规模化养殖场肥水水质特征研究

为深入了解规模化养殖场肥水水质特征,在华北典型种养结合区河北徐水,以规模化养殖场为研究对象,采集养殖场肥水水样,研究养殖肥水中氮磷形态分布、阳离子和重金属含量特征。结果表明,猪场肥水中总氮和总磷含量平均值分别为804.6mg·L~(-1)和38.9 mg·L~(-1),牛场肥水中总氮和总磷含量平均值分别为137.5 mg·L~(-1)和38.2 mg·L~(-1)。猪场和牛场肥水的铵态氮含量平均值占肥水中总氮含量平均值的66.0%,溶解性正磷酸盐含量平均值占总磷含量平均值的90.9%;肥水中K~+、Na~+、Ca2~+和Mg2~+含量平均值分别为568.5、299.5、33.5 mg·L~(-1)和50.5 mg·L~(-1)。研究表明,养殖肥水中含有大量氮磷养分,肥水中氮磷以速效养分为主,四种阳离子含量与电导率呈正相关关系,复相关系数0.4;肥水中重金属含量均未超出《GB 5084—2005农田灌溉水质标准》的限值。     

多级处理模式下粪污中氮、磷削减规律及其农田可消纳量——以苏南水网地区规模猪场为例

针对规模养殖场粪污多级处理模式下氮、磷削减规律及土地承载力不清等问题,以苏南水网地区一规模猪场为研究对象,系统分析了污水经二级厌氧消化、三级沉淀池和水生植物塘逐级处理后氮、磷的去除特征,进一步核算了此模式下粪污实际农田可消纳量。结果表明:猪场全年粪、尿总产生量分别约为4 086.9 t和10 995.8 t,粪便收集率约为90.5%。收集的粪污中可利用的总氮(TN)和总磷(TP)量分别为183.12 t和148.97 t。粪污经过厌氧消化后TN和TP去除率小于25.3%和57.2%,进一步通过三级沉淀池处理后二者可去除80%以上,最终通过水生植物生态处理后二者去除率均达95%以上。养殖废水经过多级处理工艺,可大幅提高其农田消纳量,降低粪污处理成本,特别适用于集约化程度高、经济发达、土地资源有限地区的畜禽养殖场。     

我国规模化畜禽养殖粪污资源化利用分析

针对我国规模化畜禽养殖污染严重的突出问题及推动粪污资源化利用的技术需求,以"十二五"污染物总量减排认定规模化畜禽养殖场为例,统计了粪污资源化利用模式的类别及比例,并结合全国典型地区规模化畜禽养殖粪污治理现状对其进行了深入调研与分析。结果表明:不同规模、不同畜种粪污资源化利用模式存在一定差异,生猪、奶牛、肉牛养殖采用储存农用模式处理粪便的占75%以上,蛋鸡、肉鸡养殖采用粪便生产有机肥的占65%左右,粪污资源化利用模式主要与该地区的自然特征、农业生产方式、养殖场规模、经济发展水平等相关;规划不合理、养殖清洁生产严重不足、区域粪污资源化利用模式选择不当是当前我国规模化畜禽养殖粪污资源化利用中存在的主要问题。     

中国东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式分析

为摸清东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式应用现状,该研究采用问卷调研与现场评估相结合的方式,对黑龙江、吉林和辽宁3省272个规模化养殖场进行了调研,分析了养殖畜种与存栏量、粪污产生量、粪污处理技术、粪污处理设施设备以及粪肥还田参数等数据,总结了东北地区畜禽粪污处理技术应用现状和资源化利用模式特点。结果表明：东北地区主要粪污收集工艺为干清粪,占比达94.35%。固体粪便以堆沤肥工艺为主,占所调研养殖场的86.93%,各畜种粪便存储设施面积符合畜禽规模化养殖场粪污资源化利用设施建设规范要求。液体粪污主要处理方式为粪水贮存,占所调研养殖场的68.18%;奶牛养殖场粪水贮存设施小于建设规范要求。东北地区粪肥还田主要种植作物为玉米,占所有种植作物的78.13%,现有配套土地面积普遍低于畜禽粪污土地承载力测算需求面积。固体粪肥主要施肥方式为人工施肥,占比达88.00%;液体粪肥主要施肥方式为漫灌和喷灌,占比分别为54.17%和37.50%。整体来看,东北地区粪污处理与资源化利用主要技术模式为“干清粪+粪便堆沤+粪水贮存”。研究结果可为东北地区粪污处理和资源化利用模式推广和政策制定提供参考。     

