山區牛糞好氧發酵與肥料化利用的現狀與對策*

吳桂芝，任永飛，劉 偉

（貴州省山地農業機械研究所，貴州 貴陽 550002）

0 引言

牛糞是畜禽養殖主要的廢棄物之一，新鮮牛糞中含有機質14.5%，氮0.30%～0.45%，磷0.15%～0.25%，鉀0.10%～0.15%，是一種能被種植業用作土壤肥料來源的有價值資源[1]?；谂＜S冷性的特征，如采用簡單的堆漚和常規的堆肥處理，存在升溫慢、發酵時間長等問題，不能有效滅殺寄生蟲、有害病菌等，存在二次污染的風險。山區農民增收渠道較少，養殖是農民增收的重要產業，而山區受土地資源限制，養殖污染問題又較平原嚴重得多，解決難度之大，超出一般規模養殖戶的承受能力[2]。

2018—2022 年，貴州省共實施建設13 個中央畜禽糞污資源化利用整縣推進項目，資金總額4.74 億元。截至2022 年底，全省畜禽糞污資源化利用率目標任務為85.79%，規模養殖場糞污處理配套設施驗收率為98.5%。由于貴州省61.9%國土面積為喀斯特地形地貌，大部分耕作土地無法敷設管網設施，主要采用傳統堆肥、立體罐式、發酵槽式和分子膜覆蓋等設備和技術處理牛糞，進行肥料化利用。本文總結四種不同處理設備和技術的現狀，分析牛糞肥料化利用的綜合效益和存在的問題，提出對策和建議，為貴州規模養牛場的糞污處理和肥料化利用提供決策參考。

1 山區牛糞好氧發酵與肥料化利用的現狀

1.1 傳統堆肥發酵

目前，貴州省牛場規模水平較低，以農戶和小規模養殖場為主，大部分牛場通過簡單堆漚的方式處理鮮牛糞。在牛舍添加秸稈、稻草、稻殼等墊料與鮮牛糞協同發酵，再通過鏟車收集到場內堆糞發酵棚，堆漚發酵90～180天，運送至周邊果園中的簡易遮雨棚進行二次堆肥約20天，最后用作果園、茶園的基肥[3-4]。

優缺點：傳統堆肥發酵工藝簡單，處理成本低，適合養殖規模小的牛場的糞污處理。但牛糞具有冷性、含水率高（70%～85%）的特性，采用簡單的常規堆漚，存在升溫慢、發酵時間長等問題，通常需要110 天以上腐熟時間，且腐熟分解較慢，不能有效滅殺寄生蟲、有害病菌等，施入土壤后，未滅活的病原菌在土壤中會對土壤、農作物和水體造成二次污染。

1.2 立體罐式好氧發酵

貴州省納雍縣500頭肉牛養殖場、關嶺縣1 000頭肉牛養殖場均采用了罐式發酵，該模式通過立體罐式制肥機完成殺菌、發酵、除臭工作，其工藝流程：新鮮牛糞（含水率70%～85%）+干粉料混合調節水分（含水率60%左右）+適量高氮物質（調節C/N）—進料—加溫滅菌—高溫好氧—有益菌擴繁—出料—翻堆后熟—成熟肥料（水分30%左右）。在罐式發酵過程中，殺菌溫度在65 ℃左右時，病蟲害殺滅率在99%以上。當罐體溫度超過65 ℃時，采用風機送風并連續攪拌運行，當罐體內物料溫度降到60 ℃左右時，按0.1%比例加入發酵菌劑，罐體溫度降到45 ℃左右添加功能微生物菌種和土壤有益菌等菌種，攪拌均勻后出料，堆肥進行二次發酵。當物料溫度大于70 ℃時，應及時用鏟車翻拋物料。整個發酵周期為15～20 天。由于鮮牛糞水分含量高、養分低，須添加總重量20%左右的菌包、秸稈粉、谷糠、鋸木屑等水分含量低的輔料作為干粉，調節水分含量到60%左右，同時加入1.0%～1.2%的尿素或5%～10%的餅粕，以補充氮源，C/N在20～30之間，以利于微生物發酵[5-6]。

優缺點：立體罐式好氧發酵是在罐體中約4 h 完成第一次發酵，快速完成滅菌、除臭、升溫流程，將牛糞制成初肥，從罐體出料后，用鏟車將其轉運至后腐熟區進行二次發酵并進一步降低水分，促使有機養分進一步腐殖質化和礦質化，最終徹底腐熟，15～20天可以生產出有機肥。但該模式存有一次性投資大、處理成本高等問題。

1.3 槽式好氧發酵

貴州省鳳岡縣500 頭肉牛養殖場、福泉市1 000頭肉牛養殖場均采用了槽式發酵工藝和設備。牛場并排建設2 m 高的長方形發酵槽，在發酵槽長邊鋪設軌道，將農作物秸稈、鋸末和微生物發酵菌劑混合后倒入發酵槽，發酵過程產生的生物熱量能提高發酵溫度殺滅有害病菌，但溫度過高也會將發酵菌等有機質殺滅，需使用翻拋機每天翻拋至少1 次，既調節發酵溫度，又能保證菌種發酵過程的需氧量。發酵完全后物料會變得松散顆粒，臭味消失，發酵周期一般60～120天[3]。

