平均值為130.5 t/hm，少部分養(yǎng)殖場(chǎng)達(dá)到750～900 t/hm，施肥季節(jié)與作物和區(qū)域有關(guān)，一般在春季播種前和秋季收獲后。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《果菜茶有機(jī)肥替代化肥技術(shù)指導(dǎo)意見》中對(duì)于沼液作為果樹和蔬菜追肥的施用量分別進(jìn)行了推薦，追肥量分別為果樹每次300～450 m/hm、蔬菜每次45～60 m/hm，但是對(duì)于糞水貯存后的液體糞肥未做推薦。液體糞肥運(yùn)輸主要有罐車和管網(wǎng)兩種形式，罐車運(yùn)輸為主要方式（見圖1），占比76%，管網(wǎng)運(yùn)輸占比20%，在生豬和奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)糞污輸送采用管網(wǎng)運(yùn)輸?shù)谋壤謩e為5.33%和5.88%，糞肥施用主要有漫灌、噴灌、滴灌和注入式施肥等類型，占比分別為76.47%、14.62%、5.70%和3.21%。生豬和奶牛糞污施用中，噴灌占比分別為14.17%和26.98%，液體糞肥施用主要以追肥為主。

3 討 論

3.1 糞污資源化利用技術(shù)選擇

自2014年《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》發(fā)布，畜禽養(yǎng)殖污染納入國家環(huán)境保護(hù)監(jiān)管，畜禽養(yǎng)殖污染防治技術(shù)路徑選擇逐步由污染防治為重點(diǎn)轉(zhuǎn)向資源化利用。2019年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)畜禽糞污還田利用依法加強(qiáng)畜禽養(yǎng)殖污染治理的指導(dǎo)意見》（農(nóng)牧發(fā)〔2019〕84號(hào)），明確了糞污資源化利用向推進(jìn)糞肥還田利用轉(zhuǎn)型。本研究數(shù)據(jù)表明，目前中國的規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)普遍采用了糞便堆漚肥、糞水貯存、厭氧發(fā)酵等處理利用方式。但由于畜禽養(yǎng)殖區(qū)域、養(yǎng)殖規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在較大差異，畜禽糞污處理利用方式還比較粗放，技術(shù)選擇還不合理。如養(yǎng)殖場(chǎng)建設(shè)沼氣工程后不具備發(fā)電上網(wǎng)或生物天然氣并入燃?xì)夤芫W(wǎng)的條件，經(jīng)濟(jì)效益不高，造成無法持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，未起到糞污治理作用；有的養(yǎng)殖場(chǎng)采用污水處理達(dá)標(biāo)排放的昂貴技術(shù)，養(yǎng)殖場(chǎng)難以承受，設(shè)施未正常運(yùn)行。建議加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)，引導(dǎo)養(yǎng)殖場(chǎng)因地制宜推廣適宜技術(shù)裝備及集成模式，指導(dǎo)超大型規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)嚴(yán)格按照環(huán)境保護(hù)要求開展污染防治設(shè)施和運(yùn)行，指導(dǎo)中小規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)在推廣簡(jiǎn)單實(shí)用技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升糞污無害化和臭氣控制水平。

3.2 處理設(shè)施裝備建設(shè)運(yùn)行

隨著畜禽糞污資源化利用的深入推進(jìn)，大部分養(yǎng)殖場(chǎng)已經(jīng)配套了糞污處理和利用設(shè)施，這些設(shè)施的防滲、防雨、防溢等功能基本具備，但部分設(shè)施與養(yǎng)殖規(guī)模不匹配，臭氣污染問題仍然嚴(yán)重，糞污處理的產(chǎn)物如沼氣等無法有效利用，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，糞污處理設(shè)施進(jìn)一步升級(jí)改造空間仍然較大，特別是糞肥質(zhì)量不高、臭氣污染、沼氣排空等問題尚未有效解決。同時(shí)，畜禽糞污處理設(shè)施運(yùn)行管護(hù)存在不規(guī)范的問題，也影響了糞污處理利用效果。建議進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)堆漚肥、貯存發(fā)酵、糞肥還田等技術(shù)和裝備的研發(fā)，完善糞污處理和利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系，指導(dǎo)各地研究制定適宜當(dāng)?shù)氐牡胤綐?biāo)準(zhǔn)，提升糞污處理和利用標(biāo)準(zhǔn)化水平。

