北京地區奶牛場用水量及污水產生現狀調查報告

王建，李聰聰，顧憲紅

（中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，動物營養學國家重點實驗室，北京 100193）

乳業是畜牧業的重要組成部分，同時也是我國重要產業之一，其在增加農村居民收入及改善國民膳食結構方面發揮了不可替代的作用。但是作為一個高耗水的朝陽產業，我國奶業發展同時面臨許多挑戰。研究發現，100頭奶牛年均用水約1 825m3，為人均用水量的10.5倍[1]。此外，每頭泌乳牛日均糞便排放量為32.03kg、尿液排放量為20.93kg，而每頭育成牛日均糞便排放量為13.58kg、尿液排放量為7.60kg，表明奶牛糞污的排放量是驚人的[2]。假如未經處理或者未達到標準任意排放，糞污中有毒有害物質則會通過沉積作用進入池塘、河流、湖泊或滲入地下水，導致水質污染。作為主要的飲用水，地下水一旦受到污染，輕則影響飲用水質量，重則在一定程度上增加當地居民感染傳染病的風險。

北京地處溫帶半干旱、半濕潤季風氣候區，水主要來源于降水，其特點為降雨時空分布不均和豐枯交替[3]。北京市人均水資源占有量約285m3，為全國人均水資源占有量的1/7，世界人均水資源占有量的1/30。隨著人口密度增加和入境水量減少，北京水資源供需矛盾尖銳，為此國家出臺了一系列應對政策。盡管北京市水資源部門對居民用水及商業用水體系管理比較健全，但是在養殖業方面卻還處于起步階段，對牛場用水監控缺乏有序管理。因此，為引起養殖場對水資源管理的重視，加快傳統養殖方式盡快向資源節約型和環境友好型養殖方式轉變，促進我國畜牧業生產向著高產、優質、高效的可持續方向發展[4]，本調查通過北京地區規模化奶牛場用水量及污水產生數據，分析牛場用水和污水產生的影響因素，為生產中科學用水、減少污水產生提供理論依據及現實指導。

1 材料與方法

1．1 調查方法與指標

1.1.1 調查方法

通過奶牛產業技術體系北京市創新團隊五個區縣綜合試驗站及三元綠荷奶牛養殖綜合試驗站（北京首農畜牧發展有限公司）向北京近郊100頭規模以上的奶牛場發放調查問卷，或實地考察，收集牛場用水量及污水產生信息，共獲得25家牛場數據。

1.1.2 調查指標

調查內容主要包括牛場的基本信息（總存欄量、頭均年產奶量等）、用水量、污水產生情況及相關基礎設備。

2 調查結果

2．1 牛場基本信息

由表1可見，本調查樣本中，存欄量小于和大于1 000頭的牛場分別占68%和32%，以深井水為水源的牛場約占80%，98%的牛場安裝水表記錄用水情況，僅有極少數牛場未安裝水表。

水是動物維持生命所必需的重要營養素，且生命活動所有步驟都需要水的參與[5]。本調查結果發現，北京地區奶牛養殖場用水以深井水為主，其次為自來水，說明北京地區牛場的飲水來源比較單一，且對深井水的依賴程度較高。北京地處水資源相對匱乏的海河流域，且呈“大城市、小郊區”的城市布局，加重了農業用水短缺的矛盾，同樣畜牧業用水也嚴重短缺，調查發現大多數牛場已安裝水表，表明養殖戶有節約用水意識，這有利于政府加快建立養殖場用水監控系統，促進畜牧業用水制度改革。

表1 牛場基本信息

2．2 牛場用水狀況

2.2.1 用水量分布情況

由圖1可知，夏季牛場用水主要由奶牛飲水、擠奶廳用水、噴淋用水及其他消毒清潔用水四部分組成，分別占總用水量的49.94%、24.51%、20.65%和4.90%。而與夏季相比，春、秋、冬季沒有噴淋用水，主要由奶牛飲水、擠奶廳用水和其他消毒清潔用水三部分組成，分別占總用水量的59.93%、32.47%和7.60%。

由牛場用水基本分布情況可知，不論何種季節，占牛場總用水比例最大的都是奶牛飲水，其次是擠奶廳用水、噴淋用水，最后是其他消毒清潔用水。研究表明，飲水對奶牛的產奶性能十分重要，飲水量與奶牛的干物質采食量呈正相關[6]。自由飲水是奶牛攝取水的主要途徑，處于不同生理階段奶牛的需水量在15～35L之間，因此未來養殖場可根據奶牛的個體需要制定科學的飲水策略，為奶牛提供充足且高質量的水源，這也將成為牛場管理的關鍵環節[7]。擠奶廳用水也是牛場用水量的關鍵組成部分，作為牛場的“心臟”，擠奶廳及擠奶廳設備的衛生對泌乳牛的健康至關重要。擠奶廳用水主要包括擠奶機、儲奶罐及擠奶廳地面的清洗消毒等。目前，擠奶廳清洗的方法主要有用軟管接自來水直接沖洗、采集廢水進行清洗、自來水塔清洗、污水水塔清洗及污水水塔+清水水塔沖洗方式[8]，以上幾種方法各有利弊，綜合考慮牛場自身情況及經濟效益，建議牛場應該采取適當的擠奶廳沖洗方式，以確保奶牛健康和節約用水兩者兼得。噴淋用水在夏季占牛場總用水量的20.65%，比例較大，牛場在安裝噴淋設施時，應選擇合理的噴淋安裝位置（高度、間距）、有效噴淋范圍以及噴淋時間、噴淋間隔，在最大程度緩解熱應激的前提下，降低用水量及污水產生量。

