中国种猪信息网/甄梦莹
编者按:到21 世纪中叶,我国将迎来建国100 周年,回首过去30 年,“863”、“973”等计划和项目的实施带动我国各行各业均取得了不凡的科技进步,以技术为主要发展动力的养猪业在科学家持续的科研创新与技术探索中不断取得新的突破,对这些技术进行良好的推广和应用,将对未来30 年中国养猪业的发展起到巨大的推动作用。未来30 年,将是中国猪业蓬勃发展的30 年,也是养猪业向新中国百年献礼的关键时刻。
为了系统总结过去30 年中国养猪业在智能化养殖、育种、营养、疾病、环保、肉品质量等方面取得的科技进展及指导未来30 年养猪业的发展,中国种猪信息网&《猪业科学》超级编辑部与出版界权威单位-中国农业大学出版社于近6 个月深入接触,经反复论证和市场调研,最终达成战略合作协议,强强联合,共同组织策划“面向未来中国猪业30 年发展行动”。
科学家是养猪产业前行发展的重要推动力量。他们紧跟国际科技前沿开展科学研究,他们积累的知识和收获的成果是我国养猪科学研究领域不可多得的宝贵财富,很多成果已经受到了国家奖励。“面向未来中国猪业30 年发展行动”便从钻研于高校、科研院所的科学家和他们的成果展开。
中国种猪信息网&《猪业科学》超级编辑部与中国农业大学出版社联合开展走访国内重点实验室活动,充分了解科学家们的科研进展情况。在此基础上组织全国养猪科学家撰写一套着眼于未来中国养猪30 年所需要的新技术、新理念、新模式和新方法的专著。为配套专著落地中国养猪产业,将举办各种主题论坛,组织养猪科学家、企业家走进各个地方农业大学,启发和激活未来30 年养猪行业的主力军,让更多的在校研究生、大学生学习未来30 年来养猪新技术、新理念、新模式和新方法,感受现代养猪人的情怀,迸发出加入养猪行列的热情。走访重点实验室,跟踪科学前沿;组织、策划出版12 种《中国猪业现代高新技术成果》专著丛书;组织学界、业界著名学者、企业家走访100 所农科大学,举办“名家讲坛”;举办“院士论坛”、“科技创新论坛”、“企业家论坛”和“博士论坛”,推广科技成果。
为了充分了解以重点实验室为主要载体的科学家团队的科技研究进展、成果,及在此基础上遴选专著作者,中国种猪信息网&《猪业科学》超级编辑部孙德林主编一行开展走访重点实验室调研活动,在全国农业高校及重点实验室开展深入实际的调研工作,走进大学,走进科研院所,走访科学家,向他们阐述“面向未来中国猪业30 年发展行动”的重大意义,充分了解他们的科研动态及技术革新成果,并力促他们成为专著的作者对成果进行总结,用于未来30 年猪业发展。
近日,活动组来到中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所。孙德林主编一行走访:中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业农村部农业环境重点实验室及拜访董红敏研究员及其所在的畜牧环境科学与工程创新团队。
图1 面向未来中国猪业 30 年发展行动
中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所是从事现代农业环境领域科学发现和技术创新的国家级非营利科研机构,其前身是始建于1953 年的华北农业科学研究所农业气象组(后更名为农业气象研究所)和成立于1980 年的中国农业科学院生物防治研究所。2011 年,农业气象研究所和生物防治研究所合并组建中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所。
研究所致力于农业环境领域的科学发现和技术创新,重点研究人类生产活动影响下光、温度、水、气等环境要素的演变规律及其与农业生物和农用投入品相互作用机理及调控与保护对策,引领领域科技方向,支撑农业可持续发展。
研究所现有 6 个创新研究室,并建有作物高效用水与抗灾减损国家工程实验室、农业农村部农业环境重点实验室、农业农村部旱作节水农业重点实验室、农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室、农业农村部休闲农业重点实验室、农业农村部农膜防控重点实验室、农业农村部寿阳旱作农业环境与作物高效用水科学观测实验站、农业农村部畜牧环境设施设备质量监督检验测试中心(北京)、农业农村部动物产品环境因子风险评估实验室、中日农业技术研究发展中心、中美农业环境中心等 10 余个国家级、省部级、国际合作平台。
农业农村部农业环境重点实验室成立于2011 年,作为农业环境学科群综合性重点实验室被列入原农业部重点实验室“学科群”建设体系,学科群建设体系是分学科以综合性重点实验室为龙头,以专业性和区域性重点实验室为骨干、科学观测实验站为延伸的农业农村部重点实验室体系。农业环境重点实验室是农业农村部组织行业科技创新、凝聚和培养农业科技人才、开展学术交流、科研条件先进的重要基地,与现代农业产业技术体系和农业技术推广体系紧密衔接。重点实验室的发展目标是:组织开展农业领域基础和应用基础研究,通过建设,力争使实验室达到国家重点实验室要求。强化人才培养和学术交流,逐步建设成为国际合作与交流基地。构建和完善农业环境领域学科体系,促进资源共享和成果信息的有序流动。通过实验室建设,为农业环境学科和产业发展提供科技支撑与保障。
