（环境科学专业论文）畜禽养殖业固体废弃物资源化及农用可行性研究.pdf

山东师范大学硕上学位论文 5 4 3 - 6 3 1 ，茎粗增加l o 0 4 0 0 - 1 0 9 3 ，花朵数增加6 4 0 - - 8 2 7 ，且三种处 理均无显著差异。施三种配方的有机- 无机复混肥番茄产量均显著高于传统的农 家施肥处理的产量。三者分别增产1 3 7 3 、1 3 3 5 和1 6 0 2 ，但3 种复混肥 之间差异不显著。施用复混肥可以明显提高番茄中可溶性糖和v c 的含量，且 ( 牛粪：芋头秸= 2 ：1 ) + 化肥和( 牛粪：玉米秸- 3 ：1 ) + 化肥的配方显著高 于( 鸡粪：麦糠= 2 ：1 ) + 化肥的配方。根据研究区的实际情况，确定( 牛粪： 芋头秸- - - - 2 ：1 ) + 化肥为最佳配方 综上所述，牛粪：芋头秸( 2 ：1 ) 经高温堆肥，可以达到粪便无害化卫 生标准( g b 7 9 5 9 - 1 9 8 7 ) 的要求，活化原料中养分。施用后青菜的生长势、品质 均优于施化肥，产量接近于施化肥。与化肥配制成有机一无机复混肥施用后，番 茄的生长势、品质、产量均优于传统的农家施肥。该项技术的应用，可解决研 究区畜禽养殖规模化程度小，畜禽粪便处理率低，污染严重，以及农作物秸秆 产生量大，综合利用偏低等问题，促进该区畜禽养殖业和种植业的协调发展。 关键词：畜禽粪便；高温堆肥；肥效；有机一无机复混肥 分类号：x 7 1 3 n 山东师范大学碗士学位论文 s t u d yo nl i v e s t o c ks o f i dw a s t er e s o u r c er e c o v e r ya n di t s a g r i c u l t u r a lf e a s i b i l i t y a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ei n c r e a s i n gs c a l eo fa n i m a lh u s b 赳l d t h em o r ei n t e n s i f i e dd e g r e e l e a d st oas e r i e so fe n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s ，w h i c hh a sb & , o m et h eb a r r i e ro f a g r i c u l t u r a ls u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t b yt h ei n v e s t i g a t i o no fn a t u r a lc o n d i t i o na n d t h es t a t u so f e c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，t h et h e s i sc h o o s e sl i v e s t o c kn l a n u l ，e r o ss t r a w , w h e a tb r a na n dt a r os t r a wa sr a wm a t e r i a l sa n dp a c k i n gm a t e r i a l si nc o m p o s t i n g e x p e r i m e n t st os t u d yt h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tp a c k i n gm a t e r i a l so nt h eg e n e r a l n a u l r e ，d y n a m i cc h a n g eo fm a i nn u 扛i e n t sa n dd e c o m p o s i t i o ns t a t u so fc o m p o s t b y c o n d u c t i n gp o te x p e r i m e n t 。t h eo p t i m n mc o m p o s tp r e s c r i p t i o n a n dv a r i o u s p a r a m e t e r sa t e s t e d h i g ht e m p e r a t u r ec o m p o s tp r o d u c t sa n dc h e m i c a lf e r t i l i z e ra r e m a d eu s eo f t om a k e o r g a n i c - i n o r g a n i cm i x e df e r t i l i z e r w ec a nv a l i d a t et h ef e r t i l i z e r e f f i c i e n c yv i af i e l de x p e r i m e n ta tl a s t t h eo b j e c to ft h i st