试论养殖废弃物与农作物秸秆循环综合利用模式

张文进 王志春

(1.盐城市农业行政执法支队，江苏 盐城 224002；2.盐城市新洋农业试验站，江苏 盐城 224049)

试论养殖废弃物与农作物秸秆循环综合利用模式

张文进1王志春2

(1.盐城市农业行政执法支队，江苏 盐城 224002；2.盐城市新洋农业试验站，江苏 盐城 224049)

阐述了盐城市养殖废弃物、农作物秸秆综合利用客观现状、综合利用的理论依据和原则、存在的问题以及综合利用的模式。

养殖废弃物; 秸秆; 利用; 模式

盐城是农业大市，长期以来部分地区由于不合理的农业生产生活方式, 产生的养殖废弃物、农作物秸秆未合理处置利用，造成资源浪费和环境污染, 制约了农业和农村经济的可持续发展，本文根据本地实际阐述养殖废弃物、农作物秸秆综合利用现状、理论依据、原则、存在问题、利用模式等。

1 养殖废弃物和农作物秸秆综合循环利用现状

1.1畜牧养殖业的发展迅速

1.1.1养殖废弃物对环境压力。2011年盐城畜禽养殖业的总量达240.0359亿元，其中牛2.1321亿元，羊12.3522亿元、猪93.9642亿元、家禽108.9895亿元。出栏猪677.35万头、羊208.14万只、家禽18241万只、兔209万只。随着养殖业向规模化、集约化发展，畜禽养殖废弃物排放总量上升，养殖废弃物没有得到适当的处理, 造成区域污染, 温室效应等环境问题。

1.1.2养殖废弃物资源利用多样化。畜禽养殖废弃物含有大量的N、P等营养元素，以及未消化的蛋白质、B族维生素、矿物质、粗脂肪和一定数量的碳水化合物，氨基酸种类比较齐全，含量丰富，通过加工处理可以生产较好的饲料和肥料。

1.2农作物秸秆资源化利用现状

1.2.1盐城市农作物秸秆资源丰富，2011年达861.82万t，其中水稻秸秆约350.19万t、三麦秸秆约299.49万t，红薯秸秆约1.44万t、玉米秸秆约84.23万t、油菜秸秆约73.04万t、花生秸秆约12.56万t、棉花秸秆约22.77万t、大豆秸秆约18.1万t，全市秸秆综合利用率达69%。主要是秸秆回田、用作燃料、培育蘑菇、发酵沼气等，成规模利用程度低，利用率有很大的提升空间。

1.2.2农作物秸秆利用处置焚烧存在诸多问题和隐患。(1)污染空气环境，危害人体健康。秸秆焚烧时，大气中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物三项污染指数达到高峰值，其中二氧化硫的浓度比平时高出1倍，二氧化氮、可吸入颗粒物的浓度比平时高出3倍，对人的身体健康造成危害。秸秆焚烧悬浮颗粒物增多,是形成酸雨、“黑雨”的主要因素。(2)破坏土壤结构，造成农田质量下降。焚烧秸秆使地面温度急剧升高，造成土壤中的有益微生物大量死亡，影响作物对土壤养分的充分吸收，使土壤水分损失65%～80%，导致土壤板结，吸水保墒能力大幅下降，直接影响农田作物的产量和质量，影响农业生产收益。(3)引发火灾、交通事故后果严重。农业、养殖废弃物随意丢弃肆意排放,对生态环境造成很大的污染。农作物秸秆焚烧极易引发火灾，高速公路、机场、国道附近大量农田，焚烧秸秆形成的烟雾，对人民群众的生命与财产安全造成严重后果。对交通、航运等社会公共安全造成隐患。

2 养殖废弃物与农作物秸秆循环利用的理论依据和原则

2.1养殖废弃物与农作物秸秆循环利用的理论依据

循环利用是以生态学循环再生原理为依据，将不同的生产技术综合配套实施提高太阳能的利用率、生物质能利用率，以及废弃物的的再循环率，使得农林牧副渔及产品加工业等全面发展，以满足人民的物质需求。在农业生产过程中，减少物质和能量的投入, 降低废弃物的排放量, 实现农业经济和生态环境效益、社会效益的协调发展。

2.2循环利用的原则之一：降低物质能量投入、减少废弃物的排放

循环利用的目的是使生产运行过程中物质和能量的投入产出比最大化、废弃物的排放最小化。如提高农药化肥的综合利用率，减少农药和化肥使用量, 节约农业用水, 减少单位产量的农业用地, 提高农业生产效率等。

