异位发酵床处理笼养蛋鸭粪污效果初探

张磊，钟志勇，夏宗群，丁君辉，张国生，管业坤

（江西省畜牧技术推广站，江西南昌330046）

蛋鸭养殖是江西省传统畜牧产业，为全国乃至东南亚国家鲜鸭蛋及鸭蛋制品的市场供应提供了保障。鸭由于生理排泄特点，粪污的含水量较高，粘度大，特别是集约化鸭场，集粪池中粪污如不及时处理，会迅速腐败发酵，加大鸭粪处理难度。

近年来，国内兴起的发酵床养鸭技术一定程度上实现了“粪污零排放”、“资源化利用”，但多是原位发酵床技术集中在肉鸭养殖中的推广和研究[1]，即在肉鸭圈舍内铺一层含有特殊菌种的垫料将肉鸭粪污进行原位降解的模式。另外一些学者探索试验了异位发酵床模式处理畜禽粪污方式，与传统的发酵床养殖相比较，异位发酵床养殖消除了疾病传播风险，同时也解决了高温对畜禽生产造成的应激。

目前，有关异位发酵床处理蛋鸭粪污的研究鲜有报道。翁明忠试验表明[2]，异位发酵床技术在奶牛场粪污处理中的应用是可行的，该技术有成本低、耗料少、效益高、操作简单、发酵过程动态持续等优点，既解决了奶牛养殖过程中的环境污染问题，又实现了牛场粪污的资源高效循环利用。冯晓巍研究表明[3]，异位发酵床养猪能大大降低工人的劳动强度和节省用水，可在干清粪基础上节约用水80%～90%。本研究借鉴异位发酵床在其它畜种的应用研究经验，将异位发酵床技术应用于处理蛋鸭粪污，探讨异位发酵床对笼养蛋鸭粪污发酵效果的影响，为家禽粪污资源化利用提供基础性依据。

1 材料与方法

1.1 异位发酵床设计

本试验设置单栋异位发酵床长宽高分别为60m、4m、1.8m，发酵床地面水泥硬化并做防渗处理，墙体为土建24墙体。发酵床上空设置钢架棚，呈人字形，地面距离大棚两侧外沿最低点为5m，最高点7m，棚顶采用透光瓦，钢架棚的两侧外沿距离发酵床床体60cm。防止雨水进入发酵床面和墙壁便于清洗、消毒，坚固耐用。在发酵床纵向一侧横截面设置水泥导流槽，其底部从一侧向粪污暂存池侧倾斜。导流槽宽度为30 cm，其底部从一侧至另一侧倾斜，倾斜角度为1%，导流槽侧深度为10 cm。翻抛机为市购普通翻抛机，翻抛机架于发酵床两侧墙体上，发酵床两侧墙体上设置滑道，翻抛机可在发酵床上纵向前后移动,翻抛机的翻抛深度为1.5 m。

1.2 试验时间地点

试验在江西省南昌市某笼养蛋鸭养殖基地进行。该场存栏蛋鸭1.2万羽，测量粪污产生量平均为5.85m3/d。试验充分考虑到南方季候特点，试验时间为2019年12月到2020年8月，历时9个月，环境温度变化范围为3℃～35℃。

1.3 预发酵处理

根据当地物资实情，选择谷壳和锯末为发酵基料，混合比例为6：4，添加发酵菌剂（来自河南鹤壁某生物技术发展有限公司，呈粉末状，含有能分解有机物料中的真菌、细菌、丝状菌、酵母菌等多种菌株及相关酶类），按照混匀后物料的总重量的1‰投放，即1kg发酵剂发酵10m3发酵基料,混匀并静止发酵24h。

1.4 试验设计

试验发酵床为东西走向，发酵基料与发酵菌剂混匀后，隔天喷洒粪污（经测鸭粪含水率为90.17%），每次喷洒粪污量约为10m3,喷洒粪污后静止24h后，再进行翻抛。试验期间每隔3d喷洒粪污一次、每隔3d翻抛基料1次，以增加基料含氧量。适时添补发酵基料，整个发酵期保持堆体1.5m～1.6m的高度。

1.5 指标检测

整条发酵床分东西两端及中间设置三个点，每个 点 每 天8:00、14:00、18:00分 别 在 表 层30cm、60cm、90cm深处测量温度并记录。试验每隔30d左右在发酵床各位点3个深度取样混合后送检。每份样品送检测机构检测含水率、有机质、pH、TN、TP、有效磷、总粪大肠杆菌、As、Hg、Pb、Cr、Cd、K、Zn等。

1.6 数据分析

数据经Excel2017进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 基料温度的变化

图1 基料发酵温度变化

由图1可知，试验初始时间2019年12月～2020年2月，基料60cm深度平均发酵温度最高，其次为90cm深度，30cm深度平均温度最低；2020年2月～2020年8月基料平均温度由高到低分别是30cm深度、60cm深度、90cm深度。整个试验期基料30cm深度最高温度为61.8℃、60cm深度最高温度为52.6℃、90cm深度最高温度为49.1℃。

