随着经济的迅猛发展,畜牧业由传统的散养粗放型向现代规模化、集约化、标准化方向转变,各地相继涌现出了养殖小区、养殖场,规模化养殖水平显著提高。
贵州省桐梓县的畜禽养殖业也呈现出蓬勃发展的态势,为当地农业和农村经济发展、农民增收做出了重要贡献。然而,在畜禽养殖过程中,每天都会产生大量的粪便、污水等废弃物。未经处理的畜禽粪便随意堆放,其中的有机物会分解产生大量的氨气、硫化氢等有害气体,不仅气味难闻,还会对人体健康造成危害。畜禽粪污并非毫无价值的废弃物,可作为种植农作物的优质肥料,将畜禽粪污进行资源化综合利用,不仅可以减少环境污染,还能为农业生产提供有机肥料,实现经济效益、社会效益和生态效益的“三赢”
[1]。
为此,本文分析了当前桐梓县畜禽粪污处理与还田利用现状,指出了桐梓县在畜禽粪污处理与还田利用过程中存在的问题与挑战,并根据当前桐梓县的养殖规模、粪污处理设施、相关人员的专业技术水平与土地承载、消纳能力及实际生产应用数据,提出了相应的改进对策与建议,以期达到推进桐梓县乃至贵州省畜禽养殖污染防治及粪污资源化利用,加大粪污处理设施装备配套建设,促进种养结合、农牧循环,推动畜牧产业高质量发展,促进畜牧业绿色可持续发展的目的。
1 桐梓县畜禽粪污处理与还田利用现状
1.1 粪污生产及处理情况
随着桐梓县畜禽养殖业的不断发展,畜禽粪污产生量逐年提高,桐梓县农业农村局统计数据显示,桐梓县现存栏生猪28万头,年终出栏生猪42万头,每天每头猪产粪5.5 kg(干粪2 kg、水粪3.5 kg),可以帮农户节约肥料钱200元/667m2以上。桐梓山区地方排污管自流不需要电提灌,可以节约电费。
1.2 处理设施建设情况
桐梓县部分规模养殖场已按照相关标准和要求,建设了较为完善的粪污处理设施。以桐梓县夜郎镇华峰村双元养殖场为例,该养殖场占地约1 hm2,已建成养殖场6 100 m2,可养殖生猪约5 500头。为实现畜禽粪污的有效处理与还田利用,该养殖场建设了原粪收集池400 m3、清粪池1 870 m3、应急池330 m3,2座黑膜池1 000 m3;排粪主管DN75PE管1.6 MPa、总长482.6 m,排粪主管DN50PE管1.6 MPa、总长769.6 m,排粪支管DN25PE管1.6 MPa、总长2 242.48 m,排粪闸阀40个,并根据项目建设安装适量的减压桶。这些设施的建设,为养殖场畜禽粪污的收集、储存和处理提供了有力保障。
1.3 粪污还田利用模式
桐梓县积极推广“畜-沼-粮菜果林”等种养结合模式,以实现畜禽粪污的资源化利用。将基层较为分散的小型养殖场,或者散户养殖产生的粪污,经过无害化处理后,可根据就近原则,利用附近农田、林地进行消纳。
这种种养结合模式,适用于偏僻的村镇,可将粪污转化为无害肥料后,就近消纳,减少了运输成本,转化效率也较高,但这种模式对粪污无害化处理技术要求较高,一旦处理不当容易造成环境污染。对于大型养殖场产生的畜禽粪污,可集中收集后,进行厌氧发酵处理,产生的沼气用于养殖场的日常能源供应,如照明、取暖等。
发酵后的沼渣和沼液则作为优质有机肥料还田,用于粮食作物的种植,产量较大的地区,还可建设有机肥厂,增加畜禽粪污的循环利用效益
[2]。通过“养殖-沼气-种植”模式,1 t粪污可替代15 kg化肥,同时改善土壤结构,降低化肥依赖度30%以上,形成“以种定养、以养促种”的良性循环,年节省电费超50万元。但这种种养模式设备的投资成本较高,万头猪场需配套1 500 m
3以上发酵罐,总投入超300万元
[3]。桐梓县目前使用的畜禽粪污消纳处理工艺流程见
图1。
1.4 政策支持与监管措施
