德国畜禽粪污资源化利用政策与技术装备研究

（农业农村部农业机械试验鉴定总站，农业农村部农业机械化技术开发推广总站，北京 100122）

近年来，我国畜禽养殖规模化程度和畜禽产品不断增加，截至2018年，全国畜禽养殖规模化率已达60.5%，其中肉鸡、蛋鸡、奶牛规模养殖比重位列前三，见表1。全国肉类、禽蛋和奶类产量已分别达到8 516.5万t、3 128.3万t和3 186.4万t，肉类和禽蛋产量连续多年稳居世界第一，奶类产量居世界第六位。但与此同时，畜禽粪便、养殖废水等畜禽粪污排放量也不断攀升，加之养殖业和种植业的不断分离，畜禽粪污的消纳能力远低于其产生量，导致畜禽养殖产业已成为当前农业面源污染的重要来源。

表1 畜禽规模养殖比重分布

据相关数据显示，每年我国畜禽粪污产生量达38亿t，呈逐年递增趋势。关于如何将畜禽粪便作为一种污染物进行防治和处理，一种观点认为粪污还田必须达到农田灌溉水标准，另一种观点认为畜禽粪污还田是污染排放过程。近些年来，对畜禽粪污的认识逐渐发生转变，认识到畜禽粪污是一种放错地方的资源，但如何利用成为当下急需解决的问题。习近平总书记在2016年12月21日中央财经领导小组第十四次会议上指出，“加快推进畜禽养殖废弃物处理和资源化，关系6亿多农村居民生产生活环境，关系农村能源革命，关系能不能不断改善土壤地力，治理好农业面源污染，是一件利国利民利长远的大好事”，提出力争在“十三五”时期，基本解决大规模畜禽养殖场粪污处理和资源化问题。2018年，国务院发布《乡村振兴战略规范（2018-2022年）》，提出要合理布局规模化养殖场，大力发展种养结合循环农业，促进养殖废弃物就近资源化利用。

1 相关定义

畜禽粪污资源化处理是通过将畜禽粪污“减量化、无害化、资源化”转化为肥料、饲料、基质或能源的过程，按处理结果可将畜禽粪污资源化处理技术分为肥料化技术、饲料化技术、基质化技术和能源化技术等[1]。肥料化是主要技术途径。由于气候、湿度、地理等因素，畜禽粪污能源化、基质化和饲料化在我国应用推广存在难度。肥料化技术是将畜禽粪污在微生物的作用下进行好氧发酵，利用发酵反应产生的高温杀灭原料中的病虫卵，同时使纤维素、蛋白质等有机物矿质化、腐殖化，从而制造出腐熟有机肥。畜禽粪污肥料化之后，可用施用设备还田[2]。

2 德国相关政策

虽然畜禽粪污肥料化国内早已开展，但管理方式仍较为粗放。国外经验对我国畜禽粪污资源化利用工作具有借鉴意义，其中畜禽粪污肥料化实践效果比较好的是德国，德国专门制定了《肥料条例》对粪肥如何施用进行管理，主要包含肥料需求量评估、施肥细则、存储能力等方面。

2.1 肥料需求量评估

在对耕地和草原进行第一次施肥之前，必须评估该区域内植物的氮肥或磷肥需求。对于每种作物，每个田地或每个管理单位，必须以书面形式进行肥料需求量的确定。肥料需求量的评估需要按照规定模式以书面形式进行。氮肥或磷肥需求量是在减去其他可用营养物质并考虑到土壤的养料供给后，覆盖种植物需求的养料数量。计算得出的适用于作物整个生长期的氮或磷肥需求量，是种植地点施用肥料的上限。这些需求量可以被分次分批施用。书面肥料需求量评估书必须保存并且在相关部门检查时出示。施肥时，正常情况下不得超过评估的肥料需求总量（分批分次的总和）。免于肥料评估的农场：耕种面积少于15hm2的；种植少于2hm2特殊作物（蔬菜、啤酒花、葡萄酒、草莓）的；排泄物含氮量少于750kg的及不使用粪便或沼渣的农场；不施用大量氮养分的农场（每年每公顷不超过50kg氮肥或30kg磷肥）。施用氮肥或磷肥限值通过在线程序进行评估。需要注意的是，与氮肥相反，不是每种作物都需要从肥料中迅速补充其生长消耗的磷，可通过轮作来解决补充磷肥的问题。因此，对磷肥的需求确定可以在最多三年的轮作中进行。