畜禽粪便中的主要养分和重金属含量分析

为了进一步推进畜禽粪便资源化利用,推动现代化农业产业和循环经济发展。选取猪粪、牛粪、羊粪和鸡粪为主要研究对象,对其中的有机质、铵态氮、总磷、总氮和重金属元素进行了测定。结果显示:鸡粪中的有机质含量明显低于牛粪、猪粪和羊粪,而鸡粪中的铵态氮、全磷和全氮有明显高于牛粪、猪粪和羊粪。猪粪中的重金属铜和锌含量严重超标,超标率分别为69.0%和58.6%。鸡粪中镉、铬和镍金属含量超标率高于牛粪、猪粪和羊粪。在这四种畜禽粪便无害化、资源化和生态化的综合利用时,要充分考虑每种粪便中的养分和重金属含量,做到既合理又有效地综合利用。     

大狼把草对猪场废水中污染物的净化效果

为了考察湿地植物大狼把草对猪场废水中污染物的净化能力,采用基质栽培法研究了大狼把草在猪场废水中的生长特性及其对氮、磷的去除率。结果表明：该植物在氨氮浓度100 mg/L左右的废水中能正常生长,单株植物的干质量达到245.8 g,其氮、磷积累量分别为5.63和0.42 g,在每株植物处理水量9 L、水力停留时间（HRT）7 d时,大狼把草在营养生长期和花果期对废水中氨氮、总氮及化学需氧量CODCr的平均去除率都在80%以上,对总磷的平均去除率在60%以上。由此可见,大狼把草对猪场废水有较强的耐污能力和较好的净化效果,可用于人工湿地处理畜禽养殖废水。     

不同来源畜禽粪中磷铜锌化学形态及释放潜力研究

对分别采自规模化养殖场和农户散养的牛粪、猪粪、鸡粪等6种畜禽粪的化学组成分析表明,规模化养殖场畜禽粪中磷、铜和锌含量明显高于农户散养的相应畜禽粪,而磷素含量一般是鸡粪>猪粪>牛粪;畜禽粪中磷、铜和锌主要以可提取态存在,具较高的生物有效性;畜禽粪中可提取态磷、铜和锌占总磷、铜和锌的比例一般是规模化养殖场的高于农户散养.用去离子水连续提取表明,规模化养殖场畜禽粪中水可提取的磷、铜和锌的浓度及其占总含量的比例均明显高于相应的农户散养畜禽粪.结果表明,与农户散养的畜禽粪相比,农田施用由规模化养殖场产生的畜禽粪更易导致磷、铜和锌的流失.     

