童建軍，張 眉，楊漢卿，姜建民，王 瑞，朱寶剛，王慧梓

1 陜西省畜牧技術推廣總站，陜西西安 710016

2 陜西建興奶牛繁育公司，陜西涇陽 713700

3 陜西省畜牧業(yè)協(xié)會，陜西西安 710016

0 引言

奶牛養(yǎng)殖業(yè)是畜牧業(yè)的重要支柱產(chǎn)業(yè)?！笆濉逼陂g，我國奶牛生產(chǎn)規(guī)?；⒓s化水平顯著提升。2021年全國奶牛存欄1 000 多萬頭，牛奶總產(chǎn)3 000 多萬噸，存欄百頭以上的規(guī)模奶牛場占奶牛養(yǎng)殖比重近70%。規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖對促進畜產(chǎn)經(jīng)濟發(fā)展，滿足人民群眾日益增長的生活需要，發(fā)揮著不可替代的作用。但規(guī)模奶牛場存在著糞污產(chǎn)生量和環(huán)保壓力大的突出問題，據(jù)測算，每頭奶牛（體重以500 kg計）每天排泄糞便約25 kg，尿液25～30 kg，加上擠奶廳沖洗，每頭奶牛每天產(chǎn)生污水量40～45 kg[1]。牛場污水COD值高達2 000 mg/L，NH3-N在100 mg/L 以上[2]。研究奶牛場糞污無害化處理和資源化利用，探索適用于奶牛規(guī)模養(yǎng)殖的糞污資源化利用的模式和經(jīng)驗，從根本上解決養(yǎng)殖污染，是提高生產(chǎn)水平和經(jīng)濟效益的有效手段和方法，對促進我國奶業(yè)轉型升級高質量發(fā)展，建設生態(tài)宜居新農(nóng)村，助推鄉(xiāng)村振興具有重要的現(xiàn)實意義。

1 模式內(nèi)容

陜西建興奶牛繁育公司是一家集奶牛繁育、鮮奶生產(chǎn)和小麥良種培育的民營企業(yè)。該企業(yè)位于咸陽市涇陽縣蔣路鄉(xiāng)，現(xiàn)存欄奶牛2900 多頭，日產(chǎn)鮮奶40 多噸。近年來，陜西省畜牧技術推廣總站和陜西省畜牧業(yè)協(xié)會將其作為糞污資源化利用的試點單位，按照“誰污染、誰治理”的要求，本著“源頭減量、過程控制、末端利用”的原則，深入研究，不斷創(chuàng)新，成功探索出了以圈舍改造和發(fā)酵床養(yǎng)牛為核心，綜合配套技術應用的規(guī)模奶牛場糞污資源化利用的“建興生態(tài)模式”，走出了一條高效生產(chǎn)、治理污染、種養(yǎng)結合的可持續(xù)發(fā)展之路，為規(guī)?；膛鎏峁┝艘惶卓晒┙梃b的經(jīng)驗。

該公司創(chuàng)新的規(guī)?；膛黾S污資源化利用的“建興生態(tài)模式”可以概括為“四化”，即源頭嚴控減量化、圈舍改造一體化、發(fā)酵床體生態(tài)化、配套農(nóng)田全消化。所謂“源頭嚴控減量化”，是從場區(qū)的規(guī)劃布局、生產(chǎn)工藝改進、飼料配方調整、疫病嚴格防控、單產(chǎn)水平提升等各個關鍵環(huán)節(jié)采取措施進行控制，達到單位乳品生產(chǎn)所產(chǎn)生的糞污、病死牛和醫(yī)療垃圾等廢棄物量的最小化?！叭ι岣脑煲惑w化”是將過去臥床與運動場分離的小型牛舍改造為大跨度活動屋面、臥床與運動場相結合的一體化連體式圈舍，在舍內(nèi)修建發(fā)酵床替代臥欄和運動場?！鞍l(fā)酵床體生態(tài)化”是將圈舍大部分空間改建成發(fā)酵床體，所產(chǎn)生的糞便通過發(fā)酵床中的微生物進行無害化處理，讓牛在松軟舒適、干凈衛(wèi)生的生態(tài)環(huán)境下躺臥反芻和悠閑活動?！芭涮邹r(nóng)田全消化”是按照奶牛場糞污產(chǎn)生量流轉了大量土地，使本場產(chǎn)生的糞污經(jīng)無害化處理后能全部就地消納得到利用。

