摘要：
本文從意大利羅馬城郊馬卡農場糞污處理技術模式著手, 簡要介紹了意大利幾種主要的糞污處理技術模式, 特別是沒有配套農田的養殖場的氮素消除技術。然后研究了意大利一系列糞污處理保障制度和沼氣發電補貼和合規生產補貼措施。最后指出中國可以借鑒意大利種養結合、制度政策、技術支撐方面的成功經驗, 從根本上解決中國畜牧業, 特別是城郊畜牧業的糞便污染問題, 從而實現中國畜牧業持續健康發展。
關鍵詞：
糞污處理技術；補貼政策；種養結合；技術支撐；
2017年1月29日至2月5日, 筆者在參加FAO糧食和農業遺傳資源委員會第16屆例會期間, 訪問了世界畜產協會秘書處、意大利養殖者協會和羅馬城郊的馬卡農場, 專門考察畜禽糞污處理情況, 深受啟發。
1 意大利畜禽糞污處理的主要模式
意大利地處中歐南部, 畜牧業產值約占農業總產值的33.1%。近年來, 意大利牧場數量逐步減少, 生產規模日益擴大。在歐盟對環境要求越來越高的前提下, 意大利也面臨著畜禽糞污處理的壓力, 但通過沼氣利用和種養結合, 較好地解決了這個問題?？疾熘邪l現, 意大利的畜禽糞污處理大致有3種模式。
1.1 以馬卡農場為代表的大型規模養殖場糞污處理模式
馬卡農場是意大利為數不多的奶牛存欄超過3 000頭的農場, 距離羅馬市中心僅有20km, 是城郊型現代化農場。農場占地3 425hm2, 以奶牛養殖為主, 種養結合。目前奶牛存欄3 450頭, 其中泌乳牛1 300頭。有2 460hm2土地用于奶牛配套生產, 種植糧飼兼用玉米、青貯玉米、普通小麥和青貯小麥, 其余土地種植蔬菜供應羅馬市場。意大利政府鼓勵奶牛場采用沼氣發酵工藝進行糞污處理, 馬卡農場根據自身條件, 搞了兩種模式的沼氣發電。
第一個沼氣池采用“70%糞便+30%生物質”的模式, 發電規模990kW/h。在沼氣生產中, 添加的生物質一般為青貯玉米及其邊角料、秸稈等, 其能量產出效率要高于畜禽糞便。因為該沼氣池是響應國家糞污處理的政策而建, 所以在添加的物質中畜禽糞便占大頭。
第二個沼氣池采用“30%糞便+70%生物質”的模式, 發電規模650kW/h。此沼氣池是在第一個沼氣池成功使用的基礎上建立的, 為了提高發電效率, 秸稈等生物質投入占大頭。
馬卡農場沼氣發電工藝采用計算機控制, 利用機械設備將糞便集中在儲糞池中, 然后與生物質 (秸稈或青貯玉米) 按比例混合加入沼氣罐。混合裝置可使沼氣池內料液實現完全均勻或基本均勻狀態, 有助于微生物和原料充分接觸, 加快發酵速度、提高容積負荷率和體積產氣率。
沼氣發電之后, 對沼渣和沼液也有很好的利用。沼液直接還田, 沼渣經過干燥后可以作為奶牛場很好的臥床和運動場墊料, 適當的時候再通過地表施肥和深層施肥方式用于農田作物肥料。這樣既減少了施用沼渣的壓力, 又減少了墊料投入, 更加環保。此外, 奶牛場廢水也做到了循環使用, 將擠奶廳、擠奶等候廳沖洗用水、一般生活用水集中在一起, 過濾為中水后可重新作為沖洗用水。
1.2 倫巴第畜牧業主產區中小型養殖場沼氣發電模式
據了解, 意大利沼氣發電比較普遍, 僅倫巴第大區就有250個沼氣發電企業, 占養殖企業的15%。其中, 也有100%糞便生產沼氣發電的模式, 相比馬卡牧場生產工藝, 發電效率比較低, 但能很好地解決養殖場的糞便污染問題。由于意大利大多數牧場為中小型養殖場, 糞便產量不足以維持穩定的沼氣生產, 牧場自發成立合作社, 集中收集多個牧場的畜禽糞便進行生物發酵生產再生能源。
1.3 意大利中小牧場糞污直接還田技術模式
