利用畜禽粪便加工有机肥发展生态农业.docx

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利用畜禽粪便加工有机肥发展生态农业

利用畜禽粪便加工有机肥发展生态农业

    1．畜禽粪便资源量丰富，有巨大利用潜力

    1.1全国年畜禽粪便的产生量

    随着我国养殖业的快速发展，畜禽粪便的产生量以年均3%的速度逐年递增，其中，2003年增加幅度最大，比2002年增长1.36亿吨。

2006年我国畜禽粪便总量达到了约32亿吨，其中，粪量约为22亿吨，尿量约为10亿吨。

    在我国粪便总资源中，牛粪便和猪粪便是畜禽粪便的主体，其中牛粪便的产生量最大，所占的比例在56.9%、57.9%之间；其次是猪粪便，约占粪便总量的20.0%’21.7%；羊粪便和家禽粪便分别占10%和7%左右：

马、驴、骡粪便所占的份额相对较低，三者之和还不足5%；兔粪便资源量最小，仅占0.1-0.2%左右。

    1.2北京地区年畜禽粪便的产生量及对环境的污染

    国内外在区域畜禽粪便产生量估算已有很多的报道，在估算方法和参数的选择上存在很大差异。

经估算（表1），2006年北京市畜禽粪便的年排放总量为1391万吨，其中牛粪的排放量最大，占60.3%；羊、猪和家禽排放的粪尿量基本相当。

由此可知，北京市在控制养殖业废物污染时，重点应从养牛场着手。

    由图1可知，2000-2005年期间，北京市畜禽粪便量呈现了先增加后降低的趋势，2003年产生量最大，全年畜禽粪便量达到了1639万吨。

与2003年相比，2005年畜禽粪便排放量减少了48万吨，这可能与2003年的非典和2004年禽流感有关，导致养殖户养殖积极性降低，存栏动物数量减少，同时也与北京市2004-2005年连续两年控制畜禽养殖场规模和养殖数量有关。

    畜牧业产生的有机废弃物不经处理直接排放，不但侵占土地，影响景观，最主要是对大气、土壤和地下水环境的污染，而且有机废弃物进入食物链，严重影响食品的质量，对人体健康产生损害。

北京市在发展畜牧业的同时，十分重视畜牧业所产生的畜禽粪便的治理。

2001年5月18日召开了“发展绿色养殖业，建设北京生态农业’’动员大会，制订“北京市畜禽养殖场污染治理规划”，新建养殖场必须建设配套的有机废弃物处理设施，并分期分批对养殖场的污染进行治理。

畜牧养殖业的鸡粪、牛粪大多采用干清粪，一般都能被利用，除个别地区采取工厂化集中处理加工有机肥处，大多被农民用来堆肥。

污染比较大的主要是一些养猪场，虽然有许多养殖场采取了干清粪控制污染的改造，但仍有400家猪场是水冲粪工艺，这些养猪场年存栏约72万头，污水排放量达到476万吨。

采取水冲粪工艺的养殖废水中COD浓度平均达到2万毫克／升，是采取干清粪工艺养殖COD浓度的10倍，占全市生猪生产年排放COD总量的91%，占全市畜禽生产年排放COD总量的54%。

