畜禽养殖废弃物资源化利用是贯彻落实绿色发展新理念和推进农业供给侧改革的重要举措。习近平总书记在中央财经领导小组会议第十四次会议上强调，加快推进畜禽养殖废弃物处理和资源化，关系6亿多农村居民生产生活环境，关系能不能不断改善土壤地力、治理好农业面源污染，是一件利国利民长远的大好事。为贯彻2018年中央1号文件精神，落实全国推进质量兴农、绿色兴农、品牌强农工作会议部署，加快推进福建省畜禽粪污资源化利用，确保畜禽粪污实现资源化利用，省农业厅印发了《福建省加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用实施方案》。2018年，畜禽粪污资源化利用取得初步成效，但在具体实施工作中依然存在畜禽养殖液体粪污资源化利用管理难度大、肥水利用效率低等问题，极大地制约了畜禽粪污合理的资源化。
武夷学院与福建省致青生态环保有限公司开展产学研联合创新，通过研发沼液智能施用技术及设备，有效构建种养结合、农牧循环的可持续利用体系与模式。项目充分体现循环经济思想，有效提升了农产品安全生产水平和农业节能减排水平，为当地农民增产增收和农村社会和谐发展提供有效保障。
二、实施进展
1.项目主要研究内容
（1）针对丘陵山区典型作物增产限制性因素，探究沼液施用下土壤成分运移及微生物群落演替的时空分布规律，评估作物各生育期根系生长及养分积累对沼液施用的响应，构建作物生长预测模型，揭示作物增产机理。（基础研究）
（2）针对沼液施用智能化程度低、系统性弱等问题，开发泛在化传感器及实时感知、测量、捕获和传递信息的系统及流程，集成沼液智能化施用设备，实现沼液智能施用过程多时空维度数据实时采集及智能调控。（应用基础研究）
（3）针对实际农田的复杂性，基于多源感知采集融合的大数据平台，建立沼液智能化施用的台账制度，实现多途径耦合、多因素协同、多尺度调控的原位作物增产策略，构建沼液智能施用的高效技术体系与商业模式。（应用研究）
2.项目解决的技术难题
（1）解决了沼液施肥易堵塞管道的问题
沼液施用最大的困难在于沼液悬浮物和胶体、溶解性有机物浓度较高，存在固体粒径大、沼液风干凝固及藻类滋生等现象，极易堵塞施毛管及滴头。管道堵塞问题将严重减少设备使用寿命，降低沼液施用效率，影响用户使用满意度。目前普遍采取过滤器同时配合冲洗管路方式防止管道堵塞，依旧存在过滤膜清洗不彻底的问题。课题组通过使用沼液施用专用黑白套管、沼液过滤器以及配合自动加温反冲洗方式，从而解决沼液施用易堵塞管道的问题。
（2）解决了沼液精准施肥的问题
要实现沼液肥精准施用，精细化、智能化控制是减少不当人为干扰因素的有效手段，是现代化农业发展的趋势。课题组通过解决①沼液肥针对不同作物的精准施肥方案；②沼液成分的相对稳定以及快速实时监测；③智能化控制沼液肥施用时的稀释和营养微调整；④沼液肥的管道输送和控量施用等问题，结合其他物联网设备与信息系统，实现沼液肥的智能化精准施肥。
（3）解决了沼液还田的管理问题
3.推广应用情况
学校与福建省畜牧总站签署了产品所使用的——“人工智能+沼液资源化利用”技术推广协议，产品及项目建设被列入数字福建“双百工程”（人工智能百项深度应用场景、人工智能百项应用示范项目）。2021年被农业农村部信息中心推介为“数字农村新技术新产品新模式优秀项目”。
目前，该技术设备已在连江县绿明农牧有限公司、福建省南平市南山生态园（长富第十四牧场）、平和县正赢畜牧养猪专业合作社、建瓯市前锋果蔬专业合作社等福建省多个地市32家种养企业/合作社等单位推广使用，设备销售数量达120台套。
三、主要特点
（1）利用水肥一体化设施简化沼液发酵工艺，降低沼液利用成本，通过试验总结作物养分吸收量和特征，推荐适宜当地沼液安全灌溉的制度。
（2）开发出适用于沼液安全灌溉制度的人工智能系统。在沼液成分研究和安全灌溉制度方案的基础上，结合现在较为成熟的人工智能技术，开发人工智能管理沼液自动化施用设备。研究智能化分析决策的沼液施用方法。通过设定几个决策因子（沼液EC、pH值、施肥时长、沼液/肥料用量、土壤温湿度、气象数据等），综合测算出每一条施肥任务的权重和执行条件，基于大数据算法和机器学习等技术，不断调整施肥任务，通过云服务器下发给控制模块。实现动态、智能施肥。
