南方規(guī)模化奶牛場草基循環(huán)農(nóng)業(yè)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(yǎng)殖快速發(fā)展帶來的資源浪費和環(huán)境污染問題，探討了南方規(guī)模化奶牛場循環(huán)農(nóng)業(yè)模式并提出了相關(guān)策略。提出養(yǎng)殖場糞污（包括奶牛糞、尿和養(yǎng)殖廢水）是造成環(huán)境污染的主要因子，牧草是消納養(yǎng)殖場糞污，變廢為寶，構(gòu)成循環(huán)利用鏈的主要載體。因此南方規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖可以就地取材、就近利用，構(gòu)筑形成草基循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。草基循環(huán)農(nóng)業(yè)模式結(jié)合規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖對鮮草需要量大、雜交狼尾草產(chǎn)量高且對奶牛場污水氨氮吸收率高的三大因素而構(gòu)建，是低耗高效、安全優(yōu)質(zhì)、清潔生態(tài)的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

關(guān)鍵詞：規(guī)模化；奶牛；循環(huán)經(jīng)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(jīng)濟的增長，乳業(yè)取得了快速的發(fā)展。據(jù)報道，2011年全國奶牛存欄1440萬頭，奶類產(chǎn)量達到3810萬t。乳業(yè)的發(fā)展，對優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民收入、提高城鄉(xiāng)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(huán)保壓力。以每頭奶牛每天產(chǎn)生50 kg廢棄物估算，全國現(xiàn)有存欄奶牛每年可產(chǎn)生約2.6億t廢棄物。這種污染源若無法消納，將會對水質(zhì)、空氣、土壤帶來嚴重污染，成為養(yǎng)殖場所在地區(qū)的主要污染源之一。

循環(huán)經(jīng)濟就是在可持續(xù)發(fā)展的思想指導下，運用生態(tài)學規(guī)律指導人類利用自然資源和環(huán)境容量，按照自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟系統(tǒng)，把清潔生產(chǎn)、資源及其廢棄物綜合利用、生態(tài)設計和可持續(xù)消費等融為一體，使經(jīng)濟系統(tǒng)和諧地納入到自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程中，實現(xiàn)“資源一產(chǎn)品一再生資源一再生產(chǎn)品”的物質(zhì)反復循環(huán)流動。因此，乳業(yè)需要可持續(xù)發(fā)展，必須運用循環(huán)經(jīng)濟思路，遵循減量化、再利用以及資源化原則，以高效循環(huán)利用技術(shù)為支撐，貫穿奶牛養(yǎng)殖、養(yǎng)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(huán)節(jié)，構(gòu)建低耗高效、安全優(yōu)質(zhì)、清潔生態(tài)的循環(huán)農(nóng)業(yè)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(tài)成本獲得最大的經(jīng)濟和生態(tài)效益。

1 減量化原則在規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖生產(chǎn)中的應用

1.1 通過營養(yǎng)調(diào)控降低養(yǎng)殖環(huán)節(jié)污染排放

1.1.1 通過營養(yǎng)調(diào)控降低氮的排放蛋白質(zhì)是保證奶牛生產(chǎn)性能和繁殖性能的重要營養(yǎng)物質(zhì)。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(huán)境中。據(jù)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(huán)境，而且造成資源的流失。

降低奶牛養(yǎng)殖過程氮排放的途徑有很多，可通過提高飼糧氮轉(zhuǎn)化效率，降低瘤胃飼料蛋白質(zhì)降解率達到降低氮排放的目的。如科學配制飼糧、調(diào)節(jié)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(zhì)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(yǎng)調(diào)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(yǎng)需要。研究還表明奶牛干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量、飼料轉(zhuǎn)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(jù)NRC的磷推薦量，合理安排奶牛飼糧，在提高奶牛的生產(chǎn)效率的同時，降低磷排泄，這是從源頭上降低奶牛養(yǎng)殖過程磷排放最有效的辦法。

1.1.3 通過營養(yǎng)調(diào)控降低CH₄的排放量據(jù)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(chǎn)性能，減少飼養(yǎng)總量是降低奶牛CH₄排放的理想方法。此外，通過調(diào)整奶牛飼糧精粗比、改變瘤胃發(fā)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(shù)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(jù)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(guī)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(tǒng)，可將其中占糞污總量50%的糞便進行分離、收集，用于生產(chǎn)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(tǒng)消納終端糞污