h e s i si sp r o v i d i n gt e c h n o l o g ys u p p o r tf o rh a r m o n yd e v e l o p m e n t b e i 阳啪a n i m a lh u s b a n d r ya n dp l a n t i n gi n d u s t r yi no r d e rt oh a r m o n i z et h e d e v e l o p m e n to fe c o n o m y , s o c i e t ya n de n v i r o n m e n tc o m p r e h e n s i v e l y t h er e s u l t sa r c a sf o l l o w s ： l i v e s t o c km a l l l l r ea n ds t r a wh i g h - t e m p e r a t u r ec o m p o s tb o t hh a v et h ef o u rp h a s e s - o f t h ea s c e n d i n g ，p e a l ( ，d e s c e n d i n ga n dd e c o m p o s i t i o no f t e m p e r a t u r et i m e t h ed e g r e e o fc o m p o s td e c o m p o s i t i o ni sd e t e r m i n e db yg i i tt o o k2 8 - 3 5d a y st od e c o m p o s e c a t t l ee x c r e m e n ti nt h ep r o p o r t i o no f2 ：1t ot a r oa n d3 ：1t o 吼糟w - w h i l e3 5 4 2d a y s w e r es p e n td e c o m p o s i n gc h i c k e ne x c r e m e n ta n dc 0 1s t r a w ( 2 ：1 ) t h ec o m p o s t t e m p e r a t u r e so f a l lt h et r e a t m e n tm a i n t a i n e da b o v e5 0 - 6 0 ce x c e e d e d5 - 7d a y s , a n d h a d 托h e dt h er e q u e s t ( g b 7 9 5 9 1 9 8 7 ) t h ee n d i n gp r o d u c to f c o m p o s tp hi s8 2 1 ， 8 2 7a n d8 3 2 ，s l i g h t l yh i g h e rt h a nt h es t a n d a r d8 0 w es h 砌di m p r o v et h e p r o p o r t i o no f t h ec r o ps t r a wp r o p e r l yi nt h ep r o d u c t i o n t h er e l a t i v ec o n t e n t so f t o t a l n i 仃o g e n , p h o s p h o r u sa n dk a l i u mi n c r e a s eb yt h ew e i g h to f t h ed r yt h i n g sd e s c e n d i n g t h ea v a i l a b l ec o n t e n t so fn i t r o g e n , p h o s p h o r u sa n dk a l i u md i s p o s e db yc h i c k e n i n 山东师范大学硕士学位论文 e x c r e m e n ta n dc o r ns t l a w ( 2 ：i ) a r eh i g l l e rt h a nt h a tb yc a t t l ee x c r e m e n ti nt h e p r o p o r t i o no f 2 ：lt o t a r oa n d3 ：1t os t r a wr e s p e c t i v e l y a st h ec o m p o s td e c o m p o s i n g ， t h er e l a t i v ec o n t e n to fn i 订o g e ni sl o w e rt h a nb e f o r e h i g ht e m p e r a u n ec o m p o s tc a n a c t i v a t ep h o s p h o r u sa n dk a l i u mi nr a wm a t e r i a l l i v e s t o c km a n u r ec o m p o s tc a nm a k ef o ra d d i n gt