2.2 施肥细则

施肥时应注意遵守由于土壤条件而禁止施肥的条例和与水源距离的规定。此外，只有使用经过许可的设备技术并且严格遵守翻盖期限，才可以使用有机肥料。相关规定如下：

2.2.1 施肥土壤条件

在水浸、水分饱和、冰冻或积雪的土壤上，禁止使用含氮的肥料、土壤添加剂、生长介质和植物添加剂。但是在以下前提条件下，允许春季在冻结的土壤上施用含氮量不超过60kg/hm2的肥料：土壤在白天有吸收能力，没有冲刷到地上水域或附近地区的危险；播种冬季作物或秋季有植被覆盖的土壤，或者是草地、永久性牧场。但对于积雪覆盖的土壤，无论积雪深度如何，正常情况下都禁止施肥。

2.2.2 距水源的距离

施肥时应避免养分直接进入和冲入水中。因此，《肥料条例》规定了到水源的最小距离。最小距离适用于含氮或磷化肥和有机肥料的施用。地表水道的边缘与施肥区域之间的无肥料带宽度取决于地形坡度和施肥技术。对于坡度小于10%的区域，在施肥过程中必须保持距水源边缘4m的距离。当使用的设备工作幅宽等于施用幅宽时，此距离可以减小到1m。不能在水源边缘1m内施用肥料。对于距水源边缘20m处平均坡度为10%或更高的耕地和草地地区，距水源边缘的5m内不得施用肥料。在距水源边缘5～20m范围内，仅在以下情况下才允许在农田上施肥：在没有耕种的耕地上，施过后立即翻盖的；在行距45cm及以上的作物的农田上，存在间作作物或者过后立即翻盖的，在密植作物的耕地上有足够的作物发展空间；在耕种的农田上已经使用过覆盖或直播法的。

2.2.3 翻盖期

含固率超过2%和有效氮含量较高的有机肥料在施用后必须立即进行翻盖，这一要求适用于液态肥和沼渣沼液。翻盖不得晚于施肥后4h。下列肥料可以不翻盖：蹄类动物或偶蹄类动物的固态粪便、堆肥，含固率小于2%的有机肥料。

2.2.4 设备要求

从2020年开始，氮含量较高的液态有机肥料必须以条状施用或直接施入土壤里。不需使用条状施用的地区：面积小于15hm2的农场；只种植观赏植物或圣诞树的地区；苗圃、葡萄树园、灌木浆果园和果园；不以营利为目的的观赏性经济作物（如葡萄或水果）；用于能源利用的林木快速生长区；30%以上面积的坡度大于20%的草地区域。高压侧分配器满足以下条件才能使用：每年最多施用两次，最大含固率不超过5%，距水源边缘距离大于10m，坡度大于35%的草地。

2.2.5 施用上限

有机肥料施用标准是每年每公顷氮施用量平均不超过170kg。在计算170kg限值时，必须涉及所有有机肥料（包括沼渣沼液、堆肥、污水污泥等），混合在有机肥料中的矿物肥料也必须考虑在内。对于堆肥，施用量可以分成三年计算。从2018年开始，猪场中猪圈猪粪储存损失的计算有所改变，以前允许减除30%的猪粪储存损失，现在只允许有20%。这样每公顷土地允许的猪存栏量就要减少。如果农场已经接近170kg的限制，则应尽快根据新的施肥条例进行计算。

2.2.6 封锁期（在此期间禁止施肥）

用于耕地和草地的肥料只能在特定时期和针对某些特定作物施用。在所谓的封锁期禁止施肥。封锁期适用于所有含有大量氮（氮含量＞1.5%）的肥料。这不仅指有机肥料，比如粪水和粪便或污水污泥，也包含矿物肥料。蔬菜：大田蔬菜的封锁期为12月1日～1月31日。固态粪便和堆肥：带蹄或偶蹄类动物的固态粪便和堆肥在所有区域12月15日～1月15日禁止施用。对于所有其他肥料，例如禽类粪便，此规则不适用。耕地的封锁期通常从最后一种主要农作物收获后开始，一直持续到1月31日。主要农作物基本上是多次登记过的农作物。草原和多年生田间牧草的封闭期始于11月1日，一直持续到1月31日。草原和多年生田间牧草的封闭期延期规定：草原和多年生牧草的封锁期可以推迟2～4周。申请延期需向主管部门进行申请。主管部门根据地区情况决定延期和延期的时间，特别要考虑到天气改变或植物生长的开始和结束以及水土保持目标等因素。