2.3循环利用的原则之二：物质循环再生多次使用

再生利用就是把生产过程中不可避免产生的废弃物和污染物,利用一定的技术方式重新返回到农业生产中, 农业资源与产品领域以初始的形式被多次使用,例如通过研制生产的新型菌种对养殖废弃物和农作物秸秆进行发酵分解消化，处理后的物料用于秸秆的进一步堆肥、制作沼气和蝇蛆养殖，生产的蝇蛆作为畜禽、水产养殖的高蛋白饲料，产生的剩余物制作肥料返回农田。

2.4循环利用的原则之三：废弃物资源化

废弃物转化为资源, 属于末端治理方式, 是循环经济的最后环节, 当减量与回收再利用都不能实现时, 实施废弃物无害化与资源化处置。农业生产废弃物的产生不可避免，秸秆与麦子、稻谷同在,养殖业必然产生粪便等废弃物。

3 养殖废弃物与农作物秸秆循环利用中存在的主要问题

3.1养殖废弃物与农作物秸秆循环利用缺乏全局观

由于养殖废弃物与农作物秸秆的数量庞大，农村的能源结构变化、人们对生态循环理论的认识和掌握参差不齐等因素,对农业废弃物的价值存在一定的消极观念,缺乏统筹兼顾、整体规划的理念，没有将其放在整个社会循环系统中考虑。

3.2养殖废弃物与农作物秸秆循环利用的意识急需加强

在全社会日益重视经济可持续发展的今天, 建立农业废弃物资源化循环利用, 人们必须摈弃传统的资源、废弃物的概念, 充分认识农业废弃物资源化循环利用的重要性、紧迫性、现实性、可行性, 使农业废弃物作为再生能源这一观念深入人心。

3.3养殖废弃物与农作物秸秆循环利用的法律法规不完善

农业废弃物循环利用是实现生态农业建设的重要条件之一。但法律法规不健全，现行法律法规对农业废弃物资源综合利用缺乏具体规定。国家环保局出台的规模化畜禽场粪污排放标准, 实际可操作性不强。江苏省出台的《江苏省农业生态环境保护条例》明确：“农业行政主管部门和其他有关部门应当积极组织推广生态农业工程技术和农业病、虫、草、鼠害综合防治技术，并加强对秸秆、畜禽粪便等农业废弃物综合利用技术的研究和推广，积极开发和利用农村可再生能源。乡(镇)人民政府、村民委员会应当教育农民不得露天焚烧秸秆或向水体弃置秸秆。”在承担法律责任方面也没有明确规定，缺乏强制力，因此秸秆焚烧屡禁不止。环保部门只按制订的污水处理和排放标准去监督管理，实行末端治理而非源头控制。 这种堵漏办法会导致废弃物累积性危害的爆发, 潜在危害更大。农业部门主要是抓住生产, 农业废弃物这类“副产品”作为副业来管理, 鼓励治理政策跟续不力。即便是在当前农产品质量安全的大背景下, 对农业废弃物的处理与资源化也没有摆在应有重要位置。另外, 针对农业废弃物没有对应的废弃物管理办法, 缺乏系统的监测、监管、预测和预警体系。

3.4养殖废弃物与秸秆处理经费没有保障

农业废弃物处理对现阶段农民来说, 一次性投资成本较高, 单靠农民是不可行的, 需有政府的扶持。但对政府来讲, 对所有的农业废弃物进行循环利用, 其投资成本还是难以承担，故进程比较慢。在设备的投入上, 由于财政的支撑和吸纳社会资金的能力不足, 一些很好地技术在产业化的转化过程中得不到应用和推广, 导致废弃物的资源化在低水平上重复, 不适应社会生产的需求。

3.5农业废弃物循环利用的技术装备水平较落后

现在很多地方已有废弃物资源化利用的传统,如优良传统技术(堆肥技术、沼气技术) 没有大的发展, 有自己知识产权的技术和有很好适应性能以及推广价值的技术则更少。学习国外的先进技术又不到位, 如规模化养猪场废弃物处理的设备引进过程中, 没有很好地吸收和消化国外的整套技术。不清楚农业废弃物产品开发的主攻方向, 导致我们的农业废弃物转化产品种类单一、质量差、利用率低、商品价值低, 不能形成产业化。

4 养殖废弃物与农作物秸秆循环利用的模式

4.1农作物秸秆的循环利用模式

农作物秸秆作为一种重要的生物资源, 具有极高经济价值。依据循环经济理论, 应对秸秆实施综合利用。目前盐城市秸秆综合利用已有秸秆—饲料—养殖，秸秆—纸浆—纸产品，秸秆—能源—秸渣利用，秸秆—肥料—种植，秸秆—板材—建筑材料，秸秆—食用菌—基渣还田等应用模式。

