种养结合的生猪生态养殖模式探讨

蔡辛娟 ， 肖红波

(北京农学院经济管理学院 ， 北京 昌平 102206)

改革开放以来，我国生猪产业快速发展，养殖量大幅增加，同时产生了大量的粪污，随着环保政策出台，养殖粪污处理成为生猪业的一大难题，种养结合逐渐成为粪污资源化利用的新方向。2017年，农业部出台《畜禽粪污资源化利用行动方案(2017—2020年)》，构建种养循环发展机制，实行以地定畜，确保畜禽粪肥科学合理施用[1]。2018年，农业部发布《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》，文件制定了养殖业与种植业之间比例关系的测算标准[2]。2020年，中央一号文件提到以北方农牧交错带为重点，扩大粮改饲规模，推广种养结合模式[3]。

国家相关政策只是提供了种养方向和原则性规定，不同区域、不同规模的养殖场(户)根据所在区域实际应该选择哪种养殖模式，在操作层面如何去做，缺少具体措施与方法指导。本文拟根据不同养殖规模设计3种种养结合模式，并分析每种模式粪污处理的基本流程、配套耕地、合作模式、效益评估、优劣势及适用地区等，以期为不同地区、不同类型和不同规模的养殖场(户)选择一个技术实用、经济可行、生态达标的粪污处理方式提供参考，对全面推动畜禽粪污资源化利用具有重要意义。

1 我国种养结合发展现状及问题

1.1 我国种养结合发展现状 2018年我国生猪养殖规模化程度达到49.1%，生猪产业呈现大中小规模、多种养殖模式并存的局面。自《畜禽粪污资源化利用行动方案(2017—2020年)》实施以来，推荐了3种种养结合模式：一是污水肥料化利用；二是粪污全量收集还田利用；三是粪污专业化能源利用。为大中小规模养猪场发展种养结合指明了方向。

小规模养猪场一般采取“污水肥料化利用”模式。大多有自有土地进行粪污消纳，多利用废弃鱼塘等坑沟建立多级沉淀池或修建小型沼气池进行厌氧发酵，处理后的肥水对农田或林地进行施肥与灌溉。中等规模养猪场选择“污水肥料化利用”与“粪污全量收集还田”模式居多，即干粪进行堆肥发酵后加工成有机肥还田，污水依靠多级沉淀池或中小型沼气工程进行无害化处理，处理后的粪污自家留用或赠与周边农户。若无充足的配套土地，大多数进行土地流转或委托第三方粪污处理企业。大规模养猪场对于 “污水肥料化”、“粪污全量收集还田”与“粪污专业化能源利用”模式均有涉及。大规模养猪场粪污量大且集中，几乎都是进行土地流转或依托第三方粪污处理企业，将粪污集中收集后多数采取大型沼气工程进行无害化处理，在农耕时节将沼渣、沼液还田利用。

1.2 种养结合发展面临的问题

1.2.1 养殖场缺少配套农田消纳 随着城市郊区与农村发展水平的提高，留给养殖业的配套土地面积越来越少[4]。另外，生猪养殖业向集约化、规模化方向发展，粪污负荷量大幅度增加且集中，养猪场建场时没有科学配套土地面积，选择土地流转也存在诸多难点。

1.2.2 生猪养殖超出种植业承载力 部分养殖户跟风兴办养殖场，固定区域养殖面积超出承载力破坏了生态系统恢复能力。随着生猪专业化程度提高，饲养周期缩短而每亩饲养量却在增加，生猪养殖数量超出种植业承载力，种植业面积不能消纳养殖业粪污，导致种养脱节。

1.2.3 种植业过度依赖化肥 相比起粪肥，撒化肥也能提供足够养分，且耗费的人工成本更低，更加方便快捷，也不必受气味干扰，就产生了“重化肥轻粪肥”的现象[5-6]。故有机肥料想要被推广使用还存在一定难度，需要政府加强宣传与补贴力度。

1.2.4 种养结合中的设施设备配套问题 部分养殖场管网设施、粪便堆放发酵场地、专用运粪车辆等农业设施设备匮乏，使得种养结合生态效益得不到充分发挥[7]。现在一些养殖户为了环保达标，添置相应设施设备所耗费的成本却在明显增加，这也是不可取的。

2 种养结合粪污资源化处理模式

2.1 沼气工程-生态模式

2.1.1 概念 此模式指养殖场粪污经厌氧消化处理后，周边有足够面积的土地来消纳经沼气发酵后的沼渣、沼液，使得沼气工程成为生态农业园纽带。此种模式适用于规模约50 000头的养猪场，50 000头育肥猪一年排粪量为40.2×106kg,排尿量为63.9×106L，若直接还田占用土地面积大，还会污染环境，故采用沼气工程-生态模式。

