河北省畜禽养殖生态环境存在的问题及解决对策

刘 丽，郝荣超，孙庆余，罗伟林，韦丽莉，庞清刚

(1.廊坊职业技术学院 动物科学与技术系，河北 廊坊 065000；2.河北北方学院 动物科技学院 河北 张家口 075000；3.天津粮源科技有限公司 天津 滨海新区 300451)

近年来随着生活水平的提高，对肉蛋奶等的需求不断扩大，进而导致畜禽养殖业大力发展，但畜禽产品在满足人民生活的同时也带来了重大的农业源环境污染，如大气污染、土壤污染、水体污染、疾病传播等[1-3]。根据全国第二次污染源调查显示，国内畜禽养殖业污染已成为全国农业源污染之首，仅粪尿排放量就高达数十亿吨，此外成百上千万吨化学需氧量、总氮、总磷等农业化学污染源也主要来源于畜禽养殖业[2,4]。截至2021年底，中国每年约有16亿吨的畜禽养殖业废弃物无法合理处理，处理总量不到畜牧业总废弃物的60%[2,5]。因此，合理解决畜禽养殖业废弃物污染、改善畜禽养殖环境问题迫在眉睫。

河北省农业资源发达，是农业大省，也是养殖业大省，但因畜禽养殖业起步晚，工业化、集约化养殖没有成形，加之畜禽废弃物资源没有被很好利用，导致畜禽废弃物处理已经成为阻碍本省养殖发展和环境改善的重大难题[6]。因此，将从以下几方面阐述畜禽养殖废弃物资源化利用过程中存在问题及解决对策。

1 畜禽废弃物资源化利用存在问题

1.1 种养分离等多元化模式缺乏

由于有机肥具有间接化(需要腐熟堆肥)、见效慢、收益低等劣势，而无机肥具有直接化、见效快、收益高等优势[7]。河北省农业种植多无机肥少有机肥情况突出，这逐渐加快了土壤有机化和基础地力下降[8]。此外由于种养结合需要较高的人力成本，因此河北省现阶段依旧种养分离，禽养殖废弃物还田难度大[8]。

1.2 种养业的土地消纳不平衡

目前，较多养殖场存在养殖面积与种植面积不匹配及种植业与养殖业季节性与非季节性间矛盾，导致定量的土地无法降解大量存储的粪污[8]。

1.3 废弃物资源利用率低

在河北省，由于畜禽养殖业没有完全规模化、一体化，较多的中小型企业无粪污干湿分离等粪污处理的大型设备，中小型养殖业废弃物量大但处理及利用存在很大难度，而大型企业为防止疫病传播，粪污处理只能自给自足[8]。据研究表明，中国2020年粪污量达到45亿吨，但综合利用率不足60%，这说明截至目前，国内对畜禽养殖粪污所带来的重金属污染及抗生素残留等问题无法彻底解决[5,9]。

1.4 国家政策监管与从业人员环保意识不足

国内当前不同部门对畜禽养殖业废弃物管理标准不一，政策执行也不足。例如国务院及农业农村部对畜牧业环境污染总合利用率要求为75%以上，而生态环境部要求为70%以上[2]。此外，国家相关政策出台不足，缺少畜禽养殖企业的补贴(如电力补贴)[10]，政策监管对中小型散养企业力度不足，这导致相关从业人员环保意识不够，没有意识到畜禽养殖废弃物对环境危害的严重性。

2 畜禽废弃物资源利用对策

畜禽养殖废弃物应该从源头和终端减少，目前国内外畜禽废弃物资源主要通过肥料化、饲料化、能源化和其他化四个方面来提高废弃物资源利用率，进而减少终端排放。此外国家应该通过政策调控从源头减少排放。

2.1 减少终端排放污染

2.1.1 肥料化

2.1.1.1 种养结合多元化模式

河北省有机肥源丰富，主要可通过堆肥腐熟、干湿分离等手段杀灭粪污肥源中的有害微生物，再作为肥料资源改善土壤品质，利于农作物生长，其效果高于无机肥效。夏立忠等长期给生长牧草土壤施用有机肥，使土壤对磷的吸收效果高于无机肥[11]。此外，在种养结合取得效果方面，目前种养结合应用较成熟的地区为天津市，该市通过开展五个一工程(集污沟、集污池、硬化路、堆粪棚、附泵运污车各一套)与三改两分工艺从终端和源头减少了粪污排放[12-13]。该套模式在天津市静海县中旺镇养猪场取得很好效果，通过种养结合，农户增收数十万元[5]。这证明种养结合妥善处理(养殖企业匹配相应的土地面积，提高土地的消纳能力)可带来较大的额外收益。

2.1.2 饲料化

2.1.2.1 养养结合-蚯蚓养殖

畜禽养殖户也可进行养养结合模式，这是因为动物粪便中氮含量丰富，除了作为土壤肥源，也可以作为腐生生物的饲料蛋白来源、养殖所需附属物等源料，进而通过附带养殖价值获取收益。河北地区畜禽养殖，特别是肉蛋鸡、奶肉牛养殖位居全国前列，规模化、集约化程度较高，废弃物污染严重，有限的耕地面积单靠种养结合无法消纳大量畜禽废弃物，故可进行养养结合来分担部分畜禽废弃物处理的压力。R.K.Niedzialkoski等[14]研究证明家禽通过粪尿干湿分离进行蚯蚓养殖，盐水平降低50%，粪中总无机碳和总氮水平提高了蚯蚓成活率，并加速了繁殖。D.Elezabethrani等[15]研究证明，牛粪、锯末与土壤按不同配比混合进行蚯蚓养殖，提高了氮钾磷含量。以上研究证明进行蚯蚓堆肥既可以进行蚯蚓的养殖，又可以通过蚯蚓养殖改良土壤品质，蚯蚓可作为高蛋白饲料来源进行售卖。