由于意大利大部分為中小型牧場, 自身擁有一定規模的土地, 大部分豬場和部分奶牛場采用了簡單處理還田技術。為防止養殖場糞污污染環境, 政府規定未經過處理的糞污不能直接施于農田。還田前必須將糞尿、飼養用水一并通過縫隙地板排放到糞溝中, 然后匯入儲糞池儲存至少2個月, 厭氧發酵殺滅糞便中的有害微生物, 然后才能還田。
無論是直接還田, 還是沼渣沼液還田, 都有地表施肥和深層施肥兩種模式。據介紹, 地表施肥模式糞便中氮素利用效率約為50%, 其中氨態氮揮發損失達30%~50%;深層施肥模式糞便中氮素利用效率可達80%, 其中氨態氮揮發損失僅為2%~3%。深層施肥是減少空氣環境污染的有效方法, 對比試驗表明, 深層施肥完全可以用糞便替代化肥保證作物生長。
養殖場要擁有與其飼養規模相配套的土地才能避免氮素污染環境, 如果沒有土地就必須采用氮素消除技術處理糞污。意大利倫巴第大區部分養殖場沒有或擁有很少的配套土地, 沒有條件實行糞肥還田, 根據企業自身情況選擇了不同的氮素消除技術。
如果養殖企業沒有配套土地, 在沼氣發電 (利用了其中的碳元素生產甲烷) 后, 糞便中的氮元素只是改變了存在形式, 并沒有減少。給沼液通入氧氣充分反應, 氮素通過硝化作用轉變為NO3-, 然后通過反硝化作用生成N2。這樣形成產品就可以直接排放到環境中。此設備投資不大, 但需要消耗大量的電能, 與沼氣發電結合效果最好。
如果養殖企業有部分配套土地, 可將生產沼氣的剩余物干濕分離, 沼液通過排出氨態氮減少還田糞便中的氮素, 固體部分可運輸到其他需要的地區, 有計劃地避免磷和重金屬區域性超標。有兩種排出氨態氮的方法:熱空氣法和化學法。熱空氣法主要是將熱空氣通過糞便, 加熱將氨氣排出, 此法需要大量的熱量, 一般利用沼氣發電產生的熱量?；瘜W法是將沼液4次過濾, 減少沼液體積至一半以下, 加入Na+、Ca2+將NH3置換排出。排出的NH3與硫酸反應生成硫酸銨。至此完成糞污中氮素的資源化利用。
經過近10年的畜禽糞污處理綜合技術的實踐, 意大利有關協會和專家都認為, 只要盯住土壤中氮素這一關鍵指標持續監測, 就能基本上實現畜禽糞污的資源化利用, 糞便中其他潛在污染元素如磷、重金屬也能迎刃而解。實踐證明, 水、空氣、土壤監測指標逐年得到改善, 地下水資源得到了一定程度的凈化, 筆者所到的養殖場環境都很優美, 無刺激性氣味, 說明意大利糞污資源化利用的經驗是成功的。
2 意大利畜禽糞污處理相關制度和政策措施
2.1 有關制度規定
歐盟非常重視畜禽養殖業的環境保護問題, 出臺了一系列環境保護的法律法規和養殖業糞污處理的補貼政策。歐盟《硝酸鹽指令》 (91/676/EC) 明確規定, 自2002年起, 每年每公頃土地上不能施用含氮素超過170kg的糞便, 除非通過一個免除規定。歐盟《飲用水指令》 (80/778/EEC) 將水中硝酸鹽定量為低于50mg/L。在這個大框架下, 每個國家都制定了相應的法律法規, 意大利政府頒布了152/99法規和209號農業部令 (2006年4月7日) , 規定每公頃土地上不能超過2.2個成年牛單位。之后, 意大利每個地區也相應地出臺了政策, 促使本地區的畜牧業生產在不違反歐盟指令的基礎上實現可持續發展。例如, 意大利倫巴第大區配套制定了“大區行動規劃5868號” (2007年11月21日) 和“水資源保護和利用規劃3297號” (2006年10月11日) , 具體規范本大區的養殖企業。
2.2 沼氣發電補貼