中国北方地区羊养殖业产污系数测算

为了系统研究中国北方地区规模化羊场的污染物产生特征,构建羊养殖业产污系数体系,在中国东北、华北和西北地区各选取一个典型规模羊场进行定点监测试验。根据不同饲养阶段将羊划分为幼龄期、育肥期、成熟期及空怀期,每组再按照不同羊品种所对应的月龄、性别随机选择5只采食正常、健康、质量相近的试验羊。测定每只羊每天的进食量、饮水量及粪尿排泄量,并连续3d采集饲料及每只羊的粪尿样品来测定物理化学指标。结果表明:东北地区每只辽宁绒山羊、华北地区每只杜泊羊和湖羊杂交一代、西北地区每只滩羊每天进食鲜质量分别为1.45、1.29和2.24 kg,每天饮水量分别为1.82、2.73和0.72 L,每天产粪鲜质量分别为0.69、0.61和0.94 kg,每天产尿液量分别为0.77、1.19和0.42 L。每只羊每天的粪便鲜质量与饲料鲜质量、粪便干质量与饲料干质量、尿液排泄量与饮水量均呈极显著正相关(0.8r1.0,P0.01)。有机质、化学需氧量、总氮、总磷、总钾、铵态氮和硝态氮的产污系数主要与每只羊每天的排泄量有关,铜和锌的产污系数主要与饲料中这2种物质的含量有关。结果为掌握中国北方地区羊养殖业主要污染物产生量及产污规律、选择合理的粪污处理及资源化利用措施提供科学依据。     

规模化肉牛场粪污收集与堆肥处理工艺设计

针对规模化肉牛场粪污的收集与处理问题,以干清粪工艺为研究对象,总结归纳了规模化肉牛场粪污收集量的计算公式,并以1万头肉牛养殖场为例计算了粪污的产生和收集量,在此基础上选取了堆肥技术处理牛粪,进行了牛粪堆肥处理工艺设计。结果表明:干清粪工艺下规模化肉牛场粪污收集量可由公式直接算出,粪污收集率系数为0.83。养殖规模为1万头的肉牛养殖场,每天的粪尿收集量为150 t,含水率为82%。日处理210 t原料(牛粪150 t+辅料60 t,含水率60%),可产生含水率35%的堆肥产品93.04 t;堆肥项目主要土建工程占地面积为17 738 m2,采用连续动态好氧堆肥处理工艺和配套设备后,实现了整个系统的自动化运行。     

畜禽规模养殖主要污染物相对富集与分流规律研究

经对奶牛、猪、禽规模养殖场30个饲料、粪便和养殖废水样品进行检测,并通过粪便相对富集系数与废水相对分流系数进行分析评价。结果表明:重金属与有机物都具有富集效应,在粪便污染因子中富集因子占77.78%,其中强或超强富集因子为氨氮、铜、汞、铁、镉,相对富集系数分别为21.88、21.24、9.52、8.44、5.2;在养殖废水中分流因子占55.56%,其中超强或强因子为汞、砷和氨氮,相对分流系数分别为404、153和0.56。影响富集与分流的因素中,猪大于奶牛与禽,粪便大于饲料影响分流,主要饲料因子为氮、铜、砷。重金属富集与分流因子存在线性影响。     

我国主要畜禽粪便养分含量及变化分析

取样并分析了我国20个省（市）主要畜禽粪便的养分含量。结果表明,畜禽粪便中养分含量变异很大,鸡粪和猪粪的氮（N）、磷（P2O5）、锌（Zn）、铜（Cu）含量明显高于牛粪和羊粪,而钾素（K2O）含量相当。鸡粪中N、P2O5、K2O、Zn、Cu平均含量分别为2．08％、3．53％、2．38％、306．6mg·kg^-1和78．2mg·kg^-1;猪粪中分别为2．28％、3．97％、2．09％、663．3mg·kg^-1和488．1mg·kg^-1;牛粪中分别为1．56％、1．49％、1．96％、138．6mg·kg^-1和48．5mg·kg^-1;羊粪中分别为1．31％、1.03％、2．40％、88．9mg·kg^-1、23．5mg·kg^-1。按照德国腐熟堆肥的标准,鸡粪中Zn、Cu的超标率分别为27．1％和15．3％;猪粪中Zn、Cu的超标率分别为62．5％和70．0％;牛粪中Zn、Cu的超标率分别为3．8％和9．6％;羊粪中Zn、Cu不超标。与上世纪90年代相比,鸡粪、猪粪、牛粪中P2O5的平均含量分别增加65．7％、93,7％和52．0％;鸡粪、猪粪、牛粪、羊粪K2O的平均含量分别增加138．7％、54．8％、71．9％、50．9％;鸡粪和猪粪中Zn的平均含量分别增加92．1％和383．5％,猪粪含Cu量增加近12倍。畜禽粪便的电导率（EC）值主要集中在50～150mS·cm^-1,pH主要集中在7．0—8．0。这一研究为畜禽粪便的安全合理施用提供了参考。     

