浙江省發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)應(yīng)用探討

周斌

(浙江省畜牧技術(shù)推廣總站，浙江 杭州 310020)

近年來，浙江省以“綠水青山就是金山銀山”理念為指引，按照“雙高”農(nóng)業(yè)強(qiáng)省的總體要求，以綠色發(fā)展為主線，大力推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖污染整治與廢棄物資源化利用，積極探索新技術(shù)新模式，發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)作為浙江省科學(xué)養(yǎng)豬8大主推技術(shù)之一，在節(jié)水、占地、污水處理等方面相對優(yōu)勢明顯。

發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)是根據(jù)微生態(tài)理論和生物發(fā)酵理論，結(jié)合微生物學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等原理，將微生物菌群、木屑、稻殼等按一定比例進(jìn)行混合，并利用高轉(zhuǎn)化率的微生物復(fù)合菌群[1]及墊料的物理吸附和分散作用，持續(xù)、穩(wěn)定地將畜禽的糞尿廢棄物轉(zhuǎn)化為多種營養(yǎng)物質(zhì)與能量的技術(shù)。發(fā)酵床模式是利用發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)糞尿完全降解的無污染、零排放目標(biāo)的新環(huán)保型養(yǎng)殖模式[2-3]，該養(yǎng)殖模式最早始于日本[4]，1993年由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)李鐵堅(jiān)引入中國，隨后在福建、山東、遼寧等地大量推廣[5]。

1 浙江省發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 浙江省發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)應(yīng)用情況

2006年，浙江省引入發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)。截至2017年10月底，全省應(yīng)用發(fā)酵床技術(shù)養(yǎng)殖場323個(gè)，占全省保留場總數(shù)的5.3%，其中12個(gè)尚未運(yùn)行，實(shí)際應(yīng)用場311個(gè)。其中，衢州、嵊州、麗水、溫州、杭州、嘉興、寧波、金華、臺(tái)州、紹興應(yīng)用數(shù)分別為 197、22、25、21、18、1、11、10、3、3個(gè)。衢州市應(yīng)用數(shù)最多，197個(gè)養(yǎng)殖場應(yīng)用發(fā)酵床技術(shù)，占當(dāng)?shù)乇Ａ魣龅?2.6%。全省發(fā)酵床養(yǎng)殖總存欄36.17萬頭，面積27.24萬m2，日用水量2 625.14 t，日糞污處理量2503.03 t。

1.2 浙江省發(fā)酵床技術(shù)模式

1.2.1 接觸式發(fā)酵床

接觸式發(fā)酵床主要是通過新建或改建原有豬舍，豬直接同發(fā)酵床接觸的飼養(yǎng)模式。豬飼喂采用特殊工藝加工而成的含微生物菌種的飼料添加劑，豬舍內(nèi)全面鋪設(shè)一定厚度的谷殼、木屑和菌種等混合生物有機(jī)物墊料，豬排出的糞尿在豬棚內(nèi)經(jīng)微生物完全發(fā)酵迅速降解、消化。該技術(shù)模式最早在江山縣試點(diǎn)，目前全省采用接觸式發(fā)酵養(yǎng)殖模式的規(guī)模豬場有33家，其中與其他發(fā)酵床技術(shù)混合應(yīng)用的有5家。

1.2.2 離地發(fā)酵床

離地發(fā)酵床是將傳統(tǒng)“吃、住、排”一體的單層豬舍改為縱向升高的生活、排放兩分離的雙層豬舍，一層將發(fā)酵菌與木屑、谷殼、廢菌棒等按照比例建成發(fā)酵床，二層為豬生活區(qū)，豬排泄物落于發(fā)酵床上，通過翻拋機(jī)翻拋均勻后，被迅速降解、消化，真正實(shí)現(xiàn)零排放。2013年該技術(shù)模式在麗水試點(diǎn)，目前全省采用離地發(fā)酵床養(yǎng)殖模式的規(guī)模豬場有21家，其中與其他發(fā)酵床技術(shù)混合的為4家。