2 工藝流程

如圖1所示，該牛場的糞污主要產(chǎn)生于牛舍采食通道、擠奶廳和發(fā)酵床。采食通道的糞污，每天由專人用吸糞車清理，傾倒集糞池中。污水主要來自擠奶廳沖洗設備及地面等，通過地下管道流到集糞池。集糞池中的糞污通過干濕分離機進行干濕分離[3]。分離的固體糞便添加微生物菌種堆肥發(fā)酵后回填發(fā)酵床。奶牛排放在床體的糞尿和回填的固體糞便同發(fā)酵床的墊料一起進行好氧發(fā)酵處理。發(fā)酵床發(fā)酵的糞便節(jié)段性部分出糞，再在陳化車間進行陳化（厭氧有氧交替發(fā)酵）。經(jīng)陳化發(fā)酵好的有機肥施到農(nóng)田。分離出的污水進入沼氣工程進行處理，沼氣工程產(chǎn)生的沼渣用作還田，產(chǎn)生的沼氣供場內(nèi)做飯燒水和取暖等[4]。沼氣工程發(fā)酵后的污水再經(jīng)過氧化塘曝氣后，兌水澆灌農(nóng)田。

圖1 奶牛場糞污資源化利用工藝流程示意圖

3 經(jīng)驗措施

3.1 改造圈舍打基礎

2016年，該公司奶牛場負責人和技術人員考察了其他牛場活動屋面圈舍受到啟發(fā)，將原來舍內(nèi)采食、躺臥與舍外配套露天運動場的小型圈舍改擴建為新型的集采食、躺臥結合的一體化連體式大圈舍（圖2），其中成年牛舍10 棟、犢牛舍3 棟。圈舍采用框架結構和鋼構材料，四周設置1.5 m高的鋼管圍欄。屋面為雙坡式彩鋼板屋面。每面屋面由上、下兩部分組成，下半面固定，上半面做成可以開合的活動屋面。以電動機傳動絲杠旋轉，絲杠移動屋面，可根據(jù)天氣情況開啟，使陽光照射在牛床上。屋頂高15 m，兩邊檐高6 m；圈舍長200 m；成年牛舍寬70 m，犢牛舍寬60 m。圈舍內(nèi)為雙列式布局，中間是飼喂通道，寬5.5 m，便于大型機械操作。飼喂通道兩邊是采食通道，寬3 m，便于吸糞車操作[5]。采食通道上配套噴淋和風扇等降溫設施。在采食通道與沿墻中間留有發(fā)酵床體位置，發(fā)酵床的立柱上安裝風機。在圈舍之間栽植落葉喬木、種植草坪等，進一步綠化環(huán)境（圖3）。

圖2 一體化連體式大圈舍

圖3 圈舍之間的綠地

3.2 采用發(fā)酵床養(yǎng)牛

3.2.1 發(fā)酵床制作

發(fā)酵床體為通體式，便于機械翻拋和出糞。長198 m、深0.6 m，成年舍寬60 m、犢牛舍寬50 m。地面用三合土夯實，四周用混凝土澆筑。在第一次床體墊料制作時，先將干濕分離的固體糞便與適量稻殼、菌棒渣等混合，含水量控制在50%～60%（以手緊握墊料能成團，松手抖動能散開，手心無明顯水珠為宜）。添加枯草芽孢桿菌等復合菌種，采取好氧堆肥發(fā)酵后，填充到床體中，高度與床體上沿平。用發(fā)酵床替代臥床和運動場，奶牛除采食和擠奶外，大部分時間都在發(fā)酵床上安逸地躺臥和活動，所產(chǎn)生的大部分糞尿通過床體微生物好氧發(fā)酵得到處理（圖4）。