江苏省集约化养殖畜禽粪便盐分含量及分布特征分析

该文针对目前畜禽粪便中盐分含量较高、在农用过程中可能对农田土壤次生盐渍化构成威胁等问题,在江苏省采集和分析了150家养殖场（户）的180个畜禽粪便样品中的盐分含量,比较了不同畜禽种类以及不同区域之间粪便盐分含量的差异。研究结果表明,江苏省畜禽粪便中盐分含量（干粪）平均值为9.7 g/kg,检出范围1.8～24.2 g/kg;不同畜禽种类粪便中盐分含量为鸡粪（14.8 g/kg）〉猪粪（8.1 g/kg）〉牛粪（6.0 g/kg）,三者之间差异达到显著水平（p〈0.05）;蛋鸡粪盐分含量（16.7 g/kg）显著高于肉鸡粪（12.0 g/kg）;江苏省盐分含量环境背景值较高的沿海地区、徐淮地区猪粪、鸡粪中盐分含量显著高于盐分含量环境背景值较低的苏锡常地区、沿江地区。因此,在施用盐分含量较高的畜禽粪便以及在盐分含量环境背景值较高的地区施用畜禽粪便时,应关注畜禽粪便施用对农田土壤次生盐渍化的影响。     

规模化养殖畜禽粪主要有害成分测定分析研究

随着我国规模化养殖业的快速发展,畜禽粪中重金属、兽药残留、盐分及有害菌等有害污染物的增加,构成影响农田土壤健康功能的限制因素,甚至带来生态环境风险。对我国7个省、市、自治区的典型规模化养殖畜禽粪的主要化学组成进行了测定。结果表明,规模化养殖畜禽粪中富含有机质、氮、磷、钾及钙、镁、铁、钠、锰、钴等矿质元素;砷、铜、锌、铬等重金属及盐分含量较高,55个猪粪、鸡粪样中,Cu、Zn、Cr、As含量变幅分别为10.7～1591mg/kg、71.3～8710.mg/kg、0～688.mg/kg、0.01～65.4.mg/kg。同时多有四环素类抗生素残留,32个猪粪样中,土霉素、四环素、金霉素平均含量分别为9.09.mg/kg、5.22.mg/kg、3.57.mg/kg;23个鸡粪样中,土霉素、四环素、金霉素平均含量分别为5.97.mg/kg2、.63.mg/kg1、.39.mg/kg。因此,规模化养殖畜禽粪对农田施用后存在潜在危害性,规模化养殖畜禽粪必须进行无害化处理,才能资源化利用。     

不同来源畜禽粪的养分和污染物组成

畜禽粪中养分和有害物质的状况直接影响其利用价值。本文从浙江省采集了155个代表性畜禽粪样(包括93个猪粪样,31个鸡粪样,18个鸭粪样和13个牛粪样),采用化学分析和光谱分析方法鉴定了其营养物质、重金属元素和抗生素残留含量。结果表明,畜禽粪中Cd、Cr、Hg、Ni和Pb等重金属含量较低,但Cu和Zn含量普遍较高。Cu、Zn和As含量分别在18.56~1 788.04 mg·kg-1、12.46~10 056.68 mg·kg-1和0.69~76.43mg·kg-1之间,平均值分别为525.38 mg·kg-1、897.14 mg·kg-1和10.01 mg·kg-1。与我国农用污泥污染物控制的国家标准(GB4284—84)相比,Cu、Zn和As的超标率分别为53.55%、43.87%和0.65%。畜禽粪中四环素、土霉素和金霉素等抗生素的残留含量分别为0~16.75 mg·kg-1、0~29.60 mg·kg-1和0~11.63 mg·kg-1,平均残留含量:土霉素(5.10 mg·kg-1)>金霉素(2.17 mg·kg-1)>四环素(2.01 mg·kg-1)。四环素、土霉素和金霉素的检出率分别为61.29%、72.90%和69.03%。N、P和K等营养元素含量分别在9.80~43.60 g·kg-1、7.98~54.30 g·kg-1和8.76~35.20 g·kg-1之间,平均值分别为23.63 g·kg-1、24.81 g·kg-1和20.72 g·kg-1;P/N在0.40~2.98之间,平均为1.08。规模化养殖场畜禽粪中P、K、Cu、Zn、As和抗生素残留量明显高于农户家庭小规模养殖的畜禽粪。规模化养殖场中,猪粪重金属和抗生素含量高于其他畜禽粪。规模化养殖场畜禽粪中高含量Cu、Zn和抗生素的残留要求畜禽粪应限量施用,或在施用前进行适当前处理。     

