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Pig farm-cropland configuration under typical waste treatment mode— A case study of direct anaerobic fermentation of manure

典型粪污处理模式下规模养猪场农牧结合规模配置研究 Ⅱ. 粪污直接厌氧发酵处理模式



全 文 :中国生态农业学报 2015年 7月 第 23卷 第 7期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jul. 2015, 23(7): 886891


* 国家公益性行业(农业)科研专项(201203050-2)和国家科技支撑计划项目(2012BAD14B12-2)资助
盛婧, 主要从事农田养分高效循环利用方面的研究。E-mail: nkysj@hotmail.com
收稿日期: 20141225 接受日期: 20150330
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.141474
典型粪污处理模式下规模养猪场农牧结合规模配置研究*
.Ⅱ 粪污直接厌氧发酵处理模式
盛 婧 孙国峰 郑建初
(江苏省农业科学院农业资源与环境研究所 南京 210014)
摘 要 粪污直接厌氧发酵模式是当前我国畜禽粪污处理的另一种主要模式。研究粪污直接厌氧发酵模式下
规模养猪场农牧结合适宜规模配置对于减少畜禽粪便污染、促进畜牧业可持续发展具有重要意义。本研究以
存栏万头猪场为例, 采用分步逐级计算的方法估算典型粪便处理模式——粪污直接厌氧发酵模式下, 规模养
猪场废弃物完全消纳的不同种植模式农田匹配面积, 并研究了基于作物养分需求的不同种植模式农田畜禽粪
便承载量, 以期为畜牧业废弃物减排、农牧结合生态模式建立提供理论依据。结果表明: 粪污直接厌氧发酵处
理模式 , 以沼渣和沼液全部在农田安全消纳为目标 , 万头猪场需要配置的最少农田面积分别为粮油作物地
272.5~285.4 hm2, 或茄果类蔬菜地 149.4~188.2 hm2, 或果树苗木地 599.4~1 248.8 hm2; 该模式下粮油作物地、
茄果类蔬菜地、果树苗木地每公顷分别可承载 35~37 头、53~67 头、8~17 头存栏猪排放粪便的发酵沼渣和沼
液。规模养猪场应根据猪养殖数量及其周边农田面积, 选择适宜的粪污处理模式及种植作物类型, 因地制宜,
合理调控。为了确保作物养分需求, 所有作物种植模式沼液施用后还需要补充一定量的化肥。本文中 9 种模
式均需补充钾肥, 其中, 辣椒黄瓜模式钾肥补充量最高, 占其需求量的 48.0%; 黄瓜蕃茄模式其次, 占其需
求量的 34.4%; 粮油作物、梨和茶叶还需同时补充氮肥, 补充量为 51.2~193.7 kg·hm2; 茄果类蔬菜、葡萄和桃
则需要补充 13.8~108.8 kg·hm2的磷肥。
关键词 规模养猪场 沼渣 沼液 安全消纳 农牧规模配置 粪污直接厌氧发酵处理模式
中图分类号: X26 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)07-0886-06
Pig farm-cropland configuration under typical waste treatment mode
— A case study of direct anaerobic fermentation of manure
SHENG Jing, SUN Guofeng, ZHENG Jianchu
(Institute of Agricultural Resources and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China)
Abstract Earlier study has focused mainly on the mode of manure treatment of liquid anaerobic fermentation after separation
of solid and liquid. Direct anaerobic fermentation of manure is another main mode of current treatment of pig manure in China.
Studies on configurations of pig farms and croplands under waste disposal mode of direct anaerobic fermentation of manure
are important for reducing pollution from livestock excrement and for promoting sustainable development of animal husbandry.
The purpose of this study was to determine optimal farmland area needed for large-scale pig farming so as to provide scientific
basis and reference for the establishment of ecological modes for agriculture and animal husbandry. Based on data of
proportion of pig population and discharges of nitrogen and phosphorus for different types of swine, rate of nutrient loss
during waste treatment and nutrient demands by different crops, the study estimated areas of farmlands matching waste
consumption and waste carrying capacities of farmlands with different planting patterns under the typical mode of direct
anaerobic fermentation of manure in farm with 10 000 pigs. The results showed that under waste treatment mode of direct
anaerobic fermentation of manure, the configuration with 10 000 pig farm needed an farm area of 272.5285.4 hm2 grain/oil
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crop field, 149.4188.2 hm2 solanaceous vegetable field or 599.41 248.8 hm2 orchard/seedling field for safe disposal of
biogas residue and slurry. One hectare of grain/oil crop field, solanaceous vegetable field and orchard/seedlings field were
enough for the disposal of biogas residue and slurry produced respectively by 3537 heads, 5367 heads, 817 heads of pig.
