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隨著畜禽規?;B殖技術的提高和農業產業結構的調整,規?;i養殖得以快速發展。2009年,全國年出欄生豬50頭以上的規?;B殖場(戶)有253.8萬個,出欄生豬54031萬頭,規?;B殖比率達到61.33%[1]。與此同時,養殖產生的糞污也急劇增加,根據畜禽養殖業污染物排放標準(GB18596—2001)及相關行業標準測算,2009年全國生豬排糞量約51460.2萬t,排污量約428838.5萬t,估算排放COD271.66萬t、氨氮54.46萬t、總磷2.83萬t。
按干清糞工藝計算,生豬存欄1.0萬頭的規?;B殖場,每日生產污水及生活污水排放量約200m3,懸浮物(SS)為17600~19300mg•L-1,COD為18300~23200mg•L-1,BOD為7000~11000mg•L-1,氨氮為385~418mg•L-1[2]。采用水沖清糞工藝則會造成更多的污水排放。此外,由于許多豬場環保設施簡陋甚至缺乏,廢水、糞便等高濃度的廢棄物大部分未經處理或處理不到位就直接排向外環境,造成空氣、土壤和水體的污染。
1.1空氣污染
豬糞惡臭成分高達230種[3],糞便中含有的硫化氫、氨氣、糞臭素(甲基吲哚)、脂肪族的醛類、硫醇、胺類等物質,污染空氣,污染生活環境,刺激動物嗅神經和危害呼吸道,不但會導致動物應激,而且排放到大氣中還會對人類健康造成危害[4]。
1.2土壤污染
目前,豬飼料中往往添加高劑量的微量元素,如高銅、高鋅、有機砷等,豬糞中銅和鋅的直接排泄量占總量的95%以上[5],加上飼料中未被利用的氮、磷,如果豬糞未經處理,長期排放到田地里,將導致氮、磷、銅、鋅及其他微量元素在土壤中富積,當其積累量超過土壤承受能力或土壤容量時,就會對農作物和人體產生危害,導致嚴重的生態問題[6]。
1.3水體污染
生豬日糧中氮和磷的吸收率約為30%~35%,其余大部分被排出體外,若糞便污水未經處理排入水體,極易造成水體富營養化,且一旦形成就很難消除[7]。其有毒有害成分還易滲入地下水中,嚴重污染地下水質。
雖然通過有效的營養調控可以在一定范圍內減少豬糞尿中氮磷等元素的排泄及污染,但要從根本上防止,還需針對糞污特性進行各種無害化處理,將未轉化為豬肉產品的物質和能量再利用起來。
2養殖場糞污的資源特性
2.1糞的資源特性
豬糞的化學成分包括水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維和無氮浸出物共5個部分,除水分外,其余部分稱為糞的干物質(表1)。依糞的肥料養分分析,豬糞的化學組成見表2。由表2可見,豬糞中的氮主要是有機氮,占糞中總氮量的83.77%。由于糞便富含有機質,有機質在積肥、施肥過程中,經過微生物的酵解以至于重新合成,最后形成腐殖質儲存在土壤中(豬糞有機物組成見表3)。腐殖質能調節土壤的水分、溫度、空氣和酸堿度,能延長和增加肥效,對改良土壤、培養地力有多方面作用。
2.2尿的資源特性
尿的化學成分主要來源于血液,尿的化學成分中水分占95%~97%,固體物占3%~5%,固體物包括無機物和有機物(表4)。
通過對養殖場糞污成分分析可見,豬場糞便污水又是一種極有價值的資源,它含有大量的氮、磷、鉀養分和一些微量元素,同時還含有大量的有機物質。問題關鍵在于如何充分發揮糞污的資源特性,將污染物轉化和利用。
3構建生態養殖模式,發展規?;】叼B殖
生態養殖是以“整體、協調、循環、再生”為原則,根據不同養殖生物間的共生互補原理,利用自然界物質循環系統,在一定的養殖空間和區域內,通過相應的技術和管理措施,人為地將不同種類的動物群體串聯起來,形成一個循環鏈,實現保持生態平衡、提高養殖效益的養殖方式。根據生產規模和產地特點,通過采用不同的生豬生態養殖模式,可以較好地實現養殖場糞污再循環再利用,實現經濟效益和生態效益的統一。
3.1庭院生態模式