h ep l a n th e i g h t , s t e m1 h i c ka n dt h e l e a v e sn u m b e ro fr e p e ，a n dp r o m o t et h ec o n t e n to fd i s s o l u b l es u g a ra n dv i t a m i nc i n s i d et h eb o d yo fr o p e t h ey i e l do fr a p of e r t i l i z e db yc o m p o s ti sm m _ i ( e d l yh i g h e r t h a nt h o s en o tf e r t i l i z e da n dc o m m o n l yf e r t i l i z e d t h ey i e l do fr a p ef e r t i l i z e db yt h e c o m p o s to f 鼬t t l ee x c r e m e n t ：t a r oa m o u n t i n gt o2 ：1a l et h ec l o s e s tt ob u ta b o u t7 l o w e rt h a nt h o s ec o m m o n l yf e r t i l i z e d f e r t i l i z e db yc o m p o s t , t h ee o n t e i n t so f n i t r o g e n , p h o s p h o r u sa n dk a l i u n li nt h es o i la r eb _ i g h e rt h a nt h es o i ln o tf e r t i l i z e d , w h i l et h ec o n t e n t so ft h et h r e ee l e m e n t si nt h es o i lf e r t i l i z e db yc a t t l en l a n u l _ ea l e l o w e rt h a nt h o s ec o m m o n l yf e r t i l i z e d a l s ot h ed i s p o s i n gr e 呲o ft h es o i lb yt h e c o m p o s t o f c a t t l e e x c i t e m e n t ：t a r o m o u n t i n g t o2 ：1a p p r o a c h t h er e s e t o f c o m m o n l y f e r t i l i z e ds o i l n om o r ef a v o r a b l ee f f e c t sh a v eb e e nb r o u g h ti n t oo nt h eo u t p u t , g r o w t hw a y , q u a l i t yo fr a p ea n dt h ec o n t e n t so fn i t r o g e n , p h o s p h o r u sa n dk a l i u mi n t h es o i lb y ”l d i n ge mb a c t e r i u mi nt h ep r o c e s so ff e r t i l i z i n gp l a n t sb yc o m p o s t s o w ec a nd e f m et h a tt h eo p t i m u mp r o p o r t i o no f c a t t l ee x c r e m e n tt ot a r oi s2 ：1 c o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a lf e r t i l i z i n gm e t h o d ，t h r e ek i n d so fo r g a n i c , - m o r g a n i e m i x e c lf e r t i l i z e rc a nm a k et o m a t op l a n th e i g h ti n c r e a s eb y5 4 3 0 0 0 - 6 3 1 t h es t e m t l l i c kb y1 0 0 4 1 0 9 3 ，t h ef l o w e r sn u m b e rb y6 4 0 * , - - 8 2 7 jt h ed i f f e r e n c e a m o n gt h et h r e ek i n d so f o r g a n i c - i n o r g a n i cm i x e df e r t i l i z e rw a s n o ts i g n i f i c a n t t h e t o m a t oy i e l dw h i tt h eo r g a n i c - i n o r g