圖4 發(fā)酵床替代臥床和運動場

3.2.2 日常管理

泌乳牛在擠奶時，由專人用吸糞車清除采食通道糞污，用旋耕機對牛床翻拋。其他牛在躺臥時清除采食通道糞污，采食時翻拋床體。床體翻拋時，注意將新排糞尿與床體墊料翻拋均勻，避免局部濕度過大，糞量過多而發(fā)酵不充分。同時，根據(jù)季節(jié)、天氣變化和床體墊料水分含量開啟屋面、風扇或噴淋灑水，保持墊料濕度在50%～65%。嚴格控制發(fā)酵床的載畜密度，泌乳牛每頭不少于20 ㎡，育成牛每頭不少于15 ㎡。

3.2.3 出糞管理

第一次出糞時間為床體應用3年時，以后可根據(jù)床體糞量多少和施肥季節(jié)出糞。每次出糞時，注意采用隔斷式條溝出糞，每次出糞量為床體糞量的1/5～1/3，出糞后將床體翻拋均勻，整理平整，有效保留微生物菌種，循環(huán)使用。

3.3 源頭控制減產(chǎn)出

在廢棄物源頭減量化產(chǎn)生方面，一是通過對場區(qū)規(guī)劃布局調整，將凈、污道分設，雨、污水分流，大幅度減少了污水產(chǎn)生。二是通過圈舍改建，將大面積的露天運動場移到室內(nèi)，大幅度減少了運動場因下雨產(chǎn)生的糞污量。三是采購兩套先進的牛乳頭刷，實現(xiàn)一次性完成清洗、擦干、前刺激和前藥浴工作，大大減少了奶牛在擠奶環(huán)節(jié)乳房清洗、沖刷等用水量及紙巾（毛巾）等消耗品，減少牛場廢棄物產(chǎn)生量。四是通過加強育種工作、調整飼料配方、改善環(huán)境衛(wèi)生、強化疫病防控等綜合措施，減少甲烷氣體產(chǎn)生，提高單產(chǎn)水平和減少發(fā)病率，達到單位乳品生產(chǎn)廢棄物產(chǎn)生最小化的目標。

3.4 過程處理無害化

該場購置2 臺吸糞車每天對采食通道的糞污及時清理，購置了3 臺組合式螺旋擠壓干濕分離機，對糞污進行干濕分離。分離的固體糞便和奶牛排泄在發(fā)酵床上的糞污都經(jīng)微生物進行有氧發(fā)酵。由于糞污在第一時間及時清理和處理，有效抑制了空氣中的野生菌發(fā)酵而產(chǎn)生氨氣、硫化氫、吲哚等有害物質，阻止了氮元素的流失，并使糞污中蛋白等大分子物質得到降解，使農(nóng)作物更易吸收，提高了肥效。在有氧發(fā)酵的過程中，內(nèi)部溫度可達到60～70 ℃，能有效殺死致病微生物和雜草種子等。該場修建了1 300 m3的沼氣池和20 000 m3氧化塘，分離的污水經(jīng)過沼氣工程發(fā)酵和氧化塘曝氣，有效降低了COD值，到達灌溉要求。

3.5 流轉土地全消納

為了能使本場產(chǎn)生的糞污在處理后能全部消納，該公司在原流轉400 畝農(nóng)田的基礎上又流轉了120 畝農(nóng)田，并鋪設了2 000 m的沼液輸送貯存管網(wǎng)。同時，將原種植的多年生苜蓿調整為一年兩季種植小麥和青貯玉米，大大提高了農(nóng)田的需肥量，實現(xiàn)了本場糞污能夠就地全部消納。同時，種植的青貯玉米和小麥秸稈全部用作奶牛的粗飼料，真正實現(xiàn)了種養(yǎng)結合、資源利用、循環(huán)發(fā)展（圖5）。

