摘要:发酵床技术是一种以生物发酵为基础的处理养殖粪污的生态养殖技术，其在实现畜禽粪便零排放、减轻环境压力等方面发挥着重要的作用。本文从奶牛养殖粪污现状着手，阐述了发酵床技术在奶牛养殖上的应用，重点探讨了奶牛养殖过程中发酵床垫料的选择和制作、微生物菌剂的应用及发酵床养殖技术的经济效应，以期为发酵床技术应用于奶牛养殖粪污处理提供参考。
关键词:奶牛养殖；发酵床技术；应用；成效
奶牛业是畜牧业的重要组成部分，也是我国现代农业的核心产业，其在改善食物结构、提高生活质量、增强人民体质等方面发挥着重要作用。据统计，截至2018年，我国奶牛存栏量达720万头，牛奶产量达到3074.6万t[1-2]。然而，与2014年相比，我国奶牛养殖的存栏量呈不断下降趋势，这主要与养殖场环保不达标有关，特别是一些南方地区，在我国综合整治养殖场污染的影响下，一些奶牛养殖场因环保不达标而关停。由此可见，奶牛养殖的环境污染问题是制约奶牛业发展的重要瓶颈。发酵床技术是一种以生物发酵为基础的原位或者异位处理畜禽粪便的生态养殖技术，其在实现畜禽粪便零排放、减轻环境压力、节约水资源和人力等方面发挥着重要的作用[3]。发酵床养殖技术最早源于20世纪70年代的日本，主要应用于发酵床养猪，1999年后发酵床养猪技术在日本得到了广泛的推广应用[4]。20世纪80年代开始，瑞典将发酵床养殖技术应用于饲养妊娠母猪、后备母猪等，至今已经推广近30年，目前，发酵床养殖技术在日本、韩国、加拿大、英国和美国等国家均得到了迅速的发展。我国于20世纪90年代引进该技术，在生猪养殖上已得到迅速推广和应用，并取得了较大的成效[4-6]。发酵床养殖技术应用于牛的养殖起步较晚，2006年，徐美庆研究员将适合于牛场的发酵菌株从德国引入，并与浙江大学和山东大学等高校合作，培养出了适合我国不同气候的菌株[7]。随着我国养殖场污染治理进程的推进及发酵床技术的不断创新，奶牛场发酵床技术在我国不同地区得到推广应用。本文从奶牛养殖粪污现状着手，阐述发酵床养殖技术垫料和微生物的选择，分析发酵床技术的应用成效，旨在为发酵床技术在奶牛养殖中的应用提供参考。
1奶牛养殖粪污现状
据第2次全国污染源普查公报数据表明，2017年全国畜禽污染物中化学需氧量、氨氮、总氮和总磷分别占农业源污染排放量的93.76%、51.30%、42.14%和56.46%，而来自于规模养殖场排放量的化学需氧量、氨氮、总氮和总磷分别占到农业源的56.68%、34.69%、26.15%和37.92%（表1）。同等规模的奶牛场每天排放废水量、固体污染物量是养猪场和养鸡场的数倍[8]。根据2018年奶牛存栏量720万头[2]估算，2018年中国奶牛粪、尿日排放量及组分含量如表2所示，这些粪污如不加以处置排到环境中，必将对环境造成极大污染。
2发酵床技术要点
2.1发酵床垫料选择。用于奶牛场原位发酵床的垫料应具备透气性好、吸水性强、踩踏不易板结且不易在短时间内降解等特性。常用的养殖床垫料有稻壳、锯末、麦麸、稻草等，其碳氮含量及碳氮比如表3所示。在这些垫料原料中，谷壳疏松透气，很难分解，经过牛的踩踏也不易紧实板结，适合于南方高温高湿区。在调研中发现，南方高温高湿区梅雨季节，由木屑制备的发酵床经过奶牛踩踏后容易板结紧实，造成死床现象，因而最好与谷壳按比例配合使用，也可只用谷壳作垫料。一般而言,奶牛场发酵床使用年限在2~3年，由于麦麸、稻草等容易降解，因而不宜作为长期使用的发酵床垫料原料，只能与谷壳、木屑等配合使用。按比例配合好垫料原料后，在牛舍卧床区铺设60~80cm厚的垫料，在垫料上均匀洒上专用菌剂，原位发酵床即制作完成。
