利用公益林消纳规模化养猪场粪污的可行性研究

郑志新 付博野 丁晓宇 刘利峰 王 伟 李 晨 孙建新 张晓霞 姚太梅 忻龙祚*

（1 河北北方学院农林科技学院 河北 张家口 075000；2 中粮家佳康(赤峰) 有限公司 内蒙古 赤峰 024000； 3 康保县自然资源和规划局 河北 康保 076650；4 中粮家佳康(张北) 有限公司 河北 张北 076450； 5 张北县农业农村局 河北 张北 076450）

1 引言

“生态地缘主义”是基于人们对周边环境的认识，根据地区的目标，转变人们的思与行，使生态环境得到改善和永续发展，它是因地制宜的、非规定性的、实用导向的，而非标准化行为[1]。它源于扎根于一方水土的美好生活，也包括了人们的人文关怀，其最终目标是建立人与周围环境的互惠互利关系。随着“生态文明”的不断完善及其在农林业发展理念中的逐渐渗透，“生态友好”越来越受专家学者及政府的关注，尤其是“地缘生态”[2]。我国农业集约化的发展，使得种植业和养殖业逐渐分离。目前我国的畜禽粪污综合利用率极低，而粪污导致水体COD 值逐渐升高，且氨氮排放量相对较大，说明畜禽粪污严重污染了周边环境，对居民的健康造成一定威胁，已成为农业面源污染之首[3]，这与“生态地缘主义”严重不符。笔者针对张家口坝上高寒高海拔地区规模化养猪场粪污消纳现状及公益林抚育现状进行相关可行性分析，为当地的粪污消纳和公益林抚育提供了新思路、新方向。

2 畜禽粪污消纳方式

2.1 农田直接利用。这是最早的粪污消纳方式，主要针对家庭及小型养殖场。家庭及小型养殖场产生的粪污数量少，人工处置起来相对容易。张家口坝上地区土地流转之前，农户基本采用该种方式消纳自家的“农家肥”，土地流转之后，种植、养殖结构的转变使该种消纳方式基本消失。

2.2 利用畜禽粪便生产有机肥或堆肥。该方法主要针对一些大型养殖场，且具备粪污干湿分离条件，可以有效的将粪污内液体和固形物分离。这种消纳方式需要附近有对应规模的有机肥生产厂家及配套技术。

2.3 利用沼气工程进行厌氧发酵，产生沼气与沼肥，沼气可以燃烧，用来发电、做饭等，沼液或沼肥因含有植物生长所必需的各种元素或有机物，可以作为经济作物、粮食作物甚至林地的基肥或追肥，其良好的使用效果在各种作物上均已得到验证[4～6]。

3 中粮家佳康(张北) 有限公司粪污消纳方式及存在问题

3.1 中粮家佳康(张北)有限公司是中粮肉食投资公司在张北工会镇新建的百万头生猪养殖基地，也是华北最大、河北省首家百万头现代化生猪养殖基地。在京津冀协同化发展的大背景下，该公司采用种植业与养殖业紧密结合的模式，全力打造了一条集健康、绿色、生态等特色于一体的循环农业产业链条。项目通过生猪养殖，利用粪污发展沼气，沼液还田改良土壤，形成资源的循环利用，产业多级次增值的生态循环经济链，为京津冀合作开创了一条的新思路，这是公司成立的初衷，也符合“地缘生态友好”的理念。

3.2 存在问题。目前，该公司在粪污处理上采取“水冲粪(水泡粪)”模式，产生的粪尿与水混合，体积大，数量多，难以干湿分离，只能静置于集液池等待自然分层。因为露天堆放，粪污和废水因臭味素等的存在，严重影响了周边群众的健康及生活环境。公司秉承“生态友好”理念，积极关注周边环境及群众生产生活，也开始效仿江苏镇江等地区采用的沼气工程来实现粪污消纳。但张家口张北县地处高寒高海拔地区，年均温度只有3.2 ℃，7 月平均温度为19 ℃，最高温度为33.4 ℃，而沼气工程厌氧发酵的中温温度为35 ℃，高温则要55 ℃，因此，在张北高海拔条件下本身并不具备沼气工程的基本温度条件。公司为了切实解决粪污的消纳问题以及对周边环境的影响，依然积极采用沼气工程来对粪污进行资源化处理。由于温度不满足厌氧发酵要求，维持沼气站运转还需要额外使用电或者天然气，使得沼气工程成本大幅增加，而大量的沼液、沼渣等产物，因没有合理利用方面的相关技术指导，依然在集液池内堆放，同样对环境存在污染。