From the above results, waste treatment patterns and crop types should be rationally determined based on the number of swine
bred on a farm and the surrounding farmland area. To ensure the crop nutrient demand was met, there was the need to
supplement all crop planting patterns with certain amount of chemical fertilizers after biogas residue and slurry application.
Nine patterns of cropping tested in the study needed the application of potassium fertilizer. Among the nine patterns, the
potassium supplement for pepper-cucumber pattern was the highest, accounting for 48.0% of potassium demand.
Cucumber-tomato pattern was next, accounting for 34.4% of potassium demand. Grain/oil crops and pear and tea fields needed
nitrogen 51.2193.7 kg·hm2 of fertilizer supplement. Solanaceous vegetables, grape and peaches needed 13.8108.8 kg·hm2
of phosphate fertilizer supplement.
Keywords Large-scale pig farm; Biogas residue; Biogas slurry; Safe disposal; Crop-pig configuration; Direct anaerobic
fermentation of manure
(Received Dec. 25, 2014; accepted Mar. 30, 2015)
粪污直接厌氧发酵模式也是当前我国畜禽粪污
处理的主要模式之一。该模式采用水冲粪工艺, 固
液体直接进入发酵池进行厌氧发酵生产沼气和沼
液、沼渣, 沼液、沼渣进行农田利用。粪污直接厌
氧发酵处理模式, 沼液沼渣均需就地消纳, 适用于
周边农田较多的养殖场。过量的沼液、沼渣在农田
施用将会引起 N、P流失二次污染环境, 因此, 研究
规模养殖场必须匹配的周边农田面积及农田对沼
液、沼渣的适宜承载量至关重要[12]。
前人已经针对不同地区的畜禽粪污产生量及风
险评价、农田粪污承载量等开展了大量研究, 如: 孙
国波等[3]研究表明, 以 N 为标准, 江苏省所有农用
地全部种植大田作物畜禽承载力为 8 635万猪单位,
全部种植蔬菜作物畜禽承载力为 15 949 万猪单位;
在江苏省不同地市中, 南通市和徐州市畜禽实际承
载量已超过或接近该地区耕地的承载力。汪开英等[4]
研究表明, 2007 年浙江省畜禽养殖业年粪便农田施
用量为 2.107×107 t, 其中总 N 1.357×105 t、总 P
6.7×104 t, 全省耕地猪粪当量负荷量为 16.66 t·hm2·a1,
负荷量警报值平均为 0.37。 武深树等[5]研究结果表
明 , 湖南省洞庭湖区农地畜禽粪便承载量平均为
19.25 t·hm2, 风险预警值平均为 0.47[610]。但是这些
研究均较少考虑畜禽粪便在处置、利用过程中的损
失。已有研究表明, 不同粪污处理模式下畜禽粪便
的养分损失存在较大差异[11]。针对不同粪污处理模
式下规模养殖场农牧结合规模配置及农田畜禽粪便
承载量方面的研究, 目前报道较少。本文作者[12]曾
针对固液分离液体厌氧发酵——典型粪便处理模式
规模养猪农牧结合规模配置开展研究 , 结果表明 ,
固液分离液体厌氧发酵粪便处理模式, 以沼液安全
消纳为目标, 万头猪场需要配置的最少农田面积分
别为粮油作物地 13.1~13.7 hm2, 或茄果类蔬菜地
14.2~17.9 hm2, 或果树苗木地 27.4~57.1 hm2; 以有
机肥和沼液全部在农田安全消纳为目标, 万头猪场
需要配置的最少农田面积分别为粮油作物地 299.3~
312.9 hm2, 或茄果类蔬菜地 145.1~179.0 hm2, 或果
树苗木地 553.1~1 343.8 hm2。而关于粪污直接厌氧
