南方規模化奶牛場草基循環農業模式研究

馮德慶 黃勤樓 黃秀聲 陳鐘佃 鐘珍梅

摘要：針對奶牛養殖快速發展帶來的資源浪費和環境污染問題，探討了南方規模化奶牛場循環農業模式并提出了相關策略。提出養殖場糞污（包括奶牛糞、尿和養殖廢水）是造成環境污染的主要因子，牧草是消納養殖場糞污，變廢為寶，構成循環利用鏈的主要載體。因此南方規模化奶牛養殖可以就地取材、就近利用，構筑形成草基循環農業模式。草基循環農業模式結合規模化奶牛養殖對鮮草需要量大、雜交狼尾草產量高且對奶牛場污水氨氮吸收率高的三大因素而構建，是低耗高效、安全優質、清潔生態的循環農業模式。

關鍵詞：規模化；奶牛；循環經濟；雜交狼尾草

中圖分類號：S811.5 文獻標志碼：A 論文編號：casb14100014

0 引言

近年來，隨著中國經濟的增長，乳業取得了快速的發展。據報道，2011年全國奶牛存欄1440萬頭，奶類產量達到3810萬t。乳業的發展，對優化農業產業結構、增加農民收入、提高城鄉居民生活水平起到了積極的推動作用，但同時也帶來了巨大的環保壓力。以每頭奶牛每天產生50 kg廢棄物估算，全國現有存欄奶牛每年可產生約2.6億t廢棄物。這種污染源若無法消納，將會對水質、空氣、土壤帶來嚴重污染，成為養殖場所在地區的主要污染源之一。

循環經濟就是在可持續發展的思想指導下，運用生態學規律指導人類利用自然資源和環境容量，按照自然生態系統物質循環和能量流動規律重構經濟系統，把清潔生產、資源及其廢棄物綜合利用、生態設計和可持續消費等融為一體，使經濟系統和諧地納入到自然生態系統的物質循環過程中，實現“資源一產品一再生資源一再生產品”的物質反復循環流動。因此，乳業需要可持續發展，必須運用循環經濟思路，遵循減量化、再利用以及資源化原則，以高效循環利用技術為支撐，貫穿奶牛養殖、養殖場糞污無害化處理及資源化利用、牧草種植、加工和利用等各個環節，構建低耗高效、安全優質、清潔生態的循環農業模式，從而提高資源的利用效率，避免資源浪費，以最小的生態成本獲得最大的經濟和生態效益。

1 減量化原則在規模化奶牛養殖生產中的應用

1.1 通過營養調控降低養殖環節污染排放

1.1.1 通過營養調控降低氮的排放蛋白質是保證奶牛生產性能和繁殖性能的重要營養物質。但在實際飼糧中有相當多的氮不能被奶牛利用，導致大量的氮排放到環境中。據估算，荷斯坦奶牛攝入的總氮中29%、50%分別從糞、尿排出體外，而只有剩下的21%被吸收利用。氮素的過多排放不僅污染環境，而且造成資源的流失。

降低奶牛養殖過程氮排放的途徑有很多，可通過提高飼糧氮轉化效率，降低瘤胃飼料蛋白質降解率達到降低氮排放的目的。如科學配制飼糧、調節飼糧精粗比、粗飼料的適宜長度、加工方式，對在瘤胃降解率高的蛋白質加以保護及添加瘤胃素等都能提高氮利用效率，減少氮的排放。

1.1.2 通過營養調控降低磷的排放研究表明，泌乳牛糞便中日均磷排泄量為151.23 g，占采食飼料磷的65.19%，機體利用率為34.81%。含磷量為0.32%的低磷飼糧能夠滿足奶牛的營養需要。研究還表明奶牛干物質采食量、產奶量、飼料轉化率、乳脂率和乳蛋白率不受飼糧磷水平的影響，而且磷的表觀消化率還隨著磷攝入量增加而極顯著降低。因此，嚴格根據NRC的磷推薦量，合理安排奶牛飼糧，在提高奶牛的生產效率的同時，降低磷排泄，這是從源頭上降低奶牛養殖過程磷排放最有效的辦法。

1.1.3 通過營養調控降低CH₄的排放量據估測，全世界家畜年排放CH₄約8000萬t，其中牛的排放量約占73%。因此，反芻動物是CH的最大生物來源。目前研究表明，通過提高奶牛的生產性能，減少飼養總量是降低奶牛CH₄排放的理想方法。此外，通過調整奶牛飼糧精粗比、改變瘤胃發酵模式、加快飼料通過瘤胃的速度，以及通過飽和脂肪酸等添加劑降低瘤胃原蟲數量，可以降低CH₄的排放。

1.2 通過固液分離降低需要就地消納的糞污量

據測定，一頭500～600 kg的成年奶牛，每天排糞量30～50 kg，排尿量15～25 kg，排污量15～20 L。因此，一個千頭規模的奶牛場，每天的糞污量在60 t以上，一年的糞污量達到20000 t左右。通過固液分離系統，可將其中占糞污總量50%的糞便進行分離、收集，用于生產有機肥、食用菌等，降低需要就地消納的糞污量。