    1.3四川省年畜禽粪便的产生量及对环境的污染

    四川是我国畜牧业大省，畜禽养殖数量居全国之首。

近年来，本省畜牧业经济总量快速增长，社会贡献日益突出，但畜禽粪便污染环境的问题随之凸现。

2006年，全省出栏肉猪9495.70万头、肉牛395.58万头、肉羊2767.55万只、家禽13.20亿只。

其中，规模化养殖年出栏483万头占5.1%，规模化养殖率低。

    全省畜禽养殖年产生COD（化学需氧量）390万吨，NH3-N（氨氮）约79万吨，分别是工业排放量的13倍和38倍，是生活污染排放量的8倍和17倍。

大牲畜和猪粪产生量约为2.5亿吨左右，相当于工业固体废物产生量的5.5倍，其排出的废水是工业废水排放量的1/3。

畜禽养殖以农民家庭非专业分散养殖为主，畜禽粪便很大部分基本没有有效处理。

规模化养殖场畜禽粪便污染的处理率也非常低。

据调查统计，全省90%的规模化养殖场畜禽粪便处理达不到环保要求，大多未执行环评和“三同时”制度。

大量养殖废水直排河道，严重污染水体。

畜禽养殖污染已成为全省农村的重要污染源，而且面源污染日益加大。

    1.4畜禽粪便养分资源量及北京市种植业对有机肥的需求

    我国自古就有加工使用有机肥的传统，保持了土壤肥力的经久不衰。

但传统的有机肥加工方法费工费时，加工使用有机肥的农民越来越少，使大量的粪便不经处理排放到环境中，严重污染周围的空气和水质，造成肥料资源的浪费。

根据全国农业技术推广服务中心最新的畜禽粪便养分含量测定结果，北京市每年产生的粪便含氮5.03万吨，磷1.97吨，钾3.45万吨（见表2）。

如果将这些粪便加工成有机肥，可节约10.9万吨的尿素和普通过磷酸钙（一级）、6.9万吨硫酸钾。

有机废弃物加工成有机肥，既有利于保护环境，还可以培肥地力，改善作物品质。

    近年来，北京市农业生产已由数量型转变化质量型，以发展生态农业，开展优质农产品的生产为目标。

有机肥来源于自然，养分释放均匀，可以明显改善作物品质，是生产优质农产品，从事生态农业的理想用肥。

仅瓜果、蔬菜等作物每年需优质有机肥150万吨（见表3），具有广阔的市场发展前景。

四川省在发展生态农业的过程中可以沿用北京地区的一些经验，可估算需要优质有机肥7500万吨。

2．有机肥加工技术

    2.1传统人工堆肥已不适应现代农业的发展

  传统的畜禽粪便处理方式是就地堆肥，在我国沿用几千年，为保护农业生态环境、维持地力经不衰做出了贡献。

但传统的就地堆肥已不适宜现代畜牧业和农业生产对处理畜禽粪便的要求。

主要表现在以下几方面：

（1）就地堆肥不能满足规模化养殖处理大量粪便的的需要。

传统畜禽养殖以农户分散喂养为主，数量少和规模小，一般能被当地农业生产所消纳。

而现代畜牧业生向集约化发展，养殖规模大，粪便稀、臭，无法贮存，不便运输，当地有限耕地面积不能消纳畜牧业产生的大量粪便。

（2）就地堆肥不能连续快速加工有机肥。

家畜粪便的一年四季均衡产出，简易堆肥方法处理畜禽粪便的耗费时间较长，有机肥养分含量低、释放慢，只能用做底肥，农业生产的用肥季节性有限，造成平时大量粪便闲置污染，用肥季节有机肥供应跟不上。