意大利在建設沼氣工程之初, 給予企業工程投資30%的補貼。同時積極推動沼氣發電并入國家電網, 保證以每度電0.28歐元的價格 (高于國家購電成本0.21歐元, 高于居民用電0.05歐元) 連續收購15年。筆者考察的馬卡農場, 其兩個沼氣池的正常運轉每年賣電總收入超過400萬歐元, 極大地調動了農場利用沼氣生產可再生能源的積極性。近兩年, 由于沼氣發電工程的普遍推廣, 現在如果只建設沼氣發電廠, 政府將不再給予補貼。而對于沼氣發電和氮素消除設備配套建設的項目, 意大利政府繼續提供30%的補貼。同時降低了收購沼氣發電的價格, 承諾以每度電0.23歐元的價格連續收購20年。
2.3 合規生產補貼
意大利給予養殖生產者補貼與環境保護掛鉤。馬卡農場每年都遵守意大利環保政策, 大區按照每100L牛奶4歐元的標準給予生產補貼。馬卡農場每年生產1 300萬L牛奶, 可獲得補助52萬歐元, 增強了農場合規生產的動力。
3 啟示
3.1 適度規模, 種養匹配, 加快構建新型種養關系
種養緊密結合是意大利糞污處理成功的基礎。在意大利, 如果沒有自己的配套土地是很難經營養殖場的。無論是從飼料原料成本的角度, 還是糞污處理的角度, 養殖企業在規劃建設或擴大規模之前, 都要考慮通過并購或合作的方式使自身擁有的土地規模能夠消納養殖場潛在的糞便污染。養殖企業是畜禽糞污資源化利用的主體, 從事畜牧業生產就必須提供畜禽糞污資源化利用方案和保障措施。政府的角色主要是合理規劃和布局規模養殖企業, 引導和監督養殖企業徹底解決畜禽糞污資源化利用問題。
當前, 中國養殖業和種植業生產主體分離, 農牧結合難度很大, 應借鑒意大利種養結合和多種糞污處理技術綜合運用的經驗, 發展適度規模養殖企業, 盡量少建特大型養殖場。應把養殖場周邊可利用的農田的數量作為規劃建設和擴大規模的重要衡量指標, 對于已經存在的養殖企業, 鼓勵企業加大土地流轉或采用合作的方式保證可使用農田面積, 確保能夠消納養殖場的糞污。建立種養配套的新型種養關系, 不僅能夠促進糞污資源化新技術的應用, 有效的緩解糞便污染的壓力, 而且能夠引導企業充分利用本地飼料資源, 降低養殖成本, 實現種養雙贏。
3.2 制度保障, 政策激勵, 推動畜禽糞污綜合利用和資源化
指向明確的激勵政策是意大利糞污處理成功的保障。意大利政府在歐盟指令的框架下, 從中央政府到大區政府都出臺了相應的法律法規。農業部、環境保護部分工明確, 農業部負責從養殖規模、生產水平上進行監控, 環境保護部從水、土壤、空氣質量方面進行監督。從生產的角度看, 意大利根據養殖企業生產水平和土壤性質, 規定單位面積上所能容納的載畜量。采用“先建后補”的政策對養殖企業進行管理和規范。一方面, 對環境友好型畜產品進行補貼。例如, 意大利奶牛養殖企業利潤平衡點較低, 如果推行環境友好型生產, 生鮮奶每升可獲得0.04歐元的補貼, 這對養殖企業來說非常重要。如果某一個企業糞污處理不達標, 就會失去牛奶補貼, 企業效益可能就會由盈利轉為虧損。另一方面, 對于沼氣發電的補貼。意大利政府明確規定沼氣發電可以并入國家電網, 以遠高于國家民用電成本的價格收購。馬卡農場第一個沼氣池是為處理糞污而建, 第二個沼氣池則是為了發電而建。政策激勵促使養殖企業處理糞污由被動變為主動, 極大地促進了糞便資源和農產品下腳料資源的充分利用。
