北京地區(qū)奶牛場(chǎng)用水量及污水產(chǎn)生現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告

王建，李聰聰，顧憲紅

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

乳業(yè)是畜牧業(yè)的重要組成部分，同時(shí)也是我國(guó)重要產(chǎn)業(yè)之一，其在增加農(nóng)村居民收入及改善國(guó)民膳食結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮了不可替代的作用。但是作為一個(gè)高耗水的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)奶業(yè)發(fā)展同時(shí)面臨許多挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，100頭奶牛年均用水約1 825m3，為人均用水量的10.5倍[1]。此外，每頭泌乳牛日均糞便排放量為32.03kg、尿液排放量為20.93kg，而每頭育成牛日均糞便排放量為13.58kg、尿液排放量為7.60kg，表明奶牛糞污的排放量是驚人的[2]。假如未經(jīng)處理或者未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)任意排放，糞污中有毒有害物質(zhì)則會(huì)通過(guò)沉積作用進(jìn)入池塘、河流、湖泊或滲入地下水，導(dǎo)致水質(zhì)污染。作為主要的飲用水，地下水一旦受到污染，輕則影響飲用水質(zhì)量，重則在一定程度上增加當(dāng)?shù)鼐用窀腥緜魅静〉娘L(fēng)險(xiǎn)。

北京地處溫帶半干旱、半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，水主要來(lái)源于降水，其特點(diǎn)為降雨時(shí)空分布不均和豐枯交替[3]。北京市人均水資源占有量約285m3，為全國(guó)人均水資源占有量的1/7，世界人均水資源占有量的1/30。隨著人口密度增加和入境水量減少，北京水資源供需矛盾尖銳，為此國(guó)家出臺(tái)了一系列應(yīng)對(duì)政策。盡管北京市水資源部門對(duì)居民用水及商業(yè)用水體系管理比較健全，但是在養(yǎng)殖業(yè)方面卻還處于起步階段，對(duì)牛場(chǎng)用水監(jiān)控缺乏有序管理。因此，為引起養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)水資源管理的重視，加快傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式盡快向資源節(jié)約型和環(huán)境友好型養(yǎng)殖方式轉(zhuǎn)變，促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)生產(chǎn)向著高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的可持續(xù)方向發(fā)展[4]，本調(diào)查通過(guò)北京地區(qū)規(guī)?；膛?chǎng)用水量及污水產(chǎn)生數(shù)據(jù)，分析牛場(chǎng)用水和污水產(chǎn)生的影響因素，為生產(chǎn)中科學(xué)用水、減少污水產(chǎn)生提供理論依據(jù)及現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1．1 調(diào)查方法與指標(biāo)

1.1.1 調(diào)查方法

通過(guò)奶牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)五個(gè)區(qū)縣綜合試驗(yàn)站及三元綠荷奶牛養(yǎng)殖綜合試驗(yàn)站（北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司）向北京近郊100頭規(guī)模以上的奶牛場(chǎng)發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，或?qū)嵉乜疾?，收集牛?chǎng)用水量及污水產(chǎn)生信息，共獲得25家牛場(chǎng)數(shù)據(jù)。

1.1.2 調(diào)查指標(biāo)

調(diào)查內(nèi)容主要包括牛場(chǎng)的基本信息（總存欄量、頭均年產(chǎn)奶量等）、用水量、污水產(chǎn)生情況及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)備。

2 調(diào)查結(jié)果

2．1 牛場(chǎng)基本信息

由表1可見(jiàn)，本調(diào)查樣本中，存欄量小于和大于1 000頭的牛場(chǎng)分別占68%和32%，以深井水為水源的牛場(chǎng)約占80%，98%的牛場(chǎng)安裝水表記錄用水情況，僅有極少數(shù)牛場(chǎng)未安裝水表。