2.1.2 粪污处理方式 养殖场采用漏缝地板+干清粪，粪便堆肥发酵；污水经过沼气工程处理后，沼液在非施肥季节收集于储存池内，施肥季节则无偿供应给周边农户，用于农田利用；沼渣与粪便一起发酵，生产有机肥外售；沼气可以供场内生活利用(图1)。

图1 沼气工程能源-生态模式

年出栏50 000头育肥猪场，日处理污水400～450 t， 粪污285 t。以UASB、SBR反应器为例，四季平均日产沼气1 650 m3，年产沼气6×105m3，采用沼气发电机组进行发电，按照1 m3发电2.4 kW/h，年发电量为126×108kW。年出栏50 000头猪场，年可产1 500余吨有机肥、80 000 m3优质沼渣、沼液，需建立1个10 000 m3的厌氧反应池来容纳粪污，1座500 m3防雨防渗漏的粪便堆肥场，收集的粪便与沼渣运往有机肥厂，1个20 000 m3的沼液存储池暂存放处理后的沼液，产出的沼液免费供应农户施肥。参考国家农业畜牧及环保的要求，50 000头生猪需配套5 000余亩地。

2.1.3 合作模式 此种模式需配套土地面积大，鼓励采用土地流转或与农户合作的方式[8]。为解决粪污处理不当影响周边生态与农民生活的问题，在确保有充足配套农田的前提下，按照作物对肥力的需要和土地的承载力进行科学测算。养猪场要增加粪污存储池容量，严格按照作物施肥时间进行排放(如1年排放2次)，并加装土壤掩埋设备(参照欧盟模式)，减少臭味外溢，给周边村民适当补偿，努力形成和谐共赢的合作关系。

2.1.4 典型案例 河南牧原食品股份有限公司构建了“养殖-沼肥-种植-生态农业”一体化的循环经济模式工艺流程，粪尿经固液分离后，液体厌氧无害化处理，处理后的沼液在非施肥季节储存于沼液储存池中，施肥季节则无偿供应给周边农户使用，固体粪便及沼渣好氧发酵，生产有机肥外售[9]。效益分析：以年出栏50 000头商品猪为例，环保设施设备总投资325万元，沼液运营费用1.5元/头，有机肥成本225元/t(所述费用包含折旧、用电、人工等所有成本)。沼液免费供应农户施肥，可施肥1 000余亩地，降低农户化肥成本100元/(亩·年)，总社会价值435余万元；年可生产1 500余吨有机肥，有机肥售价850元/t，可获利60万元/年。

2.1.5 优劣势分析 优势：该工程规范化，自动化水平高，粪污处理效率高。处理后的沼渣、沼液被资源化利用，对周围环境影响小。从当前和长远来看，顺应了环保趋势，解决了棘手的粪污处理问题，而且沼气工程不受地理位置的限制，占地少，适用性强。劣势：大中型沼气工程前期工程建设投入大，厌氧发酵池设施要求比较高，建筑材料、工艺、施工等不达标容易造成漏气或不产气。发酵过程受温度季节影响较大，可能会影响工程正常运行。

2.1.6 适合地区 此模式适合全国大、中型养殖场(户)，规模较大的养猪场。黄河以南大部分地区全年均可，北方地区由于1、4季度气温低，产气量受到一定影响。

2.2 “猪-沼-菜(果)”模式

2.2.1 概念 此模式指种植业、养殖业与微生物分解有机结合的资源闭合循环利用，将粪污进行固液分离，再利用沼气工程把沼渣、沼液排放至菜地和果园。此模式规模为500头基础母猪繁育场+出栏10 000头的生猪养殖场，适合在蔬菜主产区和林果主产区，有配套的耕地消纳畜禽粪污，配套林果地不小于300亩，猪场建设50亩。

2.2.2 粪污处理方式 猪场粪污收集采取水泡粪形式，经固液分离后，固体制成有机肥集中运送至果蔬种植区用作基肥、追肥；污水则进入沼气工程，产生的沼气用于燃料或照明；沼液通过管网或专用槽灌车运送至果蔬种植区。而区内未能出售的剩余及残次品，则送到养猪场饲喂生猪(图2)。

