微生物異位發酵床在肉牛健康養殖上的應用

楊前平+李曉峰+熊琪+索效軍+張年+陳明新

摘要：針對傳統規模養牛在新的環保壓力下存在的問題，介紹了無污染零排放的有機農業新技術——微生物發酵床在現代肉牛健康養殖中的應用，提出了資源化再生利用養殖新模式。

關鍵詞：微生物異位發酵床；肉牛；養殖；應用

中圖分類號：S823 文獻標識碼：B 文章編號：1007-273X（2017）11-0032-02

環境持續惡化、氣候變化愈發極端，倒逼世人更加關注污染對環境的破壞。養牛業對環境的污染表現在糞尿的大量排放， 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。發酵床技術利用微生物發酵的無污染、零排放的有機農業技術， 能夠同時解決養殖場糞尿污染問題，是目前養殖污染控制中最有效的資源化途徑， 成為目前國內外研究的熱點領域。

1 養牛業對環境的污染情況

我國養殖業規模化的快速發展導致糞便產生的環境污染問題日益嚴重。《第一次全國污染源普查公報》數據顯示，我國主要污染物排放量中農業面源COD和TN排放量分別占全國排放量的43.7%和57.2%[1]。一個千頭牛場的牛糞日排泄量高達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田生態的破壞。養牛場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、奶牛養殖集約化、規范化健康養殖的發展對牛糞處理提出了更嚴格的要求，應利用現代高新技術挖掘牛糞的生物利用，解決生態、環境污染問題，實現牛糞等廢棄物資源化再生利用，走生態循環農業和可持續發展道路。

2.1 牛糞主要成分

牛糞主要成分：有機質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，經過微生物發酵處理后，營養價值得到提高，其中蛋白質含量在14.20%以上，粗纖維含量在19.05%以下。

2.2 牛糞的常規再生利用途徑

2.2.1 飼料利用 處理后的牛糞可作為飼料飼喂豬、雞、鴨、兔等其他動物，也可作漁業餌料使用。

2.2.2 牛糞在能源方面的應用 牛糞可作為能源，既可直接燃燒，也可經過處理后產生石油、甲烷、氫氣和乙醇等，并可應用于發電。牛是反芻動物，瘤胃中含有多種產沼氣的微生物，排出的牛糞中含有大量的菌種，用牛糞進行厭氧發酵可獲得沼氣，沼液沼渣等副產品處理后可用于養魚。有數據表明，10 t牛糞受熱分解產生的CH4可產生大約150 kW·h的電能。美國西華盛頓大學利用牛糞提煉出有機甲烷，將其作為汽車動力能源。

牛糞中含有大量的植物秸稈原生纖維和有機物質，干燥粉碎后與煤炭以一定比例混合，加入添加劑、固硫劑，與牛糞木質素、纖維素、半纖維素等粘合制成牛糞生物質燃料，可提高煤的燃燒性能、降低硫的排放量、減少大氣污染、節約能源物質，解決牛糞堆積帶來的環境問題。牛糞中纖維素含量為22.00%、半纖維素含量為12.50%，其中的木質纖維素進行處理后可轉化為糖，采用超聲波和堿處理可使還原糖率提高，糖進一步發酵成乙醇，可做成乙醇化的原料，可替代糧食生產乙醇。

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生、安全、舒適的優點，可以增加牛的休息時間，減少病原微生物的繁殖，降低牛肢蹄病的發生率。牛糞腐殖質中分離的益生菌群，制成的高溫和低中溫生物發酵床墊對于控制牛廢棄物的分解和減少臭氣的產生和揮發有一定的效果，其生產性能也得到相應的提高。

3 微生物發酵床技術在養牛業上的應用

發酵床技術始于日本，早期應用于養豬業，是一種新興的養殖模式。其核心是將微生物原理應用于生態環保養殖，以發酵床為載體，采用厚墊料，通過微生物的作用，使糞便降解、轉化，有效緩解了養殖場的環境污染問題[2]。該技術從源頭上控制養殖造成的環境污染，因其具有無污染、無排放、無臭氣和疾病發生率低的特點，最近幾年得到了廣泛的推廣和應用，并取得了良好的經濟、社會和生態效益。

發酵床養殖技術分為原位微生物發酵床技術和異位微生物發酵床技術。近年來畜牧專家將養豬業的發酵床技術改進應用于肉牛養殖，探討出牛糞發酵的新模式。

3.1 “床場一體化”飼養管理技術

“床場一體化”飼養管理技術（Free-stall mattress bedding，FSMB），亦稱堆肥墊料系統（Compost bedding system，CBS）。是牛舍運動場與臥床一體化的設計，且與微生物發酵床技術相結合，對運動場實行遮雨處理，不僅使牛場全部（含運動場）實現雨污分離，確保糞污零排放，而且增加了臥床面積（6～10倍），使牛更舒適。