水是動(dòng)物維持生命所必需的重要營(yíng)養(yǎng)素，且生命活動(dòng)所有步驟都需要水的參與[5]。本調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，北京地區(qū)奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)用水以深井水為主，其次為自來(lái)水，說(shuō)明北京地區(qū)牛場(chǎng)的飲水來(lái)源比較單一，且對(duì)深井水的依賴程度較高。北京地處水資源相對(duì)匱乏的海河流域，且呈“大城市、小郊區(qū)”的城市布局，加重了農(nóng)業(yè)用水短缺的矛盾，同樣畜牧業(yè)用水也嚴(yán)重短缺，調(diào)查發(fā)現(xiàn)大多數(shù)牛場(chǎng)已安裝水表，表明養(yǎng)殖戶有節(jié)約用水意識(shí)，這有利于政府加快建立養(yǎng)殖場(chǎng)用水監(jiān)控系統(tǒng)，促進(jìn)畜牧業(yè)用水制度改革。

表1 牛場(chǎng)基本信息

2．2 牛場(chǎng)用水狀況

2.2.1 用水量分布情況

由圖1可知，夏季牛場(chǎng)用水主要由奶牛飲水、擠奶廳用水、噴淋用水及其他消毒清潔用水四部分組成，分別占總用水量的49.94%、24.51%、20.65%和4.90%。而與夏季相比，春、秋、冬季沒(méi)有噴淋用水，主要由奶牛飲水、擠奶廳用水和其他消毒清潔用水三部分組成，分別占總用水量的59.93%、32.47%和7.60%。

由牛場(chǎng)用水基本分布情況可知，不論何種季節(jié)，占牛場(chǎng)總用水比例最大的都是奶牛飲水，其次是擠奶廳用水、噴淋用水，最后是其他消毒清潔用水。研究表明，飲水對(duì)奶牛的產(chǎn)奶性能十分重要，飲水量與奶牛的干物質(zhì)采食量呈正相關(guān)[6]。自由飲水是奶牛攝取水的主要途徑，處于不同生理階段奶牛的需水量在15～35L之間，因此未來(lái)養(yǎng)殖場(chǎng)可根據(jù)奶牛的個(gè)體需要制定科學(xué)的飲水策略，為奶牛提供充足且高質(zhì)量的水源，這也將成為牛場(chǎng)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[7]。擠奶廳用水也是牛場(chǎng)用水量的關(guān)鍵組成部分，作為牛場(chǎng)的“心臟”，擠奶廳及擠奶廳設(shè)備的衛(wèi)生對(duì)泌乳牛的健康至關(guān)重要。擠奶廳用水主要包括擠奶機(jī)、儲(chǔ)奶罐及擠奶廳地面的清洗消毒等。目前，擠奶廳清洗的方法主要有用軟管接自來(lái)水直接沖洗、采集廢水進(jìn)行清洗、自來(lái)水塔清洗、污水水塔清洗及污水水塔+清水水塔沖洗方式[8]，以上幾種方法各有利弊，綜合考慮牛場(chǎng)自身情況及經(jīng)濟(jì)效益，建議牛場(chǎng)應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)臄D奶廳沖洗方式，以確保奶牛健康和節(jié)約用水兩者兼得。噴淋用水在夏季占牛場(chǎng)總用水量的20.65%，比例較大，牛場(chǎng)在安裝噴淋設(shè)施時(shí)，應(yīng)選擇合理的噴淋安裝位置（高度、間距）、有效噴淋范圍以及噴淋時(shí)間、噴淋間隔，在最大程度緩解熱應(yīng)激的前提下，降低用水量及污水產(chǎn)生量。