贵州省积极响应国家政策,结合本省实际情况,出台了一系列实施细则和配套政策。《贵州省畜禽养殖废弃物资源化利用工作方案的通知》明确了贵州省畜禽粪污资源化利用的目标任务和工作重点,提出要以规模养殖场为重点,以种养结合为主要路径,全面推进畜禽粪污资源化利用。
《贵州省推进畜禽粪污资源化利用工作实施方案》进一步细化了工作措施,要求各地因地制宜推广堆沤肥还田、液体粪污贮存还田等技术模式,实现就近就地资源化利用。
桐梓县严格按照国家和省的政策要求,加强对畜禽粪污处理与还田利用的监管执行。成立了专门的工作领导小组,由农业农村、生态环境等部门组成,负责统筹协调全县的畜禽粪污处理与还田利用工作。
同时,桐梓县还建立了畜禽粪污处理与还田利用信息管理平台,对养殖场的基本信息、粪污产生量、处理方式、还田利用情况等进行实时监测和管理,提高了监管效率和信息化水平。
2 存在的问题与挑战
2.1 处理设施不完善
桐梓县部分规模养殖场已经配备粪污处理设备,但仍然存在设施不完善、应用不足等问题。以日泉种猪场为例,现场应急池装有污水(约占整个容量的1/3),应急池没有处于空载状态;黑膜沼气池没有安装避雷针,黑膜池旁有露天堆放的干粪;粪污台账记录人不能清楚讲述台账的真实性。
2.2 专业技术水平有限
对于中小养殖场户而言,通常采用堆肥方式对固体粪便进行处理,由于专业的检测设备和技术知识的缺乏,无法对腐熟后畜禽粪便中的虫卵、病菌、杂草种子及重金属含量进行有效判定。若粪便中含有大量病菌和虫卵,未经彻底杀灭就还田,可能会导致农作物病虫害的传播,而重金属含量超标还会对土壤和农产品质量造成长期的危害。
2.3 资源化利用观念落后
当前,粪肥市场价值尚未得到充分体现,大部分情况下处于免费送都无人要的境地,养殖场户不仅无法从粪污处理中获得收益,有时还需为运输付费,这大大降低了他们处理粪污的积极性。另外,对于技术水平有限、缺乏专业知识的中小养殖场户来说,粪污处理过于复杂和麻烦,导致他们不愿意投入精力和时间去处理粪污。
对于大型养殖场而言,完全实现还田利用需要流转大量土地。然而,桐梓县土地租赁费用较高,在养殖行情低迷的情况下,养殖场负担不起高额的土地租赁费用,这就导致粪污利用不充分。部分大型养殖场由于无法获得足够的土地用于还田,只能将部分畜禽粪污暂时储存起来,随着储存量的增加,储存设施的压力增大,一旦储存设施出现问题,如泄漏、溢出等,极易造成环境污染。
2.4 土地承载能力矛盾
随着桐梓县畜禽养殖业的快速发展,养殖规模不断扩大,对土地资源的需求也日益增加。然而,桐梓县的土地资源有限,尤其是适合用于畜禽养殖和粪污消纳的土地更为稀缺,这就导致了养殖规模扩大与土地资源有限之间的矛盾日益突出。在一些养殖集中的区域,如官仓镇、燎原镇等生猪养殖大镇,由于养殖规模较大,产生的畜禽粪污量也相应较多。
但周边可用于还田利用的土地面积有限,无法完全消纳这些畜禽粪污。这就使得部分畜禽粪污不得不进行异地运输和处理,增加了处理成本和环境风险。一些养殖场为了满足养殖规模扩大的需求,过度开发和利用土地,导致土地资源的不合理利用和生态环境的破坏。部分养殖场在进行畜禽粪污还田利用时,没有充分考虑土地的承载能力,随意增加还田量,导致土壤中氮、磷等养分含量过高,造成土壤板结、酸化等问题,影响了土壤的质量和农作物的生长。过多的畜禽粪污还田还可能导致水体富营养化,对当地的水资源和水生态环境造成严重威胁。
3 对策与建议
3.1 完善设施建设与维护
政府应设立专项资金,用于支持养殖场建设标准化的储粪棚、污水池、沼气池等处理设施,确保设施的规模和处理能力能够满足养殖场的实际需求。对于规模较小的养殖场和散养户,可通过补贴的方式,鼓励养殖户建设简易、实用的小型储粪桶、沉淀池等粪污处理设施,解决粪污处理的基本问题。相关部门应加强对养殖场粪污处理设施的日常监管,定期进行检查和评估,及时发现设施存在的问题,并督促养殖场进行维修和保养。
