美国生猪粪污资源化利用经验对中国养猪业有何借鉴？

我国是一个生猪养殖大国， 随着生猪养殖规模的扩大， 生猪养殖污染已成为制约养猪业发展的瓶颈，其中粪污是养殖污染中最大的污染源。 我国生猪粪污产生量大、 涉及区域广、 粪污治理基础差、 粪污治理经验不足， 粪污污染问题具有急迫性、 复杂性以及综合性。 美国畜禽粪污治理以及资源化利用历史悠久，其处理技术与管理措施已相当完备。 目前美国采用以种养结合为主的资源化利用路径， 从技术、 管理、 法律方面建立了一套成熟的体系， 因此在生猪粪污资源化利用方面对我国有很重要的借鉴意义。

1 美国生猪粪污资源化利用技术经验

1.1 基于种养结合的粪污资源化利用方式

在美国， 粪污资源化利用的主要方式是种养结合下的就近还田。 首先， 政府根据区域内耕地数量、 自然水体等资源状况划定禁养区、 限养区和适养区， 对养殖区域进行总体布局。 其次， 养殖场选址必须考虑到资源化利用产物的消纳问题， 匹配足量的种植用地是养殖场选址规划的必要条件， 一般来讲， 每头猪需要 0.667 h㎡ 的种植用地来消纳其产生的粪污 [1] 。 一些大型农场会根据生猪养殖规模确定相应的种植规模。

1.2 因地制宜， 多种处理方式相结合

由于美国各地地域条件不同， 且各养殖场养殖模式不同， 因此养殖场粪污收储、 处理与还田方式多种多样。 规模较小的养殖场， 通常采用全漏缝地板， 猪舍底下建有钢筋混凝土深坑来储存粪便， 猪粪会通过猪舍地板之间的空隙直接排入储蓄池当中， 一年中1～2 次将储蓄池当中的粪浆抽取出来， 机械混合之后直接还田处理。 对于规模较大的养殖场会将粪污进行厌氧处理， 厌氧处理系统产生的沼气可以用于发电或者燃气， 经过厌氧处理的粪便依然保留了各类养分元素， 可以直接还田。 美国目前有近 250 家养殖场拥有厌氧处理系统。 还有一部分养殖场采用发酵床模式，在猪舍内部的地板铺有草料、 木屑等一些可以吸收尿液的垫料， 定期更换垫料可以保持猪舍干燥整洁， 剩余的固体堆积在猪舍外的空地上， 经过发酵成熟直接还田利用。

1.3 规范化养殖场建设

为防止养殖污染， 美国对集约化生猪养殖场建设有严格的标准。 美国综合养分管理计划要求集约化生猪养殖场必须建设有收集、 储蓄、 处理与运输粪污的设备与场房。 养殖场需要明确场内粪污产生量、 粪便养分量、 污水产生量等， 以确保容纳量可以满足粪污从产生到还田的全过程。 同时， 养殖场建设必须保证粪便和污水在降雨时不发生外溢， 因此养殖场需要建立缓冲区、 植被过滤带或人工湿地， 大型养猪场还需要满足一定的距离要求。

1.4 标准化粪污还田技术

美国粪污还田技术较为成熟和先进， 作物品种、养分施用量、 施肥设备、 施肥方法、施肥时间、 限用最大量以及施用范围都已标准化。 标准化还田流程包括：

（ 1 ） 从土地养分平衡角度， 建立种植与施肥计划， 包括作物类型与品种、 种植面积和产量；

（ 2 ）实施测土配方， 测量土壤养分情况和种植作物对养分的需求， 并进行粪肥成分分析与种植区养分平衡计算， 制定施肥量、 施肥方式和施肥时间；

（ 3 ） 按照计划进行粪肥还田。 为确保粪肥施用土地之后， 不会污染地表水体、 渗透进入地下水体或者产生空气污染等环保问题， 美国政府对施用粪肥的土地也有相应的管理措施。 一是改善土壤情况、 减少土壤侵蚀、 提高土壤养分含量以及调节透水度， 例如实行轮作制度、残茬处理、 建立免耕带以及耕作管理； 二是运用结构、 植物生长措施， 固定土壤， 防止养分随着泥沙冲入地表水体， 例如水流改道、 田地缓冲区、 梯田、 植被保护区等 [2] 。 同时， 美国还规定粪污还田利用区域必须距离水体 30.48 m 以上， 若无法达到距离要求， 则需要设立不少于 10.668 m 的植被隔离带或者其他替代物。

