微生物異位發(fā)酵床在肉牛健康養(yǎng)殖上的應用

楊前平+李曉峰+熊琪+索效軍+張年+陳明新

摘要：針對傳統(tǒng)規(guī)模養(yǎng)牛在新的環(huán)保壓力下存在的問題，介紹了無污染零排放的有機農(nóng)業(yè)新技術——微生物發(fā)酵床在現(xiàn)代肉牛健康養(yǎng)殖中的應用，提出了資源化再生利用養(yǎng)殖新模式。

關鍵詞：微生物異位發(fā)酵床；肉牛；養(yǎng)殖；應用

中圖分類號：S823 文獻標識碼：B 文章編號：1007-273X（2017）11-0032-02

環(huán)境持續(xù)惡化、氣候變化愈發(fā)極端，倒逼世人更加關注污染對環(huán)境的破壞。養(yǎng)牛業(yè)對環(huán)境的污染表現(xiàn)在糞尿的大量排放， 主要涉及有害病原微生物、惡臭氣體、氮、磷、藥物殘留以及重金屬等污染。發(fā)酵床技術利用微生物發(fā)酵的無污染、零排放的有機農(nóng)業(yè)技術， 能夠同時解決養(yǎng)殖場糞尿污染問題，是目前養(yǎng)殖污染控制中最有效的資源化途徑， 成為目前國內(nèi)外研究的熱點領域。

1 養(yǎng)牛業(yè)對環(huán)境的污染情況

我國養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；目焖侔l(fā)展導致糞便產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日益嚴重。《第一次全國污染源普查公報》數(shù)據(jù)顯示，我國主要污染物排放量中農(nóng)業(yè)面源COD和TN排放量分別占全國排放量的43.7%和57.2%[1]。一個千頭牛場的牛糞日排泄量高達40～50 t。糞污中含有大量病原微生物、寄生蟲等，易造成人畜傳染病的發(fā)生，牛糞中釋放出CO2、NH3、H2S、CH4、CH3SH等刺激性氣體易造成空氣的污染；糞便污水隨意堆集、排放必將造成水體和農(nóng)田生態(tài)的破壞。養(yǎng)牛場糞便集中排放問題和牛糞綜合利用問題日益顯著，如何科學有效地處理糞污及資源化再生利用已成為亟待解決的問題。

2 牛糞的再生利用

肉牛、奶牛養(yǎng)殖集約化、規(guī)范化健康養(yǎng)殖的發(fā)展對牛糞處理提出了更嚴格的要求，應利用現(xiàn)代高新技術挖掘牛糞的生物利用，解決生態(tài)、環(huán)境污染問題，實現(xiàn)牛糞等廢棄物資源化再生利用，走生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展道路。

2.1 牛糞主要成分

牛糞主要成分：有機質(zhì)66.2%、CP12.9%、CF32.5%、NFE36.2%等，并含有Ca、P、維生素A、維生素B1、維生素B2、維生素B12、維生素C、維生素K、葉酸、泛酸、膽堿、葉黃素等多種元素，經(jīng)過微生物發(fā)酵處理后，營養(yǎng)價值得到提高，其中蛋白質(zhì)含量在14.20%以上，粗纖維含量在19.05%以下。

2.2 牛糞的常規(guī)再生利用途徑

2.2.1 飼料利用 處理后的牛糞可作為飼料飼喂豬、雞、鴨、兔等其他動物，也可作漁業(yè)餌料使用。

2.2.2 牛糞在能源方面的應用 牛糞可作為能源，既可直接燃燒，也可經(jīng)過處理后產(chǎn)生石油、甲烷、氫氣和乙醇等，并可應用于發(fā)電。牛是反芻動物，瘤胃中含有多種產(chǎn)沼氣的微生物，排出的牛糞中含有大量的菌種，用牛糞進行厭氧發(fā)酵可獲得沼氣，沼液沼渣等副產(chǎn)品處理后可用于養(yǎng)魚。有數(shù)據(jù)表明，10 t牛糞受熱分解產(chǎn)生的CH4可產(chǎn)生大約150 kW·h的電能。美國西華盛頓大學利用牛糞提煉出有機甲烷，將其作為汽車動力能源。