（3）就地堆肥不能适应现代农民对劳动条件的要求。

简易堆肥方法劳动强度，工作条件脏，经济水平发展以后，农民不愿人工堆肥，近年收集畜禽粪便堆沤加工有机肥的越来越少。

（4）就地堆肥对环境造成一定污染。

简易堆肥加工有机肥，占地面积大，堆肥过程污染周围环境。

（5）就地堆肥加工的有机肥质量差。

简单堆肥发酵时间长，经过风吹、雨淋、日晒，有机物料中的养分损失较大。

堆肥产品水分含量高，养分低，运输使用不方便。

利用畜禽粪便加工有机肥是一种成本低、有利于农业生态良性循环的处理畜禽粪便方式，今后仍将是消纳畜禽粪便的主要方式。

但处理畜禽粪便的手段主要是工厂化利用畜禽粪便加工商品有机肥。

其主要特征是建设有机肥加工所需设备或设施，接种发酵菌种，调节发酵物料的C/N比、水份、氧气状况，改善微生物工作条件，缩短有机物料发酵时间。

工厂化处理畜禽粪便与传统的简易堆肥法相比具有以下优势：

（1）有机加工时间从就地堆肥的30-90天缩短到7-15天，处理时间大大缩短；

（2）可周年处理畜禽粪便，实现有机肥的连续化生产；（3）可根据畜禽粪便的产生量设计生产规模，处理量大；

（4）可控制畜禽粪便处理的全过程，加工过程对环境无污染：

（5）所加工的有机肥肥养分含量高，运输使用方便。

    2.2现代化有机肥加工工艺

    我国从80年代出开始工厂化加工有机肥技术的研究与应用，经过近30年的发展，已形成多种有机肥加工工艺。

    2.2.1条垛式堆腐

    将新鲜畜禽粪便收集起来，在原地进行堆肥处理，具体操作方法是：

（1）先将生畜禽粪便与微生物发酵菌剂、发酵用的各种辅料混合均匀。

物料应调节C/N为25.1左右，水分在55%左右；

（2）在水泥地上或覆盖塑料膜的泥地上，将家畜粪便堆成长条状，高不超过1.5m-2m，宽控制在1.5m-3m，长度视场地大小和粪便多少而定；如果采人工堆肥，可先比较疏松地堆积一层，向堆中均匀埋入通气管道或用于通气的秸秆捆，这样层层堆积至1.5米一2米为止；（3）利用翻抛机定期对堆制条长条状堆肥原料进行翻抛；如果没有机械化翻抛设备，可人工用铁锹翻堆。

本方法的优点是投资灵活，操作简单；缺点是占用场大，用工多，发酵时间长，对环境有一定的污染。

    2.2.2槽式发酵

使用手推车或拖拉机把新鲜畜禽粪便倒入发酵大棚，厚度40cm左右，拌上微生物发酵菌剂和各种发酵辅料，每天开动翻抛机一个来回，沿轨道连续翻动拌好菌剂的畜禽粪便，使其发酵、脱臭，生畜禽粪便从发酵车间一端进入，出来时变为发酵好的有机肥。

直接进入干燥设备脱水或经晾晒后，装袋销售。

这种工艺是国内发展应用最多的一种模式，翻抛形式与配套的机器设备多种多样，常见的有旋转叶片、旋转轨链、螺旋搅拌等形式。

本方法的优点是充分利用光能、发酵热，设备简单，运转成本低。

本方法的的缺点：

（I）是占用场大，

（2）发酵完的有机肥仍很湿，需经专门干燥设备干燥或晾晒后才能成为商品有机肥；（3）棚内空气污浊、气温高，不利于工人操作。

 2.2.3圆筒发酵

    将新鲜畜禽粪便拌入作物秸秆和微生物发酵菌剂，混合搅拌均匀，调节水分到55%左右，用料斗输送装入一台横放的大圆筒，简为搅拌釜式结构，并充入40-45度热蒸气或热空气，物料在筒内经8h-lOh发酵后，再加温到80度，持续 l小时以上，以杀灭细菌和虫卵。

本方法的优点是占地少，机械化程度高，发酵与干燥一体化。

本方法的缺点是需要一定的设备投资，发酵不充分，发酵干燥的成本高。

    2.2.4塔式发酵

将新鲜畜禽粪便接种微生物发酵菌剂和发酵所需的各种辅料，搅拌均匀后经皮带或料斗设备提升到一塔式多层的发酵仓内，在塔内经过翻板的翻动逐层下落和通风，快速发酵除臭、脱水，干燥形成商品有机肥。

