規模養牛墊床發酵模式和發酵效果研究

楊前平 趙娜 李曉鋒 熊琪 索效軍 張年 陶虎 陳明新

摘要：研究牛糞墊床發酵腐熟再利用，解決養牛環境污染和產業發展矛盾。在湖北省黃岡市300頭規模奶牛場、荊門市1 200頭規模肉牛場部分棟舍進行發酵試驗，考察墊床發酵的模式和發酵效果。結果表明，奶牛養殖墊床發酵宜采用異位發酵，肉牛養殖墊床發酵宜采取原位發酵與異位發酵相結合模式，或者采用異位發酵模式;菌種以地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母、乳酸菌、嗜熱側孢霉按一定比例組合為佳;墊料經發酵肥效升高，大部分重金屬得到一定降解，細菌總數有所上升，但大腸桿菌大幅下降。規模養牛墊床發酵腐熟可再次利用。

關鍵詞：墊床發酵;規模養牛;發酵效果;發酵模式

中圖分類號：S823? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）23-0136-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.23.032? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on fermentation mode and fermentation effect of large-scale cattle breeding bed

YANG Qian-ping，ZHAO Na，LI Xiao-feng，XIONG Qi，SUO Xiao-jun，ZHANG Nian，TAO Hu，CHEN Ming-xin

（Institute of Animal Science，Hubei Academy of Agricultural Sciences/Hubei Key Laboratory of Animal Embryo and Molecular Breeding，Wuhan 430064，China）

Abstract： In order to study the fermentation and reuse of cattle manure bed， to solve the contradiction between cattle environmental pollution and industrial development， a fermentation experiment was carried out in some houses of the 300 large-scale dairy farms in Huanggang city， and the 1 200 large-scale beef cattle farms in Jingmen city of Hubei province. The mode and fermentation effect of the bed fermentation were investigated. The results showed that the fermentation of dairy cattle breeding bed should adopt ectopic fermentation， and the fermentation of beef cattle breeding bed should adopt the combination mode of in situ fermentation and ectopic fermentation， or adopt the ectopic fermentation mode. The strain should be combined with Bacillus licheniformis， Bacillus subtilis， yeast， lactic acid bacteria， and Thermosporium thermophila in a certain ratio. After the fermentation of the litter， the fertilizer efficiency increased， most of the heavy metals were degraded， and the total number of bacteria increased， while E. coli decreased significantly. The large-scale cattle breeding bed can be reused after fermentation and decomposing.

Key words： pad fermentation; scale cattle raising; fermentation effect; fermentation mode

隨著機械化發展，役用牛減少，散養戶逐漸退出肉牛養殖業，牛源及牛肉供給雙雙下降[1]，促使中國肉牛產業轉型，由千家萬戶散養轉變成規模養殖場（戶）集中飼養。

規模養殖場（戶）集中飼養模式發展帶來的必然結果就是環境污染相對集中。傳統上，畜禽糞便是提高土壤肥力的主要肥料，是保證農業可持續發展的寶貴資源。中國畜禽糞便年產生量約為17.3億t，其中牛糞10.7億t，含有總N1597萬t、P363萬t。與1995年中國化肥施用量（折合N、P分別為2 022萬t和632萬t）相比，每年產生的畜禽糞便中的N、P相當于1995年化肥施用量的79%和57%。畜禽糞便要合理使用，若不經處理直接或過量施用，會造成水體、土壤、大氣污染[2-5]，糞便帶有的病原菌和其他有害物質會抑制植物生長，誘發植物病害[6，7]，規模養殖中的糞污資源化再生利用是畜牧業亟須解決的重要問題。牛糞便中有N、P等是營養豐富的有機肥源。研究牛糞墊床發酵腐熟再利用，為解決養牛環境污染和產業發展矛盾提供有效途徑。

1? 材料與方法

試驗在湖北省黃岡市300頭規模奶牛場、荊門市1 200頭規模肉牛場進行，飼養管理按常規進行，合理配置載畜量。墊料發酵模式根據情況選擇單一或復合發酵模式，根據需要加入菌種、適量輔料，調節水分含量，達適當碳氮比（C/N），利于發酵。

采集發酵床上層（0～20 cm）、中層（20～30 cm）及下層（30～50 cm）處的墊料樣品各400 g，混合均勻，取60 g樣品測定pH、含水量、微生物數量，其余樣品自然風干粉碎后測定總氮（TN）、C/N、有機質、全磷（TP）、全鉀（TK）及污染元素等。

使用ICP方法檢測重金屬元素及TK、TP;使用LC-MS方法檢測土霉素（OTC）、四環素（TC）、金霉素（CTC）等抗生素;參照GB/T19524.1-2004檢測細菌總數，大腸桿菌等病原微生物;使用元素分析儀檢測C/N;凱氏定氮法檢測TN;參照測定NY525-2012檢測樣品理化性質。