庭院生態模式是以單個農戶為經營主體的小規模生豬養殖模式,以提高資源利用效率、減少污染物排放和提升效益為目標,將種植、養殖和生物質能鏈接起來,形成有機整體。在現代庭院生態農業中,尤其在我國南方地區,沼氣已經成為連接養殖和種植、生活用能和生產用肥的紐帶,成為實現燃料、肥料和飼料轉化的有效途徑。
庭院生態模式中具有代表性的“四位一體”生態模式[8],即每戶建有日光溫室,在溫室一側的地下建造沼氣池,池上建豬舍和廁所,一般每667m2日光溫室,配建10m3沼氣池和20m2豬舍。利用糞污制沼氣,沼氣做飯、照明、取暖,沼液沼渣種菜,形成日光溫室蔬菜生產、養豬、沼氣和農戶日常生活的有機組合(圖1)。
3.2企業發展模式
企業發展模式是以企業為組織單元,采用企業自主經營“、企業+基地”、“企業+基地+農戶”等多種產業化方式,以循環經濟理念為指導,以產業鏈延伸為特征,采用清潔生產方式,形成規?;a、加工增值和副產品綜合利用為特征的循環農業模式。
如:發酵床養豬-有機稻(麥)生產模式。發酵床養豬適合年出欄200~10000頭規模的豬場,它具有“五省”(省水、省工、省料、省藥、省電)、“四提”(提高豬肉品質、提高生豬抵抗力、提前出欄、提高肉料比)、“三無”(無臭味、無糞尿滲漏、無環境污染)、“兩增”(增加經濟效益、增加生態效益)、“一少”(減少豬肉藥物殘留)的優點[9]。年出欄5000頭的發酵床養豬場需土地2hm2,需墊料2000m3,墊料每年更換1次,更換的墊料是優質的生物肥料,用于綠色有機稻米(小麥)的生產,稻米(小麥)加工過程中產生的米糠、麥麩、秸稈等又可用作墊料原料(圖2)。
3.3園區循環模式
園區循環模式是以農業經濟示范園區為基礎,在園區范圍內,以產業化經營為紐帶,建立農業各產業共生的聯合體,通過企業之間“農產品生產—產品深加工—副產品綜合利用與資源化處理”,將園區各經營主體聯為一體[10-11]。
如:豬-沼-菜(糧)循環農業模式,就是將規?;B豬場和屠宰加工廠的糞污經干濕分離后,污水用于制沼氣,沼氣發電,沼液、沼渣用于有機蔬菜和糧食作物種植,干糞和作物秸稈用于生產有機肥(圖3),同時生產的糧食又可為養豬提供飼料。#p#分頁標題#e#
4生豬生態養殖的推廣價值和應用意義
4.1解決養殖污染問題的必由之路
通過種養結合發展“生態型”養豬業,利用糞尿污水等廢棄物作為原料生產沼氣和有機肥,既能極大地減少生豬業污染的排放,又可將沼氣、沼渣、沼液和有機肥用于農業、林業和漁業生產,實現資源的再利用??梢詮母旧蠝p輕養豬業對環境的污染,遏制生態環境惡化,有效節約和利用資源,提高農業效益,增加農民收入。
4.2緩解資源短缺壓力的重要舉措
隨著畜牧業的發展,人畜爭糧加劇。到2020年,中國的口糧需求約為2億t,而飼料糧消費增加到近5億t,僅豬要吃的糧食就要8.5億hm2耕地。在精飼料原料供應緊張或精飼料不足的情況下,構建生豬產業循環經濟發展模式,可以實現廢棄物資源化利用,以緩解糧食等資源的短缺壓力和供求矛盾。
4.3滿足高品質豬肉需求的有效途徑
我國是豬肉消費大國,2009年全國人均占有肉類57.5kg,其中豬肉占63.8%[12]。隨著經濟發展和居民生活水平提高,尤其是在食品安全問題不斷困擾人們的今天,消費者對豬肉的需求已經由注重數量向關心質量轉變。影響肉質好壞有很多因素,除本身的遺傳特性外,還有環境、營養及飼養管理等因素[13],如各種獸藥的使用、不適當的飼料添加劑的加入、不合格的飼料等等。通過種養結合的生態模式,推廣綠色養豬技術,不僅可改善其生長環境,還能提供綠色飼料,減少獸藥和添加劑的使用,形成良性循環,獲得高品質豬肉。
4.4生豬產業可持續發展的主導方向
循環農業是運用物質循環再生原理和物質多層次利用技術,實現較少廢棄物的生產和提高資源利用效率的農業生產方式。應用循環農業理念構建生豬生態養殖模式,是轉變生豬產業增長方式、建設現代畜牧業的重要舉措。生豬生態養殖模式是一種具有共生的生態食物鏈、安全綠色的農產品、生產過程無廢物、產業鏈條延長等特征的可持續的循環農業模式,是生豬規?;B殖與環境保護協調發展的共贏模式,代表著生豬產業的發展方向。