意大利的補貼政策說明, 只要有明確要求和合理利潤, 養殖企業處理糞污一定會從要我干變成我要干。當前, 中國正處在畜禽糞污資源化利用政策的設計階段, 可借鑒意大利的做法, 強化頂層設計, 激勵養殖企業提高精準化管理, 從源頭減排。首先, 避免再建設高投入、高污染、低效益的養殖企業。其次, 對現有的養殖場進行糞污處理技術改造和升級, 可采用“先建后補”的政策, 環境達標后給予補貼, 確保補貼真正用于養殖場轉型升級和綠色發展。第三, 應抓緊出臺生物再生能源順利并入國家電網的優惠政策, 支持沼氣發電事業發展。第四, 也是最關鍵的環節, 應明確沼氣發電只是對糞便中的能量進行了資源化利用, 并沒有從根本上解決氮、磷和重金屬污染問題, 只有充分利用干濕分離技術和氮素消除技術, 才能夠從根本上緩解大型牧場缺乏配套農田造成的污染問題。
3.3 強化支撐, 提煉模式, 進一步加強糞污處理典型模式的示范推廣
完善的技術服務是意大利糞污處理成功的關鍵。意大利在進行糞污處理之初, 以中央和大區政府為主導, 召集了各地區大專院校、科研院所、推廣服務機構從事畜牧生產、機械設備、土壤作物等方面的專家, 形成“政府、科研、推廣”三位一體的團隊, 從減排 (牧場設計、高效用水、精準飼養、糞便計量) 、處理 (沼氣發電、干濕分離、氮素消除) 、利用 (土壤性質、施肥模式、作物需求) 3個方面著手, 形成可行的技術方案和操作規范, 使養殖企業在遵循糞污處理法規的時候做到有所依據, 在提高畜禽生產水平、增加經濟效益的基礎上合理處理糞便, 切實做到糞污資源化。例如, 意大利執行歐盟指令91/676/EC的時候, 研究表明每公頃農田上可容納的成年牛數量為1.2～2.8頭, 意大利政府制定了每公頃農田可容納2.2頭成年牛的規定, 給企業一個可以實現的目標, 促使企業提高管理水平和生產水平。
意大利糞污處理完善的技術支持啟示中國, 首先應從源頭上減少氮、磷和重金屬的排放。畜禽生產必然產生糞便, 關鍵是要精準化計量出為了維持生產必需的氮、磷和重金屬的排放, 在此基礎上限制超量排放, 并制定“誰污染、誰付費”的政策。其次是提高沼氣生產技術和規范, 單純使用糞便生產沼氣效率低, 如果能夠利用農作物秸稈作為輔助, 可以大幅提高沼氣生產效率, 還能減少焚燒秸稈造成的污染。沼渣沼液最終還是要還田的, 這就要求中國針對不同的沼渣沼液特性、不同的土壤結構、不同的作物、不同時間等多方面考慮, 制定出養殖企業可以作為依據的、不同農田施肥的規范, 綜合運用多種糞污處理技術, 形成多種可推廣、可復制的技術模式, 實現糞污無害化、資源化。
3.4 統籌供需, 積極引導, 促進城郊畜牧業健康發展
城郊畜牧業是大農業的重要組成部分, 也是人與自然和諧的重要方面, 應該能夠大有作為。2015年米蘭國際食品博覽會期間, 從117個國際都市聯合簽署的“都市食品政策公約”可以看出, 世界上所有的國際大都市都很重視發展畜牧業, 提倡短鏈畜產品供應, 也為中國發展都市畜牧業提供了理論和實踐依據。馬卡農場在羅馬市郊, 是羅馬鮮奶、奶制品和蔬菜的供應基地。馬卡農場附近既有學校, 也有居民區, 關鍵是實現了循環利用和可持續發展。農場經營的農產品就近供應羅馬市場, 對于保障供給、穩定物價、應對極端天氣等突發事件的作用非常突出。
當前, 國內高度重視環境問題, 但是不能偏廢和簡單化, 應當處理好生產、生活和生態的關系。意大利牧場的實踐證明, 生產、生活和生態是能夠協調發展的。因此, 不能只顧生態, 不顧供給, 漠視就業, 對城郊畜牧業一禁了之, 拒城郊畜牧業于千里之外, 一旦發生極端天氣災害, 城市的供給將成為大問題。特別是鮮牛奶等生鮮畜產品, 城郊畜牧業應該占有一定比例。事實上, 城郊畜牧業集品種、養殖、飼料、銷售現代技術為一體, 是現代畜牧業的窗口, 示范帶動能力更強。只要處理好生產和環境關系, 強化畜禽糞污處理和資源化利用, 讓農牧業真正循環起來, 城郊畜牧業一定大有可為。
