以種養(yǎng)結(jié)合模式推進(jìn)養(yǎng)殖氨減排的治理

氨氣是地球大氣中唯一的堿性氣體。氨氣可以同水及酸性物質(zhì)反應(yīng)，大氣中 1 體積水能溶解 700 體積的氨，這意味著當(dāng)大氣濕度增高時(shí)，氨更容易與水進(jìn)行反應(yīng)。氨極易與二氧化硫、二氧化氮發(fā)生大氣化學(xué)反應(yīng)生成硫酸銨、硝酸銨等二次無(wú)機(jī)顆粒物，生成細(xì)顆粒物（PM2.5）。觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，銨根離子在京津冀及其周邊地區(qū)秋冬季 PM2.5 中占比約 10%，僅次于有機(jī)物、硝酸根離子和硫酸根離子 。在氨大量存在的條件下，大氣中的二氧化硫和二氧化氮轉(zhuǎn)化成硫酸鹽和硝酸鹽的速度會(huì)急劇增加，從而促進(jìn)二次無(wú)機(jī)顆粒物的生成。因此，氨氣是霧霾形成的重要“推手”。在我國(guó)大氣二氧化硫和氮氧化物得到一定程度控制的情況下，降低氨排放將成為控制大氣二次無(wú)機(jī)顆粒物生成、降低 PM2.5 濃度的重要途徑之一。

在近 20 年時(shí)間里，我國(guó)一直是全球最大的氨排放國(guó)。據(jù)北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，2006 年我國(guó)氨排放總量為 980 萬(wàn)噸，超過(guò)北美與歐洲的總和。以京津冀區(qū)域?yàn)槔?016 年氮沉降每平方公里每年達(dá) 6.1 噸。氮沉降主要來(lái)源就是氨氣，而氨氣的 80% 都來(lái)自農(nóng)業(yè)，主要來(lái)自種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)。

農(nóng)業(yè)氨減排勢(shì)在必行

全球氨排放大多與肉乳品業(yè)相關(guān)。除了畜禽養(yǎng)殖和廢棄物處理過(guò)程產(chǎn)生大量氨外，喂養(yǎng)畜禽所需飼糧的種植過(guò)程氮肥施用也會(huì)產(chǎn)生大量的氨。自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的養(yǎng)殖模式從家庭和傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式向集約化養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)變。因此，種植和家庭副產(chǎn)品作為飼料利用的比例迅速降低，畜禽養(yǎng)殖廢棄物作為有機(jī)肥利用的效率也顯著下降——“種”和“養(yǎng)”的脫節(jié)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)成分循環(huán)鏈條的中斷和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用效率的降低。以生豬養(yǎng)殖為例，在系統(tǒng)尺度（土壤—飼料—生豬）上，氮利用效率從改革開(kāi)放前的 18.5%，下降到了 11.4%。截至 2013年，總氮損失為 4.22 萬(wàn)噸，比改革開(kāi)放前增加了 56.9%。

多年來(lái)，畜牧業(yè)主要關(guān)注欄舍內(nèi)氨氣濃度對(duì)畜禽健康和生長(zhǎng)性能的影響，卻忽視了畜禽養(yǎng)殖對(duì)大氣氨氣水平的影響。近年來(lái)，氨排放對(duì)大氣環(huán)境污染的影響逐漸受到重視，控制畜禽養(yǎng)殖氨排放才逐漸得到重視。根據(jù)最新調(diào)查顯示，氨減排有利于降低大氣中 PM2.5 的濃度。2019 年 12 月 18 日，印遇龍?jiān)菏吭趪?guó)家大氣污染防治攻關(guān)聯(lián)合中心組織的“大氣重污染成因與氨排放管控研究報(bào)告專家論證會(huì)”上發(fā)言，提出種養(yǎng)結(jié)合是控制氨污染的主要措施，該提議得到了與會(huì)專家的一致認(rèn)同。