試驗檢測項目委托青島科創質量檢測有限公司測定。

2? 結果與分析

2.1? 墊床發酵模式選擇

牛場動物活動范圍大、相對于墊料區域糞尿排放差異明顯，墊床充分發酵的必要條件隨時發生變化從而影響發酵效果。兩種墊床發酵模式各有利弊，原位發酵受載畜量、墊床厚度、墊料成分、欄舍條件、氣候以及人工作業（翻耙）的影響，往往造成墊床發酵不理想的狀況，達不到墊料腐熟的目的，這類問題在奶牛養殖發酵床應用中尤為明顯;而異位發酵可以根據發酵體的具體情況進行及時調整，堆體能夠發酵充分、腐熟完全，腐熟好的堆體物再次作為墊料循環使用，以減少養殖場固形污染物排放。根據不同的欄舍和場區情況，選擇不同的墊床形式，或兩種發酵模式聯合使用。結果表明，奶牛養殖墊床發酵宜采用異位發酵，腐殖質作為墊料循環使用（圖1）;肉牛養殖墊床發酵宜采取原位發酵與異位發酵相結合模式，或者采用異位發酵模式，腐殖質作為墊料循環使用（圖2）。

2.2? 發酵菌種選擇

湖北省屬長江水系，地處亞熱帶。全省除高山地區屬高山氣候外，大部分地區屬亞熱帶季風性濕潤氣候，冬季濕冷、夏季高溫高濕。規模養牛墊床發酵考慮這種獨特的氣候特點，在不同的季節、不同的牛舍小氣候環境下應用不同的菌種。

夏季湖北地區使用高溫菌種，會出現48 h內溫度迅速升高且迅疾下降的情況，甚至會出現墊床快速失去水分變成堅硬的“死床”。因此，在湖北濕熱的氣候環境下規模化養牛適宜應用中溫菌種。在實際生產應用中，還需考慮水分、C/N、欄舍特點、翻耙方式等因素，圖3是一次發酵不完全的發酵試驗記錄，溫度迅速升高并迅速下降接近環境溫度，造成堆體發酵不完全，沒有達到墊料腐熟的目的。

發酵試驗表明，菌種以地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母、乳酸菌、嗜熱側孢霉按一定比例組合的配方為佳。發酵96 h溫度達到55～60 ℃，維持48～72 h后溫度快速下降，再經150 h，溫度和外部溫度基本持平時進行翻堆，翻堆后堆體溫度升高2～4 ℃，維持72 h，再次與外界溫度持平。

2.3? 不同發酵形式的墊床墊料再生利用

2.3.1? 營養成分含量的測定? 墊料經96 h發酵營養成分表現升高趨勢，肥效變化見表1。pH變化不大，初始為9.40，發酵后為8.75～9.35，含水量下降。發酵墊料表現出可再利用的特質。

2.3.2? 發酵利用的安全性

1）發酵牛糞墊料的重金屬含量。重金屬含量是決定墊料是否再次利用的關鍵指標。通過ICP方法檢測發酵牛糞墊料重金屬元素含量（表2），可以評價腐殖質的生物安全性。經過發酵，牛糞重金屬中除Cd略有升高外，大部分重金屬經發酵后得一定降解，發酵后腐殖質可以再次作為墊料利用。

2）藥殘及細菌。試驗檢測結果，土霉素、四環素、金霉素在發酵前、后的牛糞中均未檢出（小于50.0 μg/kg）;細菌總數初始為1.4×108 CFU/g，發酵后表現上升趨勢，但大腸桿菌數由初始的2.4×105 MPN/g經發酵后大幅下降。可見發酵能有效地保障墊料再利用的畜體健康。

3? 小結與討論

湖北地區養牛墊床發酵宜選擇中溫菌種，經過相對較長時間的發酵腐熟，達到發酵完全的效果，利于墊料的再次循環利用。

不同類型的養殖場應選擇不同的墊床發酵模式。奶牛場因其采食及床體特點（刮糞板），墊床一般情況下含水量較大，無法滿足充分發酵的條件，宜采用異位發酵模式。而肉牛場則可以采用原位發酵、異位發酵以及原位發酵和異位發酵相結合的多種墊床發酵模式。

規模養牛墊床發酵腐熟再次利用，有助于養殖場達到零排放的目的，同時節約養殖成本。

參考文獻：

[1] 張越杰.2013年中國肉牛產業現狀及發展趨勢分析[J].中國畜牧雜志，2014，50（4）：17-20.

[2] 彭? 奎，朱? 波.試論農業養分的非點源污染與管理[J].環境保護，2001（1）：15-17.

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