牛粪资源化利用与处理技术

孔 伟，刘光武，杨海涛，贾永宏，王 勃

(1.甘肃省家畜繁育改良管理站，甘肃 武威 733000；2.甘肃省治沙研究所，甘肃 武威730070；3.陕西省家畜改良站，陕西 泾阳 713702)

1 牛粪的污染

近年来，随着产业结构的调整，活牛市场和牛肉价格的相对稳定，规模化养牛得到了迅速发展。但是，规模化养殖带来了大量的粪污资源，如果处理不当则对环境造成一定污染。奶牛日产粪尿约 58.93 kg/头，肉牛日产粪尿约 24.32 kg/头，主要涉及恶臭气体的污染、氮磷污染、药物和添加剂污染、有害病原微生物污染以及重金属元素污染等。牛粪便中含有大量的氮、磷等元素，合理利用是一种营养丰富的有机肥料，如果不能合理地处理利用这些物质将造成有机养分的浪费，同时也会造成这些元素的富营养化，破坏生态平衡[1]。

1.1 牛粪对空气的污染

养殖场粪污的产量大，处理不当对环境的污染也较大。例如，每5 t牛粪分解能产生1 t有害气体，全球10多亿存栏牛排放的甲烷气体占全球温室气体总排放量的18%，占全球甲烷排放量的1/3，其危害性超过汽车、飞机排放的二氧化碳的总量[2]。由于饲料中的蛋白质、糖类、脂类物质代谢中间产物经微生物分解，养殖的肉牛、奶牛会产生大量恶臭气体，其成分复杂，现已经鉴定出牛粪尿中有 94种成分，以及含氮杂环化合物等9类有机化合物和氨、硫化氢2 种无机物。氨气(NH3)是由粪尿中的含氮有机物在尿素酶的作用下分解产生，其产量与饲草料、消化率、饲养环境等多个因素有关，所以氨气散发的影响因素很难预测，对生态环境产生很大的毒副作用和酸性效应[3]。高温条件下排放到空气中的恶臭味将成倍增加，同时产生包括甲烷、硫化氢、氨、酚、吲哚类和有机酸类等多种物质和多种低级脂肪酸等有毒有害气体污染空气，造成空气中含氧量相对下降，严重影响空气质量，并可引起“温室效应”和“酸雨”现象的发生，破坏生态平衡[4]。

1.2 牛粪对土地的危害

牛的粪便中含有大量的钠钾盐、氨和硝酸盐、病原微生物、寄生虫卵及孳生的蚊蝇等[5]，在堆积使用时超过土地的自然净化能力，不仅会造成土壤孔隙阻塞，使土壤透气性、透水性下降，严重影响土壤的质量，在某种程度上也影响植物的生长，并对周围长期生活的居民身体健康产生危害作用，同时也直接影响养殖场自身卫生防疫条件[6]。

1.3 牛粪对水体的污染

如果牛粪尿不能被及时适当处理，致使堆积、流散到农田及周围的河流中，导致大量有害细菌孳生繁殖，若人、畜、禽误喝了被污染的水源，容易患各种消化道疾病[7]；牛粪便含有牛蛔虫卵、线虫卵等，寄生虫卵在水中的寿命可达1年，若人、畜、禽饮用含有寄生虫卵的生水，极易感染寄生虫病，通过野游动物、迁徙的鸟类能将病源向更远的地方传播。牛粪中大量的有机物和无机盐为藻类和其他水生生物的生长繁殖提供了物质条件，减少水中溶解氧的含量，造成水体富营养化，破坏水的生态平衡。氮和磷渗入土壤后转化为硝酸盐和磷酸盐以后，造成地下水和地表水的污染，在自然情况下大约需300年才能恢复，长期饮用被污染的水源会引起动物变态反应、诱发癌症等，严重危害人畜健康甚至生命安全，影响养殖业可持续发展[8]。

1.4 牛粪对自身的危害

一是牛粪发酵后产生的有害气体主要是氨和硫化氢。养殖业的规模化使饲养密度不断的提高，带来的是单位面积内氨气排放量升高。牛长期处于10～15 mg/kg氨气浓度下，氨气进入血液后降低血液溶氧量，刺激牛患角膜和结膜发炎等，降低牛的抵抗力，明显降低应激抵抗能力。高浓度的氨气可引起咳嗽、支气管炎、肺水肿、出血、窒息等症状，生长和生产量受阻，养殖效益降低。二是粪污处理不及时，粪内寄生虫易污染饮水和饲草，引起长期循环感染，增加消化、呼吸系统、营养等传染性疫病的发生几率。三是粪污内大量苍蝇卵、幼虫、成虫寄生繁殖，骚扰牛休息，叮咬吸食牛血，污染饲草料、传播疫病，影响养殖环境卫生，降低养殖效益。

2 牛粪的处理及利用

2.1 燃料利用

牛粪可直接晾晒或压制成块状或混合秸秆、树枝等植物废料，通过压制机制成棒或块状作为燃料解决农村、牧区燃料问题。牛粪压制成4 cm×4 cm块状，水分含量低于17%，燃烧充分，燃烧值可达3 800～4 300大卡/kg，是解决养殖集中区农村和牧区居民能源的好燃料，且减少了燃煤造成的环境污染，是燃煤的替代燃料。利用牛粪燃烧低需氧的特性，将干牛粪装填到铁制炕体中，解决西北方冬季人居房采暖、产犊房、户外饮水槽的采暖保温。