其實(shí)，我國(guó)政府一直在倡導(dǎo)農(nóng)業(yè)氨減排。2020 年6 月 5 日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部部長(zhǎng)韓長(zhǎng)賦在中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究會(huì)第一屆會(huì)員代表大會(huì)上表示，推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，重點(diǎn)要做到“四個(gè)突出”；其中，在“突出資源節(jié)約”中強(qiáng)調(diào)了持續(xù)推進(jìn)化肥農(nóng)藥減量增效，在“突出生態(tài)保育”中強(qiáng)調(diào)要探索推廣農(nóng)牧結(jié)合、種養(yǎng)循環(huán)模式 ?！洞髿馕廴痉乐涡袆?dòng)計(jì)劃》就指出，全面推行清潔生產(chǎn)，積極開(kāi)發(fā)緩釋肥料新品種，減少化肥施用過(guò)程中氨的排放。張?jiān)鼋艿冉ㄗh，我國(guó)應(yīng)大力推行種養(yǎng)結(jié)合模式，調(diào)整畜禽養(yǎng)殖布局和規(guī)模，提高農(nóng)田有機(jī)肥施用比例，減少化肥的施用；基于畜禽養(yǎng)殖糞便管理系統(tǒng)的氮物質(zhì)流，從飼喂、畜禽圈舍、糞污存儲(chǔ)、糞肥土地利用 4 個(gè)方面著手采取相應(yīng)的控制措施。其中，畜禽養(yǎng)殖氨控制措施主要包括降低畜禽日糧中的粗蛋白質(zhì)含量和分階段精準(zhǔn)飼喂等，從源頭上減少氮的攝入。來(lái)自養(yǎng)殖業(yè)的氮排放主要是畜禽養(yǎng)殖及其糞便處理過(guò)程中的氮素?fù)p失，發(fā)生在糞便清掃和臨時(shí)堆積、高溫好氧堆肥、厭氧發(fā)酵和沼液儲(chǔ)存過(guò)程中。而隨著人民生活水平的提高和人口的增長(zhǎng)，我國(guó)對(duì)肉乳蛋品的需求有增無(wú)減，農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖氮污染的形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻。

推進(jìn)種養(yǎng)結(jié)合模式是控制養(yǎng)殖氮減排的關(guān)鍵

解決農(nóng)業(yè)源氨排放問(wèn)題，必須從種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)同時(shí)著手：減少種植業(yè)氮肥的施用量，以及控制工業(yè)上氮和氮肥生產(chǎn)企業(yè)的無(wú)組織排放；同時(shí)，提高養(yǎng)殖業(yè)氮利用率和規(guī)范畜禽糞污的資源化利用。針對(duì)各區(qū)域土壤、海拔、氣候、種植和養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推進(jìn)種養(yǎng)結(jié)合模式將“種”和“養(yǎng)”相連接，這是提高農(nóng)業(yè)氮利用效率的突破口。然而，不同區(qū)域存在著地理環(huán)境、水文狀況和氣候條件的差異，推廣哪些種養(yǎng)結(jié)合模式，如何平衡碳排放、氮排放和硫排放的關(guān)系，以及推算適宜種養(yǎng)結(jié)合模式的成本效益分析等，都是亟待解決的問(wèn)題。從筆者角度來(lái)看，在研發(fā)種養(yǎng)結(jié)合技術(shù)時(shí)應(yīng)注意以下 4 點(diǎn)。

（1）畜禽飼養(yǎng)技術(shù)應(yīng)強(qiáng)調(diào)精準(zhǔn)。從飼料配方的角度上，在畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中應(yīng)大力推行“低蛋白日糧”技術(shù)和分階段精確飼喂技術(shù)；而對(duì)于反芻動(dòng)物來(lái)說(shuō)，則可增加青貯飼料或者玉米喂養(yǎng)的比例。在禁用除中藥外的所有促生長(zhǎng)類藥物飼料添加劑品種的基礎(chǔ)上，嚴(yán)控飼料重金屬水平；同時(shí)，優(yōu)化可溶性纖維、發(fā)酵飼料和益生元等功能性飼料添加劑的應(yīng)用技術(shù)，為動(dòng)物后腸微生物提供更好的環(huán)境以提高氮的利用率，從而降低畜禽氨氣的產(chǎn)生；在欄舍中以物理方法降低養(yǎng)殖環(huán)境中的氨氣水平，適當(dāng)使用吸附劑并輔之以環(huán)境濕度的控制，減少氨氣在空氣中水分子中的溶解。

（2）在養(yǎng)殖過(guò)程中大力推行采用干清糞而非水泡糞工藝，杜絕水沖式清糞工藝。水泡糞雖然可以提高勞動(dòng)效率，節(jié)約勞動(dòng)成本和用水，但長(zhǎng)期泡糞會(huì)形成厭氧發(fā)酵，這不僅會(huì)產(chǎn)生大量氨，也會(huì)產(chǎn)生硫化氫和甲烷等有害氣體。而水沖式清糞的最大問(wèn)題是給糞污資源化利用造成困難，不利于固液分離和糞便的發(fā)酵。與之相比，采用干清糞工藝可將氮素?fù)p失降低 57.6%，因此是 3 種工藝中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失最少、肥料價(jià)值最高、處理最易的理想清糞工藝模式。