发酵模式下规模养殖场农牧结合结构配置及农田畜
禽粪便承载量尚少见研究报道。
本文以万头猪场为例, 在收集干粪有机肥和沼
液产生量及 N、P 含量、粪尿处理利用过程中养分
损失率、不同作物生长期 N、P、K需求量数据的基
础上 , 研究粪污直接厌氧发酵处理模式下规模养
猪场废弃物完全消纳的不同种植模式农田匹配面
积 , 并基于作物养分需求研究不同种植模式农田
畜禽粪便承载量, 以期为实现我国规模养殖场可持
续生产、建立农牧结合生态模式提供科学依据和参
考借鉴。
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源
本文中设定的万头猪场实行雨污分流, 粪便清
理采用水冲圈方式, 每日清理 1 次, 清理出舍的猪
粪尿直接进入厌氧发酵池生产沼气。研究区域华东
地区, 位于中国东部, 面积 8.343×105 km2, 约占中
国面积的 8.7%。该地区属亚热带湿润性季风气候和
温带季风气候, 年平均降水量为 1 263 mm, 平均气
温为 15~18 , ℃ 境内河道湖泊密布。
规模猪场养分排放量: 本研究采用的万头猪场
年猪粪、尿液的 N、P、K排放量数据来源于文献[12]。
猪粪尿处置利用过程养分损失率: 猪粪便厌氧
发酵中养分转移率数据均从文献[11,1314]中获得;
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沼液贮置中 N、P、K损失率参考文献[15]的数据, 考
虑沼液安全利用, 沼液贮置时间设 30 d(蔬菜)和 60 d
(大田作物和苗木); 沼液利用中 N 损失率参考文献
[16]的数据。
不同作物的肥料施用量数据来源于文献[12]。
1.2 研究方法
1.2.1 沼液沼渣养分量计算
万头存栏猪场粪污经厌氧发酵后产生出的沼液
和沼渣, 其 N、P、K养分量采用以下公式计算:
PN,P,K=MN,P,K×(1TN,P,K) (1)
RN,P,K=(QN,P,K+MN,P,K×TN,P,K)×(1L1N,P,K)×(1L2N,P,K)
(2)
式中 : PN,P,K 分别为粪污厌氧发酵后沼渣养分 (N,
P2O5, K2O)的量(t), MN,P,K分别为猪场年粪便养分(N,
P2O5, K2O)的产生量(t), TN,P,K分别为粪便发酵过程中
养分(N, P2O5, K2O)转移(损失)率(%), RN,P,K分别为粪
污厌氧发酵后沼液养分(N, P2O5, K2O)量(t), QN,P,K分
别为猪场年产生尿液养分(N, P2O5, K2O)量(t), L1N,P,K
为粪尿混合物压氧发酵过程中的养分损失率 (%),
L2N,P,K为沼液贮存过程中的养分损失率(%)。
1.2.2 基于沼液沼渣利用的匹配农田面积
万头猪场猪粪沼液、沼渣还田利用需匹配的
农田面积主要根据作物养分需求确定, 具体计算公
式为:
Bi(N,P,K)= RN,P,K×(1L3N,P,K)/Di(N,P,K)×1 000 (3)
式中: Bi(N,P,K)为基于沼液(沼渣)养分(N, P2O5, K2O)利
用的种植第 i种作物农田匹配面积, RN,P,K为沼液(沼
渣)养分(N, P2O5, K2O)量(t), L3N,P,K为沼液(沼渣)利用
过程中的养分损失率(%), Di(N,P,K)为第 i 种作物养分
(N, P2O5, K2O)需求量。
1.2.3 农田猪承载量
单位农田可承载废弃物的猪数量可用以下公式
计算:
SEi=10 000/Bimax (4)
式中: SEi为消纳沼液的第 i 种作物种植农田承载量
(头·hm2), 10 000为猪数量(头), Bimax为基于沼液沼
渣养分利用的种植第 i 种作物农田最高匹配面积
(hm2)。
1.3 数据处理
所有数据均采用 Excel软件进行作图和分析。
2 结果与分析
2.1 粪污直接厌氧发酵处理模式养分总量变化
万头猪场粪便年养分排放量为 N 117.00 t·a1、P2O5
58.90 t·a1、K2O 33.63 t·a1; 尿液年养分排放量为 N
29.34 t·a1、P2O5 5.66 t·a1、K2O 23.92 t·a1。粪便与
尿液混合直接厌氧发酵, 经厌氧发酵周期后, 底物
固相中养分向液相发生转移。图 1 为万头猪场粪污
厌氧发酵处理模式沼渣和沼液养分总量。从图 1可以
看出, 沼渣养分总量为 N 84.24 t·a1、P2O5 41.26 t·a1、
K2O 13.71 t·a1, N︰P2O5︰K2O比例为 1︰0.49︰0.16;
新鲜沼液养分总量为 N 52.73 t·a1、P2O5 23.29 t·a1、
K2O 43.85 t·a1, N︰P2O5︰K2O 比例为 1︰0.44︰