（4）研究出适应沼液施用的过滤膜的清洗方法。测量不同过滤膜清洗方法和参数对清洗效果和能源损耗的影响。通过设定压力差值实现自动反冲洗和定时自动反冲洗，设计出一套高效、自动化、节能的沼液过滤工艺，延长沼液智能化施用设备使用寿命。
（5）研发了适应丘陵山区产业特色的沼液智能化施用装备。将沼液施用的关键设备集成到可移动式的箱体（集装箱）内，并且具备吊车、钩车可方便装卸托运的条件，方便移动和运输。设备供电部分采用太阳能+蓄电池供电，满足数据采集、控制器等运行条件；输送动力上兼容柴油动力机组；整体设备可在户外、偏远地区、无供电接入等极端条件下保障沼液智能施用。
（6）构建了种养结合、农牧循环的产业链。以沼液智能施用为纽带，通过采取“畜禽粪污干湿分离、沼液回收、种养循环利用”等措施，构建“生态养殖+沼液回用+生态种植”的特色循环链，实现种养优势互补和良性生态循环。
四、成效经验
沼液智能化施用技术设备已在32个项目中推广使用，累计安装设备120台套，累计服务种植面积逾20000亩，年施用沼液超20万吨。大量沼液作为肥料用于种植业生产既能降低原有的养殖废水处理成本，又能降低种植业的施肥成本，同时还能改良土壤，提高作物品质，促进农民增收。
1.降低养殖废水处理成本
按达标排放标准或农业灌溉用水标准，养殖场沼液处理运行成本均在5元/吨以上，沼液智能化施用技术设备目前应用的各项目年可施用沼液超20万吨，节约污水处理成本超100万元/年。
2.替代化肥，降低施肥成本
根据对福建省不同地市养殖场沼液取样分析，沼液中的全氮含量平均值约为0.08%，全磷含量平均值约为0.18%，每吨沼液的氮含量与1.74kg尿素（含氮量46%）相当，P2O5含量与25.6kg过磷酸钙（P2O5含量16%）相当。按尿素（含氮量46%）3000元/吨、过磷酸钙（P2O5含量16%）800元/吨计算，每吨沼液施用可减施化肥25.7元。年施用沼液20万吨，可节约化肥采购成本514万元。
3.改良土壤，提升种植收益
连江县绿明农牧有限公司推广使用经验，示范项目周边种植地施用沼液后，每亩可增产489千克火龙果，可增加收入1956元。
福建省南平市南山生态园（长富第十四牧场）推广使用经验，采用沼液施肥施用沼液后，每亩可增产200千克蔬菜，可增加收入1000元。
平和县正赢畜牧养猪专业合作社推广使用经验，通过沼液和粪肥的联合施用，蜜柚产量可提高约15%(提高900-1200斤/亩)，可以提高2度蜜柚甜度，新增蜜柚产值2100元/亩。
沼液施用带来的收益与种植作物种类有关，也与区域的特色农产品有关。长期单一施用化肥的土壤，将沼液替代部分化肥施用后都能增产增收、提高农产品品质，以每亩增加种植业产出1000元计，2万亩种植地年新增种植业产出1000万元，有效提高了菜农、果农的种植收入。
五、推广实施计划
1.主要推广用户
实行种养结合、粪污资源化利用的养殖户，以及以有机肥替代化肥进行生态种植的种植户。
2.主要应用场景
（1）种养结合、农牧循环：以沼液智能施用为纽带，通过采取“畜禽粪污干湿分离、沼液回收、种养循环利用”等措施，构建“生态养殖+沼液回用+生态种植”的特色循环链，实现种养优势互补和良性生态循环。
（2）现代化绿色种植：以沼液智能施用为驱动力，利用沼液的“生物农药”和“生物肥料”双重功能，通过精确调节土壤整理营养结构及优化土壤微生物功能菌群，有效降低肥料成本及提高土壤有机质和肥力，促进作物增产，改善农产品质量，从而有效实现农作物绿色种植。
3.推动标准建设
目前福建省地方标准《沼液还田土地承载力测算技术规范》已经编制完成，进入报批阶段。下一步项目组计划对标准进行宣贯，推动标准落地实施，指导沼液还田工作顺利开展。同时项目组已计划开展长期种植试验对标准进行验证，根据验证结果及时修订标准，推动沼液还田科学高效开展。