圖1 牛場(chǎng)用水量分布情況

2.2.2 影響用水量的因素

表2 季節(jié)、存欄量、水源及年產(chǎn)奶量對(duì)牛場(chǎng)用水量的影響單位：kg/（頭·d）

由表2可知，從頭均日用水量角度分析，季節(jié)、存欄量、水源及年產(chǎn)奶量對(duì)牛場(chǎng)用水量都有影響。夏季牛場(chǎng)總用水量顯著高于春、秋、冬季（P＜0.01），其中夏季噴淋用水量顯著高于春、秋、冬季（P＜0.01）。此外，與春、秋、冬季相比，夏季擠奶廳用水量有增加的趨勢(shì)（P=0.08）。與存欄量小于1 000頭的牛場(chǎng)相比，存欄量大于1 000頭的牛場(chǎng)總用水量有增加的趨勢(shì)（P=0.08）。與深井水相比，飲水來(lái)源為自來(lái)水時(shí)，飲水量顯著增加（P=0.03）。與頭年產(chǎn)奶量小于10 000kg的牛場(chǎng)相比，頭年產(chǎn)奶量大于10 000kg的牛場(chǎng)噴淋用水量有增加的趨勢(shì)（P=0.06）。

季節(jié)對(duì)牛場(chǎng)總用水量及噴淋用水量具有顯著影響。奶牛有耐寒怕熱屬性，夏季的高溫高濕環(huán)境易對(duì)奶牛造成一系列生理應(yīng)激，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫濕指數(shù)THI＞72時(shí)，奶牛處于輕微熱應(yīng)激狀態(tài)；79＜THI≤88時(shí)，奶牛處于中度熱應(yīng)激狀態(tài)；THI＞88時(shí)，奶牛處于重度熱應(yīng)激狀態(tài)[9]。熱應(yīng)激時(shí)奶牛呼吸頻率增加，采食量及產(chǎn)奶量下降[10]。因此夏季防暑降溫是牛場(chǎng)的首要工作，通過(guò)噴淋、噴霧系統(tǒng)降低環(huán)境溫度是緩解熱應(yīng)激的重要手段。牛舍及擠奶廳是噴淋的主要區(qū)域，因此這兩個(gè)區(qū)域夏季用水量會(huì)大幅增加，與本次調(diào)查結(jié)果完全一致。本調(diào)查數(shù)據(jù)表明，存欄量越大，頭均年產(chǎn)奶量有增加趨勢(shì)（P=0.06，數(shù)據(jù)未展示），與此同時(shí)牛場(chǎng)頭均日總用水量有增加的趨勢(shì)，一方面可能是由于規(guī)模大的牛場(chǎng)管理較規(guī)范，為緩解熱應(yīng)激噴淋設(shè)施使用更為到位，另一方面可能是產(chǎn)奶量高的牛場(chǎng)奶牛飲水較多所致。本調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，水源來(lái)源對(duì)奶牛飲水量有顯著影響，當(dāng)水源為自來(lái)水時(shí)飲水量顯著高于深井水。據(jù)報(bào)道，自由飲水時(shí)奶牛飲水量受水質(zhì)的味道及清潔度影響[7]，當(dāng)水中水溶性物質(zhì)含量較高、產(chǎn)生奶牛不喜歡的味道時(shí)，會(huì)降低奶牛的飲水量，另外水的清潔度也會(huì)影響飲水量。這表明自來(lái)水的味道或者清潔度可能優(yōu)于深井水，使得奶牛飲水量較高，因此建議，當(dāng)牛場(chǎng)的飲水來(lái)源為深井水時(shí)，應(yīng)注意定期進(jìn)行水質(zhì)檢查，以保證奶牛的健康及奶產(chǎn)品質(zhì)量[11]。此外，可以考慮用球狀全自動(dòng)飲水器取代水槽飲水，以提高飲水清潔度，促進(jìn)奶牛飲水。Chen等[12]發(fā)現(xiàn)，噴淋可以有效降低奶牛熱應(yīng)激從而減小產(chǎn)奶量的下降，而本調(diào)查發(fā)現(xiàn)產(chǎn)奶量高的牛場(chǎng)噴淋用水有增加趨勢(shì)，表明夏季熱應(yīng)激采取噴淋措施可以有效增加產(chǎn)奶量。