本方法的优点是充分利用了发酵产生的生物热，发酵速度快，有利于干燥水分；机械化程度高，发酵条件容易控制；占地面积小。

本方法的缺点是投资大，设备维修麻烦，能耗高。

2.2.5膨化处理

    将新鲜畜禽粪便经螺旋挤压输送到旋转的烘干简中，并用热风炉向筒中输送的高温热风，是新鲜畜禽粪便迅速干燥，并杀灭其中的病菌。

本方法的优点是占地少，加工效率高，迅速消灭粪便中病原菌。

本方法的缺点是加工过程排放的恶臭气体对有环境污染，加工过程耗煤量大。

    2.2.6水解处理

    向盛装新鲜畜禽粪便的密闭发酵罐中通入水蒸气，在高温高压下，使粪便迅速分解。

本方法的优点：

处理时间短，可在高温高压下杀灭病菌，将难于分解的有机物迅速分解成小分子物质。

本方法的缺点：

发酵产生气体恶臭，处理后粪便中水分含量高，需耗费大量能源才能使其干燥。

    2.2.7蚯蚓处理

    向盛装新鲜畜禽粪便的装置内放入经过专门饲养的蚯蚓，蚯蚓食用新鲜的畜禽粪便，经在其体内消化排出蚯蚓粪，可直接用做肥料。

本方法的优点是节省能源，利用自然界的生态循环，使畜禽粪便达到无害化。

本方法的缺点是处理量少，处理过的畜禽粪便含水量高。

3．有机肥及其使用技术

    3.1精制有机肥及其使用技术

    新鲜畜禽粪便经过配料，并接种发酵菌剂，在发酵装置内经微生物作用1天左右即可使物料升温到65度，粪便中的病菌及寄生虫卵基本死亡。

粪便经脱臭，脱水干燥后，用破碎机将大块破碎，再分筛，包装，形成精制有机肥。

入市场销售的有机肥必须执行行业标准NY525-2002的要求，有机质含量≥30%，养分含量（N+P205+K2O）≥4%，水分含量（游离水）≤20%，pH为5.5-8.0，有机肥中重金属含量、蛔虫卵死亡率和大肠杆菌值指标要求应符合GB8172标准的要求。

    精制有机肥适宜于各种蔬菜和果树做基肥或种肥施用，尤其适用于生产有机食品使用。

无公害食品或一般农产品生产，每亩底肥使用有机肥为800-1000公斤，后期追少量化肥，具体地块可根据作物种类、土壤肥力和栽培方式等因素，调整肥料用量。

对于有机栽培基地，有机肥施用量要大，以基肥为主，追肥为辅的施肥方法；每亩基施有机肥2000公斤，而且迟效有机肥与速效有机肥配合施用；后期追1000公斤速效型有机肥，追肥就集中使用到作物根部，而且追用时间要比追化肥提前。

    3.2生物有机肥及其使用技术

生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体（如畜禽粪便、农作物秸秆等）为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。

生物有机肥执行标准NY884-2004，生物有机肥中重金属含量、蛔虫卵死亡率和大肠杆菌值指标要求也应符合GB8172标准的要求。

与精制有机肥相比，生物有机肥除了含有较高的有机质外，还含有具有特定功能的微生物，这是此类产品的本质特征，所含微生物应表现出一定的肥料效应，是经过特定工艺加入的微生物菌，每克生物有机肥产品中的有效活菌数必须不小于2000万个。

生物有机肥具有增进土壤肥力、活化土壤中难溶的化合物供作物吸收利用，或可产生活性物质和抗、抑病物质，对农作物的生长有良好的刺激与调控作用，可减少或降低作物病虫害的发生，以及改善农产品品质等方面的作用。

生物有机肥总体属于有机肥一类，使用方法与数量基本与精制有机肥相同。

但在使用上需要注意以下几点：

（1）生物有机肥不能与农药混用，以防农药杀肥料中活的微生物：

（2）生物有机肥保存期不能超6个月，否则活的微生物死亡一部分，降低了肥料的功效；（3）避免贮藏在高温的环境当中；避免阳光直晒，以免紫外线杀死肥料中的微生物。

4．四川省发展生态农业的要点

    前述四川省畜禽粪便的污染状况，同时四川作为农业大省，化肥、农药和农膜的使用量也相当大。

当前，全省化肥年施用量达220万吨（有效成分），农药使用量达5.63万吨，而利用率仅为30%左右，未被利用的化肥、农药残留于土壤或直接进入空气和水环境中，导致土壤质量下降和地下水污染。

农膜使用量达9万多吨，回收率却很低，造成耕地地力下降。

全省每年产生的农作物秸秆还田率不足1/3，秸秆焚烧产生大气污染严重。

因此，应鼓励生态养殖场和养殖小区建设，实现养殖废弃物的减量化、资源化、无害化。

同时继续调整农业种植结构，大力发展高产、优质、高效、生态、安全的农业。

科学使用化肥、农药，在全省积极推广农田测土配方施肥，鼓励农民发展绿肥、秸秆还田和施用有机肥和生物有机肥，注重土壤改良。

    土壤肥力由化学肥力、物理肥力和生物肥力构成，化肥偏重在化学肥力、有机肥偏重于物理肥力、微生物肥偏重于生物肥力，三种肥力共同构成构成土壤肥力的三个不可或缺的组分，只有平衡施肥才能达到最优效果。