a n i cm i x e df e r t i l i z e rw a sr e m a r k a b l yh i g h e rt h a n t r a d i t i o n a lf e r t i l i z e r a p p l y i n gt h eo r g a n i c - i n o r g a n i cm i x e df e r t i l i z e ro a ni m p r o v et h e s o l u b l es u g a ra n dv co ft o m a t o e st os o m ee m e n t , a n dt h ef e r t i l i z e rm i x e db y c o m p o s tp r o d u c t ( c o we x c r e m e n t ：t a r os t r a w = 2 ：1 ) a n dc h e m i c a lf e r t i l i z e ri so b v i o u s h i g h c rt h a nt h ef e r t i l i z e rm i x e db yc o m p o s tp r o d u c t ( c h i c k e ne x c r e m e n t ：w h e a tb r a n - - 2 ：1 ) a n dc h e m i c a lf e r t i l i z e r b a s e do i lt h er e a l i t yo fs t u d ya r e a , w ec d e f i n e t h a tt h e o r g a n i c - i n o r g a n i cm i x e df e r t i l i z e rm a d eu po fc o m p o s tp r o d u c t ( c o we x c r e m e n t ：t a r o s t m w = 2 ：1 ) a n dc h e m i c a lf e r t i l i z e ri st h eb e s t i v 山东师范大学硕士学位论文 i nc o n c l u s i o n , a f t e th j 【g ht e m p e r a t u r ec o m p o s t , t h ep r o d u c to fc o we x c r e m e n ta n d t a r os t r a w ( 2 ：1 ) c a nr e a c ht h er e q u e s t , a n dt h en u t r i e n ti nm a t e r i a li sa c t i v a t e d u s i n g t h ec o m p o s t p r o d u c ti sb e t t e rt h a nu s i n gc h e m i c a lf e r t i l i z e ri ni m p r o v i n gt h eg r o w t h a n dq u a l i t yo ft h er a p e ，a n da p p r o a c h e st oa p p l y i n gc h e m i c a lf e r t i l i z e ri ni n c r e a s i n g t h ey i e l d u s i n go r g a n i c i n o r g a n i cm i x e df e r t i l i z e rm a d eu po fc o m p o s tp r o d u c ta n d c h e m i c a lf e r t i l i z e ri sw i t h o u te x c e p t i o nb e t t e rt h a nt h ew a d i t i o n a lm e t h o di n i m p r o v i n gt h eg r o w t l l ，q u a l i t ya n dy i e l do ft h et o m a t o t h ea p p l i c a t i o no ft h i s t e c h n o l o g yc a nr e s o l v em a n yp r o b l e m s ，s u c ha sa n i m a lh u s b a n d r ys m a l ls c a l e ，t h e l o wd i s p o s a lo fa n i m a ld e j e c t i o n , t h es e v e r i t yp o l l u t i o n , t o om u c hc r o ps t r a w p r o d u c t i o na n dl o wu t i l i z a t i o nr a t i o i tc a na c c e l e r a t et h ec o r r e s p o n d i n gd e v e l o p m