0.83; 沼液贮置 30 d后, N、P2O5、K2O养分总量分
别下降 53.70%、70.20%和 30.76%; 沼液贮置 60 d
后, N、P2O5、K2O养分总量分别下降 70.88%、84.12%
和 53.46%。与废弃物固液分离处理模式相比, 粪污
厌氧发酵处理模式固体部分 N总量增加, P、K总量
减少; 液体(沼液)部分 N、P、K总量均呈上升趋势。

图 1 万头猪场粪污厌氧发酵处理模式沼渣和沼液的养
分总量
Fig. 1 Total nutrients amounts of biogas residue and slurry
from a 10 000-head pig farm with the treatment mode of waste
direct anaerobic fermentation
BR: 沼渣; FS: 新鲜沼液; S30: 贮存 30 d沼液; S60: 贮存
60 d沼液。BR: biogas residue; FS: fresh biogas slurry; S30: biogas
slurry kept in storage for 30 days; S60: biogas slurry kept in storage
for 60 days.

2.2 基于作物养分需求的粪污厌氧发酵处理模式
农牧结构配置
以粮油作物、茄果类蔬菜、果树苗木三大类典
型农作物为研究对象, 根据沼渣和沼液养分量、沼
液贮置过程养分损失率以及作物养分需求量, 分别
计算出基于作物 N素、P素和 K素需求的万头猪场
粪污厌氧发酵处理模式所需配置的农田面积。结果
(表 1)表明, 要消纳沼渣, 以满足作物 P 素需求作为
标准所需的农田面积最大, 满足作物 N 素需求所需
的农田面积其次, 满足作物 K 素需求的农田面积较
小, 表明 P 素是农田消纳沼渣的限制因子; 而要消
纳沼液, 则以满足作物 K 素需求所需的农田面积最
大, 而满足作物 N 素、P 素需求作为标准所需的农
田面积较小, 说明 K 素是农田消纳沼液的限制因
子。由于农业面源污染的主要影响因子是 N和 P, 因
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表 1 基于作物养分需求的万头猪场粪污厌氧发酵处理模式农田面积配置
Table 1 Areas of different crops fields needed by 10000-head pig farms with the waste treatment mode of manure direct anaerobic
fermentation according to nutrients demands by crops hm2
沼渣消纳所需农田面积
Area of field to dispose
biogas residue
沼液消纳所需农田面积
Area of field to dispose
biogas slurry
合计
Sum 类型
Type
作物模式
Crop pattern 基于 N
Based
on N
基于 P
Based
on P
基于 K
Based
on K
基于 N
Based
on N
基于 P
Based
on P
基于 K
Based
on K
基于 N
Based
on N
基于 P
Based
on P
基于 K
Based
on K
废弃物安全消纳
的农田面积
Area of field to
safely dispose
waste
水稻小麦 Rice-wheat 170.2 262.0 60.9 23.9 23.5 90.7 194.1 285.4 151.6 285.4
水稻油菜 Rice-canola 187.2 262.0 53.8 26.3 23.5 80.0 213.5 285.4 133.8 285.4
粮油作物
Grain and oil
crops
玉米小麦 Corn-wheat 187.2 250.0 83.1 26.3 22.4 123.7 213.5 272.5 206.8 272.5
黄瓜蕃茄 Cucumber-tomato 122.1 114.6 30.5 27.3 19.3 67.5 149.4 133.9 97.9 149.4 茄果类蔬菜
Solanaceous
vegetable 辣椒黄瓜 Pepper-cucumber 153.9 141.1 30.5 34.4 23.7 67.5 188.2 164.8 97.9 188.2
葡萄 Grape 702.0 244.1 91.4 98.6 21.9 136.0 800.6 266.0 227.4 800.6
桃 Peach 601.7 491.2 97.9 84.5 44.0 145.8 686.3 535.2 243.7 686.3