1.2.3 異位發(fā)酵床

異位發(fā)酵床主要通過在糞污處理區(qū)單獨(dú)建設(shè)發(fā)酵車間，用攪拌機(jī)將豬糞尿混合均勻后，通過潛污泵輸送到有谷殼、木屑等墊料的發(fā)酵車間，撒入菌種，翻拋機(jī)翻拋均勻，在生物發(fā)酵床內(nèi)形成溫度在50 ℃以上的自然發(fā)酵環(huán)境，高溫蒸發(fā)污水，微生物分解豬糞和墊料中的有機(jī)物，最終形成半成品有機(jī)肥。該技術(shù)模式2012年在江山開始試點(diǎn)，目前全省采用異位發(fā)酵床養(yǎng)殖模式的規(guī)模豬場最多，達(dá)264家，占84.9%。

1.3 發(fā)酵床墊料組成

發(fā)酵床墊料成分以木屑、稻殼為主，輔以秸稈、廢菌棒、玉米粉、豆粕、果殼等。木屑因其吸水性強(qiáng)、透氣性好、使用時(shí)間長、不易腐爛等優(yōu)點(diǎn)，是制作發(fā)酵床的最常用的墊料原料。浙江省88.1%的發(fā)酵床養(yǎng)殖場選擇稻殼和木屑的組合，木屑的用量一般為30%～50%不等，以40%的配比較為常用。在麗水等食用菌種植較多地區(qū)，會(huì)利用當(dāng)?shù)厥秤镁N植后留下的廢菌棒為墊料，既可以化廢為寶利用，又可以降低墊料成本。

1.4 發(fā)酵床菌群組成及來源

國內(nèi)學(xué)者圍繞發(fā)酵床微生物復(fù)合菌劑開展了大量研究工作，王衛(wèi)平等[6]和張邑帆等[7]均以不同菌種配比成復(fù)合菌劑，應(yīng)用效果較好。復(fù)合微生物菌群在氧氣充足的條件下，代謝加快，可有效分解墊料中的有機(jī)物[8]。微生物復(fù)合菌劑主要是將具有嗜熱、除臭、木質(zhì)素和纖維素高效降解能力的好氧菌群及兼性好氧菌群(如芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌等)復(fù)配而成。發(fā)酵床菌劑主要有國產(chǎn)、進(jìn)口和自主培育3種，浙江省有234家養(yǎng)殖場采用國產(chǎn)菌種，占現(xiàn)有養(yǎng)殖場數(shù)量的75.2%；82家采用進(jìn)口菌種，其中日本洛東菌種為主要進(jìn)口菌種，約占進(jìn)口菌種的50%；11家養(yǎng)殖場國產(chǎn)、進(jìn)口菌種混用，僅有2家養(yǎng)殖場的菌種為自主培育。

1.5 運(yùn)行成本與效益

浙江省大多數(shù)豬場采用“稻殼+木屑”組合作為墊料，稻殼∶木屑=6∶4，生豬頭均墊料一般為接觸式1.5 m3、離地0.8 m3、異位0.6 m3。按市場價(jià)稻殼625元·t-1，木屑500元·t-1，菌種進(jìn)口12～28萬元·t-1、國產(chǎn)菌種6～18萬元·t-1計(jì)，墊料(含菌種)成本約為600元·t-1或150元·m-3。

發(fā)酵床墊料經(jīng)長期使用后，受重金屬和獸用抗生素富集、發(fā)酵效果降低等因素影響，必須徹底清理更換。從浙江省調(diào)查情況看，發(fā)酵床墊料使用時(shí)間最長的為5年，但全省286個(gè)養(yǎng)殖場的發(fā)酵床墊料使用時(shí)間在2～3年，占92.0%。墊料以生產(chǎn)有機(jī)肥和直接還田為主，分別為193家和11家，占比62.1%和36.7%，僅有2家的發(fā)酵床墊料用于生產(chǎn)基質(zhì)。

