山區(qū)牛糞好氧發(fā)酵與肥料化利用的現(xiàn)狀與對策*

吳桂芝，任永飛，劉 偉

（貴州省山地農(nóng)業(yè)機械研究所，貴州 貴陽 550002）

0 引言

牛糞是畜禽養(yǎng)殖主要的廢棄物之一，新鮮牛糞中含有機質(zhì)14.5%，氮0.30%～0.45%，磷0.15%～0.25%，鉀0.10%～0.15%，是一種能被種植業(yè)用作土壤肥料來源的有價值資源[1]?；谂＜S冷性的特征，如采用簡單的堆漚和常規(guī)的堆肥處理，存在升溫慢、發(fā)酵時間長等問題，不能有效滅殺寄生蟲、有害病菌等，存在二次污染的風(fēng)險。山區(qū)農(nóng)民增收渠道較少，養(yǎng)殖是農(nóng)民增收的重要產(chǎn)業(yè)，而山區(qū)受土地資源限制，養(yǎng)殖污染問題又較平原嚴(yán)重得多，解決難度之大，超出一般規(guī)模養(yǎng)殖戶的承受能力[2]。

2018—2022 年，貴州省共實施建設(shè)13 個中央畜禽糞污資源化利用整縣推進項目，資金總額4.74 億元。截至2022 年底，全省畜禽糞污資源化利用率目標(biāo)任務(wù)為85.79%，規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理配套設(shè)施驗收率為98.5%。由于貴州省61.9%國土面積為喀斯特地形地貌，大部分耕作土地?zé)o法敷設(shè)管網(wǎng)設(shè)施，主要采用傳統(tǒng)堆肥、立體罐式、發(fā)酵槽式和分子膜覆蓋等設(shè)備和技術(shù)處理牛糞，進行肥料化利用。本文總結(jié)四種不同處理設(shè)備和技術(shù)的現(xiàn)狀，分析牛糞肥料化利用的綜合效益和存在的問題，提出對策和建議，為貴州規(guī)模養(yǎng)牛場的糞污處理和肥料化利用提供決策參考。

1 山區(qū)牛糞好氧發(fā)酵與肥料化利用的現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵

目前，貴州省牛場規(guī)模水平較低，以農(nóng)戶和小規(guī)模養(yǎng)殖場為主，大部分牛場通過簡單堆漚的方式處理鮮牛糞。在牛舍添加秸稈、稻草、稻殼等墊料與鮮牛糞協(xié)同發(fā)酵，再通過鏟車收集到場內(nèi)堆糞發(fā)酵棚，堆漚發(fā)酵90～180天，運送至周邊果園中的簡易遮雨棚進行二次堆肥約20天，最后用作果園、茶園的基肥[3-4]。

優(yōu)缺點：傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵工藝簡單，處理成本低，適合養(yǎng)殖規(guī)模小的牛場的糞污處理。但牛糞具有冷性、含水率高（70%～85%）的特性，采用簡單的常規(guī)堆漚，存在升溫慢、發(fā)酵時間長等問題，通常需要110 天以上腐熟時間，且腐熟分解較慢，不能有效滅殺寄生蟲、有害病菌等，施入土壤后，未滅活的病原菌在土壤中會對土壤、農(nóng)作物和水體造成二次污染。

1.2 立體罐式好氧發(fā)酵

貴州省納雍縣500頭肉牛養(yǎng)殖場、關(guān)嶺縣1 000頭肉牛養(yǎng)殖場均采用了罐式發(fā)酵，該模式通過立體罐式制肥機完成殺菌、發(fā)酵、除臭工作，其工藝流程：新鮮牛糞（含水率70%～85%）+干粉料混合調(diào)節(jié)水分（含水率60%左右）+適量高氮物質(zhì)（調(diào)節(jié)C/N）—進料—加溫滅菌—高溫好氧—有益菌擴繁—出料—翻堆后熟—成熟肥料（水分30%左右）。在罐式發(fā)酵過程中，殺菌溫度在65 ℃左右時，病蟲害殺滅率在99%以上。當(dāng)罐體溫度超過65 ℃時，采用風(fēng)機送風(fēng)并連續(xù)攪拌運行，當(dāng)罐體內(nèi)物料溫度降到60 ℃左右時，按0.1%比例加入發(fā)酵菌劑，罐體溫度降到45 ℃左右添加功能微生物菌種和土壤有益菌等菌種，攪拌均勻后出料，堆肥進行二次發(fā)酵。當(dāng)物料溫度大于70 ℃時，應(yīng)及時用鏟車翻拋物料。整個發(fā)酵周期為15～20 天。由于鮮牛糞水分含量高、養(yǎng)分低，須添加總重量20%左右的菌包、秸稈粉、谷糠、鋸木屑等水分含量低的輔料作為干粉，調(diào)節(jié)水分含量到60%左右，同時加入1.0%～1.2%的尿素或5%～10%的餅粕，以補充氮源，C/N在20～30之間，以利于微生物發(fā)酵[5-6]。

