农作物种植消纳畜禽养殖排污研究

龚 胜，韦锦益，卢文学，杨 楷，邓海明，张杏艳，陈中华，蓝海恩

（广西壮族自治区畜牧研究所，广西 南宁 530001）

农作物种植消纳畜禽养殖排污研究

龚 胜，韦锦益，卢文学，杨 楷，邓海明，张杏艳，陈中华，蓝海恩

（广西壮族自治区畜牧研究所，广西 南宁 530001）

近年来，随着经济体制的改革及农村产业结构的调整，我国的畜禽养殖业发展迅速，使农民的收入有了很大提高，生活水平也得到提升，但养殖规模的大幅增长加大了畜禽养殖污染物的排放量，为了解决该问题可以考虑将种植业和养殖业结合起来，形成循环发展的模式。我国畜禽养殖业每年产生的粪污高达几十亿吨，处理不当就会产生严重的环境污染，但如果将其合理利用在种植业中就会变废为宝，只有实现循环发展才能保证农业的健康发展，同时还有利于农村生态环境的治理。

畜禽养殖污染；农作物；消纳；承载力

目前，随着农村环境的日益恶化，畜禽养殖污染的问题也逐渐得到重视，甚至在一些地区畜禽粪污的排放量已经超过餐饮、生活和乡镇工业等污染物的排放量，成为水资源污染的主要来源［1］。为此需要采取一定措施对畜禽粪污进行治理，在东北和华北一带通常采用粪肥还田的方法，粪肥还田有很多益处，但也不能忽视其带来的二次污染问题。因此，研究农作物对畜禽粪污的承载能力有重要意义。

1 利用农作物种植消纳处理养殖废弃物的现状

随着畜禽养殖规模的不断扩大，养殖粪污的排放量在飞速上升，有关数据显示，2010年我国的畜禽养殖粪污排出量高达45亿t，这个数据要比同年产生的工业固废高出很多［2］，现如今，养殖粪污中仅有较少的一部分得到充分利用，大部分粪污都随意堆放或排入沟渠，最终会污染地表水，在污染环境的同时还造成浪费。目前随着养殖规模的扩大，养殖业和种植业出现逐渐脱离的现象，为了解决该问题，人们开始探索种养结合的模式。

有学者研究利用水稻来消纳养殖废水，结果表明，在减少环境污染的同时，将水稻种子在养殖废水中浸泡一段时间后能使发芽率得到显著提高，秧苗的素质得到改善、具有很好的抗逆性，并且利用养殖废水浸种后还能预防一些水稻的早期疾病［3-4］。但养殖场选址及布局的不合理会导致没有足够的土地来消纳养殖废物，不仅浪费资源还会污染环境。此外，由于土壤的消纳能力有限，畜禽养殖粪便要经过适当处理才可施入土壤，否则如果土壤不能完全降解粪便肥料会产生二次污染，除了恶臭物质外还会产生很多有害物，堵塞土壤中存在的空隙使土壤质量下降，养殖粪肥的不当施用会影响作物的生长，容易出现倒伏而影响作物产量。因此，需要确定农作物对畜禽粪污的消纳能力，进而确定粪污的具体投加量以保证资源的合理利用，实现种养结合。

国外在农作物对畜禽养殖废物的消纳上研究更多一些，意大利、德国、法国等国家均规定每年耕地施用畜禽粪污的最大量以实现生态系统平衡。我国专家学者通过借鉴发达国家的经验，以上海郊区农田为研究对象，通过比较上海各地区畜禽养殖粪便农田负荷及农田的可消纳量情况，对结果进行统计分析，在研究利用农作物种植消纳处理养殖废弃物方面取得一定成果。

2 粪便的还田处理

畜禽粪便是很好的含有丰富营养物质的肥料，投加到土壤后可以增强其肥力，使土壤的理化性质得到改善，粪便的还田处理有以下3种方式：

2.1 直接还田直接还田是我国农村地区常用的还田处理方法，将日常积累的未经发酵的养殖粪便通过一定交通工具运到田间，待风吹日晒一段时间后湿度适合时用锄和犁等工具对粪便进行分散，将土壤和粪便充分混合，之后使粪便自行发酵。该方法简单、可操作性强，土壤对粪便的消纳量高，不过其缺点是未经任何处理的粪便中含有抗生素、重金属及一些致病菌等有害物质。

2.2 好氧堆肥后还田牛、猪粪便中含水量高，肥效相对较低，直接施入农田利用率不高，还会出现二次污染，因此猪、牛等粪便常采用好氧堆肥后再施入农田的方法进行利用。该技术是在人为控制下，按一定比例将畜禽粪便、杂草、作物秸秆等有机物混合堆积，使其处于氧气充足、湿润的环境下以利于其发酵，在发酵过程中发酵体系温度会升高，高温条件有利于杀灭体系中致病菌和虫卵等［5］。经过好氧堆肥处理后，粪便的肥力会增高，有利于作物对其吸收。

2.3 制作生物有机肥在堆肥后的粪便中加入选育的菌剂，经过一些工艺和技术彻底消灭其中的致病菌及虫卵，能够消除恶臭，达到腐熟和干燥的目的，再经过一系列加工可投制成有机肥［6］。制作生物肥能够提供粪便肥力，更有利于作物对其吸收利用，对环境保护也有很大益处。