（3）注意選擇種養(yǎng)結(jié)合技術(shù)模式中的糞污處理/資源化利用方式。從控氨的角度來(lái)說(shuō)，應(yīng)由高溫好氧堆肥逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫m溫厭氧堆肥。研究發(fā)現(xiàn)，在高溫好氧堆肥的過(guò)程中，養(yǎng)分氨化、硝化、反硝化等作用造成的氮損失最高可達(dá) 78%。因此，控制發(fā)酵的溫度是減少氮損失的必要條件，這不僅對(duì)發(fā)酵技術(shù)提出了嚴(yán)苛的要求，還需留意季節(jié)性環(huán)境變化對(duì)氨排放的影響。使用密閉的罐式或筒式儲(chǔ)藏設(shè)施可以降低糞便與空氣的接觸面積，添加酸性物質(zhì)降低 pH 值，以及添加陽(yáng)離子吸附類物質(zhì)固定銨離子也都是堆肥過(guò)程中降低氨排放的有效措施。在糞污厭氧發(fā)酵及沼液貯存過(guò)程中盡量縮短沼液發(fā)酵和存貯的時(shí)間也能有效降低氮損失。

（4）在精準(zhǔn)日糧和低蛋白日糧技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)新型有機(jī)肥料減量增效技術(shù)。應(yīng)分區(qū)域、分作物開(kāi)發(fā)新型施肥技術(shù)，減少氮素在施肥過(guò)程中的流失。

建議

（1）養(yǎng)殖氮減控措施的推進(jìn)離不開(kāi)多部門協(xié)調(diào)合作和多學(xué)科交叉研究。氨減排措施的實(shí)行仍會(huì)面臨著如下問(wèn)題：①除京津冀及周邊“2+26”城市外，我國(guó)大部分地區(qū)缺乏對(duì)氮排放量和排放規(guī)律的系統(tǒng)估算，缺乏對(duì)大氣環(huán)境中氨的濃度水平、季節(jié)變化和區(qū)域分布與養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)變化結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的監(jiān)控；②我國(guó)多數(shù)地區(qū)散養(yǎng)戶占主體的養(yǎng)殖現(xiàn)狀，使得控氨措施的推進(jìn)舉步維艱；③規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)雖有糞便和污水處理設(shè)施，但設(shè)施運(yùn)行率差強(qiáng)人意；④非洲豬瘟橫行我國(guó)生豬產(chǎn)業(yè)，導(dǎo)致環(huán)控管理不得不適當(dāng)“松綁”。政策和機(jī)制的重要性無(wú)須多言，從規(guī)律探索和技術(shù)研發(fā)的角度來(lái)說(shuō)，抓住養(yǎng)殖氮減控過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，多學(xué)科聯(lián)合展開(kāi)專項(xiàng)研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)是做好養(yǎng)殖氨減排的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

（2）氮減排須結(jié)合分區(qū)精準(zhǔn)控制大氣二氧化硫和氮氧化合物的排放。值得注意的是，雖然減少氨排放可以有效控制 PM2.5，但也會(huì)加劇我國(guó)南方地區(qū)的酸雨問(wèn)題。因此，氨污染控制應(yīng)分區(qū)域并采取不同的措施來(lái)推進(jìn)。對(duì)于南方地區(qū)，尤其是長(zhǎng)江中下游平原和四川盆地來(lái)說(shuō)，減氨須與減二氧化硫、減氮氧化合物等酸性氣體協(xié)同進(jìn)行，相輔相成。相比而言，北方地區(qū)氮排放與酸雨產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)的問(wèn)題則并不突出。

總之，氨減排治理絕非一朝一夕之事，應(yīng)該在建立“環(huán)保牽頭、部門聯(lián)動(dòng)”機(jī)制的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化氣象、水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等學(xué)科的交叉研究，因地制宜推廣種養(yǎng)結(jié)合模式，綜合其他大氣污染物的排放進(jìn)行分區(qū)精準(zhǔn)控制，以期在不久的將來(lái)從根本上控制氨的排放量，改善我國(guó)大氣質(zhì)量。

（作者：劉紅南，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)；印遇龍，中國(guó)工程院 中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所?！吨袊?guó)科學(xué)院院刊》供稿）