牛糞中含有大量的植物秸稈原生纖維和有機物質(zhì)，干燥粉碎后與煤炭以一定比例混合，加入添加劑、固硫劑，與牛糞木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等粘合制成牛糞生物質(zhì)燃料，可提高煤的燃燒性能、降低硫的排放量、減少大氣污染、節(jié)約能源物質(zhì)，解決牛糞堆積帶來的環(huán)境問題。牛糞中纖維素含量為22.00%、半纖維素含量為12.50%，其中的木質(zhì)纖維素進行處理后可轉(zhuǎn)化為糖，采用超聲波和堿處理可使還原糖率提高，糖進一步發(fā)酵成乙醇，可做成乙醇化的原料，可替代糧食生產(chǎn)乙醇。

2.2.3 牛糞在牛床墊料方面的利用 相較于用沙子（土）、稻殼、秸稈、木屑或者橡膠墊作臥床墊料，牛糞用作臥床墊料有衛(wèi)生、安全、舒適的優(yōu)點，可以增加牛的休息時間，減少病原微生物的繁殖，降低牛肢蹄病的發(fā)生率。牛糞腐殖質(zhì)中分離的益生菌群，制成的高溫和低中溫生物發(fā)酵床墊對于控制牛廢棄物的分解和減少臭氣的產(chǎn)生和揮發(fā)有一定的效果，其生產(chǎn)性能也得到相應的提高。

3 微生物發(fā)酵床技術在養(yǎng)牛業(yè)上的應用

發(fā)酵床技術始于日本，早期應用于養(yǎng)豬業(yè)，是一種新興的養(yǎng)殖模式。其核心是將微生物原理應用于生態(tài)環(huán)保養(yǎng)殖，以發(fā)酵床為載體，采用厚墊料，通過微生物的作用，使糞便降解、轉(zhuǎn)化，有效緩解了養(yǎng)殖場的環(huán)境污染問題[2]。該技術從源頭上控制養(yǎng)殖造成的環(huán)境污染，因其具有無污染、無排放、無臭氣和疾病發(fā)生率低的特點，最近幾年得到了廣泛的推廣和應用，并取得了良好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

發(fā)酵床養(yǎng)殖技術分為原位微生物發(fā)酵床技術和異位微生物發(fā)酵床技術。近年來畜牧專家將養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)酵床技術改進應用于肉牛養(yǎng)殖，探討出牛糞發(fā)酵的新模式。

3.1 “床場一體化”飼養(yǎng)管理技術

“床場一體化”飼養(yǎng)管理技術（Free-stall mattress bedding，F(xiàn)SMB），亦稱堆肥墊料系統(tǒng)（Compost bedding system，CBS）。是牛舍運動場與臥床一體化的設計，且與微生物發(fā)酵床技術相結(jié)合，對運動場實行遮雨處理，不僅使牛場全部（含運動場）實現(xiàn)雨污分離，確保糞污零排放，而且增加了臥床面積（6～10倍），使牛更舒適。

“床場一體化”飼養(yǎng)管理技術在美國和歐洲均有報道，主要集中在健康狀況、繁殖能力等評價和各種墊床材料的比較研究。通常認為，該技術可提高牛舒適度， 降低肢蹄病發(fā)生率，提高繁殖性能等。

3.1.1 “床場一體化”牛舍設計 以堆肥為基料的“床場一體化”牛舍設置一個室內(nèi)或室外的混凝土飼料通道，在墊床周圍設立約1.2 m高的圍欄，且設置1～4條用于投喂飼料和機器設備通行的步行通道。牛舍側(cè)墻高約需5 m以上，以便于更好地通風和旋耕機的通行作業(yè)。墊床表面的干燥有兩種措施：①在牛舍一定的距離設置風扇，氣流流向厚墊料的表層助其干燥。②每天用旋耕機進行兩次墊料翻拋，將糞便與墊料混合均勻。相比于傳統(tǒng)的拴系式或散養(yǎng)式牛欄，堆肥式發(fā)酵床牛舍使牛有更自由的活動區(qū)域，同時也可以減少糞肥的儲存空間和成本，節(jié)省勞動力和糞便處理的成本。endprint

3.1.2 微生物發(fā)酵床的制作 發(fā)酵床主要由有機墊料組成，合理的比例配制也能促進微生物的發(fā)酵和糞便的快速分解。墊料主要成分為木屑，可以占到50%；其他成分為谷殼、糞便、米糠等，同時加入約0.3%的粗鹽有利用于墊料的發(fā)酵。將微生物發(fā)酵菌劑、米糠、鋸屑等按一定比例混合后，加入一定數(shù)量的含簡單碳源、氮源及微量元素的微生物營養(yǎng)液，混合均勻并調(diào)節(jié)其含水量達到50%～60%，保證有益菌能夠大量繁殖。