天津规模化奶牛场粪水运移中氮磷含量变化特征

为揭示粪水运移中氮磷含量的时空变化特征，探究不同管理方式下粪水氮磷含量的变化规律，在天津地区33家种养结合型规模化奶牛场定位监测，解析季节、地区、清粪方式、粪水处理工艺和运移环节粪水氮磷含量差异。结果表明：1）不同季节粪水总氮（Total Nitrogen，TN）和总磷（Total Phosphorus，TP）含量差异极显著（P<0.0001）；2）不同地区粪水TN含量差异不显著，TP含量差异显著（P<0.05）；3）不同清粪方式和粪水处理工艺下粪水TN和TP含量差异不显著，但干清粪+干清粪方式下粪水中TN和TP含量均略高于其他方式，厌氧发酵+沼液贮存处理工艺下粪水中TN和TP含量略高于其他处理工艺；4）不同运移环节粪水TN和TP含量差异极显著（P<0.0001）。该研究为系统摸清奶牛粪水中氮磷养分变化规律提供支撑，为粪水管控实用技术研发和路径选择提供依据。     

Leaching of nitrate and phosphorus after autumn and spring application of separated solid animal manures to winter wheat

Animal slurry can be separated into solid and liquid manure fractions to facilitate the transport of nutrients from livestock farms. In Denmark, untreated slurry is normally applied in spring whereas the solid fraction may be applied in autumn, causing increased risk of nitrate and phosphorus (P) leaching. We studied the leaching of nitrate and P in lysimeters with winter wheat crops (Triticum aestivum L.) after autumn incorporation versus spring surface application of solid manure fractions, and we compared also spring applications of mineral N fertilizer and pig slurry. Leaching was compared on a loamy sand and a sandy loam soil. The leaching experiment lasted for 2 yr, and the whole experiment was replicated twice. Nitrate leaching was generally low (19–34 kg N/ha) after spring applications of mineral fertilizer and manures. Nitrate leaching increased significantly after autumn application of the solid manures, and the extra nitrate leached was equivalent to 23–35% of total manure N and corresponded to the ammonium content of the manures. After spring application of solid manures and pig slurry, only a slight rise in N leaching was observed during the following autumn/winter (<5% of total manure N). Total P leaching was 40–165 g P/ha/yr, and the application of solid manure in autumn did not increase P leaching. The nitrogen fertilizer replacement value of solid manure N was similar after autumn and spring application (17–32% of total N). We conclude that from an environmental perspective, solid manure fractions should not be applied to winter wheat on sandy and sandy loam soils under humid North European conditions.     