梨 Pear 478.7 1 146.0 76.2 67.2 102.8 113.4 545.9 1 248.8 189.5 1 248.8
果树或苗木
Fruit tree and
seedlings
茶叶 Tea 224.7 550.1 114.2 31.5 49.3 170.0 256.2 599.4 284.3 599.4

此, 从利用安全性角度, 本文仅以满足作物 N、P 需
求作为废弃物消纳所需的最小农田面积的衡量指标。
不同作物类型, 消纳沼渣、沼液所需的农田面
积差异较大。其中, 种植果树或苗木, 沼渣沼液消纳
所需的农田面积最大; 种植粮食作物其次; 种植蔬
菜沼渣沼液消纳所需的农田面积最少。以沼渣和沼
液全部在农田安全消纳为目标, 万头猪场需要配置
的农田面积分别为粮油作物地 272.5~285.4 hm2, 或
茄果类蔬菜地 149.4~188.2 hm2, 或果树苗木地
599.4~1 248.8 hm2。
2.3 不同作物种植模式下农田猪承载量
根据万头猪场配置的农田面积, 计算出每公顷
农田的废弃物承载力。结果(表 2)表明, 不同作物种
植模式下农田猪承载量存在明显差异。种植粮油作
物, 每公顷农田每年可承载 35~37 头存栏猪排放的
废弃物, 相当于 88~92 头出栏猪排放的废弃物; 种
植茄果类蔬菜, 每公顷农田每年可承载 53~67 头存
栏猪排放的废弃物, 相当于 133~167 头出栏猪排放
的废弃物; 种植果树或苗木, 每公顷农田每年可承
载 8~17头存栏猪排放的废弃物, 相当于 20~42头出
栏猪排放的废弃物。
2.4 废弃物安全消纳条件下单位农田养分补充量
为确保沼液沼渣安全消纳以及作物养分需求 ,
农田在施用沼液沼渣的同时, 还需要补充除限制因
子以外的其他养分。从表 3 可以看出 , 所有作物种
植模式均需要补充钾肥, 其中以辣椒黄瓜模式 K
补充量最高, 为 215.9 kg·hm2, 占其需求量的 48.0%;
黄瓜蕃茄模式其次, K补充量为 155 kg·hm2, 占其
需求量的 34.4%; 玉米小麦模式最低, 仅需补充钾
表 2 粪污厌氧发酵处理模式消纳全部沼渣、沼液的农田
猪承载量
Table 2 Pig carrying capacity of cropland under the waste treatment
mode of manure direct anaerobic fermentation
head·hm2·a1
承载量 Carrying capacity
类型
Type
种植模式
Planting pattern
存栏猪数量
Number of
live pigs
出栏猪数量
Number of
slaughter pigs
水稻小麦 Rice-wheat 35 88
水稻油菜 Rice-canola 35 88
粮油作物
Grain and oil
crops
玉米小麦 Corn-wheat 37 92
黄瓜蕃茄
Cucumber-tomato
67 167 茄果类蔬菜
Solanaceous
vegetable 辣椒黄瓜
Pepper-cucumber
53 133
葡萄 Grape 12 31
桃 Peach 15 36
梨 Pear 8 20
果树或苗木
Fruit tree and
seedlings
茶叶 Tea 17 42

肥 3.3 kg·hm2。粮油作物还需补充氮肥, 其中水稻
小麦模式 N 补充量较高, 水稻油菜模式、玉米小
麦模式 N 补充量相对较低; 茄果类蔬菜则需补充少
量磷肥, 黄瓜蕃茄模式和辣椒黄瓜模式磷肥补充
量分别要达到 37.3 kg·hm2和 36.4 kg·hm2; 而果树
苗木表现为不同的种类需要补充不同的养分元素 ,
在沼液沼渣施用农田, 种植葡萄和桃树需要补充磷
肥, 而种植梨树和茶叶则需要补充一定量的氮肥(约
为作物 N需求量的 50%)。
3 讨论与结论
粪尿的收集、处理、贮存是影响粪尿农田承载
力的重要因素。在不同处理模式下, 粪尿中养分会
890 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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表 3 粪污厌氧发酵处理模式废弃物安全消纳条件不同
作物种植模式 N、P、K亏缺量
Table 3 Nutrients (N, P, K) deficiencies for different crops planting
patterns under safe dispose of waste of the waste treatment mode