4.1.1农作物秸秆能源利用。盐城市农作物秸秆生产量常年约为860万t, 焚烧与丢弃的占了30%以上。目前全市建秸秆固化成型厂9个，秸秆收贮项目36个，秸秆沼气集中供气2个，秸秆预处理站8个,秸秆收购网点56个。秸秆气化利用的原料为稻、麦、棉、玉米等生物原料，将秸秆粉碎、经气化炉转化为可燃气体其主要流程见图1。

图1农作物秸秆气化流程

秸秆的能源利用。(1)秸秆气化站：秸秆气化是利用秸秆气化装置使秸秆在缺氧的情况下进行燃烧，产生一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体用于炊事用能。一般1kg秸秆可产生2m3气体，一个五口之家一天需用5～6m3。秸秆气化工程是一个将农作物秸秆作为可再生能源资源,为农民提供清洁能源，提高生活质量，改善农村环境工程。尽管目前政府相关部门积极扶持推广，但由于农村生活燃料结构发生很大变化，电能、煤气、天然气等进入农户，秸秆气化产生的可燃气体的热值不高，气站的运转与维护的费用没有保障渠道，实际推进现状不理想。(2)秸秆户用沼气；一户8m3的秸秆固体发酵沼气池，一次性投料约400kg左右的秸秆，连续产气达180d，年产沼气量可到400m3，可供一个4～5口之家全年生活用能。该技术因要点简单明了易被掌握，以沼气为扭带的生态农业模式在盐城各地运用广泛。(3)秸秆固化技术。以农村的水稻秸秆、小麦秸秆、棉花秆、玉米秸秆、稻壳、花生壳、玉米芯、树枝、树叶、锯末等农作物、固体废弃物为原料，经过粉碎后加压、增密成型，即为“秸秆煤炭”燃料。

4.1.2农作物秸秆做饲料养殖。秸秆主要含纤维、木质素、淀粉、粗蛋白、酶等有机物，还含有氮、磷、钾等营养元素。对农作物秸秆采用青贮、氨化等处理技术加工制成饲料。秸秆氨化处理后，粗蛋白由3%～4% 提高到8% 左右，有机物的消化率提高10%～35%，并含有多种氨基酸，可以代替30%～40%的精饲料。青贮、氨化技术的使用要注意秸秆水分的控制，青贮为60%～70%、氨化为40%～60%，秸秆要切得细碎，压实排空，密封不透气防止腐败。盐城市东台等地将玉米、花生等秸秆粉碎加工成颗粒饲料，用作冬季喂羊，取得了显著效果。目前秸秆养羊达200多万只。养殖产生的家畜粪便为农业生产提供大量的优质有机肥，培肥地力，提高农产品质量。秸秆处理易受到温度的制约，因此实施该技术应注意温度的控制，以及对时节、区域等选择。

4.1.3农作物秸秆做肥料。农作物秸秆中含有大量的氮、磷、钾、微量元素及有机质。秸秆还田补充和平衡土壤养分，改良土壤，盐碱土覆盖秸秆，还有防止土壤返盐、改良盐碱土的作用。据实验测定：还田玉米秸秆500kg/667m2，相当于施用土杂肥2500kg/667m2，碳铵11.7kg/667m2，过磷酸钙6.2kg/667m2，硫酸钾4.75kg/667m2。一年后土壤、有机质含量相对提高2%～4%，连续多年秸秆还田耕地，不仅能提高磷肥利用率和补充土壤钾素的不足，肥力亦可提高0.5～1个等级，秸秆还田后，平均增产幅度在10%以上。目前盐城市秸秆还田主要推广以下两种技术：(1)推广超高茬麦田套稻(麦秸自然还田)技术，超高茬麦田套稻秸秆还田量大，较好地解决了秸秆过剩难处理与有机肥投入难到位的矛盾，通过三种途径将麦秸全部还田。机收留高茬30cm，约解决总量的40%；畦面铺草可解决机收后草量的50%；再将多余的50%就近埋入麦田一套沟。总计至少可还田300kg/667m2麦秸，根据当季矿化率2%计，有机质1.5%的土壤，可增加3kg氮、4kg钾和0.4kg磷，可节省化肥用量10%。该项技术每年推广面积约2万hm2。(2)稻麦秸秆机械化全量还田技术。把秸秆还田农机工程与农业生物技术和农艺配套技术相结合，可一次完成稻、麦秸秆切碎、灭茬、旋耕、混合和覆盖，配合直接施用于田间的中低温纤维分解菌及配套农艺措施，达到秸秆翻埋数量大、效率高、质量好、能满足不同后续作业的农艺要求。翻埋的秸秆在一个生长季内全部腐烂，部分为当季作物生长所吸收，减少化肥施用量，同时增加土壤有机质，既解决田间焚烧秸秆带来的污染和危害，又培肥地力，增产增收。盐城市承担了联合国秸秆综合利用项目，主要推广秸秆直接还田，每年达57万hm2次，促进了土壤肥力的提高。