3.3 糞肥還田利用情況

調(diào)研結(jié)果顯示，還田利用已成為糞肥的主要出路。中國部分養(yǎng)殖場(chǎng)配套了與養(yǎng)殖規(guī)模相適應(yīng)的消納農(nóng)田，一些養(yǎng)殖場(chǎng)建設(shè)了糞肥輸送管網(wǎng)或田間儲(chǔ)存池，配置了運(yùn)輸車、撒肥車等，還田利用逐步規(guī)范。但目前大部分養(yǎng)殖場(chǎng)消納農(nóng)田面積仍不匹配，糞肥（特別是糞水）還田量主要靠經(jīng)驗(yàn)判斷，普遍缺乏跟蹤監(jiān)測(cè)，更沒有考慮作物養(yǎng)分需求、糞肥養(yǎng)分含量、農(nóng)田土壤質(zhì)地等因素精確計(jì)算還田量，存在施用過量造成環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。Dong等對(duì)有機(jī)肥生產(chǎn)和施用成本進(jìn)行了分析，玉米、蔬菜、蘋果有機(jī)肥施用成本明顯高于化肥。糞肥還田施用成本較高，糞肥施用的服務(wù)主體少、機(jī)械化施肥水平低等問題也限制了糞肥還田。另外，畜禽糞肥生產(chǎn)施用過程中，重金屬累積和農(nóng)用風(fēng)險(xiǎn)也需要關(guān)注。建議加強(qiáng)糞肥還田利用監(jiān)測(cè)和指導(dǎo)，結(jié)合不同區(qū)域、不同作物、不同糞肥類型，明確施用量、施用時(shí)間、施用方式，加強(qiáng)糞肥還田機(jī)械研發(fā)和推廣應(yīng)用，重點(diǎn)推廣經(jīng)濟(jì)作物小型固肥施肥機(jī)械和大田作物大型液肥施用機(jī)械，通過糞肥還田技術(shù)普及和機(jī)械裝備應(yīng)用，可進(jìn)一步推動(dòng)糞肥高效利用和種養(yǎng)結(jié)合發(fā)展。

4 結(jié) 論

本研究基于中國畜禽糞污資源化利用情況調(diào)研，從糞污收集方式、糞污處理技術(shù)和糞肥還田利用等環(huán)節(jié)，對(duì)畜禽糞污資源化利用技術(shù)路徑及設(shè)施建設(shè)情況進(jìn)行了深入分析。

1）中國畜禽規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)清糞方式以干清糞為主，小部分生豬養(yǎng)殖場(chǎng)采用水泡糞或水沖糞工藝。

2）固體糞便普遍采用堆漚處理，堆（漚）肥設(shè)施符合規(guī)范的比例為80.35%，但存在發(fā)酵過程調(diào)控不規(guī)范的問題，影響了糞污處理效果。

3）液體糞污處理主要采用厭氧發(fā)酵處理和貯存處理技術(shù)，約40%的厭氧發(fā)酵池容不符合規(guī)范要求。采用貯存處理技術(shù)的，糞水貯存時(shí)間較短，僅有31.30%的養(yǎng)殖場(chǎng)設(shè)施的貯存時(shí)間可高于6個(gè)月，約21.4%的異位發(fā)酵床不符合面積要求。

4）糞肥還田利用以水果蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物為主，大田作物占比仍然不高。固體糞肥和液體糞肥平均施用量分別為48.3和130.5 t/hm，整體水平偏高，可能存在不當(dāng)施用的問題，機(jī)械施肥水平仍不高。

綜上所述，推進(jìn)畜禽糞污資源化利用，急需提升糞污處理設(shè)施建設(shè)和糞肥還田利用標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高糞污處理和糞肥施用設(shè)施裝備水平，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施用糞肥的農(nóng)田土壤進(jìn)行跟蹤評(píng)估，繼續(xù)引導(dǎo)規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)按照種養(yǎng)平衡的要求配套消納土地，提高糞肥還田利用水平。

本次調(diào)研和數(shù)據(jù)獲取得到農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜牧獸醫(yī)局畜禽糞污資源化利用第三方評(píng)估項(xiàng)目支持，調(diào)研過程得到畜禽糞污資源化利用領(lǐng)域?qū)＜液透鞯匦竽林鞴懿块T的支持和協(xié)助，在此表示感謝！