of manure direct anaerobic fermentation kg·hm2
类型
Type
种植模式
Planting
pattern
N亏缺量
N
deficiency
P亏缺量
P2O5
deficiency
钾亏缺量
K2O
deficiency
水稻小麦
Rice-wheat
114.3 — 70.6
水稻油菜
Rice-canola
69.3 — 100.6
粮油作物
Grain and
oil crops
玉米小麦
Corn-wheat
51.2 — 3.3
黄瓜蕃茄
Cucumber-
tomato
— 37.3 155.0
茄果类蔬菜
Solanaceous
vegetable
辣椒黄瓜
Pepper-
cucumber
— 36.4 215.9
葡萄 Grape — 108.8 95.0
桃 Peach — 13.8 75.8
梨 Pear 89.0 — 144.7
果树或苗木
Fruit tree
and
seedlings
茶叶 Tea 193.7 — 46.5

发生一定量的损失, 从而使农田承载力随之发生变
化[2,10,15]。本文以另一典型粪污处理模式——粪污直
接厌氧发酵模式为研究对象, 研究规模养殖场与农
田规模配置下农田对养殖场废弃物的承载量, 其结
果对于指导不同类型养殖场废弃物农田安全利用具
有重要意义。已有研究表明[10], 畜禽粪便的 N、P、
K供应与农作物的 N、P、K需求比例常常不一致, 仅
以 N 的养分平衡来考虑废弃物消纳, 往往会造成农
田 P、K 养分过量和环境污染。而本文通过对基于
作物 N 需求、P 需求、K 需求的农田承载量进行对
比研究, 从环境安全角度提出规模养猪场废弃物完
全消纳需要匹配的最少农田面积。结果表明, 粪污
直接厌氧发酵处理模式下, 万头猪场需要配置的最
少农田面积分别为粮油作物地 272.5~285.4 hm2, 或
茄果类蔬菜地 149.4~188.2 hm2, 或果树苗木地
599.4~1 248.8 hm2。
不同类型的作物对养分的需求量不同, 畜禽承
载力也会有所不同。其中, 蔬菜地的畜禽承载力最大,
粮油作物地次之, 果园苗木地最小。这与陈微等[8]的
研究结果一致。本文中基于作物对养分的需求, 粪
污直接厌氧发酵处理模式下, 粮油作物地、茄果类
蔬菜地、果树苗木地每公顷分别可承载 35~37 头、
53~67 头、8~17 头存栏猪排放的废弃物。当然, 农
田畜禽承载力还取决于作物需水量, 不同作物生长
对水分的需求并不一致[1718]。
在沼液、沼渣安全消纳的同时, 为了确保作物
养分需求, 农田还需补充除限制因子以外的其他养
分。本研究结果表明, 在沼液沼渣施用农田, 种植粮
油作物需要补充氮肥和钾肥, N、K补充量分别为各
自需求量的 11.4%~23.1%和 2.0%~39.5%; 种植茄果
类蔬菜则需要补充磷、钾肥, 其补充量分别为作物
P、K需求总量的 10.4%~12.5%和 34.4%~48.0%; 而
种植果树苗木需要补充的肥料类型和数量则因种类
不同而不同。各地区可通过沼渣、沼液限量使用和
化学肥料适量补充, 最终实现作物产量最大化和产
地及养殖场周边环境安全化的双重目标。
粪污直接厌氧发酵处理模式和固液分离液体厌
氧发酵模式是目前规模养猪场粪污处理的两大主要
模式。本文关于粪污直接厌氧发酵处理模式农牧结
构配置研究, 其结果与本文作者[12]对固液分离液体
厌氧发酵模式农牧结构配置研究结果相近, 其主要
原因在于不同废弃物处置方式对 P 的影响较小, 而
磷又是废弃物农田利用的主要限制因子, 从环境安
全角度考虑, 规模养猪场需要匹配的农田面积多以
作物 P 需求为标准计算。然而, 由于固液分离液体
厌氧发酵模式废弃物处置过程中 N损失量高于粪污
直接厌氧发酵处理模式, 因此, 在两大处理模式下
单位废弃物利用农田需要的化学 N补充量表现出显
著差异, 固液分离液体厌氧发酵模式匹配农田需要
的 N大于粪污直接厌氧发酵处理模式。在建立区域
农牧结合生态模式时, 养殖场不同粪便处理模式应
是需要考虑的一个重要因素。
参考文献
[1] 王奇 , 陈海丹 , 王会 . 基于土地氮磷承载力的区域畜禽养
殖总量控制研究[J]. 中国农学通报, 2011, 27(3): 279–284
Wang Q, Chen H D, Wang H. A study on the total quantity
control of regional livestock rising: Based on the N/P capacity
of land[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2011, 27(3):
279–284
[2] 曾悦, 洪华生, 曹文志, 等. 畜禽养殖废弃物资源化的经济