e n t b e t w c o na n i m a lh u s b a n d r ya n dc u l t i v a t i o n k e yw o r d s ：l i v e s t o c km a n u r e ，h i g ht e m p e r a t u r ec o m p o s t , e f f e c t , o r g a n i c i n o r g a n i cm i x e df e r t i l i z e r c a t e g o r yr l l l m b o l ：x 7 1 3 v 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得( 注： 如没有其他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或证书使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文储躲秒诵 翩擀1 文圭丸 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解堂撞有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权盟可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文 在解密后适用本授权书) 黝姗繇孑俑 新擗威批 签字日期：碎月1 7 t签字日期：啐乡月6 日 山东师范大学颂t 学位论文 第一章引言 1 1 研究背景和意义 当前，保护环境，保持生态平衡，发展可持续农业、有机农业、生产绿色食 品的呼声日益高涨，并己成为世界性潮流。自8 0 年代起，随着我国人民生活水平 的提高，我国开始进行大规模的集约化养殖，畜牧业得到了迅速的发展，在城镇 郊区建立集约化畜禽养殖场，畜禽养殖的规模不断增大，集约化程度越来越高， 造成了一系列的环境问题，影响农业可持续发展。以畜禽粪便为主要污染源的“畜 产公害”已经引起公众的普遍关注( 中国农业大学，1 9 9 7 ) 。因此防治“畜产公 害”，化害为利，促进农牧业结合和农业良性循环，已是刻不容缓的事情。 目前，如何迅速、有效地处置畜禽业有机废弃物以保护环境是我国科学界面 临的重要课题( 杜相革2 0 0 2 ) 。传统的堆肥技术，由于体积庞大，堆制周期 长，养分含量低和无害化程度差等缺点，限制了其应用与推厂( 贾小红，2 0 0 2 ) 。 畜禽粪便高温堆肥以其成本低廉、能有效杀灭病原菌和除臭、改善畜禽粪便不 良的物理性状、使畜禽粪便减容和达到彻底稳定化的效果等优点而倍受人们的 关注，并已成为当前畜禽粪便无害化和资源化的重要途径之一( 杨国义，2 0 0 3 ) 。 同时，每年我国农村产生大量作物秸秆，约为7 亿t 左右，列世界之首( 翁伟， 2 0 0 4 ) 并且具有种类多，分布广的特点( 王秋华，1 9 9 4 ) 。除去少部分用于造 纸和饲料外，相当多的一部分农作物秸秆仍被弃置在田间、地头和河沟，或者焚 烧( 翁伟，2 0 0 4 ) 其中，直接焚烧的秸秆占总量的7 0 一8 0 。这种利用方式 不仅损失了秸秆中大量的营养元素，造成浪费，同时由于燃烧时产生大量的烟尘， 造成严重的环境污染。畜禽粪便高温堆肥可以通过把作物秸秆作为填充料来解决 这一问题。 随着农业生产由传统农业发展到现代农业，化肥的投入量不断增大，而有 机肥的投入量却呈逐年降低趋势( 李国学，2 0 0 0 ) 。如1 9 6 9 年我国化肥生产总量 ( n + p ：魄+ k 2 0 ) 为1 7 4 9 万t ，但至t j l 9 7 9 年猛增到1 0 6 5 4 万t ，j ! r j l 9 9 0 年达1 8 7 9 7 万t ，而1 9 9 0 年我国化肥施用量达2 5 9 0 3 万t ， 1 1 1 9 9 5 年增加到3 5 9 4 6 万t 。化肥 施用量占肥料总用量的比例由1 9 4 9 年的o 1 增加值1 9 9 0 年的6 3 3 。在造成环 境污染日益加重的同时，致使土壤肥力大幅度下降，土壤有机质含量降低。因 此增施有机肥是当前增加农业投入的一项重要内容，不仅可以直接促进农业增 山东师范大学硕士学位论文 产，有助于提高我国化肥利用率，降低农业成本，而且有利于农民经济增长和 农业持续发展。因此研究畜禽粪便高温堆肥机理与应用具有重要的现实意义， 这对无公害食品、绿色食品、有机食品的发展乃至中国农业走向世界同样具有 重要意义。 本研究结合山东省畜禽养殖业发展迅猛，但规模化程度小，畜禽粪便处理率 低，污染严重，以及农作物秸秆产生量大，综合利用偏低等特点。在调查研究的 基础上选择山东省昌乐县白塔镇为试验基地。该镇地处沂蒙山区，农业和畜牧业 是该镇主要的经济支柱产业。畜禽养殖业发展迅速，目前全镇奶牛养殖数量达8 0 0 0 多头，5 0 0 0 只以上的规模养鸡场1 0 0 多个，养鸭棚8 0 多个，还有奶羊3 0 0 0 多只，每 年白塔镇畜禽粪便产生量约为5 9 万吨，是工业废弃物产生量的3 倍。鸡鸭养殖和 奶牛养殖规模还将继续扩大，但畜禽粪便处理率不足l o 。畜禽粪便已成为白塔 镇固体废弃物污染的最大污染源之一，严重影响了农村生态环境。