4.1.4工业生产的新型材料。农作物秸秆通过一定的技术加工成新型的建筑材料,不仅为农作物秸秆找到了一条可行的出路, 同时也取得了很大的经济效益, 实现了变废为宝的目标。此外秸秆还可用作造纸、压板、编织草绳、草包、草帘、草帽工艺品及生产纤维素。有条件的地方设立过剩秸秆堆积场，对过剩秸秆集中堆积，并根据本地实际进行科学处理，与造纸厂、秸秆发电厂等用草企业签定代收合同。

4.1.5秸秆基料育菇。以农作物秸秆、木屑、棉籽壳作原料，配以其它培养料，栽培蘑菇、香菇、平菇、金针菇等食用菌。食用菌收获后基质用作肥料，菌渣可以作饲料添加剂。例如阜宁县以“阜宁县益林镇绿叶食用菌专业合作社”为基础，开发种植黑木耳和双孢菇，在该县的益林、东沟等镇发展食用菌基地34hm2，利用秸秆近1万t，转移本地剩余劳动力500余人。目前全市秸秆基料化利用秸秆25.71万t。秸秆综合利用，提高了经济、生态、社会效益。

4.2养殖废弃物循环利用模式

禽畜养殖废弃物资源化循环模式: 以解决禽畜粪便污染和增加经济效益为目标, 利用厌氧发酵技术和生态工程的方法, 使养殖废弃物转化为养殖业、种植业的原料或能源, 实现养殖废弃物潜在经济价值, 达到养殖废弃物零排放。

4.2.1养殖废弃物肥料化。禽畜粪便经发酵后就地还田作肥料使用是减轻环境污染、充分利用农业资源最有效的途径。随着大规模禽畜养殖的发展, 禽畜粪便也日趋增多, 简单的还田作肥料已经无法处理这些粪便了, 还会造成环境污染。为此, 可以兴建一些禽畜有机肥生产厂。采用的方法有厌氧发酵法、快速烘干法、微波法、膨化法、充氧动态发酵法。生产出来的这些有机肥容易保存、运输、出售, 既提高经济效益, 也可避免粪便对环境的污染。

4.2.2养殖废弃物制作沼气。禽畜粪便经过沼气池的消化分解, 发酵以后的沼渣、沼液可作为有机肥料, 通过沼液输水管网用于水果、蔬菜等农产品的生产。同时, 沼气还可作为燃料和用于照明。每个池投资5000元左右, 换来的是干净的庭院、免费的燃气和庄稼地里的有机肥。一户8m3的沼气池，一次性投料约400kg左右的秸秆，连续产气达180d，年产沼气量可到400m3，可供一个4-5口之家全年生活用能。2011年为止,盐城市投入运行户用沼气池在10万座，规模养殖场沼气工程总数达到400处, 年生产沼气480万m3, 可满足1万多人的日常生活用能, 同时农业环境也得到了大大的改善。

4.2.3养殖废弃物通过处理饲料化。用养殖废弃物生产蝇蛆和蚯蚓, 蝇蛆和蚯蚓是畜禽和高档水产养殖的优质高蛋白饲料, 蛆粉和蚓粉可代替鱼粉。饲用效果表明, 利用鲜蛆、鲜蚓和蛆粉、蚓粉喂养鸡鸭, 不但能促进生长, 增强抗病, 减少饲料消耗, 而且能提高产蛋率; 用蛆和蚓添加的饲料喂养鱼、蛙和甲鱼等, 能缩短摄食时间, 减少饲料的浪费, 减轻水质污染, 促进生长并改善和提高水产品的品质。这种饲料的间接与直接利用相比, 饲用的安全性和营养价值高。

随着农村经济的发展, 农民生活质量提高, 在现代高效农业生产过程中农业生产生活废弃物呈上升态势。因此加大法律法规的制定与完善十分紧迫，对农业废弃物实现资源化处理和循环利用，研究切实可行的循环模式和技术是当前急需解决的问题和任务。

2013-07-11

江苏省农业科技自主创新项目，编号：CX(12)3035。

张文进(1966-)，男，高级农艺师，主要从事农业环境保护与农业行政执法工作。