2 美国生猪粪污资源化利用管理经验

2.1 分类管理， 生猪养殖场细致分类

规模养殖场是养殖污染的主要源头， 一方面规模化生猪养殖会造成养殖场周边水质和空气污染， 但另一方面集中饲养方式便于进行集中式环境监测和污染防治， 可以提高粪污资源利用效率， 降低监管成本。在美国， 通过对养殖场规模合理科学的划分， 提高了管理效率以及政策精准度。 美国 《清洁水法案》 对畜禽养殖场和集约化畜禽养殖场做出了精准的定义。 在连续 1 年无植物生长的地面上饲养动物至少 45 d 的养殖地被称为畜禽养殖场。 集约化畜禽养殖场分为大型集约化畜禽养殖场 （动物单位超过 1 000 个） 和中型集约化畜禽养殖场 （ 300～999 个动物单位）， 将畜禽粪便排放到天然、 人工沟渠或水体中的养殖场均为集约化畜禽养殖场。 同时， 法案将养殖场污染划分为点源污染和非点源污染， 1 000头以上的养殖场是点源污染源； 1 000 头以下的养殖场， 当地政府负责人员会根据养殖场污染物排放情况做出判断。 针对养殖场所带来的非点源污染， 美国政府主要通过最佳管理实践制度来进行管理； 针对规模养殖场所带来的点源污染， 美国建立了国家污染物排放消减制度， 通过该制度对点源污染进行管理， 对于大规模的养殖场还需遵循综合养分管理计划。 通过生猪养殖场分类， 便于根据不同规模养殖场制订不同粪污管理方案， 提高政策执行效率。

2.2 源头控制， 设立排污许可证， 建立污染物排放标准

针对集约化养殖场， 美国政府从排放源头进行控制。 起初国家污染物消减制度要求排放到美国天然水体的任何养殖污染源必须获得环境保护局或授权州、地区颁发的排污许可证。 《清洁水法案》 规定， 凡是集约化畜禽养殖场必须获得排污许可证。 排污许可证涉及范围包括集中供水区域和污染物集中区域。 具有排污许可证的集约化畜禽养殖场必须具有基于准确位置的粪便养分管理计划。 许可证内容包含废水排放限值和标准、 监管报告要求、 记录保存要求以及特殊的标准条款。 废水排放标准是指最佳可用技术的排放限值和符合标准的截止日期； 监管报告要求是对监管对象、 监管频率以及数据记录与保存的相关要求； 保存记录要求主要是指需要就地保存相关数据与信息。 若养殖场想获得排放授权， 申请者必须向相关管理机构提交生猪饲养品种与数量、 产生的粪便量、 养殖场综合养分管理计划以及养殖场相应的污水排放量 [3] 。除了设立排污许可证， 美国制订了严格的粪污排放标准， 规定在养殖区域内部禁止任何粪便等污染物排放到附近水体中 （除降雨等不可抗因素除外）。 针对不同规模的集约化畜禽养殖场， 政府还制订了不同的污染物排放标准。 根据 《污水排放限制指导方针和指南》， 中小型集约化畜禽养殖场的排放标准为 《污水排放限制指导方针和标准》， 大型集约化畜禽养殖场需遵循 《可得的最佳可行控制技术》 《最佳传统污染物控制技术》 和 《经济可行的最佳可得技术》 3 种排放标准。

2.3 统筹管理， 制订和实施综合养分管理计划

由美国农业部和美国环保局联合负责的畜禽粪便综合养分管理计划为美国畜牧业发展做出了重大贡献。 该计划按照 《自然资源保护服务国家规划手册》 制定， 旨在通过全面综合的粪污利用和养分管理计划来减少粪污对土地和水质的污染 [4] 。 养分管理计划要求粪污养分含量尽量与农作物所需营养相匹配。美国环保局要求所有集约化生猪养殖场必须有综合养分管理计划， 并需要每年向环保局提交当年的养分管理报告。 综合养分管理计划包括粪污管理计划、 废水储存和处理计划、 肥料施用计划、 养殖场安全、 土地治理以及防治水土流失措施、 氮和磷污染风险评估等。 除粪污处理设施必须具备外， 综合养分管理还规定养殖场必须距离周边居民区有一定的距离， 养殖场必须每年检测粪便， 每 5 年检测土壤质量以确定粪污还田的施肥率 [5] 。 美国农业部所设立的环境质量奖励财政援助计划对养分管理计划提供财政支持。 环境质量奖励财政援助计划主要资助方向为安装粪污储存和处理设施以及粪污养分管理计划的执行。 在环境质量奖励财政援助计划中一个农民或者养殖场可能会收到环境质量奖励财政援助计划高达 30 万美元的资助， 用于未来 6 年内制订和实施粪污综合养分管理计划、 建设粪污处理和储存设施以及粪污还田利用的配套设备 [6] 。