同时，白塔镇 为全国最大的有机芋头生产基地，农业以有机农业发展为主。芋头种植面积达 1 5 0 0 0 亩，2 0 0 2 年该镇生产的芋头获绿色食品标志，2 0 0 3 年获有机食品标志。为促 进该镇的经济发展，芋头种植面积还将继续增加。该镇秸秆产生量大，年产干芋 头秸1 1 万吨，干玉米秸0 4 万吨，其他各类秸秆0 6 万吨( 王德霞，2 0 0 6 ) 。芋头 秸完全堆积于田间地头，不仅占压了大量的土地，影响了农村环境卫生，还成为 农村火灾的一大隐患；玉米秸除3 0 用于青贮饲料外，其他用于炊事燃料或被浪 费掉。 一方面畜禽粪便和秸秆大量浪费并造成环境污染，一方面发展有机农业需 要大量的有机肥，因此研究适宜于该地区的畜禽堆肥方法对于促进该区域发展 有机农业，农业和畜牧业协调发展，改善农业生态环境具有重要意义。 1 2 研究的目的和研究内容 本文通过对白塔镇自然条件及经济发展状况进行调查，采用大量产生并且 严重污染环境的畜禽粪便和农业秸秆为原料，利用高温堆肥的方法，并通过盆 栽试验和大田试验验证和优化堆肥产品配方、技术参数和有机一无机复混肥的 原料配比。其且的是促进当地经济发展和生态环境建设，为该镇畜禽养殖业和 种植业的协调发展提供技术支撑，以芋头秸秆做吸附材料，生产出的有机肥应 用于芋头生产，从而全面推动该镇经济、环境、社会的协调发展。 2 山东师范大学硕士学位论文 本论文主要研究如下内容： ( 1 ) 畜禽粪便高温堆肥参数研究 ( 2 ) 畜禽粪便堆肥的肥效研究 ( 3 ) 有机一无机复混肥的肥效研究 1 3 技术路线 ( 1 ) 实地调查 调查试验基的内容地包括土壤类型，土地利用情况，土壤肥力情况，主要 农作物及产量，产生秸秆数量，主要工业类型，各种畜禽养殖的数量和规模， 畜禽业固体废弃物的产生量及目前的污染治理情况，农业和畜禽养殖业中存在 的问题等。 ( 2 ) 高温堆肥试验 通过高温堆腐试验，研究畜禽养殖过程的固体废弃物资源化技术的各项技 术参数和操作规程。设置堆肥原料、比例等不同的处理，通过单因子比较试验 筛选最佳堆肥条件( 水分、通气、温度、养分、p h 等) ，优化堆肥的各项技术参 数和操作规程。 ( 3 ) 盆栽试验 通过盆栽试验，确定最佳堆肥产品的堆肥配方。以试验基地的土壤为供试 土壤，以油菜为供试作物，每个处理至少设置3 次重复，研究适合植物生长、培 肥土壤、增产效果明显、操作简便的产品配方。 ( 4 ) 田间试验 通过田问试验验证和优化产品配方，确定有机一无机复混肥的原料配比。 按农学田间试验的方法设置试验小区、保护行等，通过对植物生长指标、产量 指标、经济效益指标等的考察，验证产品配方及肥效。 ( 5 ) 实验室分析 室内分析监控整个实验过程，为各项研究提供科学的实验数据。( 1 ) 堆肥过 程主要分析项目：堆肥化过程中物质变化包括营养物质( n 、p 、k 等全量和速效 养分含量) ，腐殖化过程；( 2 ) 盆栽试验和田间试验主要分析项目：土壤n 、p 、 k 等速效养分含量、植物生长量指标、品质指标等。 ( 6 ) 数据处理 山东师范大学硕 学位论文 应用s p s s 统计分析软件分析确定堆肥的特性；检验数据的显著性差异；确 定各参数间的相关关系及不同处理的差异。 图3 - 1 技术路线 f i g3 - 1s c h e m a t i cd i a g r a m o f t h er e s e a r c hs t r a t e g y 1 4 创新之处 1 4 1 以解决我省现有的畜禽养殖业污染问题为前提，多项技术配套使用，因 4 山东师范大学硕士学位论文 地制宜提出适合我省畜禽养殖业的污染治理技术。 1 4 2 以秸秆为主要吸附材料，特别是采用了白塔镇大量废弃并造成污染的芋 头秸秆，为秸秆的综合利用寻找一条经济、可行的途径。 1 4 3 提供多种高温堆肥产品配方，以适应与我省中、小型畜禽养殖场和不同 层次农业生产的需要。 s 山东师范大学硕士学位论文 第二章国内外畜禽粪便资源化研究现状 2 1 畜禽养殖业发展现状及对环境的污染 2 1 1 畜禽养殖业发展现状 改革开放以来，我国的畜禽养殖业发展非常迅速，创造了经济效益连续多 年持续增长的奇迹，年均增幅接近1 0 ，产值增加近5 倍。2 0 0 2 年，我国人均占 有肉、蛋、奶分别达至i j 4 9 6 3 k g ，1 8 3 k g 和8 8 k g 。肉类人均占有量超过世界平 均水平，蛋类人均占有量达到发达国家水平，极大地丰富了我国城乡居民的畜 产品及副产品的供应。使人们的生活水平得到了极大得提高，同时带动了我国 经济的发展。畜牧业已成为我国农业经济中最为活跃的增长点和主要的支柱产 业( 甘露，2 0 0 6 ) 为了满足城市“菜篮子”供给，畜禽养殖场多集中在大、 中城市周边，而且向集约化、规模化方向发展，畜禽业生产逐步从农业生产体 系中分化出来，独立化和专业化已成为发展趋势( 沈玉英，2 0 0 4 ) 山东省作为一个农业大省，自8 0 年代以来，畜禽养殖业也取得了巨大成就， 畜牧业开始从传统畜牧业向生态畜牧业转化，逐步形成一个相对独立的产业。 