图2 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所
农业农村部农业环境科学重点实验室重点开展:在全球气候变化背景下,气候变化与农业相互作用机理,主要农业气象灾害发生规律及其调控,农业产地环境演变、农业污染监测与预警,农业面源污染控制和退化农业生态系统修复等研究。实验室重点学科发展方向包括:气候变化与农业相互作用机理;主要农业气象灾害发生规律及其调控;农业产地环境演变、农业污染监测与预警;农业面源污染控制和退化农业生态系统修复。
主要研究内容:气候变化农业影响及农业适应和应对气候变化机理——生物生长发育对气候变化的响应过程和适应机理,气候变化农业影响的模拟和评估,农业温室气体排放监测评价,土地利用等对土壤碳汇的影响,农业适应气候变化、减缓温室气体排放和增加固碳潜力的技术与政策;农业气象灾害风险识别与减灾机理—气候变化背景下主要农业气象灾害发生的新特点和新规律,灾害风险识别和风险评估,不同农业生态类型区农业气象灾害防灾减灾机理与方法,灾害风险分摊与管理;农业面源污染物控制机理与循环利用技术—N、P 等农业特征污染物迁移转化的生物地球化学过程,污染物排放特征与入湖入河负荷,污染物源头削减、迁移过程生物吸附消纳和末端循环利用模式与技术,农业清洁生产技术清单;产地环境监测评价和保护修复——产地环境要素质量演化的成因与机制,产地环境质量评价与分区分类管理,污染物生物物理及化学修复机理及技术;农业生物多样性利用与退化农业生态系统修复——农业生物多样性对维持和修复农业生态系统健康的作用机理,退化生态系统的生物修复,外来生物环境风险识别与控制,生物多样性利用与生态农业、循环农业和低碳农业模式。
此次走访重点实验室活动,走访小组中国种猪信息网&《猪业科学》超级编辑部孙德林主编一行与中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所副所长董红敏研究员进行交流,董红敏研究员向孙德林主编详细介绍了农业农村部农业环境重点实验室及她所在畜牧环境科学与工程创新团队目前的科研开展情况。
图3 孙德林主编与董红敏研究员交流
董红敏,博士,博士生导师、二级研究员,现任中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所副所长,中国农业科学院畜牧环境科学与工程创新团队首席,国家农业废弃物循环利用创新联盟秘书长,科技部“创新人才推进计划重点领域创新团队—农业生物环境科学与工程”首席科学家, 2016 年入选国家高层次人才特殊支持计划(万人计划)领军人才。
董红敏研究员在国内率先开展了畜禽养殖环境科学与工程学科的研究,先后主持了国家科技支撑、863、973、行业科技等重点科技项目和课题,联合国开发署、全球环境基金、世界银行等国际合作项目。发表学术论文120 余篇,出版主编著作4 部,获得国家科技进步二等奖1 项(第1 完成人),国家科技进步三等奖1 项(第2 完成人),省部科技奖一等奖2 项(第1 完成人),二等奖1 项(第2 完成人)。作为中国政府气候谈判成员参加了哥本哈根、巴黎气候大会并受到表彰,是2007年诺贝尔和平奖获得者-政府间气候变化专家委员会(IPCC)集体奖团队重要成员,2000 年获“全国三八红旗手”,2001 年获国务院政府特殊津贴,2004 年入选新世纪百千万人才工程国家级人选,2004 年获原农业部有突出贡献的中青年专家,2012 年获得全国优秀科技工作者称号,2013 年获全国五一劳动奖章,2018 年获改革开放养猪40 年科研先锋奖。
董红敏研究员主持制定了《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》并由原农业部发布实施,作为主要专家参与《畜禽规模养殖污染防治条例》《农业环境突出问题治理总体规划(2014-2018)》《农业农村部关于促进南方水网地区生猪养殖布局调整优化的指导意见》《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》等文件的制定。
2019 年,董红敏研究员等主持完成的“畜禽粪便污染监测核算方法和减排增效关键技术研发与应用” 获得国家科技进步奖二等奖。该项目首创了我国畜禽粪便污染核算方法,创建了污水源头减量工艺,发明了污水沼液再生利用、堆肥臭气减排与氨氮回收利用关键技术与装备,集成创建了种养结合、清洁回用、集中处理3个系列的技术模式并大面积推广应用,为国家政策制定和重大行动实施提供了科技支撑。
图4 董红敏研究员
畜牧环境科学与工程创新团队
中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所畜牧环境科学与工程创新团队是国内最早从事畜禽养殖环境和畜禽废弃物处理及利用研究的团队,是科技部创新人才推进计划重点领域创新团队。团队立足自主创新、结合集成创新和国际合作,为畜禽养殖业健康发展提供技术支撑。