“床場一體化”飼養管理技術在美國和歐洲均有報道，主要集中在健康狀況、繁殖能力等評價和各種墊床材料的比較研究。通常認為，該技術可提高牛舒適度， 降低肢蹄病發生率，提高繁殖性能等。

3.1.1 “床場一體化”牛舍設計 以堆肥為基料的“床場一體化”牛舍設置一個室內或室外的混凝土飼料通道，在墊床周圍設立約1.2 m高的圍欄，且設置1～4條用于投喂飼料和機器設備通行的步行通道。牛舍側墻高約需5 m以上，以便于更好地通風和旋耕機的通行作業。墊床表面的干燥有兩種措施：①在牛舍一定的距離設置風扇，氣流流向厚墊料的表層助其干燥。②每天用旋耕機進行兩次墊料翻拋，將糞便與墊料混合均勻。相比于傳統的拴系式或散養式牛欄，堆肥式發酵床牛舍使牛有更自由的活動區域，同時也可以減少糞肥的儲存空間和成本，節省勞動力和糞便處理的成本。endprint

3.1.2 微生物發酵床的制作 發酵床主要由有機墊料組成，合理的比例配制也能促進微生物的發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，同時加入約0.3%的粗鹽有利用于墊料的發酵。將微生物發酵菌劑、米糠、鋸屑等按一定比例混合后，加入一定數量的含簡單碳源、氮源及微量元素的微生物營養液，混合均勻并調節其含水量達到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，要注意噴水調節，水分保持在50%～60%。堆積后，外圍用麻袋鋪蓋，以利于發酵。發酵注意溫度控制，第2天溫度要在45 ℃以上，以后溫度將保持在50～70 ℃。因為50 ℃的高溫不會傷害反而有利于乳酸菌、酵母菌、光合作用細菌等益生菌的繁殖。發酵時間4～7 d（與外界氣溫有關），經過發酵就可制成供發酵床用的有機墊料。

3.2 異位發酵

異位生物發酵床綜合治污技術是針對原位發酵床存在的弊端而進行的技術改良。是發酵床與畜禽養殖分離的模式對養殖廢棄物進行處理，將養殖舍產生的糞尿轉運至外建墊料發酵舍，再利用微生物菌群進行生物降解處理。異位生物發酵床主要由發酵槽、發酵墊料、發酵微生物接種劑、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酵為主導并且有厭氧發酵和兼性厭氧發酵。在降解處理中，翻拋機還會對發酵床進行翻拋，使墊料與糞尿混合充分，使微生物菌種發生作用，使糞污及時、充分地分解，轉化生成生物高效的有機肥或者進行墊料的二次使用。與傳統養殖方式相比， 異位生物發酵床綜合治污技術真正實現了養殖無排放、無污染、無臭氣的零排放清潔生產。

3.3 異位微生物發酵床的技術優點

異位發酵床異于原位發酵床的優點， 即在解決固糞的同時利用微生物發酵升溫持續有效地控制處理廢水， 避免了原位發酵床中由于牛場廢水量大且超過發酵床自身的消納能力而引發的床體內部污染并“死床”的問題。①較好地解決了養殖對環境的污染。利用特種微生物迅速有效地降解、消化糞污中的有機化合物。最終轉化為CO2和H2O，通過蒸發，排入大氣，從而沒有任何廢棄物排出養殖場，真正達到養殖零排放的目的。②從社會效益來看，糞尿經發酵床墊料發酵后能提高肥效，還田后還能增加土壤的有機質， 減少了化肥的使用；同時由于發酵，殺死了墊料和糞尿中的大部分病原體和寄生蟲，大大地減少了農藥的施用，有效保護了土壤環境，提高了農作物的生物安全。③變廢為寶，場外墊料工藝使用的墊料一般可連續使用2～3年，由于墊料有較好的散落性，又是十分優質的有機肥，對土壤改造有良好的作用，2～3年可將其裝包出售。發酵床內的墊料產生的有機質的含量可高達35%以上，經加工可制成高端有機肥，既可替代食用菌栽培料生產食用菌，同時還可用于作物生產。

異位發酵床技術作為一種新型環保技術為養殖業開辟了新的健康養殖途徑，其具有的成本低、耗料少、效益高、操作簡單、發酵過程動態持續等優點，實現了資源的綜合循環利用， 具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國環境保護部，中華人民共和國國家統計局，中華人民共和國農業部.第一次全國污染源普查公報[N].人民日報，2010-02-10（16）.

[2] 王志強，沈曉昆.日本的發酵床養豬技術[J].世界農業，2004（2）：50-51.endprint