優(yōu)缺點：立體罐式好氧發(fā)酵是在罐體中約4 h 完成第一次發(fā)酵，快速完成滅菌、除臭、升溫流程，將牛糞制成初肥，從罐體出料后，用鏟車將其轉(zhuǎn)運至后腐熟區(qū)進行二次發(fā)酵并進一步降低水分，促使有機養(yǎng)分進一步腐殖質(zhì)化和礦質(zhì)化，最終徹底腐熟，15～20天可以生產(chǎn)出有機肥。但該模式存有一次性投資大、處理成本高等問題。

1.3 槽式好氧發(fā)酵

貴州省鳳岡縣500 頭肉牛養(yǎng)殖場、福泉市1 000頭肉牛養(yǎng)殖場均采用了槽式發(fā)酵工藝和設(shè)備。牛場并排建設(shè)2 m 高的長方形發(fā)酵槽，在發(fā)酵槽長邊鋪設(shè)軌道，將農(nóng)作物秸稈、鋸末和微生物發(fā)酵菌劑混合后倒入發(fā)酵槽，發(fā)酵過程產(chǎn)生的生物熱量能提高發(fā)酵溫度殺滅有害病菌，但溫度過高也會將發(fā)酵菌等有機質(zhì)殺滅，需使用翻拋機每天翻拋至少1 次，既調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度，又能保證菌種發(fā)酵過程的需氧量。發(fā)酵完全后物料會變得松散顆粒，臭味消失，發(fā)酵周期一般60～120天[3]。

優(yōu)缺點：槽式好氧翻拋機是有機肥料機械設(shè)備機組的主要配套設(shè)備，發(fā)酵過程簡單，適合500 頭以上規(guī)模養(yǎng)牛大戶或企業(yè)使用，但要修建大型發(fā)酵槽，發(fā)酵設(shè)施占地面積大，防水要求高，發(fā)酵期間會有刺激性氣味，影響環(huán)境，發(fā)酵時間也相對較長。

1.4 分子膜好氧發(fā)酵

貴州省七星關(guān)區(qū)首次引進分子膜發(fā)酵技術(shù)裝備，處理500 頭肉牛產(chǎn)生的牛糞。該牛場采用“牛床原位生物菌發(fā)酵+分子膜靜態(tài)好氧發(fā)酵”工藝，利用牛床原位生物菌發(fā)酵作為分子膜靜態(tài)發(fā)酵的“預(yù)處理”階段，再通過分子膜發(fā)酵把原位發(fā)酵不充分的“半成品”進一步處理成有機肥，調(diào)整平衡兩個發(fā)酵階段的物料碳氮比（C/N）、發(fā)酵溫度、通風(fēng)供氧、水分控制。為調(diào)節(jié)牛床原位發(fā)酵的溫度和濕度，養(yǎng)殖場對牛舍進行了透光性改造。在分子膜發(fā)酵階段，分子膜下配置攪拌、送風(fēng)裝置和溫度、濕度、氧氣監(jiān)控系統(tǒng)，實時自動調(diào)節(jié)風(fēng)量、溫度、濕度和攪拌作業(yè)，縮短微生物完成堆肥過程的時間。

優(yōu)缺點：分子膜好氧發(fā)酵是靜態(tài)堆肥，分子膜具有防水、透氣功能，可防止降雨、大風(fēng)等天氣因素對堆肥過程的影響，發(fā)酵膜能阻控發(fā)酵過程氨、硫化氫等有害氣體和物質(zhì)的排放，且再次被堆體吸收后轉(zhuǎn)化成養(yǎng)分，具有不產(chǎn)生二次污染、增加肥效等優(yōu)點。但該發(fā)酵方式技術(shù)要求較高，發(fā)酵過程掌控難度較大[7]。