图2 “猪-沼-菜(果)”模式示意图

此种模式主要设备有沼气发酵池、贮气罐、沼气发电机组、沼气管道、并网设施等。根据生态环保部公布的生猪排泄系数，10 000头生猪年可产猪粪约4 000 t,尿液以及污水约20 000 t，需要建设1个2 000 m3的厌氧反应池，日处理污水80～100 t,年处理污水约30 000 t，日产沼气360 m3，年产沼气130 000m3， 采用合适的沼气发电组，以1 m3产生2.4 kW/h 电为例，年发电量约27×108kW；10 000头猪每年产生沼渣、沼液20 000 m3。配套土地面积需要结合农业农村部印发的《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》进行测算，以存栏5 000头猪 (即年出栏10 000头猪)为例，部分菜(果)在粪肥全部就地利用与固体粪便堆肥外供+肥水就地利用2种处理方式下可承载的养猪数量，见表1、表2。

表1 蔬菜畜禽粪污土地承载力

表2 果树畜禽粪污土地承载力

2.2.3 合作模式 若养猪场自身无配套土地，则需要考虑以下几种合作模式：一是养猪场自身流转农民土地进行果蔬种植，开展种养循环农业；二是与周边农户签订粪污排放合同，或者免费赠与农户；三是与种养大户、现代农业示范园进行合作，签订合同或协议将粪污输送至菜田园间；四是与第三方粪污处理机构合作，将集中收集的粪污经过无害化处理后施往田间地头。这几种合作模式都需要注意种养结合的科学测算，不同种植类型、不同种植品种的粪污土地承载力是不同的，还需要注意菜类与果类的不同品种在不同的地区有不同的熟制，熟制决定施肥日期与次数，要根据相应种植物的熟制在农耕时期进行一次或多次施肥。

2.2.4 典型案例 浙江永宁弟兄农业开发有限公司示范园,按照“生产全程清洁、废物循环利用、产品安全供给”的理念进行规划布局和建设，分为“核心区”、“紧密区”和“配套区”。“核心区”建有1个年存栏8 000头的规模化生猪养殖场，“紧密区”建有设施化的蔬菜、水果基地，“配套区”辐射周边7 500亩 茶叶、竹林和香榧基地，建设了以沼气池为中心的生态循环系统工程，开创生态循环农业新模式[10]。效益分析：以年出栏10 000头商品猪为例，沼气供气130 000 m3/年，既可满足猪场用电又可作为生活燃料，节约电费、燃料费20万元；沼液、沼渣做有机肥，年增效益40万元；开辟农产品配送模式，自产猪肉、蔬菜、水果等优质农产品配送，增效约85万元。

2.2.5 优劣势分析 优势：沼渣、沼液易被作物直接吸收，能起到杀虫、抑菌的作用，不仅可提高作物产量9%左右，而且种植出的无公害蔬菜、瓜果质量优、销量好、价格高，带来良好的经济效益与生态效益。劣势：对于大中型生猪养殖场来说，蔬菜与果树配套种植面积需求大，有些甚至需要千亩以上的规模，在某些地区会存在土地紧张的问题，若配套土地面积不足，日后可能会发生用地纠纷。

2.2.6 适合地区 适宜推广的区域需要满足养殖和种植规模相配套的条件，种植面积大、地域广阔的山地、林地、果园等地区，南方地区广泛适用，也适合华北平原地区，包括河北、山西、山东和河南四省。

2.3 “猪-粮”模式

2.3.1 概念 此模式将生猪养殖产生的粪便作为有机肥的基础，为粮食种植提供有机肥来源，同时生产的作物又能给养殖提供食源。此模式规模为100头基础母猪繁育场+出栏2 000头的生猪养殖场，这是农村家庭养殖(一般常年2人从事养殖)的适度规模。

2.3.2 粪污处理方式 种养结合家庭养猪模式必须建立在连片的种植生产区域内，根据农业农村部土地承载能力系数，以存栏1 000头 (即年出栏2 000头)为例，可计算出在粪污全部就地利用的情况下，配套的耕地面积需要多少亩，在多数情况应采用此方式；在固体粪便堆肥外供+肥水就地利用的情况下，配套的耕地面积需要多少亩，在配套土地不足时，可采取此方式,见表3。

表3 粮食畜禽粪污土地承载力

参考美国粪污处理方式，猪舍粪污可采用漏缝地板+粪坑进行收集处理。漏缝地板下粪坑可分为深粪坑与浅粪坑2种，粪坑规模需与农田面积配套。深粪坑一般为2.5 m，深粪坑的大小足以贮存1年的粪污，待到农业生产时用管道排出集中利用。浅粪坑类似于水泡粪模式，集粪池深0.6 m，底部设一定坡度以便排粪。猪场每隔5～7 d清粪1次，每次清粪完成后需向粪池中添加几厘米深的水。一方面防止粪便干燥难以清除，另一方面是将粪便覆盖在水面下，减少氨气等臭味气体的溢出。猪粪尿及污水长期贮存于猪舍下部的粪坑直至农田利用，或定期从猪舍下的粪坑转移到舍外专用贮存池直至农田利用(见图3)。