圖5 流傳土地種植農(nóng)作物消納糞污

4 應用效果

4.1 生產(chǎn)水平不斷提升

一是養(yǎng)殖規(guī)模擴大。該模式的應用，解決了牛臥欄數(shù)量限制養(yǎng)殖數(shù)量發(fā)展的問題，在場區(qū)面積不變的情況下，多養(yǎng)牛成為現(xiàn)實。該場奶牛存欄和牛奶日產(chǎn)量從2016年的1 500 頭和18 噸分別增加到2022年的2 900 頭和40 噸，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。二是生產(chǎn)效率明顯提高。牛舍改造前一個飼養(yǎng)員可管60～70 頭牛，改造后一個飼養(yǎng)員可管500 頭泌乳?；?00 頭青年牛。三是生產(chǎn)水平明顯提升。奶牛平均日單產(chǎn)從2016年的30 kg/頭提升到2022年的39.5 kg/頭。犢牛日增重從480 g/d提高到900 g/d以上。該場被陜西省畜牧技術推廣總站和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部分別授予為奶牛養(yǎng)殖轉型升級高質量發(fā)展示范場和部級奶牛規(guī)模養(yǎng)殖標準化示范場。

4.2 疾病得到有效控制

采用吸糞車清理糞污，避免了刮糞板對奶牛肢蹄的傷害。奶牛乳房炎和肢體病發(fā)病率明顯下降，成年母牛每年的藥費由改造前的100 元/頭降至改造后的30 元/頭。犢牛斷奶成活率從89%提高到95%[5]。

4.3 乳品質量得到提高

發(fā)酵床的應用，使奶牛所處環(huán)境得到極大改善，有效降低了乳房炎等疾病發(fā)生，乳品質量明顯提高。據(jù)陜西省奶牛DHI中心測定分析，該場牛奶平均體細胞數(shù)和細菌總數(shù)從2016年的32 萬個/mL和5 萬個/mL以上[6]，下降到2022年的20 萬個/mL和1 萬個/mL以下；平均乳蛋白率和乳脂率從2016年的3.1%和3.2%[6]提高到2022年的3.2%和3.8%。該場先后被陜西省奶牛DHI中心和中國奶業(yè)協(xié)會授予為DHI技術應用示范牛場和“學生飲用奶奶源基地”。

4.4 經(jīng)濟效益不斷提升

鮮奶銷售收入從2016年的2 325 萬元增加到2021年的5 168 萬元；出售母牛和小公牛的收入由2016年的120 萬元和80 萬元增加到2021年的365 萬元和210 萬元。每年有機肥替代了10 萬元的化肥投入。由于土壤有機質含量高，小麥種子飽滿，出芽率高苗情好，贏得了種子公司長期購銷合同。生產(chǎn)的小麥種子畝產(chǎn)500 kg，不僅產(chǎn)量高，而且具有明顯的價格優(yōu)勢。種植的青貯玉米比當?shù)赝愑衩滋锂€產(chǎn)多0.8～1.0 噸。

4.5 生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善

該場糞污資源化利用生態(tài)模式的應用，糞污采取干濕分離、好氧發(fā)酵；污水經(jīng)過沼氣發(fā)酵和氧化塘曝氣，達到無害化處理，徹底解決了廢棄物的污染問題，場區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善。過去糞便亂堆、污水四溢、蒼蠅橫飛、臭氣熏天的狀況得到徹底改觀。走進現(xiàn)在的牛場，綠樹掩映、布局合理，牛舍整齊有序、床體松軟舒適、牛體潔凈如洗，奶牛在發(fā)酵床上愉悅地躺臥或悠閑地活動，員工在崗位上快樂地工作，呈現(xiàn)出一幅人與自然和諧的美麗畫卷。