2.1.2.2 养养结合-畜类、水产养殖

由于禽类消化道短，对饲料不能充分消化吸收，粪便中蛋白质、氨基酸、矿物质含量丰富，因此通过对禽类粪便进行加热干燥和风化干燥、酶制剂和微生物菌剂发酵、化学处理等方式灭活微生物病菌后，可作为牛、猪等畜类和养殖水产蛋白饲料部分替代物。据报道，美国通过对微生物病菌灭活后的鸡粪便与垫草混合均匀后饲喂奶牛可达到与豆饼相当的饲喂效果。潘国言等研究证明在猪饲料中加入适量的鸽粪可提高猪的生长效果[16]。肖兵南等对牛粪进行干燥后再进行两个高低温微生物发酵，使得牛粪中粗蛋白含量大幅度增加，同时去除了恶臭味，有益于鱼类等水产养殖[17]。

2.1.3 能源化

2.1.3.1 直接作为燃料

由于反刍动物粪便具有粗纤维含量高、热能值高等特点，因此通过风化晒干可以作为燃料。目前，在中国内蒙古、西藏牧区等地，动物粪便是当地牧民生活的主要燃料来源。此外，M.Farzad等[18]通过全尺寸燃烧法试验证明，将20%动物粪便添加到工业垃圾燃料混合物中与动物粪便共燃，沉积物形成减少，空气中的NOx与SO2排放量明显降低，说明粪便不仅可直接作为燃料，也可减少其他燃料排放的有害气体含量。

2.1.3.2 沼气发酵

沼气发酵是有害生物资源无害化处理和多层次资源化利用过程，对人类环境污染与能源利用具有重大意义，但沼气发酵具有投资大回报率低等缺点。以河北省某奶牛场为例，干湿分离后液体部分进行沼气发酵，每年2万吨牛粪产气20万立方米，经核算只能带来1万元的净收益，而设备投资等需要80万元，说明沼气发酵目前在国内仍然有利可图，但收益率低导致使用率不高[19]。因此，国家在粪污沼气发酵方面给予政策激励、财政补贴，对沼气发酵设备厂商给予一次性财政支持。在研发技术上，提高沼气发酵多功能催化剂(如微生物、酶、营养物质、吸附剂、螯合剂及燃料剂等)效果，提高发酵工艺控制等措施来增加沼气发酵收益率，进而增加畜禽养殖企业对粪污的大量利用，变废为宝，降低环境污染[20]。

2.1.3.3 制备生物柴油

近年来，由于畜牧养殖企业疫病肆虐导致大量的畜禽尸体废弃物产生，目前较为普遍的做法是直接进行填埋，但土壤消解能力有限，容易滋生大量有害微生物。因此，动物尸体脂肪废料在柴油生产方面引起了全球关注。C.Rajat等[21]报道以牛脂、猪油、羊脂、鸡脂、鸭脂等畜禽脂肪及羽毛粉等废弃物作为生产生物柴油的原料，通过物理预处理及回收可用脂肪和随后的化学预处理以减少游离脂肪酸，采用单一和两步反应/酯化过程进行生物柴油的合成，用均相和非均相催化路线进行了批判性的评估，测试表明生物柴油性能良好。

2.1.3.4 制备生物乙醇

由于粪便特别是反刍动物粪便中富含较高的粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维等纤维素物质，因此可通过纤维素进行加热预处理，再进行微生物酶解生产乙醇[22]。粪污乙醇化目前在国内没有见到，在国外利用较多。L.Wei等[23]通过将牛粪经过微生物发酵后使之转化为糖类，在脱醛基化生成乙醇。

2.1.4 其他化

粪尿通过干湿分离晒干后也可以作为奶牛等动物的垫料，代替了糠糟、细沙等常规垫料的经济成本，这在江苏扬州大学农牧场已运用较成熟[15]。

2.2 减少源头排放污染

由于目前国内没有对畜禽废弃物进行系统科学的分类，导致政策定制及实施难度较大。因此政府可通过对畜禽养殖场进行分类，进行差异化政策调控、财政补贴和监督管理，干预畜禽养殖场对饲料原料及养殖设备的选择，从源头减少饲料废弃物排放[25-26]。此外国家需提高畜禽养殖从业人员的环保素质，出台相关法律，进行严格的约束。

3 结 语

目前，畜禽养殖企业迅速发展，提高了人民生活水平。由于种养业等多元化模式缺乏、土地消纳不平衡、废弃物资源利用率低、国家政策监管与从业人员环保意识不足等问题的出现，因此，畜禽养殖带来重大农业源污染。通过肥料化、饲料化、能源化及其他化从终端减少废弃物排放污染，同时，通过国家政策调控、法规出台从源头减少污染排放，河北省畜禽养殖业能够朝绿色方向发展，坚决贯彻习近平总书记的绿水青山，就是金山银山的发展理念。