团队首席科学家为董红敏研究员。团队重点围绕畜禽环境效用机理与调控方法研究和畜禽清洁生产与废弃物转化利用研究两个方向开展研究。主持“十三五”国家重点研发项目“畜禽废弃物无害化处理和资源化利用新技术和新产品研发”、主持总理特别基金—京津冀大气雾霾重污染治理专项“畜禽养殖业氨气排放与控制”等项目。第一单位获得国家科技进步二等奖 2 项。农业农村部科技进步一等奖 2 项。
畜禽粪便沼气处理清洁发展机制方法学技术开发与应用
建立了全球首个户用沼气 CDM 方法学,被联合国清洁发展机制专家委员会批准为“农户/小规模农场的农业活动甲烷回收方法学”,成为定量核算和监测大量分散的户用沼气温室气体减排效果的国际通用方法;创建了大型养殖场畜禽粪便沼气处理 CDM 工艺;在国内率先开展不同规模(农村户用、典型规模化养殖场、特大型畜禽养殖场)粪便沼气处理CDM 项目技术示范,在实现废弃物多级综合利用、减少污染和减排温室气体排放的同时,通过国际 CDM 机制兑现了沼气建设环境效益的经济价值。
全国第一套畜禽养殖业源产排污系数
图5 团队合影
针对我国畜禽养殖业产排污系数缺失,导致畜禽粪便产生量和排放量基数不清、粪便处理工程设计不合理的问题,根据我国养殖业的特点,组织全国 65 家高校、科研院所和地方农业环保站,对 211 个监测点按照统一的基数规程进行定点监测,编制了我国第一套畜禽养殖业产污系数和排污系数,填补了我国空白。首次提出了畜禽养殖业产污系数和排污系数表征和计算方法,编制了《畜禽粪便监测技术规范》等多项国家标准,组织编写了《畜禽养殖业产排污系数监测实施方案》,主持编写了我国第一套《畜禽养殖业产污系数和排污系数手册》。该项研究成果直接应用于第一次全国污染源普查,是环保部畜禽养殖业排污量估算、地方和养殖场污染防治核算的依据。
畜禽粪便农田利用土地承载力评价方法研究
团队研究编制的畜禽粪污土地承载力测算方法,在河北省7 个区县进行试点应用,修改完善后,农业农村部办公厅文件印发了《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》(农办牧【2018】1 号);该方法也成为环保系统畜禽养殖场环评的依据。生态环境部办公厅印发的《关于做好畜禽负面养殖项目环境影响评价管理工作的通知》(环办环评【2018】31 号)中明确提出了规模养殖场应根据土地承载能力确定畜禽养殖场的适宜养殖规模,土地承载能力可采用农业农村部主管部门发布的测算技术方法确定。
创建了“三改两分再利用“工艺及配套设施设备
以污水减量为核心,创建了改饮水、清粪和输送,粪尿和雨污自动分离的“三改两分”工艺和配套装备,污水减量30%~65%;使万头猪场的污水由原来的每天 80 ~120 m3降低到40 ~60 m3。成为最广泛推广利用的减量化技术,是国家农业面源污染防治和重大环境问题规划等明确提出推广的技术。
集成创建种养结合、清洁回用、集中处理 3 个系列模式
提出以土地承载力测算为基础的种养结合模式,实现了粪肥利用和环保认可;创建了以“三改两分”工艺和处理水的场区再利用为核心的清洁回用模式,实现污水近零排放;创新了基于含固率和运输半径为定价依据的收储运合作机制的集中处理模式,实现了资源增值和商业化运行。“京安模式”被时任汪洋总理评价为除东北外都可推广的模式。
畜禽粪便堆肥通风和除臭技术
针对畜禽粪便堆肥供氧不足易导致发酵不充分、频繁翻堆能耗大以及堆肥过程恶臭污染严重的问题,团队研发了畜禽粪便堆肥通风技术,通过在发酵物料底部铺设通风管道,对堆体进行间歇通风供氧,降低搅拌能耗的同时,控制堆肥发酵温度和后期堆肥物料含水率,保持堆肥发酵效果;同时根据堆肥恶臭组分及产生和排放规律,开发堆肥除臭控氧保氮技术工艺,在处理恶臭的同时回收氨氮,保护环境的同时实现氮回收利用。
“面向未来中国猪业30 年发展行动”立足未来30年中国养猪业发展需要,通过走访重点实验室及近距离接触实验室专家,进一步了解和发现科学家正在进行的主要工作,了解他们所从事的养猪科学领域前沿动态,并通过座谈详细了解未来3 ~5 年这些科学家将会有什么最新成果呈现给行业,这些科技成果对产业有什么推动和促进作用。同时,征求他们对“面向未来中国猪业30 年发展行动”系列专著的意见和建议,对走进大学举办“名家讲坛”有什么好建议,对专著作者与读者对接有什么看法和建议。
重点实验室是科学家们的科研阵地,走访重点实验室,向科学家学习,大力弘扬新时代科学家精神;宣传当代科学家胸怀祖国、服务人民的爱国精神;勇攀高峰、敢为人先的创新精神;追求真理、严谨治学的求实精神;淡泊名利、潜心研究的奉献精神;集智攻关、团结协作的协同精神;甘为人梯、奖掖后学的育人精神。
“面向未来中国猪业30 年发展行动”走访小组希望通过走访活动,帮助行业人士了解行业科研进展,鼓舞从业者士气,为未来30 年中国猪业发展提供帮助和思路。
图6 孙德林主编与董红敏研究员合影