將已翻攪均勻的墊料堆積成1.2～1.3 m高度。堆積過程中，要注意噴水調(diào)節(jié)，水分保持在50%～60%。堆積后，外圍用麻袋鋪蓋，以利于發(fā)酵。發(fā)酵注意溫度控制，第2天溫度要在45 ℃以上，以后溫度將保持在50～70 ℃。因為50 ℃的高溫不會傷害反而有利于乳酸菌、酵母菌、光合作用細菌等益生菌的繁殖。發(fā)酵時間4～7 d（與外界氣溫有關），經(jīng)過發(fā)酵就可制成供發(fā)酵床用的有機墊料。

3.2 異位發(fā)酵

異位生物發(fā)酵床綜合治污技術是針對原位發(fā)酵床存在的弊端而進行的技術改良。是發(fā)酵床與畜禽養(yǎng)殖分離的模式對養(yǎng)殖廢棄物進行處理，將養(yǎng)殖舍產(chǎn)生的糞尿轉(zhuǎn)運至外建墊料發(fā)酵舍，再利用微生物菌群進行生物降解處理。異位生物發(fā)酵床主要由發(fā)酵槽、發(fā)酵墊料、發(fā)酵微生物接種劑、翻堆裝備、糞污管道、防雨棚等組成。糞污的降解過程以好氧發(fā)酵為主導并且有厭氧發(fā)酵和兼性厭氧發(fā)酵。在降解處理中，翻拋機還會對發(fā)酵床進行翻拋，使墊料與糞尿混合充分，使微生物菌種發(fā)生作用，使糞污及時、充分地分解，轉(zhuǎn)化生成生物高效的有機肥或者進行墊料的二次使用。與傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式相比， 異位生物發(fā)酵床綜合治污技術真正實現(xiàn)了養(yǎng)殖無排放、無污染、無臭氣的零排放清潔生產(chǎn)。

3.3 異位微生物發(fā)酵床的技術優(yōu)點

異位發(fā)酵床異于原位發(fā)酵床的優(yōu)點， 即在解決固糞的同時利用微生物發(fā)酵升溫持續(xù)有效地控制處理廢水， 避免了原位發(fā)酵床中由于牛場廢水量大且超過發(fā)酵床自身的消納能力而引發(fā)的床體內(nèi)部污染并“死床”的問題。①較好地解決了養(yǎng)殖對環(huán)境的污染。利用特種微生物迅速有效地降解、消化糞污中的有機化合物。最終轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，通過蒸發(fā)，排入大氣，從而沒有任何廢棄物排出養(yǎng)殖場，真正達到養(yǎng)殖零排放的目的。②從社會效益來看，糞尿經(jīng)發(fā)酵床墊料發(fā)酵后能提高肥效，還田后還能增加土壤的有機質(zhì)， 減少了化肥的使用；同時由于發(fā)酵，殺死了墊料和糞尿中的大部分病原體和寄生蟲，大大地減少了農(nóng)藥的施用，有效保護了土壤環(huán)境，提高了農(nóng)作物的生物安全。③變廢為寶，場外墊料工藝使用的墊料一般可連續(xù)使用2～3年，由于墊料有較好的散落性，又是十分優(yōu)質(zhì)的有機肥，對土壤改造有良好的作用，2～3年可將其裝包出售。發(fā)酵床內(nèi)的墊料產(chǎn)生的有機質(zhì)的含量可高達35%以上，經(jīng)加工可制成高端有機肥，既可替代食用菌栽培料生產(chǎn)食用菌，同時還可用于作物生產(chǎn)。

異位發(fā)酵床技術作為一種新型環(huán)保技術為養(yǎng)殖業(yè)開辟了新的健康養(yǎng)殖途徑，其具有的成本低、耗料少、效益高、操作簡單、發(fā)酵過程動態(tài)持續(xù)等優(yōu)點，實現(xiàn)了資源的綜合循環(huán)利用， 具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國環(huán)境保護部，中華人民共和國國家統(tǒng)計局，中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.第一次全國污染源普查公報[N].人民日報，2010-02-10（16）.

[2] 王志強，沈曉昆.日本的發(fā)酵床養(yǎng)豬技術[J].世界農(nóng)業(yè)，2004（2）：50-51.endprint