2．3 污水產(chǎn)生狀況

圖2 牛場(chǎng)雨污分離設(shè)備安裝情況

圖3 牛場(chǎng)干濕分離設(shè)備安裝情況

由圖2、圖3可知，不同規(guī)模牛場(chǎng)雨污分離及干濕分離設(shè)備擁有率之間有較大差異。存欄量小于1 000頭的牛場(chǎng)雨污分離設(shè)備和干濕分離設(shè)備擁有率分別為74%和47%，存欄量大于1 000頭牛場(chǎng)雨污分離和干濕分離設(shè)備擁有率都為83%，說(shuō)明規(guī)模較大牛場(chǎng)的雨污分離和干濕分離設(shè)備擁有率均高于規(guī)模較小的牛場(chǎng)。

雨污分離，即在牛舍與貯糞池間安裝排污管道，經(jīng)過(guò)污水管網(wǎng)收集后送至貯糞池，而在牛舍周圍安裝雨水管道專門用于輸送雨水，雨污分流便于將雨水和污水分開(kāi)，降低雨水進(jìn)入貯糞池的量。由于牛場(chǎng)污水產(chǎn)生量大，若采取雨水分離措施則可避免雨水混入污水，不僅減少污水產(chǎn)生，改善牛場(chǎng)環(huán)境，還可以最大限度減少環(huán)境污染。本調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分牛場(chǎng)（76%）具有雨污分離設(shè)備，這可能是因?yàn)榇嗽O(shè)備不需要較大的投資且便于減少污水排放量[13]。但仍有小部分養(yǎng)殖場(chǎng)（24%）未安裝此設(shè)備，建議政府鼓勵(lì)發(fā)展適度規(guī)模養(yǎng)殖，重視實(shí)施排污許可證制度，提高牛場(chǎng)的用水管理水平以減少污水排放量，提高水資源利用效率。

干濕分離，即將牛場(chǎng)中產(chǎn)生的糞污經(jīng)過(guò)干濕分離機(jī)處理后，將糞便分成干糞和污水。干糞通過(guò)好氧發(fā)酵后可以制作生產(chǎn)有機(jī)肥料；污水通過(guò)厭氧處理用于蔬菜和樹(shù)木施肥，或者通過(guò)沼氣池產(chǎn)生沼氣，沼渣經(jīng)過(guò)處理后繼續(xù)用作農(nóng)家肥。干濕分離可以最大化降低污水產(chǎn)生量，使污水得到循環(huán)利用，減輕養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)污水的處理負(fù)擔(dān)。本調(diào)查顯示，仍有一些牛場(chǎng)（44%）未能做到干濕分離。由于奶牛糞便中粗纖維含量較多，不利于發(fā)酵，加大了處理難度，容易造成糞污隨便堆積的亂象，這完全違背糞污源頭減量控制原則。此外，隨著養(yǎng)殖規(guī)模的增大，僅靠土地消納不能完全解決糞污的排放問(wèn)題，糞尿中含有大量的微量元素等殘留物，隨意堆積的糞污滲入地下水極易污染河流河道。由此，依據(jù)2018年新《水污染防治法》，建議畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)要保證其畜禽糞便、廢水的綜合利用或者無(wú)害化處理設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以保證污水達(dá)標(biāo)排放。對(duì)于畜禽散養(yǎng)密集區(qū)所在地，政府應(yīng)當(dāng)組織相關(guān)部門和力量對(duì)畜禽糞便污水進(jìn)行分戶收集和集中處理利用，防止污染水環(huán)境。

3 小結(jié)

本次調(diào)查可得知：①北京地區(qū)奶牛場(chǎng)飲水來(lái)源單一，且用水最多的環(huán)節(jié)為奶牛飲水。②相比水源及年產(chǎn)奶量，季節(jié)、存欄量對(duì)牛場(chǎng)頭均日總用水量影響更大。③大部分奶牛場(chǎng)裝配有雨污分離設(shè)備和干濕分離設(shè)備，能從源頭減少污水產(chǎn)生。