以日處理50 t糞污水(約為500頭母豬場，存欄6 000頭，年出欄10 000頭)的異位發(fā)酵床養(yǎng)殖模式為例，發(fā)酵車間運(yùn)營1年電費(fèi)投入4.26萬元(按年用電量10 000度計(jì))，人工費(fèi)2萬元，墊料補(bǔ)充投入4萬元，菌種補(bǔ)充4.8萬元，設(shè)備維護(hù)1萬元，折舊費(fèi)6.94萬元，合計(jì)23萬元；有機(jī)肥生產(chǎn)車間運(yùn)營1年電費(fèi)投入8.52萬元(按年用電量20 000度計(jì))，人工費(fèi)12萬元，包裝費(fèi)5萬元，設(shè)備維護(hù)2萬元，折舊費(fèi)15萬元，其他費(fèi)用2.48萬元，合計(jì)45萬元。預(yù)計(jì)發(fā)酵車間和有機(jī)肥生產(chǎn)車間運(yùn)行成本為68萬元。根據(jù)重金屬和獸用抗生素富集情況，建議按1年出料1次計(jì)算，日處理50 t糞污水，10 t糞污水可出1 t基礎(chǔ)有機(jī)肥，年產(chǎn)基礎(chǔ)有機(jī)肥1 800 t，以市場價(jià)600元·t-1計(jì)算，預(yù)計(jì)年產(chǎn)值108萬元?？鄢?8萬元成本和折舊，估算年盈利40萬元。

2 存在的問題

2.1 墊料成本高

木屑是墊料的主要原料，用量在30%～50%不等。但由于目前國家對樹木砍伐量的限制，以及在木材加工業(yè)中對于鋸末的再回收利用，加上生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)的推廣，使得資源有限的鋸末不僅短缺而且價(jià)格快速上漲，目前我省木屑價(jià)格在500元·t-1以上。同時(shí)，墊料利用過程需要補(bǔ)充墊料及菌種，一般30 d需要補(bǔ)加1次菌種或墊料，增加了成本支出。

2.2 管理相對粗放

發(fā)酵床技術(shù)在管理上要求較高，水分、碳氮比、通氣量、溫度、有機(jī)質(zhì)含量、pH 等因素都會(huì)影響微生物的生長繁殖，從而影響發(fā)酵床處理糞污的速度與品質(zhì)，而絕大多數(shù)養(yǎng)殖場僅僅是依靠感官或經(jīng)驗(yàn)來判斷，加上噴污量不加控制，尤其是離地發(fā)酵床受生豬飲水區(qū)、排泄區(qū)的布局限制，引起的糞污分布不均勻，水分調(diào)節(jié)不到位，極易造成發(fā)酵床“死床”。

2.3 翻堆機(jī)械故障率較高

常見的翻堆機(jī)大多參照有機(jī)肥加工地面行走式翻拋機(jī)或淺層翻拌機(jī)原理加工成的大直徑犁刀式、絞龍式等，一些地方甚至是直接用農(nóng)用翻耙機(jī)和有機(jī)肥加工的翻混機(jī)改裝而成的，這些機(jī)器往往受力面寬、犁刀長而造成扭矩大，只能通過降低轉(zhuǎn)速和增加動(dòng)力來補(bǔ)償，翻耙不均勻、發(fā)酵效果差、管道堵塞、零部件腐蝕等情況時(shí)有發(fā)生。同時(shí)，機(jī)械外型大且笨重，造價(jià)高，電機(jī)功率過大，翻堆效率低，犁刀易斷裂，故障率高，更嚴(yán)重的是存在犁刀飛出傷人事件的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 缺乏發(fā)酵床墊料資源化利用安全性的系統(tǒng)評價(jià)