2 牛糞肥料化利用效益分析

2.1 經(jīng)濟效益

貴州省納雍縣苗寨牛場原有牛糞直接銷往云南省花卉種植企業(yè)，不含運費的銷售價格為60 元/t，牛場500 頭牛年產(chǎn)牛糞3 650 t，牛糞銷售年收入約22萬元。2021 年，該牛場引進罐體式發(fā)酵技術(shù)與裝備生產(chǎn)有機肥，發(fā)酵罐每批次處理牛糞1.6 t、輔料0.67 t，平均用時3.8 h，每批次平均生產(chǎn)初有機肥2 t，經(jīng)二次堆肥后最終生產(chǎn)有機肥1.6 t。每批次生產(chǎn)成本593.68 元，折算每噸成本371 元。有機肥按市場價800 元/t 計算，每噸利潤429 元。按每天生產(chǎn)3 批次、每月生產(chǎn)28 天計算，每年生產(chǎn)有機肥1 612 t，有機肥利潤達69.15 萬元，與直接銷售牛糞相比，養(yǎng)殖場每年能增加利潤約47 萬元。周邊的果園、茶葉等施用有機肥，農(nóng)產(chǎn)品的價格比普通相同產(chǎn)品價格要高1.5～2 倍。雖然從短期來看，化肥的施用效率和成本優(yōu)勢高于有機肥，但隨著人們的消費觀念發(fā)生改變，從折純養(yǎng)分的投入成本來看，有機肥在投入產(chǎn)出上仍保有一定優(yōu)勢。

2.2 社會效益

牛場產(chǎn)生的畜禽糞污通過高溫殺菌、除臭等無害化處理，實現(xiàn)肥料化利用，減少了牛糞直接用于作物生長通過食物鏈對人畜產(chǎn)生的毒副作用，降低了人畜共患污染病的風(fēng)險，改善了周邊居民的生產(chǎn)生活條件，保障了人民的身體健康。

2.3 生態(tài)效益

牛糞好氧堆肥發(fā)酵是一種低成本、高效率，集資源化、無害化于一體的利用方式。大部分牛場在牛舍鋪設(shè)有秸稈、稻草、稻殼、木屑等，既有利于改善牛只成長環(huán)境，又有利于牛糞原位發(fā)酵。在后續(xù)的牛糞異位堆肥發(fā)酵、立體罐式發(fā)酵、槽式發(fā)酵和分子膜覆蓋好氧發(fā)酵中也需添加大量的秸稈粉、稻殼、廢棄菌包、木屑等有機輔料，緩解了秸稈、煙桿、廢棄菌包等的焚燒污染問題。生產(chǎn)的有機肥富含有機質(zhì)、腐殖酸等植物生長所需的養(yǎng)分，用于果園、茶園、蔬菜基地等生產(chǎn)有機水果、有機茶葉、有機蔬菜等經(jīng)濟作物，減少化肥施用量，轉(zhuǎn)變過去以化肥為主的施肥方式，改善土壤的理化性狀，提升土壤有機肥含量，改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，促進養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3 牛糞好氧發(fā)酵及肥料化利用存在的問題

3.1 裝備水平較低

利用畜禽糞污生產(chǎn)有機肥需要配置發(fā)酵機械裝備，但目前市場上專門針對畜禽糞污處理和發(fā)酵的裝備較少，且以大中型設(shè)備為主，適宜山地中小規(guī)模養(yǎng)殖場的設(shè)備較少，并且銷售價格偏高，且后期維護運營成本高。農(nóng)機購置補貼沒有將畜禽糞污發(fā)酵裝備納入補貼范圍，推廣難度大[5]。養(yǎng)殖企業(yè)或養(yǎng)殖戶自愿購置機械設(shè)備的意愿不強，導(dǎo)致糞污處理機械和發(fā)酵裝備水平不高，處理技術(shù)落后，生產(chǎn)的有機肥質(zhì)量不高。

3.2 有機肥質(zhì)量不穩(wěn)定

現(xiàn)有的有機肥生產(chǎn)裝備和技術(shù)水平不高，中小規(guī)模有機肥生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量意識不強，生產(chǎn)工藝簡單，沒有形成規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)模式，部分有機肥腐熟不徹底，添加的微生物菌種、尿素產(chǎn)品在質(zhì)量上得不到保證，政府對商品有機肥的質(zhì)量安全管理和監(jiān)督體系還未健全，市場管理力度不足，不利于商品有機肥的市場拓展。

3.3 有機肥推廣應(yīng)用不足

長期以來，化肥因輕簡、高效得到農(nóng)民的高度認(rèn)可，而商品有機肥的總養(yǎng)分較低，農(nóng)民的認(rèn)可度較低，有機肥施用主體主要來源于當(dāng)?shù)氐姆N植農(nóng)民專業(yè)合作社或者農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，用于果園、茶園和蔬菜種植基地的底肥。沒有針對不同作物的農(nóng)藝特性和種植模式的專用肥，部分有機肥沒有檢測、包裝，更沒有品牌，部分合作社或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)施用不合格有機肥后造成燒苗等問題，有機肥的功效沒有得到較好的發(fā)揮[8]。