目前，集约化养殖场、户发展n g o 万个，规模饲养的畜禽量占到全省总量的5 0 以上，其中年出栏千头牛、万头猪、十万只鸡以上的养殖场、户5 0 0 多个，各类 畜禽养殖小区发展到1 万多个，已建立国家和省级畜牧生产基地1 5 0 多个，基地 生产的畜产品产量占全省生产总量的7 0 以上。2 0 0 2 年山东省畜牧业产值达7 0 1 亿元，占农业总产值的2 7 8 ，预计到2 0 0 7 年山东省畜牧业产值占农业总产值的 4 0 以上( 王德霞，2 0 0 6 ) 。 随着畜禽业的急剧发展，在养殖规模、养殖方式以及分布区域等方面发生 了变化，并且由于环境法规不健全和资金短缺，在建场之初往往未考虑粪便处 理问题，导致畜禽养殖污染呈总量增加、程度加剧和范围扩大的趋势。畜禽养 殖废弃污物对环境的污染日趋严重，已引起人们的高度重视。控制和消除畜禽 养殖废弃污物对环境的污染已刻不容缓( 赵万明，2 0 0 6 ) 。 2 。1 。2 畜禽养殖业对环境的污染 畜牧业对环境所造成的危害主要包括水体污染、大气污染和土壤污染。有 人对农村1 1 0 个养殖场( 户) 进行调查发现，有9 8 2 对空气环境造成污染，其中 6 山东师范大学硕t 二学位论文 3 6 4 为严重污染，4 5 对水源造成污染，1 8 对土壤造成污染( 赵芙蓉，2 0 0 0 ； 王锋、黄明睿，2 0 0 2 ) 。 ( 1 ) 畜禽粪便对水体的污染及危害 粪便和冲洗粪便废水可以通过地表径流污染地表水，也可以通过土壤渗入 地下污染地下水。当排入水体的粪便总量超过水体的自然净化能力时，就会改 变水体的物理、化学性质和生物群落组成，使水质变坏，并使原有用途受到影 响，给人和动物的健康造成危害。据初步统计，目前我国每年畜禽养殖场排放 的粪便和粪水总量超过1 9 亿吨，再加上集约化生产的冲洗水，实际排放的污水 总量还将远远超过这个数字( 展跃平，2 0 0 2 ) 。而且，畜禽粪便c o d 排放已达7 1 1 8 万t ，大大超过工业废水与生活污水的c o d 排放量之和( 曲强，2 0 0 5 ) 。 粪便污染水体的方式比较复杂，归结起来主要有粪便中有机物的腐败分解 产物造成污染、富营养化及生物病原污染等三种( 曹勤忠，1 9 9 9 ) 水体的富营 养化是一种特殊的生态现象。氮和磷本是植物的营养物质，但过多的营养进入 水体，使水中的藻类物质大量滋生，争夺阳光、空气和氧气，导致鱼类及水生 物死亡，在水底层进行厌氧分解，产生h 2 s n h 3 、硫醇类有机物等恶臭物质，最 终将使水体变黑发臭，破坏了水体的生态平衡，并影响沿岸的生态环境，酿成 一系列综合性的危害( 吴升鹏，1 9 9 8 ) 。畜禽粪便过量施用，残留土壤中的n 、p 等物质渗入地下水，将导致地下水中n 仉、n 0 3 浓度的升高，人若长期或大量饮 用，可能诱发癌症( 曲强，2 0 0 5 ) 。 ( 2 ) 畜禽粪便对空气的污染及危害 粪便对空气的污染主要来源于畜牧场圈舍内外和粪堆、粪池、厕所周围的 空间。其污染主要是有机物分解产生的恶臭以及有害气体( 如硫化氢、氨气、酩 酸、粪臭素) 和携带病原微生物的粉尘。养殖场臭气的产生，主要有两类物质， 即碳水化合物和含氮有机物，有研究表明，奶牛、猪、鸡饲料中的7 0 左右的含 氮物质被排泄出来。在有氧的条件下两类物质分别分解为二氧化碳、水和无机 盐类，不会有臭气产生，当这些物质在厌氧的环境条件下，可分解释放出臭气( 韩 鲁佳，2 0 0 2 ) 。h a r t u n g 和p h i l l i p s 认为有2 3 种臭味化合物在畜舍内发挥作用， 其中最主要的几种恶臭成分为氨、硫化氢吲哚、粪臭素( 又名甲基吲哚) 和硫 醇类的有机物。卢峥认为养殖场臭味形成最主要的两种成分是n h ，和h 2 s ( 卢峥， 7 山东师范大学硕士学位论文 1 9 9 8 ) 。这些恶臭物质都能影响人畜生理机能，牧场恶臭除直接或间接危害人 畜健康外，还会引起家畜生产力降低，使牧场周围生态环境恶化( 樊皓，1 9 9 8 ) 。 而且还是形成温室效应和酸雨的大气污染源之一( 王利民，2 0 0 2 ；周元军，2 0 0 3 ) 同时，如果大量的畜禽粪便不及时处理，还会产生甲基硫醇，二甲基二硫 醚，甲硫醚，二甲胺及多种低级脂肪酸等有毒有害气体，污染空气，造成空气 中含氧量相对下降，使动物及人的免疫力下降，呼吸道疾病频发，影响畜禽产 品质量( 曲强，2 0 0 5 ) 。 ( 3 ) 畜禽粪便对土壤的污染及危害 畜禽粪便中含有大量的钠盐和钾盐，如果直接用于农田，过量的钠和钾盐 通过反聚作用而造成某些土壤的微孔减少，使土壤的通透性降低，土壤透气、 透水性下降，板结，破坏土壤结构，严重影响土壤性质，危害植物( 曲强，2 0 0 5 ) ， 给人和动物的生活和健康造成危害。这种污染有两个特点：土壤污染是大气污染 和水体污染的必然结果；土壤污染通过食物和水危害人畜。土壤污染的主要形 式：粪便中有机物分解产物污染；粪便中病原微生物和寄生虫污染( 李吉进， 2 0 0 4 ) 。 2 2 国内外畜禽粪便资源化利用现状 畜禽粪便是一种有价值的资源，它包含农作物所必需的氮、磷、钾等多种 营养成分。经过处理后可作为饲料，具有很大的经济价值( 卞有生，2 0 0 0 ) 。旋 于农田则有助于改良土壤结构，提高土壤的有机质含量，促进农作物增产( 郭 云峰，2 0 0 1 ) 。 