吉林省畜禽粪便自然堆放条件下粪便/土壤体系中Cu、Zn的分布规律

本文通过对不同养殖场鸡、猪、牛粪便自然堆放条件下粪便和土壤样品的采集和实验室分析,研究了吉林省部分养殖场不同类型畜禽粪便Cu、Zn含量,以及粪便自然堆放对土壤Cu、Zn含量的影响。结果表明,鸡粪、猪粪和牛粪中Cu的含量范围和均值分别为7.12～26.04mg·kg-（1风干样,下同）（均值18.24mg·kg-1）、87.99～463.7mg·kg-（1均值243.6mg·kg-1）、3.95～27.63mg·kg-（1均值12.28mg·kg-1）;Zn的含量范围和均值分别为179.2～340.8mg·kg-（1均值276.9mg·kg-1）、140.5～455.8mg·kg-（1均值381.8mg·kg-1）、150.5～292.3mg·kg-（1均值188.1mg·kg-1）。不同类型粪便中Cu、Zn含量均是猪粪〉鸡粪〉牛粪,但不论是哪种类型的畜禽粪便重金属含量均是Zn〉Cu。在自然堆放条件下,鸡粪和猪粪中的Cu可从粪便向底土迁移,迁移量随粪便中Cu含量的增加而增加,并主要积累在土壤表层,而牛粪在自然堆放过程中对底土的Cu含量影响不显著,粪底土Cu含量分布规律为猪粪底土〉鸡粪底土〉牛粪底土;鸡粪、猪粪和牛粪中的Zn也可向底土迁移,使粪底土Zn含量有不同程度的增加,但主要积累在粪底土的表层,且不同类型粪便底土Zn含量差异不明显。     

江苏省太湖地区畜禽业产排污测算

以太湖地区水环境保护为出发点,根据对江苏省太湖地区典型规模化养猪场不同饲养阶段生猪(妊娠母猪、育肥猪和保育猪)的产污监测试验,测算了3种猪粪尿污染物的含量和产污系数,并采用排泄系数法和等标污染负荷法估算了2011年江苏省太湖地区畜禽粪便污染物排放量和水环境等标污染指数,并对污染物和污染来源进行了分析。结果表明,2011年江苏省太湖地区畜禽养殖业总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的排放总量为2.19×105 t,常州市、苏州市、无锡市的水环境等标污染指数分别为11.54,5.70和6.10,各地区对水体的污染程度存在差异。畜禽养殖业最主要的污染物来源是家禽和猪,其等标污染负荷比分别达到49.52%和44.47%,最主要的污染物是TP,其等标污染负荷比达到67.87%,P素污染应该引起重视。     

华北地区饲料和畜禽粪便中重金属质量分数调查分析

为加强重金属的源头控制,进一步形成农产品产地有机肥源重金属阻控体系,该文对华北地区畜禽饲料和粪便中重金属质量分数进行采样调查分析,结果表明,华北地区畜禽粪便超标以Cu、Zn为主,Pb、Cr和As次之,Cd、Ni和Hg不超标。各种畜禽粪便以猪粪和肉鸡粪的超标情况最为严重,肉牛粪、蛋鸡粪次之,奶牛粪不超标。猪粪的Cu、Zn超标率分别高达100%、91.67%,肉鸡粪主要以Cr、Cu、Zn污染为主,超标率分别为50%、66.67%和50%,而蛋鸡粪仅有Cu超标,超标率为11.11%。不同畜禽饲料中重金属的超标情况以猪饲料和肉牛饲料最为严重,肉鸡饲料及奶牛饲料次之。按照农业部1224公告对Cu、Zn的标准,猪饲料中Cu、Zn超标率为66.67%、80.00%,肉鸡饲料中Zn超标62.50%;按照饲料卫生标准对Cr、Pb的标准,肉牛中Cr、Pb超标83.33%、66.67%,奶牛饲料中Cr超标60.00%,蛋鸡饲料中Pb超标53.85%,不同畜禽饲料中Cd的质量分数均不超标。畜禽粪便中重金属Cd、Cr、Cu、Zn的质量分数与饲料中重金属质量分数呈极显著正相关(P0.01),Pb、As与饲料中重金属呈显著相关性(P0.05)。该调查研究有助于掌握华北地区重金属饲料-畜禽粪便污染现状,揭示了对于畜禽粪便或有机肥的重金属超标问题应从源头控制。