2.4 技术支撑， 提供有力的技术研发和定期培训教育

美国为生猪粪污资源化利用提供有力的技术和培训教育支持。 美国环保局与农业部开展了跨部门的技术和教育合作， 包括养分回收和利用的项目、 农业与动物养殖研讨会、 畜禽粪尿利用知识以及保护水环境方面的防治技术、 环境保护奖励项目等。 地方政府的教育培训具有更强的针对性， 通常以养殖者为重点教育对象， 定期展开培训、 教育、 技能拓展和技能服务等， 以提高其竞争力和减少养殖对环境造成的压力。在美国， 有很多大学或研究机构会与政府合作为养殖者提供培训和教育， 普及养分管理计划基本常识， 通过视频授课让养殖者增进对养分管理计划的理解。 同时， 研究机构对于污染防治技术研发成果会及时推广， 加快粪污防治技术更新。 生猪养殖的行业协会对于粪污资源化利用工作也起到了重要的作用， 全美生猪协会有 8 万多会员， 生猪协会主要工作包括帮助政府推广最新环保计划、 提供环境保护和粪污资源化利用方面的技术服务、 技术培训和财力资助 [7] 。 另外， 还有一部分第三方咨询公司能够为养殖场粪污处理提供专业的技术服务。

2.5 立法支持， 完善法律体系

美国在生猪粪污资源化利用方面已建成一套较成熟的法律体系， 按照机构分类可分为联邦政府、 州以及地方政府法规。 联邦政府制定和颁布面向全国的法律条例， 州政府和地方政府根据地方实际情况制定更具有针对性的粪污防治法律条款， 既可以统筹兼顾，又可做到因地制宜。 联邦政府层面的主要法律为 《清洁水法案》 《联邦水污染法》 以及 《清洁空气法》。《清洁水法案》 和 《联邦水污染法》 是关于生猪养殖污染问题最主要的法律。该法案对养殖场规模进行了划分并制定了国家污染物排放消减制度。 《清洁空气法》 规定了大气污染物排放标准， 要求州政府和地方政府确定不符合国家空气质量标准的地区 （在法案中规定的 6 种标准污染物之一） [8] 。 不达标地区须在规定时间内提交计划， 计划中必须说明地区对于如何达标的做法。 因为生猪粪污中的氨是细颗粒污染物的主要来源之一， 因此控制集中饲养生猪地区的氨排放将是不达标地区首先实行的举措 [9] 。州级政府法律法规更加详细和有针对性。 根据《环境保护法》， 州政府颁布适用于当地条件且更严格的地方性环境保护法。 爱荷华州、 宾夕法尼亚州、 阿肯色州和肯塔基州制定了防止养殖所带来的水污染和异味的相关法律规定。 俄克拉荷马州要求大型养殖场在运营前制订污染预防计划， 并为养殖场经营者和养殖场工作人员提供定期培训。

3 中国与美国粪污资源化利用的异同与启示

3.1 异同分析

3.1.1 差异性分析

（ 1 ） 生猪粪污资源化利用侧重点不同。 我国是世界上人口最多的国家， 也是最大的肉类生产国， 无论是生猪养殖量还是养殖规模都远大于美国， 随之带来的污染压力也大于美国。 美国地广人稀， 粪污直接还田操作难度小， 而我国人均耕地资源较少， 耕地细碎化， 造成粪污直接还田利用困难。 因此与美国种养结合模式下直接还田利用不同， 我国粪污资源化利用重在解决产物消纳问题， 目前我国粪污资源化利用产物一部分进行还田利用， 还有一部分进行深加工处理，制作成便于运输的商品有机肥， 实现经济效益与环境效益双赢。

（ 2 ） 生猪养殖业发展情况不同。 在美国， 从事生猪养殖业的经营主体通常为大规模的家庭养殖场， 这些养殖场实力雄厚， 生产效率及产业发展水平较高，能够为粪污资源化利用提供先进的技术和充足的资金， 且这些养殖场通常配备有种植用地， 确保了资源化利用产物的消纳。 在我国， 一方面， 生猪经营主体通常为养殖规模小、 生产效率低的散养户， 其没有经济能力和技术进行粪污治理； 加之散养户综合素质较低， 粪污治理意愿与环保意识低下， 为粪污资源化利用工作的推进增大了难度。 另一方面， 规模养殖场在建厂初期往往无合理规划， 很多都建造在距离城镇较近的城乡结合处， 耕地资源较少， 使得种养脱离成为常态。

（ 3 ） 粪污资源化利用阶段不同。 美国经济能力和综合国力处于世界前列， 可利用资金、 技术与人才比我国要多。 且美国粪污资源化利用时间较长， 积累了丰富的技术与管理经验。 与美国相比， 我国生猪养殖业起步较晚， 生猪产业发展战略以保证产品供给， 满足人民消费需求为主要目标， 早期对于养殖污染的环保问题缺乏足够的关注度。 因此我国生猪养殖业需要兼顾产量与环境保护， 治理攻坚难度更大。