圖1 牛場用水量分布情況

2.2.2 影響用水量的因素

表2 季節、存欄量、水源及年產奶量對牛場用水量的影響單位：kg/（頭·d）

由表2可知，從頭均日用水量角度分析，季節、存欄量、水源及年產奶量對牛場用水量都有影響。夏季牛場總用水量顯著高于春、秋、冬季（P＜0.01），其中夏季噴淋用水量顯著高于春、秋、冬季（P＜0.01）。此外，與春、秋、冬季相比，夏季擠奶廳用水量有增加的趨勢（P=0.08）。與存欄量小于1 000頭的牛場相比，存欄量大于1 000頭的牛場總用水量有增加的趨勢（P=0.08）。與深井水相比，飲水來源為自來水時，飲水量顯著增加（P=0.03）。與頭年產奶量小于10 000kg的牛場相比，頭年產奶量大于10 000kg的牛場噴淋用水量有增加的趨勢（P=0.06）。

季節對牛場總用水量及噴淋用水量具有顯著影響。奶牛有耐寒怕熱屬性，夏季的高溫高濕環境易對奶牛造成一系列生理應激，研究發現當溫濕指數THI＞72時，奶牛處于輕微熱應激狀態；79＜THI≤88時，奶牛處于中度熱應激狀態；THI＞88時，奶牛處于重度熱應激狀態[9]。熱應激時奶牛呼吸頻率增加，采食量及產奶量下降[10]。因此夏季防暑降溫是牛場的首要工作，通過噴淋、噴霧系統降低環境溫度是緩解熱應激的重要手段。牛舍及擠奶廳是噴淋的主要區域，因此這兩個區域夏季用水量會大幅增加，與本次調查結果完全一致。本調查數據表明，存欄量越大，頭均年產奶量有增加趨勢（P=0.06，數據未展示），與此同時牛場頭均日總用水量有增加的趨勢，一方面可能是由于規模大的牛場管理較規范，為緩解熱應激噴淋設施使用更為到位，另一方面可能是產奶量高的牛場奶牛飲水較多所致。本調查還發現，水源來源對奶牛飲水量有顯著影響，當水源為自來水時飲水量顯著高于深井水。據報道，自由飲水時奶牛飲水量受水質的味道及清潔度影響[7]，當水中水溶性物質含量較高、產生奶牛不喜歡的味道時，會降低奶牛的飲水量，另外水的清潔度也會影響飲水量。這表明自來水的味道或者清潔度可能優于深井水，使得奶牛飲水量較高，因此建議，當牛場的飲水來源為深井水時，應注意定期進行水質檢查，以保證奶牛的健康及奶產品質量[11]。此外，可以考慮用球狀全自動飲水器取代水槽飲水，以提高飲水清潔度，促進奶牛飲水。Chen等[12]發現，噴淋可以有效降低奶牛熱應激從而減小產奶量的下降，而本調查發現產奶量高的牛場噴淋用水有增加趨勢，表明夏季熱應激采取噴淋措施可以有效增加產奶量。

2．3 污水產生狀況

圖2 牛場雨污分離設備安裝情況

圖3 牛場干濕分離設備安裝情況

由圖2、圖3可知，不同規模牛場雨污分離及干濕分離設備擁有率之間有較大差異。存欄量小于1 000頭的牛場雨污分離設備和干濕分離設備擁有率分別為74%和47%，存欄量大于1 000頭牛場雨污分離和干濕分離設備擁有率都為83%，說明規模較大牛場的雨污分離和干濕分離設備擁有率均高于規模較小的牛場。

雨污分離，即在牛舍與貯糞池間安裝排污管道，經過污水管網收集后送至貯糞池，而在牛舍周圍安裝雨水管道專門用于輸送雨水，雨污分流便于將雨水和污水分開，降低雨水進入貯糞池的量。由于牛場污水產生量大，若采取雨水分離措施則可避免雨水混入污水，不僅減少污水產生，改善牛場環境，還可以最大限度減少環境污染。本調查發現，大部分牛場（76%）具有雨污分離設備，這可能是因為此設備不需要較大的投資且便于減少污水排放量[13]。但仍有小部分養殖場（24%）未安裝此設備，建議政府鼓勵發展適度規模養殖，重視實施排污許可證制度，提高牛場的用水管理水平以減少污水排放量，提高水資源利用效率。

干濕分離，即將牛場中產生的糞污經過干濕分離機處理后，將糞便分成干糞和污水。干糞通過好氧發酵后可以制作生產有機肥料；污水通過厭氧處理用于蔬菜和樹木施肥，或者通過沼氣池產生沼氣，沼渣經過處理后繼續用作農家肥。干濕分離可以最大化降低污水產生量，使污水得到循環利用，減輕養殖場對污水的處理負擔。本調查顯示，仍有一些牛場（44%）未能做到干濕分離。由于奶牛糞便中粗纖維含量較多，不利于發酵，加大了處理難度，容易造成糞污隨便堆積的亂象，這完全違背糞污源頭減量控制原則。此外，隨著養殖規模的增大，僅靠土地消納不能完全解決糞污的排放問題，糞尿中含有大量的微量元素等殘留物，隨意堆積的糞污滲入地下水極易污染河流河道。由此，依據2018年新《水污染防治法》，建議畜禽養殖場要保證其畜禽糞便、廢水的綜合利用或者無害化處理設施正常運轉，以保證污水達標排放。對于畜禽散養密集區所在地，政府應當組織相關部門和力量對畜禽糞便污水進行分戶收集和集中處理利用，防止污染水環境。

3 小結

本次調查可得知：①北京地區奶牛場飲水來源單一，且用水最多的環節為奶牛飲水。②相比水源及年產奶量，季節、存欄量對牛場頭均日總用水量影響更大。③大部分奶牛場裝配有雨污分離設備和干濕分離設備，能從源頭減少污水產生。