在華南地區(qū)，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(chǎn)量高，每年可刈割8～10次，可供青草時間為8個月，鮮草產(chǎn)量可達225.12～252.58t～t/hm²，每年可產(chǎn)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(zhì)，選擇象草（Pennisemmpurpureum）和黑麥草（Loliumperenne）作為植被模擬人工濕地凈化系統(tǒng)，研究牧草全年輪作在間歇流人工濕地中對奶牛場高質(zhì)量濃度污水的適應性及對污水氮、磷的凈化效果。結(jié)果表明，象草、黑麥草在間歇性高質(zhì)量濃度污水中生長良好，可作為畜牧場高質(zhì)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(zhì)量濃度處理的牧草凈化系統(tǒng)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(tài)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(zhuǎn)化在系統(tǒng)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(yǎng)殖場終端糞污。

2 資源化原則在規(guī)模化奶牛場中的應用

奶牛糞污是環(huán)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(yǎng)物質(zhì)，是寶貴的肥料資源，可以開發(fā)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(yǎng)料、蚯蚓的培養(yǎng)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(jīng)過厭氧發(fā)酵可獲得沼氣，用于人們的日常生活，其中產(chǎn)生的沼渣和沼液也是很好的有機肥料。

3 規(guī)模化奶牛場牧草的多級利用體現(xiàn)再利用原則

牧草在規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖生產(chǎn)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(gòu)建規(guī)模化奶牛場草基循環(huán)農(nóng)業(yè)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(chǎn)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(chǎn)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(yǎng)殖場糞污，草地生產(chǎn)的大量牧草又可返回到養(yǎng)殖環(huán)節(jié)。

此外牧草也可以用于生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)量不高，一般為6000～6750 kg/hm²。狼尾草的干草產(chǎn)量可達45000～67500 kg/hm²，利用其栽培雙孢蘑菇，可緩解蘑菇主產(chǎn)區(qū)對稻草的需求。

4 草基循環(huán)農(nóng)業(yè)模式構(gòu)建

規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中，養(yǎng)殖場糞污（包括奶牛糞、尿和養(yǎng)殖廢水）是造成環(huán)境污染的主要因子，牧草是消納養(yǎng)殖場糞污，變廢為寶，構(gòu)成循環(huán)利用鏈的主要載體。因此規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖可以就地取材、就近利用，構(gòu)筑形成草基循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

草基循環(huán)農(nóng)業(yè)模式結(jié)合規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖對鮮草需要量大、雜交狼尾草產(chǎn)量高且對奶牛場污水氨氮吸收率高的三大因素而構(gòu)建，其基本流程包括（圖1）：奶牛養(yǎng)殖過程中，使用優(yōu)質(zhì)牧草（雜交狼尾草）作為主要青飼料，并通過營養(yǎng)調(diào)控降低糞污排放量。養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的糞污經(jīng)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(yǎng)殖廢水可經(jīng)厭氧池發(fā)酵產(chǎn)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(yǎng)殖廢水通過草地凈化系統(tǒng)消納。草地凈化系統(tǒng)生產(chǎn)的大量牧草可返回到養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，利用奶牛食草量大的特點就地利用；或者用于食用菌生產(chǎn)等多級利用。該模式合理配置奶牛養(yǎng)殖、養(yǎng)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(huán)節(jié)，構(gòu)建低耗高效、安全優(yōu)質(zhì)、清潔生態(tài)的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，多層次利用和開發(fā)自然資源，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)廢物的資源化利用，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)論

通過營養(yǎng)調(diào)控降低養(yǎng)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(tǒng)消納終端糞污實現(xiàn)減量化原則在規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖生產(chǎn)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(yǎng)料、燃料等多種途徑。

牧草在規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖生產(chǎn)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(gòu)建規(guī)模化奶牛場草基循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的基礎。

草基循環(huán)農(nóng)業(yè)模式結(jié)合規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖對鮮草需要量大、雜交狼尾草產(chǎn)量高且對奶牛場污水氨氮吸收率高的三大因素而構(gòu)建，是一種低耗高效、安全優(yōu)質(zhì)、清潔生態(tài)的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，多層次利用和開發(fā)自然資源，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)廢物的資源化利用，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。