2.3 存储能力

粪便和沼渣沼液必须在一段固定的时间内能够被存储。农场需要证明其有相应容积和符合规定要求的存储能力。如果自己没有足够的存储能力，则可以提供书面租赁证明。

2.3.1 液态肥料及沼渣沼液

液态肥料及沼渣沼液需要6个月的存储容量。储藏容器的容量通过液态肥料或沼渣沼液的累积量加以计算。如果青贮渗滤汁液和雨水排放到储藏容器，也要同时考虑它们的累积量。对于10月1日～次年4月1日不在圈厩中的动物，暂时认为没有液态肥料产生。如果通过租赁的方式来证明存储能力，则应提供有效的租赁合同。承租人必须有能够全年使用的储藏空间，并且租用的储藏地点与粪便收集处之间的距离必须是经济的。粪便处理企业签订液态粪便、粪水或固态粪便的购买合同前，要确保能将自己的和收取的粪便存储6个月。

2.3.2 固态粪肥

有固态粪便的农场必须能够证明至少有1个月的固态粪便存储能力。在地头存储固态粪便仍然可以，但不能作为存储能力得到认可。如果满足安全存储要求，则空料仓和固态粪便圈厩可用于固态粪便、沼渣和堆肥存储。从2020年春季起的存储容量规定：单位面积畜禽重量大于500kg/hm2或没有自己施肥区域（自己的区域+租赁区域+其他农场的通过购买合同为这些农场施肥的区域）的农场，必须证明自己有9个月的液态粪便和沼渣沼液的储存能力。如果可以在自己的土地上施用50%的沼渣沼液，仅需要6个月的存储能力。对于固态粪便和堆肥，必要的存储能力至少为2个月。

3 德国相关技术装备

德国粪肥施用技术装备（图1）相对成熟，已向大型化、智能化发展。主要品牌有福林格（Fliegl）、Samson Agro、Joskin等。主要分液态和固态两种。其结构主要由肥料箱（罐）、输肥装置、动力传递装置（固态）、抛撒或施用装置、真空系统（液态）等组成。例如：福林格VFW1600型罐式液态施肥车（配有圆盘耙），将土地耕作与液态肥料施用一步完成，工作幅宽3～8m，适用于前茬作物尚未处理的地块以及使用绿肥的地块。福林格ASW271多功能固态推送式拖车（配有撒播器），载重容量9～14m3，最大抛撒宽度12m。目前德国粪肥施用装备普遍配置土壤肥料元素动态测试技术，即粪肥施用前，准确快速掌握所要施用土壤肥料元素分布，并根据测试结果进行变量施肥。其中Samson Agro通过使用核磁共振等传感器确定土壤中的氮、磷和钾盐含量及分布情况。农民就可以在不依靠实验室分析的情况下，有针对性地进行施肥，从而提高施肥效率，达到农作物的肥料供给平衡，减少过度施肥和肥力不足的问题，以帮助农户达到低投入、高产出的目的。

图1 德国粪肥施用装备

4 政策建议

通过以上介绍可以得出结论，畜禽粪污资源化利用不是简单施用到地里就可以了，也不是光推广机具就能完成，必须基于详细科学的评估，综合考虑当地土壤、水源距离、作业时间等条件，通过适用的畜禽粪污施用装备在施用限值以下进行变量施肥。下一步，我国可参考德国模式，从以下几个方面着手做好畜禽粪污资源化利用工作：

（1）建立以畜禽粪污养分管理为基础的准入制度，以大型规模养殖场为重点，逐步引导覆盖全部养殖场。在种养结合条件好的地区以及养殖密集区域，鼓励引导成立粪肥施用第三方服务组织，解决种植与养殖之间的脱节问题。

（2）政府可实施粪肥施用作业补贴政策，鼓励种植户使用粪肥，降低种植户肥料成本，解决种植户“用粪难、用粪贵”的问题。

（3）加大对相关法规和标准的宣传力度，让“肥水也是肥，不是废水”“肥水还田不是废水灌溉、不是污水直排农田”的理念深入人心，破解对法规标准误解导致的污资源化障碍[3]。加快标准制修订的速度，加强政府部门宏观引导，鼓励科研院所、行业协会与企业参与标准的制修订[4]。

（4）研制推广适合我国不同区域、不同田块类型的粪肥还田利用输送和粪肥施用设备。开展粪肥施用网络化管理，实现粪肥从养殖场到田块的全过程信息记录，确保还田利用量的科学准确。