可行性分析[J]. 厦门大学学报: 自然科学版, 2004, 43(S1):
195–200
Zeng Y, Hong H S, Cao W Z, et al. Economic analysis on uses
of livestock manure on cropland[J]. Journal of Xiamen
University: Natural Science, 2004, 43(S1): 195–200
[3] 孙国波 , 韩大勇 , 董飚 . 基于氮磷平衡的江苏省畜禽养殖
土地承载力研究 [J]. 甘肃农业大学学报 , 2013, 48(6):
123–130
Sun G B, Han D Y, Dong B. Livestock supporting capacity of
cropland based on nitrogen and phosphorus homeostasis in
Jiangsu Province[J]. Journal of Gansu Agricultural University,
2013, 48(6): 123–130
[4] 汪开英, 刘健, 陈小霞, 等. 浙江省畜禽业产排污测算与土
地承载力分析[J]. 应用生态学报, 2009, 20(12): 3043–3048
Wang K Y, Liu J, Chen X X, et al. Pollutant production and
第 7期 盛 婧等: 典型粪污处理模式下规模养猪场农牧结合规模配置研究 891


http://www.ecoagri.ac.cn
discharge from livestock and poultry industries and land
carrying capacity in Zhejiang Province[J]. Chinese Journal of
Applied Ecology, 2009, 20(12): 3043–3048
[5] 武深树, 谭美英, 黄璜, 等. 湖南洞庭湖区农地畜禽粪便承
载量估算及其风险评价[J]. 中国生态农业学报, 2009, 17(6):
1245–1251
Wu S S, Tan M Y, Huang H, et al. Loading capacity
estimation and risk assessment of livestock manure in
cultivated lands around Dongting Lake[J]. Chinese Journal of
Eco-Agriculture, 2009, 17(6): 1245–1251
[6] 陈斌玺, 刘俊专, 吴银宝, 等. 海南省农地土壤畜禽粪便承
载力和养殖环境容量分析[J]. 家畜生态学报, 2012, 33(6):
78–84
Chen B X, Liu J Z, Wu Y B, et al. Analysis of livestock
manure carrying capacity of farmland soil and environmental
capacity for livestock cultivation in Hainan Province[J]. Acta
Ecologiae Animalis Domastici, 2012, 33(6): 78–84
[7] 王方浩, 马文奇, 窦争霞, 等. 中国畜禽粪便产生量估算及
环境效应[J]. 中国环境科学, 2006, 26(5): 614–617
Wang F H, Ma W Q, Dou Z X, et al. The estimation of the
production amount of animal manure and its environmental
effect in China[J]. China Environmental Science, 2006, 26(5):
614–617
[8] 陈微, 刘丹丽, 刘继军, 等. 基于畜禽粪便养分含量的畜禽
承载力研究[J]. 中国畜牧杂志, 2009, 45(1): 46–50
Chen W, Liu D L, Liu J J, et al. Study on livestock carrying
capacity based on manure nutrients[J]. Chinese Journal of
Animal Science, 2009, 45(1): 46–50
[9] Wong J W C, Ma K K, Fang K M, et al. Utilization of a
manure compost for organic farming in Hong Kong[J].