2.2微生物菌剂。微生物菌剂是影响发酵床垫料发酵成功的重要因素，目前国内外对可接种于发酵床的微生物菌剂研究已取得较大进展。一般来说，复合菌剂对发酵床污染物的降解效果优于单一菌剂，可用于奶牛发酵床的微生物菌剂主要包括纤维素降解菌、耐热的芽孢杆菌属、光合细菌等。EM（Effectivemicroorganisms）是日本琉球大学研制的复合型微生物菌剂，包括乳酸菌类、酵母菌类、光合细菌类、纳豆菌类、双歧杆菌、厌氧消化链球菌及双酶梭菌等10属80余种微生物。该菌剂自20世纪80年代问世以来，已在日本、美国、中国、泰国等多个国家和地区推广应用，产生了明显的经济效益和生态效益[10-11]。此外，国内外研究机构开展了大量不同发酵温度下的微生物筛选和研究工作，如丘陵[12]筛选出芽孢杆菌和酵母菌，并制备复合菌剂应用于奶牛发酵床，取得良好的效果；国辉[13]筛选出包括枯草芽孢杆菌、乳酪类芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌等在内的6株耐热菌株能高效降解纤维素和氨氮，通过将6株菌按比例制成菌剂应用于异位发酵床体系，取得良好效果。此外，一些商用微生物菌剂应用于奶牛场也有较好的效果。笔者在福建某奶牛场进行添加微生物菌剂的研究，添加菌剂后发酵床20cm层温度变化如图1所示。添加菌剂7d后，发酵床温度升至44.67℃，随后温度稳定在32~44℃之间，而不添加菌剂的温度最高不超过32℃，大多在25~30℃之间。由此可见，添加菌剂后对发酵床的发酵效果还是很明显的。
3发酵床养殖技术的应用效果
对3个养殖场发酵床技术进行调研，结果如表4所示。3个养殖场发酵床年建设费用、垫料费用和维护费用合计介于4207.00~4544.95元/头之间，年平均费用为4326.65元/头。不同的养殖场发酵床费用略有差异，其中电力、冲栏水等费用是一致的，而购买垫料的成本不一致，加上人工费用、建设材料费用存在差异，因而不同养殖场的发酵床技术费用有一定差异。与常规养殖相比，采用发酵床技术养殖奶牛，除了第1年大量的基础建设投入外，其他还有垫料投入、饲料投入和养护投入等。采用发酵床技术养殖奶牛，年产投比可达2.33，年净效益23773.35元/头（其中，饲料成本13500元/头、发酵床成本4326.65元/头，牛奶产值41600.00元/头）。使用发酵床后，省去了刮粪板、铲车等粪便收集、加工设备，也减少了人员投入，降低了管理费，因而具有明显的经济效益。
4存在的问题及建议
影响发酵床养殖技术成功的关键因素在于是否能成功发酵，而影响垫料发酵成功的关键因素在于含水量、垫料C/N以及微生物菌剂。南方高温高湿，尤其在春季梅雨季节，湿度大，容易造成发酵床死床现象。因此，梅雨季节通风和定期补充菌种尤其重要。其次，由于奶牛具有定点集中排粪尿的习惯，导致发酵床粪尿分布不均，加上泌乳期奶牛粪便水分含量大，粪尿集中的地方湿度大，分解速度慢，甚至可能死床，增加建床成本，因而必须翻抛垫料，定期将干区和湿区垫料互混再重新铺设。最后，发酵床使用年限越长越好，这样可以降低成本，因而发酵床建设初适宜选择谷壳和木屑这些含木质素较高、难降解的植物性碳源，延长发酵床的使用年限，可根据实际需要加入少量的秸秆以促进发酵。
作者:钟珍梅 林忠宁 陆蒸 应朝阳 单位:福建省农业科学院农业生态研究所 福建省草业工程技术研究中心
