微生物異位發(fā)酵床在肉牛健康養(yǎng)殖上的應(yīng)用

楊前平+李曉峰+熊琪+索效軍+張年+陳明新

摘要：針對(duì)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(jī)農(nóng)業(yè)新技術(shù)——微生物發(fā)酵床在現(xiàn)代肉牛健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用，提出了資源化再生利用養(yǎng)殖新模式。

關(guān)鍵詞：微生物異位發(fā)酵床；肉牛；養(yǎng)殖；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：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(guān)注污染對(duì)環(huán)境的破壞。養(yǎng)牛業(yè)對(duì)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(shù)利用微生物發(fā)酵的無污染、零排放的有機(jī)農(nóng)業(yè)技術(shù)， 能夠同時(shí)解決養(yǎng)殖場(chǎng)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(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

1 養(yǎng)牛業(yè)對(duì)環(huán)境的污染情況

我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；目焖侔l(fā)展導(dǎo)致糞便產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重?！兜谝淮稳珖?guó)污染源普查公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)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(guó)排放量的43.7%和57.2%[1]。一個(gè)千頭牛場(chǎng)的牛糞日排泄量高達(dá)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(chǎng)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(xué)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(duì)牛糞處理提出了更嚴(yán)格的要求，應(yīng)利用現(xiàn)代高新技術(shù)挖掘牛糞的生物利用，解決生態(tài)、環(huán)境污染問題，實(shí)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(jī)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(yíng)養(yǎng)價(jià)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(dòng)物，也可作漁業(yè)餌料使用。

2.2.2 牛糞在能源方面的應(yīng)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(yīng)用于發(fā)電。牛是反芻動(dòng)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(jìn)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(guó)西華盛頓大學(xué)利用牛糞提煉出有機(jī)甲烷，將其作為汽車動(dòng)力能源。

牛糞中含有大量的植物秸稈原生纖維和有機(jī)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)，可以增加牛的休息時(shí)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(duì)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(yīng)的提高。

3 微生物發(fā)酵床技術(shù)在養(yǎng)牛業(yè)上的應(yīng)用

發(fā)酵床技術(shù)始于日本，早期應(yīng)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(yīng)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(chǎng)的環(huán)境污染問題[2]。該技術(shù)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(diǎn)，最近幾年得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。

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

3.1 “床場(chǎng)一體化”飼養(yǎng)管理技術(shù)

“床場(chǎng)一體化”飼養(yǎng)管理技術(shù)（Free-stall mattress bedding，F(xiàn)SMB），亦稱堆肥墊料系統(tǒng)（Compost bedding system，CBS）。是牛舍運(yùn)動(dòng)場(chǎng)與臥床一體化的設(shè)計(jì)，且與微生物發(fā)酵床技術(shù)相結(jié)合，對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)實(shí)行遮雨處理，不僅使牛場(chǎng)全部（含運(yùn)動(dòng)場(chǎng)）實(shí)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(chǎng)一體化”飼養(yǎng)管理技術(shù)在美國(guó)和歐洲均有報(bào)道，主要集中在健康狀況、繁殖能力等評(píng)價(jià)和各種墊床材料的比較研究。通常認(rèn)為，該技術(shù)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(chǎng)一體化”牛舍設(shè)計(jì) 以堆肥為基料的“床場(chǎng)一體化”牛舍設(shè)置一個(gè)室內(nèi)或室外的混凝土飼料通道，在墊床周圍設(shè)立約1.2 m高的圍欄，且設(shè)置1～4條用于投喂飼料和機(jī)器設(shè)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(fēng)和旋耕機(jī)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(shè)置風(fēng)扇，氣流流向厚墊料的表層助其干燥。②每天用旋耕機(jī)進(jìn)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(dòng)區(qū)域，同時(shí)也可以減少糞肥的儲(chǔ)存空間和成本，節(jié)省勞動(dòng)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(jī)墊料組成，合理的比例配制也能促進(jìn)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(shí)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(jiǎn)單碳源、氮源及微量元素的微生物營(yíng)養(yǎng)液，混合均勻并調(diào)節(jié)其含水量達(dá)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?yàn)?0 ℃的高溫不會(huì)傷害反而有利于乳酸菌、酵母菌、光合作用細(xì)菌等益生菌的繁殖。發(fā)酵時(shí)間4～7 d（與外界氣溫有關(guān)），經(jīng)過發(fā)酵就可制成供發(fā)酵床用的有機(jī)墊料。

3.2 異位發(fā)酵

異位生物發(fā)酵床綜合治污技術(shù)是針對(duì)原位發(fā)酵床存在的弊端而進(jìn)行的技術(shù)改良。是發(fā)酵床與畜禽養(yǎng)殖分離的模式對(duì)養(yǎng)殖廢棄物進(jìn)行處理，將養(yǎng)殖舍產(chǎn)生的糞尿轉(zhuǎn)運(yùn)至外建墊料發(fā)酵舍，再利用微生物菌群進(jìn)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(dǎo)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(jī)還會(huì)對(duì)發(fā)酵床進(jìn)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(shí)、充分地分解，轉(zhuǎn)化生成生物高效的有機(jī)肥或者進(jìn)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(shù)真正實(shí)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(shù)優(yōu)點(diǎn)

異位發(fā)酵床異于原位發(fā)酵床的優(yōu)點(diǎn)， 即在解決固糞的同時(shí)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(chǎng)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(duì)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(jī)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(chǎng)，真正達(dá)到養(yǎng)殖零排放的目的。②從社會(huì)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(jī)質(zhì)， 減少了化肥的使用；同時(shí)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(hù)了土壤環(huán)境，提高了農(nóng)作物的生物安全。③變廢為寶，場(chǎng)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(jī)肥，對(duì)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(jī)質(zhì)的含量可高達(dá)35%以上，經(jīng)加工可制成高端有機(jī)肥，既可替代食用菌栽培料生產(chǎn)食用菌，同時(shí)還可用于作物生產(chǎn)。

異位發(fā)酵床技術(shù)作為一種新型環(huán)保技術(shù)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(jiǎn)單、發(fā)酵過程動(dòng)態(tài)持續(xù)等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了資源的綜合循環(huán)利用， 具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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