優缺點：槽式好氧翻拋機是有機肥料機械設備機組的主要配套設備，發酵過程簡單，適合500 頭以上規模養牛大戶或企業使用，但要修建大型發酵槽，發酵設施占地面積大，防水要求高，發酵期間會有刺激性氣味，影響環境，發酵時間也相對較長。

1.4 分子膜好氧發酵

貴州省七星關區首次引進分子膜發酵技術裝備，處理500 頭肉牛產生的牛糞。該牛場采用“牛床原位生物菌發酵+分子膜靜態好氧發酵”工藝，利用牛床原位生物菌發酵作為分子膜靜態發酵的“預處理”階段，再通過分子膜發酵把原位發酵不充分的“半成品”進一步處理成有機肥，調整平衡兩個發酵階段的物料碳氮比（C/N）、發酵溫度、通風供氧、水分控制。為調節牛床原位發酵的溫度和濕度，養殖場對牛舍進行了透光性改造。在分子膜發酵階段，分子膜下配置攪拌、送風裝置和溫度、濕度、氧氣監控系統，實時自動調節風量、溫度、濕度和攪拌作業，縮短微生物完成堆肥過程的時間。

優缺點：分子膜好氧發酵是靜態堆肥，分子膜具有防水、透氣功能，可防止降雨、大風等天氣因素對堆肥過程的影響，發酵膜能阻控發酵過程氨、硫化氫等有害氣體和物質的排放，且再次被堆體吸收后轉化成養分，具有不產生二次污染、增加肥效等優點。但該發酵方式技術要求較高，發酵過程掌控難度較大[7]。

2 牛糞肥料化利用效益分析

2.1 經濟效益

貴州省納雍縣苗寨牛場原有牛糞直接銷往云南省花卉種植企業，不含運費的銷售價格為60 元/t，牛場500 頭牛年產牛糞3 650 t，牛糞銷售年收入約22萬元。2021 年，該牛場引進罐體式發酵技術與裝備生產有機肥，發酵罐每批次處理牛糞1.6 t、輔料0.67 t，平均用時3.8 h，每批次平均生產初有機肥2 t，經二次堆肥后最終生產有機肥1.6 t。每批次生產成本593.68 元，折算每噸成本371 元。有機肥按市場價800 元/t 計算，每噸利潤429 元。按每天生產3 批次、每月生產28 天計算，每年生產有機肥1 612 t，有機肥利潤達69.15 萬元，與直接銷售牛糞相比，養殖場每年能增加利潤約47 萬元。周邊的果園、茶葉等施用有機肥，農產品的價格比普通相同產品價格要高1.5～2 倍。雖然從短期來看，化肥的施用效率和成本優勢高于有機肥，但隨著人們的消費觀念發生改變，從折純養分的投入成本來看，有機肥在投入產出上仍保有一定優勢。

2.2 社會效益

牛場產生的畜禽糞污通過高溫殺菌、除臭等無害化處理，實現肥料化利用，減少了牛糞直接用于作物生長通過食物鏈對人畜產生的毒副作用，降低了人畜共患污染病的風險，改善了周邊居民的生產生活條件，保障了人民的身體健康。

2.3 生態效益

牛糞好氧堆肥發酵是一種低成本、高效率，集資源化、無害化于一體的利用方式。大部分牛場在牛舍鋪設有秸稈、稻草、稻殼、木屑等，既有利于改善牛只成長環境，又有利于牛糞原位發酵。在后續的牛糞異位堆肥發酵、立體罐式發酵、槽式發酵和分子膜覆蓋好氧發酵中也需添加大量的秸稈粉、稻殼、廢棄菌包、木屑等有機輔料，緩解了秸稈、煙桿、廢棄菌包等的焚燒污染問題。生產的有機肥富含有機質、腐殖酸等植物生長所需的養分，用于果園、茶園、蔬菜基地等生產有機水果、有機茶葉、有機蔬菜等經濟作物，減少化肥施用量，轉變過去以化肥為主的施肥方式，改善土壤的理化性狀，提升土壤有機肥含量，改善土壤養分結構，提高作物產量和品質，促進養殖業和種植業可持續發展。

3 牛糞好氧發酵及肥料化利用存在的問題

3.1 裝備水平較低

利用畜禽糞污生產有機肥需要配置發酵機械裝備，但目前市場上專門針對畜禽糞污處理和發酵的裝備較少，且以大中型設備為主，適宜山地中小規模養殖場的設備較少，并且銷售價格偏高，且后期維護運營成本高。農機購置補貼沒有將畜禽糞污發酵裝備納入補貼范圍，推廣難度大[5]。養殖企業或養殖戶自愿購置機械設備的意愿不強，導致糞污處理機械和發酵裝備水平不高，處理技術落后，生產的有機肥質量不高。