1.3 通過草地凈化系統消納終端糞污

在華南地區，狼尾草屬牧草具有生物量大、生長周期長、耐肥等特點。若雜交狼尾草在水肥充足情況下生長速度快、產量高，每年可刈割8～10次，可供青草時間為8個月，鮮草產量可達225.12～252.58t～t/hm²，每年可產出的雜交狼尾草的總氮量為1.39～2.26 t/hm²。有實驗以土壤為基質，選擇象草（Pennisemmpurpureum）和黑麥草（Loliumperenne）作為植被模擬人工濕地凈化系統，研究牧草全年輪作在間歇流人工濕地中對奶牛場高質量濃度污水的適應性及對污水氮、磷的凈化效果。結果表明，象草、黑麥草在間歇性高質量濃度污水中生長良好，可作為畜牧場高質量濃度污水修復植物進行全年輪作，并適時的收割，去除污水中的氮、磷。在不同污水質量濃度處理的牧草凈化系統中，水力停留時間為8天的條件下，銨氮的去除率為75.9%～94.9%；硝態氮的去除率為65.4%～90.9%；總氮的去除率64.2%～90.1%；總磷的去除率在90%以上；象草和黑麥草對污水中氮、磷的吸收轉化在系統對氮磷凈化中的貢獻率平均分別為氮25.12%和20.03%、磷31.20%和20.42%。這說明象草和黑麥草對奶牛場污水氨氮吸收率高，只要保障足夠面積的草地，可以消納養殖場終端糞污。

2 資源化原則在規模化奶牛場中的應用

奶牛糞污是環境的一種污染源。但是從資源化利用角度看，奶牛糞污又是寶貴的資源。有研究表明，新鮮牛糞含有總氮4.37 kg/t，總磷1.18 kg/t；牛尿含有總氮8.0 kg/t，總磷0.40 kg/t。說明奶牛糞污含有大量的氮、磷等營養物質，是寶貴的肥料資源，可以開發成肥料、土壤修復劑等。新鮮牛糞中有機物占8.44%～10.62%，可用作食用菌培養料、蚯蚓的培養料等。牛糞中含有大量未消化的植物纖維，曬干后與適量石灰混合，是一種很好的牛欄墊料。此外，奶牛糞污經過厭氧發酵可獲得沼氣，用于人們的日常生活，其中產生的沼渣和沼液也是很好的有機肥料。

3 規模化奶牛場牧草的多級利用體現再利用原則

牧草在規模化奶牛養殖生產中具有舉足輕重的作用，還具有可多級利用的特點，因此是構建規模化奶牛場草基循環農業模式的基礎。

奶牛是食草量巨大的一種草食性動物。一頭體重500 kg的中高產奶牛，每天可消耗雜交狼尾草鮮草10 kg。一個千頭奶牛場，每天可消耗鮮草10 t，每年可消耗鮮草3000 t。生產這么多雜交狼尾草，需要約15 hm²草地。這些草地可以消納大量養殖場糞污，草地生產的大量牧草又可返回到養殖環節。

此外牧草也可以用于生產食用菌。研究表明：雜交狼尾草在草糞比為6：4（C：N=28.66：1）時，雙孢蘑菇產量最高為12.316 kg/m²，氨基酸含量為24.42%，栽培效益為30.66元/m²；稻草在草糞比為6：4（c：N=28.66：1）時雙孢蘑菇產量最高為14.228 kg/m²、氨基酸含量為19.42%，栽培效益為41.72元/m²。稻草栽培雙孢蘑菇效益高。但稻草產量不高，一般為6000～6750 kg/hm²。狼尾草的干草產量可達45000～67500 kg/hm²，利用其栽培雙孢蘑菇，可緩解蘑菇主產區對稻草的需求。

4 草基循環農業模式構建

規模化奶牛養殖生產過程中，養殖場糞污（包括奶牛糞、尿和養殖廢水）是造成環境污染的主要因子，牧草是消納養殖場糞污，變廢為寶，構成循環利用鏈的主要載體。因此規模化奶牛養殖可以就地取材、就近利用，構筑形成草基循環農業模式。

草基循環農業模式結合規模化奶牛養殖對鮮草需要量大、雜交狼尾草產量高且對奶牛場污水氨氮吸收率高的三大因素而構建，其基本流程包括（圖1）：奶牛養殖過程中，使用優質牧草（雜交狼尾草）作為主要青飼料，并通過營養調控降低糞污排放量。養殖過程中產生的糞污經固液分離，分成糞渣和廢水。糞渣可用于制作有機肥或者食用菌；養殖廢水可經厭氧池發酵產生可用的沼氣、沼液和沼渣。沼渣可用于制作有機肥。沼液及其他養殖廢水通過草地凈化系統消納。草地凈化系統生產的大量牧草可返回到養殖環節，利用奶牛食草量大的特點就地利用；或者用于食用菌生產等多級利用。該模式合理配置奶牛養殖、養殖場糞污無害化處理及資源化利用、牧草種植、加工和利用等各個環節，構建低耗高效、安全優質、清潔生態的循環農業模式，多層次利用和開發自然資源，實現產業鏈內廢物的資源化利用，產生明顯的經濟效益。

5 結論

通過營養調控降低養殖場污染排放，通過固液分離降低需要就地消納的糞污量，通過草地凈化系統消納終端糞污實現減量化原則在規模化奶牛養殖生產過程的應用。

牛場糞污是一種寶貴的資源，糞污廢棄物資源化包括肥料化利用、飼料化利用、能源化利用，以及作為食用菌培養料、燃料等多種途徑。

牧草在規模化奶牛養殖生產中具有舉足輕重的作用，還具有可多級利用的特點，因此是構建規模化奶牛場草基循環農業模式的基礎。

草基循環農業模式結合規模化奶牛養殖對鮮草需要量大、雜交狼尾草產量高且對奶牛場污水氨氮吸收率高的三大因素而構建，是一種低耗高效、安全優質、清潔生態的循環農業模式，多層次利用和開發自然資源，實現產業鏈內廢物的資源化利用，產生明顯的經濟效益。