目前，我国总有机废弃物排放量为4 1 3 4 3 4 l t ，在这些有机固体废弃物 中，从氮、磷、钾养分资源来看，占主要地位的是畜禽粪便，产生量占固体废 弃物的一半左右，其氮、磷、钾总贮量约为0 6 3 亿t ，相当于0 4 9 亿t 尿素，1 1 9 亿t 过磷酸钙和0 3 4 亿t 氯化钾( 李国学，2 0 0 3 ) 。 但在我国的现实社会环境中，由于畜禽废弃物的数量大、品质差、危害多 的特点，人们对其价值还存在一些消极的观念，没有放在整个社会循环系统中 考虑，导致对畜禽废弃物资源化的重视程度不够、资源总量估计不清、技术支 撑不足、政策引导不力等的现实问题，阻碍了畜禽废弃物资源化与生物质能利 用技术的发展、推广和应用。我国的粪便无害与资源化以及商品化处置率不n 2 3 山东师范大学硕士学位论文 ( 相俊红) ，而国外的粪便处置率要远高于我国。 近年来，国内外畜禽粪便的资源化利用技术和相关研究有了较大的发展， 畜禽粪便的资源化利用正在进入科学化的新阶段。畜禽废弃物资源化利用应遵 循经济效益、生态效益和社会效益最大限度地统一的原贝，实现物尽其用( 施平 安，2 0 0 5 ) 。目前，我国畜禽废弃物利用主要有肥料化、饲料化和能源化利用 三个方面( 相俊红) 。 畜禽废弃物肥料化的主要方向有：畜禽粪便开发研制的生态型肥料和土壤 修复剂等技术、不同原料好氧堆肥关键技术研究、畜禽粪便高温堆肥产品的复 混肥生产技术研究。 饲料化主要是畜禽粪便和加工下脚料的饲料化研究，由于动物性废弃物的 饲料化存在太多的安全隐患，不值得提倡。 能源化的方向有：高效沼气和发电工程系统研究、组装式沼气发酵装置及 配套设备和工艺技术研究。 2 2 1 国外畜禽粪便资源化处理的技术进展 规模化畜禽场废弃物处理及资源化利用研究，是国际农业环境的热点研究 领域之一，是保证农牧业可持续发展和农畜产品安全的关键技术( 熊月娥， 1 9 9 7 ) 。 国外对畜禽粪便的开发研究始于2 0 世纪4 0 年代初，在5 0 年代以前，各国的 大量小型畜禽养殖场中，畜禽粪便都以传统的固态粪方式进行收集贮存，并作 为肥料施入农田。6 0 年代以后，由于大型畜禽饲养场的建立，为了实现机械化 和高效率，大量采用了水力清除的方法而形成了大容量的液态粪。大大增加了 施入农田的运输负荷。畜禽养殖污染问题在国际上亦引起普遍的关注。许多国 家迅速采取措施加以干预和限制，并通过立法进行规范化管理。n 6 0 年代中后 期养殖场的畜禽粪便无害化处理技术已基本成熟。先进国家推行畜禽养殖清洁 生产技术，特别是清粪工艺改为干清粪方式，效果较好。 粪便处理与一个国家的经济发展水平有关，从国外最新资料来看，对经济 发达国家而言，粪便作肥料还田成为主要出路，对发展中国家来说，粪便作饲 料仍是主要出路。目前欧美、日本等经济发达国家基本上不主张用粪便作饲料， 东欧和独联体国家主张粪水分离，固体粪渣用作饲料，液体部分用于生产沼气 9 山东师范大学硕士学位论文 或灌溉农田。 2 2 2 国内畜禽粪便资源化处理的技术进展 目前，国内用畜禽粪便作肥料、饲料和燃料的三种方式均有应用。作肥料 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。 随着我国有机食品和绿色食品的发展，有机肥料的需求量不断增加，用畜禽粪 便制作有机肥具有一定的市场前景( 李庆康，2 0 0 2 ) 。作饲料亦即粪便资源的饲料 化，是畜禽粪便综合利用的重要途径。畜禽粪便既含有丰富的营养成分，但又 是一种有害物的潜在来源，有害物质包括病原微生物( 细菌、病毒、寄生虫) 、 化学物质( 如真菌毒素) 、杀虫药、有毒金属、药物和激素等。1 9 6 7 年美国食 品卫生管理部门认为畜禽粪便饲料化不卫生，并发布了一个政策性法令之后， 各国学者对饲料化的安全性进行了广泛的研究，对畜禽粪便饲料化的安全性进 行了重新评价认为，带有潜在病原菌的畜禽粪便经过适当处理后，再用作饲 料是安全的。但由于禽流感的肆掠，为防止禽病对人类造成的危害，我们认为 不应将饲料化作为发展方向( 沙文峰，2 0 0 1 ) 。在用作燃料方面，截止到目前， 我国养殖场中有沼气工程的还很少，杭州浮山养殖场、上海星火农场、北京大 兴县留民营生态农场是较为成功的范例，全国集中供气的沼气用户达1 6 万户。 在我国，大中型畜禽养殖场沼气工程发展受到限制，主要问题有两个：、一 是基建投资高，不符合我国的国情，二是沼气出水浓度太高，达不到排放标准。 容易造成二次污染( 汪莉，1 9 9 9 ) 。 然而，随着生活水平的不断提高，绿色食品备受青睐。而增施有机肥、减 少化肥使用量，使有机肥有着广阔的市场前景。因此，国内已形成了一个对粪 便高效处理、优质商品有机肥生产技术需求的巨大市场，规模养殖企业粪便处 理与优质商品有机肥生产的技术，即畜禽粪便肥料化技术，具有广阔的推广应 用前景。 2 3 国内外畜禽粪便高温堆肥研究 堆肥化( c o m p o s t i n g ) 是在微生物作用下通过高温发酵使有机物矿质化、腐 殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程，在微生物分解有机物的过程中，不但生 成大量可被植物利用的有效态氮、磷、钾化合物，而且又合成新的高分子有机 物腐殖质，它是构成土壤肥力的