由于國內(nèi)對發(fā)酵床技術(shù)的研究主要集中在最近10年，對其資源化利用安全性的系統(tǒng)性評價(jià)研究不多。各養(yǎng)殖場墊料使用期限時(shí)間不定，最長的達(dá)5年，90%以上養(yǎng)殖場使用達(dá)2～3年，墊料中重金屬和獸用抗生素長期累積，直接還田，極易造成土壤的二次污染，對作物生長也可能會(huì)產(chǎn)生不利的影響。

3 對策建議

從畜牧業(yè)與環(huán)境和諧發(fā)展的角度來看，降低養(yǎng)殖糞污處理成本與確保不污染環(huán)境的矛盾將在今后一個(gè)時(shí)期長期存在，以糞污處理為主要目的的發(fā)酵床模式，具備占地少、處理徹底、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)，會(huì)逐步成為養(yǎng)殖糞污處理的補(bǔ)充方式，但受制于墊料、菌種、機(jī)械工藝及墊料再次利用安全性等問題，仍需不斷改進(jìn)。

3.1 墊料組分替代

利用我省有較大存量的水稻、油菜、茶果枝條等主要農(nóng)作物秸稈為原料，評價(jià)其總有機(jī)碳、全氮、纖維素、木質(zhì)素等影響發(fā)酵床發(fā)酵的關(guān)鍵性能參數(shù)，找出適合作發(fā)酵床墊料的低成本的農(nóng)作物秸稈替代不同比例的鋸末和稻殼。

3.2 自主菌種研發(fā)

探討現(xiàn)有發(fā)酵床墊料中優(yōu)勢微生物的種類及數(shù)量，并結(jié)合傳統(tǒng)嗜熱及除臭微生物的富集培養(yǎng)手段，定向篩選出適合發(fā)酵床發(fā)酵的嗜熱及除臭優(yōu)勢菌株(群)，及具有高效降解木質(zhì)素、纖維素的菌株(群)，研發(fā)具有自主產(chǎn)權(quán)的菌種組合，獲得最佳的菌種添加量、添加周期、添加方式。

3.3 運(yùn)行參數(shù)及機(jī)械改進(jìn)

開展不同初始發(fā)酵參數(shù)對發(fā)酵床運(yùn)行中升溫過程、糞尿的消納情況、持水性及腐熟化程度等評價(jià)參數(shù)的影響，探討在適宜初始條件下的翻堆頻率、糞污添加量、墊料補(bǔ)料方式、墊料高度、投菌方式等對發(fā)酵過程的影響研究。改進(jìn)翻拋機(jī)械，實(shí)現(xiàn)糞污、菌劑、墊料自動(dòng)添加、高效減臭的一體化翻堆設(shè)備。

3.4 安全性評價(jià)

開展發(fā)酵床墊料重金屬元素(Fe、Cu、Mn、Zn、Pb、As、Cd、Cr、Hg)、營養(yǎng)元素(N、P、K)和常用獸用抗生素的動(dòng)態(tài)監(jiān)測和殘留檢測，評估墊料資源化利用的安全性。根據(jù)不同發(fā)酵床墊料的理化特性，通過營養(yǎng)元素添加與配方調(diào)節(jié)，開展墊料肥料化、基質(zhì)化安全性評價(jià)及高值化利用。

3.5 技術(shù)培訓(xùn)

充分利用電視、報(bào)紙和新媒體，廣泛宣傳發(fā)酵床技術(shù)成功經(jīng)驗(yàn)與模式。多層次、多渠道開展發(fā)酵床技術(shù)培訓(xùn)，深化農(nóng)技干部“聯(lián)村聯(lián)場”活動(dòng)，一對一做好養(yǎng)殖戶發(fā)酵床技術(shù)的指導(dǎo)，著力提升基層農(nóng)技人員和養(yǎng)殖戶發(fā)酵床管理水平。