4 高寒半干旱区公益林消纳粪污的可行性分析

4.1 高寒半干旱地区公益林亟待土壤养分混入。公益林是指以生态效益和社会效益为主体功能，依据国家有关规定划定，经批准公布并签有公益林保护协议的森林、林地及宜林地，包括防护林、特种用途林等。张家口坝上地区海拔高、西北风大、低温酷寒、干旱少雨、蒸发量大，顶级群落为草甸草原，立地条件极差。吴云霞[7]等人对冀西北农牧交错带土壤养分状况和理化性质进行分析，结果表明大部分土壤属强碱性，除Ca、Mg、K 元素含量相对丰富外，其余大量元素均较为缺乏，有机碳、磷和微量元素也处于极度缺乏状态。50 年代开始，张家口坝上地区就开展了大规模的以杨树为主的农田林网建设，人工林从无到有，防护林面积得到了较快的发展，尤其是1978 年以后，国家先后在该地区实施了三北防护林、环首都周围绿化、京津风沙源治理、退耕还林等重点生态工程。受客观条件的制约，树种选择较少，基本以二青杨、毛白杨、榆树为主，全部为纯林，栽培技术粗放，以埋干、扦插为主，且造林密度大。由于大部分林分已经进入过熟期，生理功能逐渐丧失，加上持续干旱等因素导致的土壤肥力下降、地下水位下降等，导致林分质量极差，以杨树为主的公益林体系亟待更新。目前，在林分树种选择上虽增加了樟子松等其它造林树种，但张家口坝上地区的客观条件仍然决定了杨树还是主要树种，土壤干旱、养分亏缺仍然是林分生长的限制因素。这就要求通过加强管理、多方投入、科学安排等措施来增加林分的土壤肥力，促进林分的自我更新和良好生长。在此过程中，合理引入含有各种营养元素的畜禽粪便，是实现公益林低成本抚育的可行性措施之一。

4.2 现有预试验为公益林消纳粪污提供了理论支持

4.2.1 猪粪的施肥试验。为了对利用公益林消纳粪污的可行性进行更深入的验证，笔者前期进行了相关的预试验研究。试验地点位于张家口市张北县二台镇金家村辖张家口市农科院种植资源圃内，试验对象包括3 年生经济林树种杏扁、6 年生公益林树种樟子松。试验采用开沟方式，在试验材料根系周围以追肥方式浇施不同浓度的粪污上清液，以等量清水为对照。2个月后观察其生长表现，发现所有处理的试验材料均无死亡现象，且其叶片生长表现均优于对照。杏扁和樟子松的枝叶颜色明显偏深绿，且生长势健壮，樟子松更新针叶数量也明显减少，即便是大浓度的处理(杏扁5 kg/株、樟子松120 kg/株)也可以消纳。同时在附近其它地区，还尝试了适中浓度对榆树、柳树等的影响试验，均效果良好。该试验持续时间相对较短，虽然生长状况无具体数据支撑，但也可以说明由林地来消纳猪粪粪污是可行的。

4.2.2 猪粪粪污的渗滤和重金属测定试验。团队利用自制渗滤装置，选择张家口坝上地区常见的具有渗滤功能的沙土、浮石、沸石等做滤材，对粪污进行过滤，并测定其所含Pb、Cu、Zn、Cr 等重金属含量。初期结果表明，渗滤物质的差异会导致渗滤深度出现不同，各种重金属虽会出现累积和垂直迁移，但基本是出现在土壤的中层和表层，极少向下层移动。渗滤结束后，其滤液中总氮、铵态氮、总磷、Pb、Cu、Zn、 Cr 含量均在《地下水环境质量标准》(GB/T14848-93)和《农田灌溉水质标准》 (GB5084-92)范围内，无明显受污染指标，而其集液桶的自来水(用来模拟浅层地下水)未遭到破坏，水质符合农田灌溉水标准。就其对土壤的负面影响来讲，目前的试验结果显示并不存在，初步认定用粪污进行林地灌溉是可行的。

5 总结

本文以“生态地缘友好”为视角，分别从规模化养殖场资源化利用粪污的迫切性、经济性，以及公益林消纳粪污的可行性等方面出发，通过对具体试验和现有状况进行分析论证，认为在高寒高海拔地区摒弃传统的农田直接利用、沼气工程等粪污消纳途径，利用公益林消纳大量的猪粪粪污是可行的，既解决了规模化养猪场的粪污消纳和环保问题，又给林地增加了养分供应，这是一条双赢的符合“生态文明”发展理念的可持续发展道路，同时也为发展其它粪污消纳途径提供了相应思路。