3 农作物对畜禽养殖粪污的消纳量估算研究

在土壤中不合理施用畜禽养殖粪污会导致土壤对养分的利用率下降，在浪费资源的同时还会产生N和P，对环境造成威胁。畜禽粪便中含有丰富的养分，当施用量超过作物需求时会产生营养盈余现象。

计算畜禽养殖废水的环境承载力是很复杂的问题，在计算过程中涉及农田生态、动植物营养及土壤肥料等多种学科［7-8］。目前常用的评价畜禽粪污环境承载力的方式有2种：其一根据土地提供畜禽饲料的能力；其二是根据特定地理区域消纳粪便的能力。该文采用第2种方式进行评价，借鉴相关文献，以一些常见农作物作为试验对象，对奶牛场养殖污水的土地消纳量进行研究。

3.1 试验方法以氮和五氧化二磷为标准，根据研究对象对养分的需求和养殖污水养分含量来确定农作物对养殖污水的消纳量。考虑到多季农作物及同一块土地上种植多种蔬菜的情况，对各类作物的复种指数进行估算。该方法将有机肥的利用率考虑在内，如果出现养分需求量不足时由化肥进行补充。计算公式如下：

单位农用地污水消纳量=K·（X·A）/Y

式中：X为每公顷作物每季的养分需求量［kg/（hm2·S）］；A 为各地区的复种指数 （每种类型作物的播种面积除以其占用耕地面积）；Y为单位体积污水养分含量（kg/m3）；K 为有机肥利用率（%）；S 为每公顷作物的总产量（kg）。

3.2 结果分析分别针对干清粪和水冲粪2种清粪工艺进行讨论，单位体积污水中氮和五氧化二磷的含量在水冲粪工艺下分别是在干清粪工艺下的5.8和2.4倍。我国各地耕地复种指数有很大差异，在一些一年一熟地区如东北、西北地区耕地复种指数通常接近100%；华南地区复种指数在200%以上；不同作物在形成1 t收获物时需要的养分量有很大差异，而且每种作物对N、P养分的需求量不同，每季每种作物对N、P2O5的需求量不同，花生所需的比例为5.2，居于大豆、花生、水稻、高粱、冬小麦和玉米的首位，水稻和高粱的比例均为2.0，需求比例最低。

3.3 结果讨论

3.3.1 污水养分含量及损失的影响：在不同地区、不同养殖规模的污水排放量和污水养分含量以及收集贮存污水过程中N、P的损失会使污水中N、P产生差异，使得农作物种植对畜禽养殖排污的消纳发生变化。

3.3.2 清粪工艺的影响：从结果来看，干清粪工艺排放的污水的单位农用地消纳量要比水冲粪工艺大。

3.3.3 污水粪肥和化肥的施用量、作物对肥料的利用效率的影响：农田化肥的施用量和农作物对肥料的利用率在很大程度上影响单位农用地污水消纳量，用粪肥取代化肥施用在土地上，能有效减少环境污染，并使单位农用地的污水消纳量增加。

3.3.4 复种指数与种植结构的影响：由于不同类型作物对需求养分不同，导致单位农用地污水消纳量不同，为此合理规划调整土地的种植结构可以改变单位农用地污水消纳量，进而最大限度地利用土地和资源，减少污染。

4 小结

固定面积的土壤作物对畜禽养殖排污的承载力是有限的，如果在土壤中施用过量的粪肥，就会使多余的养分流失。因此，评价农作物对畜禽养殖排污的消纳量具有重要意义，同时合理适量地施用有机肥对保持和改善土壤质量有重要作用，进而促进我国农业的持续健康发展。

［1］张鹏，吴应烈.畜禽规模养殖排污对环保的影响［J］.四川畜牧兽医，2005（11）：42.

［2］盛巧玲.基于氮平衡的北京地区畜禽环境承载力研究［D］.重庆：西南大学，2010.

［3］彭里.重庆市畜禽粪便的土壤适宜负荷量及排放时空分布研究［D］.重庆：西南大学，2009.

［4］彭里，古文海，魏世强，等.重庆市畜禽粪便排放时空分布研究［J］.中国生态农业学报，2006（4）：213-216.

［5］李国林.规模化奶牛场产排污系数、污水存贮及土地消纳量相关技术参数研究［D］.泰安：山东农业大学，2014.

［6］林毅青.基于种养平衡下的湖南省畜禽养殖承载能力研究［D］.长沙：湖南农业大学，2013.

［7］王晋虎.星云湖流域畜禽养殖污染特征及其定量估算研究［D］.昆明：昆明理工大学，2011.

［8］郭瑞敏.辽河流域吉林省部分畜禽养殖污染的负荷估算与好氧堆肥研究［D］.长春：吉林大学，2014.

X713；S14

A文章顺序编号：1672-5190（2016）01-0080-02

2015－11－13

龚胜（1980—），男，经济师，硕士，主要从事养殖污染防治研究工作。

蓝海恩（1969—），男，高级畜牧师，主要从事养猪及养殖技术研究工作。

（责任编辑：钱英红）