养殖场应安排专人负责设施的维护工作,定期对设施进行清洁、检查和维修,确保设施的正常运行。并建立详细台账,对于出现故障的设施,应及时进行修复,避免因设施损坏而导致粪污处理不及时,对环境造成污染。
应加强对设施维护人员的培训,提高他们的技术水平和责任意识,确保设施维护工作的质量。针对存在的问题,日泉种猪场及时开展应急池污水清理,保持空载状态;黑膜沼气池立即安装避雷针,立即清理黑膜池旁露天堆放的干粪;完善粪污台账记录确保其真实性。
3.2 提升技术水平与创新
桐梓县应制定具有吸引力的人才政策,吸引环境科学、农业工程、畜牧兽医等相关领域的专业人才投身畜禽粪污处理与还田利用工作。
技术研发是提升畜禽粪污处理与还田利用水平的关键环节,相关技术人员可参照畜禽粪污处理与资源利用的最新技术,根据本地实际情况,进行科学合理利用。
崔勇等
[4]基于SolidWorks和ANSYS软件进行设备三维建模和主要部件的有限元分析验证,证实了新型畜禽粪污深度固液分离一体机,在畜禽粪污处理与利用中的处理效果良好,为相关设备创新与研制提供了新的思路。
另外,在进行畜禽粪污处理与还田利用时,还需考虑到不同粪污中各微量元素和消纳土地土质的不同,合理利用微生物发酵
[5]。崔勇等
[6]总结的不同动物粪污的肥替减量,对土地承载力的科学计算,对不同地区、不同畜禽粪污还田利用具有科学的指导作用。
3.3 强化粪污资源化利用观念
为提升桐梓县畜禽粪污处理与还田利用水平,可通过政策扶持与建立奖惩机制等方式,增强养殖场户处理利用畜禽粪污的积极性
[7]。
可以根据养殖场户的粪污处理量和还田利用效果,给予相应的奖励,对于违反政策的农户给予一定的惩罚。设置年度“畜禽粪污处理与还田利用示范场户”奖项,对处理效果好、还田利用面积大的养殖场户,颁发荣誉证书,并给予物质奖励,如奖励农业生产资料、提供技术培训机会等,激发其积极性。
鼓励养殖场户与种植户建立长期合作关系,对合作良好的双方给予一定的政策支持和奖励,促进畜禽粪污的就近还田利用。2022年8月,桐梓县夜郎镇黄山村赵文军养殖场排污1 200 m3被处罚20万元,经改造后全部进行干湿分离,干粪由附近老百姓运去进行种庄稼,水粪由排污管进入土和田块,基本达到零污染。
3.4 优化土地资源配置与管理
参考何祥亮等
[8]、李艳梅等
[9]的计算方法,统计桐梓县各乡镇畜禽粪污的生产量及粪尿产生量负荷,详细计算桐梓县畜禽粪污土地承载能力的时空分布情况,结合当地主要种植农作物,计算出不同农作物种植的粪肥养分需求量,最后估算当地畜禽粪污土地的承载能力。
合理规划养殖区域,根据桐梓县的土地资源、地形地貌、水源分布等自然条件,以及农业产业布局和生态环境保护要求,科学划定畜禽养殖禁养区、限养区和适养区。在适养区内,合理布局养殖场,避免过度集中养殖导致畜禽粪污产生量超过土地承载能力。加强土地流转管理,鼓励养殖场与周边农户通过土地流转、合作经营等方式,建立稳定的土地利用关系,确保畜禽粪污有足够的土地进行消纳。
4 结 语
综上所述,目前桐梓县畜禽养殖业规模持续扩大,当地政府部门大力支持,畜禽粪污处理设施具有一定的建设规模,形成了种养结合的还田利用模式。但在畜禽粪污处理与还田利用过程中,仍然存在技术水平不高、设施落后而不完善、观念落后等相关问题。针对这些问题,仍需在技术创新、政策支持、人才培养等方面持续发力,以实现畜牧业的绿色、可持续发展,为乡村振兴和生态文明建设做出更大贡献。