2.2 沼气利用

牛粪经过甲烷菌厌氧发酵产生沼气，每千克干物质牛粪中可生产0.3 m3沼气[9]，沼气用作居民生活燃料，大型养殖场可用于工业发电，沼气站可将沼气净化撬装后远距离运输销售，解决非养殖区清洁能源的使用[10]。排出的沼渣、沼液是蔬菜、果树等农作物的优质有机肥料，目前将奶牛粪便处理生产出的清洁无污染的沼气燃料被集约化畜禽养殖场看成是否进行环境污染处理的重要标志[11]。

2.2 生物肥料

牛粪含有机质14.5%，氮(N)0.30%～0.45%，磷(P2O5)0.15%～0.25%，(K2O)0.10%～0.15%。牛粪的有机质和养分含量在各种家畜中最低，质地细密，含水较多，分解慢，发热量低，属迟效性肥料。有机物料在肥料发酵剂类产品发酵处理过程中，伴随着微生物的大量快速繁殖和一系列复杂的生化反应过程，微生物在繁殖过程中会产生大量的特效代谢物质。微生物发酵法处理粪便，不仅能加快发酵过程，缩短发酵时间，防止浪费提高粪便的营养价值，而且能通过发酵产生温度烘干粪便，节省能耗，成本低廉，操作简单，易于推广。干牛粪中含有粗蛋白10%～20%，粗脂肪1%～3%，无氮浸出物20%～30%，粗纤维15%～30%，因此具有很高的养分。牛粪经过发酵可以成为优质的有机肥产品，能够蓬松土壤，改善土地板结情况，螯合土地里的微量元素，提升土壤肥力等。用牛粪做原料生产有机肥，成本小，质量比较稳定，市场潜力较大。发酵出的有机肥，肥效好，使用安全方便，不会造成烧根烧苗现象，另外能够培肥地力，提高化肥利用率等。据统计，未来市场有机肥销售额将以每年5%的速度增长，发展空间巨大。

2.3 饲料利用

发酵牛粪养猪利用牛粪养猪不仅成本低，而且操作方便，只要掌握技术，1人可喂30至40头猪。其方法是：将干燥的牛粪和粗糠混合均匀后，放入发酵粉。发酵粉的数量根据温度而定。在25 ℃条件下，每50 kg牛粪和50 kg粗糠放发酵粉500 g，经2～3 d堆放发酵，牛粪由黑变黄，散发出酒精味时即可用来喂猪。生物分解法是先将牛粪与饲料或玉米秸秆残渣混合腐熟，达到蚯蚓产卵、孵化、生长所需的理化指标，然后按适当厚度将腐熟料平铺在地上，放入蚯蚓或蝇蛆让其繁殖，生产出的蝇蛆、蚯蚓可饲喂林蛙、鸡、鸭、鱼等动物，有益于养殖业的发展。沼气渣也是养鱼的优质饵料。

2.4 垫料利用

牛粪作为牛床垫料既卫生有安全，具有保障奶牛健康，提高奶牛卧床舒适度，减少肢蹄疾病，易于粪污处理的特点，对降低生产成本，促进污染物循环利用非常有益。牛粪卧床垫料一般铺设15～20 cm，铺平牛床。牛床投入生产时，必须按时补充垫料，保持垫料厚度。用量一般为9 kg/头·天，每周添加一次，保持垫料的清洁卫生，避免牛床上积累牛尿牛粪过多引起牛床湿滑，导致奶牛摔倒，损伤肢蹄。对于好的卧床，奶牛在其上的休息时间可达16 h。

2.5 食用菌种植

用牛粪做原料进行食用菌栽培，料堆在发酵过程中的高温能杀灭牛粪中的草籽及其他杂菌，蘑菇产出后的废弃菌棒还田，是很好的有机肥料。用牛粪做原料生产出的食用菌口感好，质量好，菌棒成功出菇率高达98%以上，与传统比较生产成本降低了40%左右，增产50%以上。

2.6 农业基肥

牛粪是一种非常好的有机肥，牛粪便露天堆放发酵速度慢，直接还田虽节省劳力和成本，但易减少土壤的肥力，污染环境，传播病虫害，因此不提倡将奶牛粪直接还田。通过添加发酵菌剂或草秸等热性物质待其充分发酵分解后再使用[12]。北方在秋粮收获后，每亩地施入5～8 t，深翻20～25 cm后耙均匀，在利用灌冬水前约一个多月的时间使其发酵，春季耕种前再次耕翻，完全能防止二次发酵造成的烧苗现象。

2.7 牛粪生产育苗土

牛粪通过无害化处理后用作有机土使用，粪污变资源，减少环境污染，生产栽培基质牛粪利用达30%～50%，植物种苗带基质直接移栽成活率高，又是改良土壤的有机肥，有利于保护生态环境，同时在育苗期间不追施化肥，还可以生产高产优质有机蔬菜[10]，形成良性循环。在节约回收利用资源的同时，做到生态环境保护和农业产业的可持续发展，对于建设节约型社会和发展循环经济、保护生态环境具有重要意义。

3 小结

近年来我国畜牧业持续稳定发展，产业结构也发生了重大转变，养牛为耕田的小而散的养殖方式已成为过去，规模化养殖发展已成为趋势，随着规模的扩大，养殖污染问题也越来越突出。只有通过源头减量、过程控制、末端利用，全面治理。积极推广清洁养殖工艺和技术，大力发展标准化、规范化规模养殖。借助国家环境治理和有机农产品补贴需求旺盛，农家肥还田的有利政策和机遇，因地就近将粪污资源转化成用于农村新能源和有机肥，促进种养结合、农牧循环的绿色发展产业链，结合养殖场区域特点，因地制宜选择合适的牛粪处理防范，通过多形式推进养殖废弃物资源化利用，加快建设资源节约型、环境友好型社会。