3.2 有機肥質量不穩定

現有的有機肥生產裝備和技術水平不高，中小規模有機肥生產企業質量意識不強，生產工藝簡單，沒有形成規范化、標準化的生產模式，部分有機肥腐熟不徹底，添加的微生物菌種、尿素產品在質量上得不到保證，政府對商品有機肥的質量安全管理和監督體系還未健全，市場管理力度不足，不利于商品有機肥的市場拓展。

3.3 有機肥推廣應用不足

長期以來，化肥因輕簡、高效得到農民的高度認可，而商品有機肥的總養分較低，農民的認可度較低，有機肥施用主體主要來源于當地的種植農民專業合作社或者農業生產企業，用于果園、茶園和蔬菜種植基地的底肥。沒有針對不同作物的農藝特性和種植模式的專用肥，部分有機肥沒有檢測、包裝，更沒有品牌，部分合作社或農業生產企業施用不合格有機肥后造成燒苗等問題，有機肥的功效沒有得到較好的發揮[8]。

4 規模養牛場牛糞肥料化利用的發展對策

4.1 加大扶持力度，提高裝備水平

一是充分發揮政府資金的杠桿作用，落實好農機購置補貼政策，從省級層面加大爭取中央農機購置補貼資金力度，建立省級財政專項資金支持農機購置補貼，將有生產、有需求且符合條件的畜禽糞污處理機械納入地方性農機購置補貼范圍中，對于市場需求量較大且具有技術創新的新型機械設備，在國家政策允許的范圍內，應不斷提高補貼標準和補貼力度[6]。二是落實對中小型養殖場或有機肥生產企業購買大中型糞污處理設備的信貸支持政策，推動農機抵押貸款業務，同時在立項、用地、稅收、運輸等方面給予全方位的支持，促進規模養殖場或有機肥生產企業發展壯大。三是引導高校、科研院所等與農機生產企業共同研制適宜山區中小規模養殖場的有機肥處理成套設備；與規模養殖場或有機肥生產企業合作，研制適合山區特色水果、茶葉、有機蔬菜、水稻等作物農藝特性和需肥的作物專用有機肥，在商品有機肥中加入部分氮磷鉀化肥，制成商品有機無機復混肥，優勢互補，達到肥料速效與長效合一。

4.2 加強市場監管，提高有機肥質量

一是從源頭上加大對商品飼料、獸藥等的市場監督和檢測，嚴格管控畜禽飼養及飼料添加劑，降低有機肥中重金屬的污染程度。二是加大商品有機肥產品的監管，建立規范的質量安全管理、標準和監督體系，制定有機肥中Cu、Zn、Ni 相應限量標準，組織第三方機構不定期對有機肥原料及商品有機肥中的Hg、As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn 和四環素類抗生素進行檢測，嚴格把控商品有機肥質量[7-8]。三是建立飼料加工、畜禽養殖、疫病防治、發酵工程、商品有機肥研制的專家服務團隊，加速培養復合型技術人才，為規模養殖場和有機肥生產企業開展糞污處理和商品有機肥生產提供技術服務和跟蹤指導。

4.3 加強宣傳報道，大力推廣應用有機肥

一是加強對有機肥的宣傳，各級農業技術推廣部門要從有機肥產品特性、作用功能、施用方法等方面進行多角度、全方位的宣傳推廣，使廣大農民認識到使用有機肥的重要意義，了解有機肥的作用[9]。二是建立具有地方特色的種養多元循環利用模式，規模養殖場糞便制成有機肥，作為種植合作社生產有機水果、蔬菜、食用菌、水稻等農產品的基地肥料，養殖場的尿液通過生物好氧處理后用于養殖場牧草種植，種植合作社產出的作物秸稈全部由養殖場回收，部分作為飼草喂牛，部分與牛糞混合發酵制成有機肥，實現全過程無廢物、零排放，種養平衡，推動種養結合生態循環農業發展[10]。三是結合高標準農田建設、測土配方施肥等工程，優先施用有機肥、栽培基質，鼓勵就地就近消納本地有機肥[9]。

5 小結

山區牛羊產業逐步由農戶散養向規模化、現代化發展趨勢轉變，產生的畜禽糞便數量巨大，這些糞便同時也是寶貴資源，通過將其就地取材、就地轉化成有機肥，用于有機農產品生產，促進種養結合、農牧循環的綠色發展。首先加大政策引導，落實好農機購置補貼政策和信貸支持，引導高校、科研院所等與企業共同研制適宜山區中小規模養殖場的糞污處理和有機肥生產設備，生產山區特色產業需要的專用有機肥。其次把控質量關，從飼料、獸藥、輔料、菌種到有機肥產品進行全過程監管。最后加強宣傳，大力推廣應用有機肥產品，推動山區養殖廢棄物肥料化利用[10]。