4 規(guī)模養(yǎng)牛場牛糞肥料化利用的發(fā)展對策

4.1 加大扶持力度，提高裝備水平

一是充分發(fā)揮政府資金的杠桿作用，落實好農(nóng)機購置補貼政策，從省級層面加大爭取中央農(nóng)機購置補貼資金力度，建立省級財政專項資金支持農(nóng)機購置補貼，將有生產(chǎn)、有需求且符合條件的畜禽糞污處理機械納入地方性農(nóng)機購置補貼范圍中，對于市場需求量較大且具有技術(shù)創(chuàng)新的新型機械設(shè)備，在國家政策允許的范圍內(nèi)，應(yīng)不斷提高補貼標(biāo)準(zhǔn)和補貼力度[6]。二是落實對中小型養(yǎng)殖場或有機肥生產(chǎn)企業(yè)購買大中型糞污處理設(shè)備的信貸支持政策，推動農(nóng)機抵押貸款業(yè)務(wù)，同時在立項、用地、稅收、運輸?shù)确矫娼o予全方位的支持，促進規(guī)模養(yǎng)殖場或有機肥生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展壯大。三是引導(dǎo)高校、科研院所等與農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)共同研制適宜山區(qū)中小規(guī)模養(yǎng)殖場的有機肥處理成套設(shè)備；與規(guī)模養(yǎng)殖場或有機肥生產(chǎn)企業(yè)合作，研制適合山區(qū)特色水果、茶葉、有機蔬菜、水稻等作物農(nóng)藝特性和需肥的作物專用有機肥，在商品有機肥中加入部分氮磷鉀化肥，制成商品有機無機復(fù)混肥，優(yōu)勢互補，達到肥料速效與長效合一。

4.2 加強市場監(jiān)管，提高有機肥質(zhì)量

一是從源頭上加大對商品飼料、獸藥等的市場監(jiān)督和檢測，嚴(yán)格管控畜禽飼養(yǎng)及飼料添加劑，降低有機肥中重金屬的污染程度。二是加大商品有機肥產(chǎn)品的監(jiān)管，建立規(guī)范的質(zhì)量安全管理、標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)督體系，制定有機肥中Cu、Zn、Ni 相應(yīng)限量標(biāo)準(zhǔn)，組織第三方機構(gòu)不定期對有機肥原料及商品有機肥中的Hg、As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn 和四環(huán)素類抗生素進行檢測，嚴(yán)格把控商品有機肥質(zhì)量[7-8]。三是建立飼料加工、畜禽養(yǎng)殖、疫病防治、發(fā)酵工程、商品有機肥研制的專家服務(wù)團隊，加速培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)人才，為規(guī)模養(yǎng)殖場和有機肥生產(chǎn)企業(yè)開展糞污處理和商品有機肥生產(chǎn)提供技術(shù)服務(wù)和跟蹤指導(dǎo)。

4.3 加強宣傳報道，大力推廣應(yīng)用有機肥

一是加強對有機肥的宣傳，各級農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門要從有機肥產(chǎn)品特性、作用功能、施用方法等方面進行多角度、全方位的宣傳推廣，使廣大農(nóng)民認(rèn)識到使用有機肥的重要意義，了解有機肥的作用[9]。二是建立具有地方特色的種養(yǎng)多元循環(huán)利用模式，規(guī)模養(yǎng)殖場糞便制成有機肥，作為種植合作社生產(chǎn)有機水果、蔬菜、食用菌、水稻等農(nóng)產(chǎn)品的基地肥料，養(yǎng)殖場的尿液通過生物好氧處理后用于養(yǎng)殖場牧草種植，種植合作社產(chǎn)出的作物秸稈全部由養(yǎng)殖場回收，部分作為飼草喂牛，部分與牛糞混合發(fā)酵制成有機肥，實現(xiàn)全過程無廢物、零排放，種養(yǎng)平衡，推動種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展[10]。三是結(jié)合高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、測土配方施肥等工程，優(yōu)先施用有機肥、栽培基質(zhì)，鼓勵就地就近消納本地有機肥[9]。

5 小結(jié)

山區(qū)牛羊產(chǎn)業(yè)逐步由農(nóng)戶散養(yǎng)向規(guī)?；?、現(xiàn)代化發(fā)展趨勢轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生的畜禽糞便數(shù)量巨大，這些糞便同時也是寶貴資源，通過將其就地取材、就地轉(zhuǎn)化成有機肥，用于有機農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)，促進種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)牧循環(huán)的綠色發(fā)展。首先加大政策引導(dǎo)，落實好農(nóng)機購置補貼政策和信貸支持，引導(dǎo)高校、科研院所等與企業(yè)共同研制適宜山區(qū)中小規(guī)模養(yǎng)殖場的糞污處理和有機肥生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)山區(qū)特色產(chǎn)業(yè)需要的專用有機肥。其次把控質(zhì)量關(guān)，從飼料、獸藥、輔料、菌種到有機肥產(chǎn)品進行全過程監(jiān)管。最后加強宣傳，大力推廣應(yīng)用有機肥產(chǎn)品，推動山區(qū)養(yǎng)殖廢棄物肥料化利用[10]。