Bioresource Technology, 1999, 67(1): 43–46
[10] 沈根祥 , 汪雅谷 , 袁大伟 . 上海市郊农田畜禽粪便负荷量
及其警报与分级[J]. 上海农业学报, 1994, 10(增刊): 6–11
Shen G X, Wang Y G, Yuan D W. Loading amounts of animal
feces and their alarming values and classification grades in
Shanghai suburbs[J]. Acta Agriculturae Shanghai, 1994,
10(S1): 6–11
[11] 常志州, 靳红梅, 黄红英, 等. 畜禽养殖场粪便清扫、堆积
及处理单元氮损失率研究 [J]. 农业环境科学学报 , 2013,
32(5): 1068–1077
Chang Z Z, Jin H M, Huang H Y, et al. Nitrogen loss during
cleaning, storage, compost and anaerobic digestion of animal
manures in individual treatment unit[J]. Journal of Agro-
Environment Science, 2013, 32(5): 1068–1077
[12] 盛婧 , 孙国峰 , 郑建初 . 典型粪污处理模式下规模养猪
场农牧结合规模配置研究Ⅰ . 固液分离液体厌氧发酵
模式 [J]. 中国生态农业学报, 2015, 23(2): 199–206
Sheng J, Sun G F, Zheng J C. Pig farm-cropland configuration
under typical waste treatment modes: A case study of
anaerobic liquid fermentation following solid-liquid separa-
tion of waste[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2015,
23(2): 199–206
[13] 付广青, 叶小梅, 靳红梅, 等. 厌氧发酵对猪与奶牛两种粪
污固液相中磷含量的影响 [J]. 农业环境科学学报 , 2013,
32(1): 179–184
Fu G Q, Ye X M, Jin H M, et al. Effect of anaerobic
digestion on phosphorus transformation of both pig and
dairy manure[J]. Journal of Agro-Environment Science,
2013, 32(1): 179–184
[14] 李裕荣, 刘永霞, 赵泽英, 等. 畜禽粪便厌氧发酵的产气特
点及其发酵物养分的变化动态 [J]. 西南农业学报 , 2012,
25(6): 2305–2310
Li Y R, Liu Y X, Zhao Z Y, et al. Biogas generation from
anaerobic fermentation of animal manures and nutrient
dynamics in residues[J]. Southwest China Journal of Agricul-
tural Sciences, 2012, 25(6): 2305–2310
[15] 吴华山 , 郭德杰 , 马艳 , 等 . 猪粪沼液贮存过程中养分变
化[J]. 农业环境科学学报, 2012, 31(12): 2493–2499
Wu H S, Guo D J, Ma Y, et al. Changes of nutrients in
anaerobically digested slurry of pig manure during storage[J].
Journal of Agro-Environment Science, 2012, 31(12): 2493–2499
[16] 靳红梅, 常志州, 吴华山, 等. 菜地追施猪粪沼液后 NH3和
N2O 排放特征及氮损失率[J]. 植物营养与肥料学报, 2013,
19(5): 1155–1165
Jin H M, Chang Z Z, Wu H S, et al. NH3 and N2O emission
and nitrogen loss rate from biogas liquid produced by pig
slurry after topdressing on vegetable fields[J]. Journal of
Plant Nutrition and Fertilizer, 2013, 19(5): 1155–1165
[17] 陈玉民 , 郭国双 , 王广兴 , 等 . 中国主要作物需水量与灌
溉[M]. 北京: 水利电力出版社, 1995
Chen Y M, Guo G S, Wang G X, et al. Water Requirement and
Irrigation of the Main Crop in China[M]. Beijing: China Water
Power Press, 1995
[18] 李永顺, 马存奎, 牟日升, 等. 果树滴灌需水量与灌溉制度
试验研究[J]. 灌溉排水, 1993, 12(2): 15–20
Li Y S, Ma C K, Mu R S, et al. Experimental studies on water
requirement and irrigation procedure of fruit tree by drip
irrigation[J]. Guangai Paishui, 1993, 12(2): 15–20