四川土壤分布复杂，川西平原土壤主要为灰潮土，缺磷少钾在沿江（河）两岸的砂质土壤上，缺锰；而川中丘陵区主要土壤为钙质紫色土（缺锰、锌），其次为酸性紫色土（缺钼）；砂性土壤缺钾，粘性土壤含钾相对丰富。

川中地区的磷肥比川西平原好些，但缺锌。

总体土壤因长期化肥的大量使用造成有机质下降、土壤pH两极分化，土壤缓冲能力下降，土壤微生物含量低，养分利用率下降。

适量应用有机肥和生物有机肥替代化肥，提高土壤有机含量，改善土壤pH，提高土壤有益微生物含量，提高土壤利用率和肥料利用率。

尤其推广微生物肥料的使用，通过微生物的生命活动，增加作物营养元素的供应量，改善作物的营养状况。

微生物在土壤中和有害微生物相互拮抗，还能产生抗病、防病、乃至治虫的作用。

微生物的代谢物质，如氨基酸等，和矿质微量元素加以配合，具有刺激作物生长和抗御病虫的作用。

微生物还具有腐解有机质的功能，加速农家肥或秸秆的腐烂，达到增加土壤腐殖质的作用。

推广使用生物农药或高效、低毒、低残留农药，开展病虫草害综合防治和生物防治。

加强农产品产地环境管理，严格控制主要粮食产地和蔬菜基地的污水灌溉。

加快有机食品、绿色食品和无公害食品生产基地建设，确保农产品质量安全。

    北京嘉博文生物科技有限公司经过多年研究开发，探索出～系列充分利用有机废弃物的技术、产品，形成一个以生物技术为核心完整、循环的生态模式，并在北京、四川、江苏等地进行了实际应用。

第一步，BOB核心功能菌把餐厨垃圾加工成微生物饲料，能够提高畜禽的免疫力、消除抗生素、抑制恶臭、改善饲养环境，改进畜产品品质，增加经济效益；第二步，建立畜禽粪便加工设施与设备，在畜禽粪便等有机废弃物中接入BGB发酵菌，畜禽粪便在特定的设施内经发酵成为腐熟的有机肥，有机肥中再加入有益于作物生长的BGB微生物菌剂，生产出生物有机肥；第三步，建立标准化有机栽培基地，指导农民科学使用有机肥、生物有机肥，生产有机食品，为市民提供优质农产品：

第四步，有机栽培基地产生有机废弃物可同畜禽粪便混合在一起，接种BGB发酵菌再加工成有机肥。

该项技术有利于环保与资源的循环利用，具有广阔的发展前景，已经在成都双流县正兴镇的有机蔬菜基地使用，取得了良好的土壤改良效果，可以在四川省进行推广。

5．结论

    5.12006年我国畜禽粪便总量达到了约32亿吨，2007年四川畜禽粪便的年排放总量为4.5亿吨：

畜牧业产生的有机废弃物不经处理直接排放，污染对大气、土壤和地下水环境的污染；仅瓜果、蔬菜等作物每年需优质有机肥7500万吨，利用畜禽加工有机肥具有广阔的市场发展前景。

    5.2传统人工堆肥已不适应现代农业的发展，工厂化加工有机肥技术的今后发展趋势，国内经过30年的发展，已形成条垛式堆腐、槽式发酵、圆筒发酵、塔式发酵、膨化处理、水解处理、蚯蚓处理等多种加工模式。

    5.3国内具有行业标准的有机肥产品分有机肥和生物有机肥，有机肥适宜于各种蔬菜和果树做基肥或种肥施用；无公害食品或一般农产品生产，每亩底肥使用有机肥为800-1000公斤，后期追少量化肥；对于有机栽培基地，每亩基施有机肥2000公斤，而且迟效有机肥与速效有机肥配合施用；后期追1000公斤速效型有机肥。

    5.4根据四川省畜禽粪便等农业面源污染状况，促使四川应走生态农业之路，根据土壤状况的不同使用有机肥、生物有机肥和微生物肥料，利用北京嘉博文公司在生态农业中的实践经验，提高四川省有机绿色农业水平，达到缓解农业面源污染、提高食品安全的目的。

严  勃  葛  诚  贾小红  于家伊游环宇    （成都市环境卫生研究院）