3.1.2 相似性分析

（ 1 ） 问题出现的背景相似。 两国都是在因规模化生产和种养脱离造成的严重环境污染甚至引发一系列社会问题的背景下提出的。 （ 2 ） 治理模式相似。 两国对于粪污污染问题都是采用资源化利用路径， 以种养结合模式为主导。

3.2 美国粪污资源化利用经验对中国的启示

3.2.1 资源化利用是解决污染问题的关键所在

在美国， 生猪粪污大多数进行还田处理， 且政府推行综合养分管理计划， 既可以防止粪污污染， 又可以发挥粪污最大的经济效益， 实现双赢。 学习美国规模化种植养殖综合养分管理的经验， 发展以种养结合为核心的生态循环农业， 对于生猪粪污处理应以减量化产生、 无害化处理、 资源化利用为重点， 引导生猪养殖场粪污处理配套设施的建设， 并给予一定的财政补贴， 出台土地政策， 支持种养结合， 计算不同土地的粪肥吸收量， 将粪肥使用纳入农田养分管理计划，确保粪肥施入农田后不会造成二次污染。 针对行政区内生猪粪污污染特点， 制订适合当地的粪污资源化利用方案。

3.2.2 粪肥资源利用技术标准化

从美国的经验来看， 从粪污产生源头、 中间收集与处理到最终的粪污还田， 都有严格的规定与技术标准， 便于粪污资源化利用的推广与应用。 2017 年开始， 我国相关标准密集出台， 如 《畜禽养殖废弃物资源化利用主推模式》 《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》 《畜禽规模养殖场粪污资源化利用设施建设规范 （试行）》 等。 但这些规定与技术标准出台时间较晚且属于国家层面， 部分规定简单、 宽松， 粪污资源化利用需要因地制宜推进， 目前地方政府层面尚缺乏细化的可操作政策， 生猪养殖场等相关利益者缺乏粪污资源化利用的技术指导， 造成粪污资源化利用成本高、 效果差。 因此在中央层面应细化粪污资源化利用技术标准， 地方政府需要结合本区域的实际情况，进一步制订操作性强、 易于落实的技术标准。

3.2.3 开展粪污资源化利用技术研发与教育培训

美国粪污资源化有效利用离不开其先进的处理技术与培训推广体系。 相比之下， 目前我国生猪养殖处理设备陈旧、 处理技术落后、 处理成本高， 且缺乏完整的培训体系， 相关负责人员素质较低。 因此， 我国应借鉴美国的经验， 产学研相结合， 展开粪污资源化利用技术研究工作， 通过政府与科研机构的合作将先进的技术及时推广。 通过相关扶持与经济激励政策，鼓励社会第三方机构加入粪污资源化利用行业， 为养殖户提供专业的粪污资源化利用技术与指导。

3.2.4 完善养殖污染法律体系

与美国完善的法律体系相比， 我国与养殖污染有关的法律出台较晚。 目前涉及畜禽养殖污染的法律有《中华人民共和国畜牧法》 《环境保护法》 和 《大气污染防治法》 等。这些法律的出台为生猪粪污资源化利用提供了一定的法律依据， 但这些法律规定多、 层次低且不全面， 缺乏专门针对畜禽养殖污染的法律。加之法律颁布后执法不力， 法律体系的不完善仍是制约我国生猪粪污资源化利用的一大因素。 因此我国需要完善当前畜牧业养殖污染的法律体系， 为我国生猪粪污资源化利用提供法律依据。

4 中国生猪粪污资源化利用前景

近些年来， 我国环保压力逐年增大， 政府对于养殖污染问题的管控力度也随之加强。2016 年起， 我国粪污资源化利用政策密集出台， 财政补贴力度加大，相关环保法律体系逐步建立与完善， 未来我国生猪粪污资源化利用势必会形成良性循环模式。 从处理技术角度来看， 我国目前粪污资源化利用技术较为成熟，一方面， 未来技术发展重点将是研发成本低和适用于当地地理环境的处理技术， 最大程度利用废弃物中的有效价值， 减少粪污对环境的污染； 另一方面， 通过提高粪污产物经济附加值也将是未来粪污资源化利用的一条可行之路， 通过配比一定添加剂， 制成绿色、肥效高、 效果好、 便于运输的商品有机肥， 有效解决粪污消纳问题。 从利用模式角度来看， 未来 “种养结合” 仍将是我国主推的粪污资源化利用模式， 以种养结合循环发展为重点， 合理规划建设养殖场， 引导农民使用农家有机肥， 根据各地实际情况因地制宜探索投入成本低、 治理效果好、 经济效益高的种养循环模式。 从运行机制来看， 未来粪污资源化发展重点在于疏通粪污资源化利用产业链， 破解养殖端和种植端不匹配的难题， 提高产品附加值， 真正做到将粪污变废为宝， 实现整个产业链的良性循环， 最终构建产业发展、 农民增收和环境保护目标兼顾的机制。