图3 “猪-粮”模式粪污充分还田示意图

2.3.3 合作模式 适合在粮食种植区，采取公司+农户(家庭农场)、公司+合作社+农户的经营模式，通过统一流转农户土地，由公司统一规划猪舍建设标准，农户出资或双方共同出资建设，以农户家庭为单位开展种、养一体化生产，公司为农户统一提供仔猪或母猪、疫苗、饲料、收购和结算，以支付代养费的方式收购肉猪，农户不承担市场风险，获得保底收入。产生的粪污由合作农户自家农田处理或企业集中收集经过无害化处理后施往农田(图4)。

2.3.4 典型案例 四川省叙永县方元村与温氏集团签订年出栏生猪1 000头合作猪场建设项目。该项目由温氏采取“六统一，一保证”的养殖模式，项目村负责“一修建，两执行”。推广应用猪-粮配套技术，既优化了资源配置，提高了资源的利用率，又对粪污进行综合利用，为生产提供新能源-有机肥，为农业提供无污染有机肥，促进农牧业循环经济发展[11]。

效益分析：年出栏优质生猪1 000头，按照温氏模式，养户只要严格执行公司技术规程和管理规定，达到公司饲养成绩，保证每头猪平均收益170元左右，扣除饲养员工资，水电费用，猪场占地租赁费、运输费后，每头纯收益100元以上，年出栏1 000头，可获利10万元左右，投资收益率20%，农户与公司均可获益。

2.3.5 优劣势分析 优势：农户家庭代养能减少公司管理成本，更好地分散生物安全带来的风险。对于农户来说，养猪成为新的经济增长点，尤其对贫困户来说，扶贫与扶志相结合，企业积极承担社会责任，带来良好的社会效益。劣势：有些地区可能会因为配套土地面积不足影响粪污还田利用。由于合作农户众多，养殖水平参差不齐，很难做到严密管控每一户，出栏的生猪可能会存在某方面指标不达标的情况，部分农户受猪瘟侵袭的可能性难以避免，致使出栏量达不到预先设定的目标。

2.3.6 适合地区 适用地区广，在全国广大的粮食种植区，北方的小麦、玉米产区，特别对于环保要求严格，不适合大规模养殖的南方水网地区，这种模式能将粪污处理与水稻种植相配套，也可推广到西南地区，包括广西、重庆、四川、贵州、云南等省。

3 对策建议

3.1 因地制宜选择种养模式 选择具体模式时，既要考虑生猪养殖规模，又要考虑生态类型、地形地貌、种植类型等外部因素。结合当地复杂的实际情况，可以选择不同的模式进行灵活组合，既要达到养殖收益较高、生态环境友好，又要实现资源优化配置，带动当地畜牧业发展和农民增收。

3.2 模式选择要效益兼顾 养殖模式选择不仅要考虑生态效益，也要注重经济效益。在达到生态环保要求的基础上开展自身能够承担的经济行为，还要考虑技术上的适应性。要结合当地实际情况，找到适合自身发展的种养结合道路，切不可盲目跟风投资不必要的处理设施，兼顾生态与经济效益。

3.3 种养结合要科学测算、合理布局 种植业的配套田地面积要考虑生猪场规模的大小，养殖规模不能超出土地承载力，即一头猪需要多少亩地来进行粪污消纳，相应地，生猪场选择种植业类型时，要考虑种植农作物特点、生长规律和周边环境，决定选择哪种适宜模式，即一亩地能够容纳多少头猪的粪污量。

3.4 探索多种灵活有效的合作方式 种养结合若无充足配套农田，则需要通过合作的方式消纳粪污。可以结合当地实际情况，开展养殖场(户)+种植户(家庭农场、基地)、龙头企业+养殖户+种植户、龙头企业+基地、龙头企业+第三方粪污处理机构等合作方式[12]，将种植与养殖机构有机结合，实现合作共赢。

3.5 加强政府引导作用 种植业局与畜牧业局要相互协调，共同促进种养结合模式推广。首先，政府加大宣传，指明此种模式产生的经济、社会、生态效益。其次，政府尽快出台并完善相关法律法规，切实保障和维护种养结合经营主体的权利和利益。最后，制定有效的资金投入机制，通过补贴等形式完善种养结合经营主体的基础设施建设[13]，激励更多经营主体开展种养结合模式。