2.2 基料含水率和pH的变化

试验期通过对异位发酵床基料含水率及pH的测定，结果表明,试验初期基料含水率和pH值最高，随着蛋鸭粪污的添加及基料的发酵，基料含水率变化范围在59.2%～67%，平均值为64.6%；pH变化范围在7.14～8.1，平均值为7.70，见表1。

表1 异位发酵床含水率及pH的变化

2.3 基料有机质及主要养分含量的变化

试验期有机质含量有所下降，TN含量变化不明显，有机质在试验初含量最高为0.85%，TN在试验初期含量为12.7g/kg；TP、有效磷、K含量呈缓慢上升趋势。TP最高含量为34.5g/kg，有效磷最高含量为6.33g/kg，K含量最高含量为41.4g/kg,见表2。

表2 基料有机质、总氮、总磷等含量的变化 g/kg

2.4 基料重金属含量的变化

通过对相关重金属含量的检测，As、Cr、Cd、Pb、Zn的含量呈缓慢上升，最高值分为6.08 mg/kg、21.40 mg/kg、0.31 mg/kg、8.30 mg/kg、562 mg/kg。Hg的含量变化不明显，其中Zn的富集含量呈倍数增加，明显高于其他重金属富集程度，见表3。

表3 基料重金属含量的变化 mg/kg

3 讨论

3.1 对基料发酵温度的影响

利用异位发酵床好氧处理蛋鸭粪便是一个发酵产热的过程。本试验发酵床发酵温度符合《粪便无害化卫生要求》（GB7959-2012）[4]，用异位发酵床处理蛋鸭粪污达到了好氧发酵效果。试验初期，由于室外环境较低，发酵床60cm、90cm深度处温度较30cm处较高，从2019年12月份直至试验结束，发酵床温度高低排序为30cm、60cm、90cm。分析随着外部气温的逐渐增高及发酵床内部的微生物不断好氧发酵，发酵床产生大量的热量，发酵床温度不断升高。整个试验期，基料定期用翻抛机进行翻抛，增加氧气流动，但床体底层通气相对于上层，氧气含量仍较低，导致底层发酵偏慢温度低于上层。故宜在床体底部增设好氧通气装置，增加床体底部氧气含量，加快床体发酵进程。

3.2 对基料含水率和pH的影响

本试验用锯末和谷壳作为发酵基料，这种混合优势在于提高锯末的透气性，锯末碳氮比含量高，疏松多孔，保水性好，最耐发酵，可以延长垫料的使用年限。有研究表明发酵床含水量应处于50%～65%，才有利于微生物的好氧发酵[5]，本试验期间基料含水率变化范围在59.2%～67%，平均值为64.6%，适宜基料好氧发酵。pH是菌体微生物生长和代谢中重要环境因素。有研究表明在发酵床处理畜禽粪污的发酵体系中[6]，细菌适宜的pH生长环境为7～7.5，处于弱碱性环境适宜微生物好氧发酵。刘波试验研究发现异位发酵床最佳pH值范围为6.8～8.0[7]，本试验中的pH值满足异位发酵床好氧发酵的条件。

3.3 鸭粪污湿度对异位发酵床发酵温度的影响

水分影响微生物的新陈代谢，关系着基料发酵速度和时间[8]。发酵初期，垫料中含有大量的易分解的可溶性有机物质，如单糖、脂肪和碳水化合物，嗜温性微生物利用这些有机物料，同时释放能量，温度迅速升高[9～10]。本试验中，鸭由于生理排泄特点，粪污的含水量较高，粘度大，特别是集约化鸭场，测得笼养蛋鸭粪污含水率平均值为90.17%。本试验中测得基料最高温为61.8℃，可能是由于试验用鸭粪的含水率在90%左右，发酵过程中垫料的有机物质不断分解产生热量，被水分大量蒸发带走，造成发酵温度达到60℃以上维持时间较短。

3.4 对基料有机质及主要养分含量的影响

本试验中，发酵床随着时间的增加，基料中的有机质、TN含量变化不明显，这可能与鸭粪污太稀及不断增加基料有关。TP、K含量逐步增加与何芙蓉研究结果一致[11]。赵国华等对嘉兴某发酵床肥育猪舍使用1年和2年不同深度发酵床垫料的组分变化和微生物群落变化进行了监测[12]，发现随着发酵床使用时间的延长，TN、TP、K含量均显著增加。晏婷研究表明异位发酵床在处理肉鸭粪污并提升堆料养分含量将其转化为有机肥方便发挥重要作用[13]。通过本试验结果初步分析，蛋鸭粪污通过异位发酵床处理后，可为后续有机肥生产提供基础基料。

3.5 对基料重金属含量的影响

随着发酵床使用时间变长，As、Cr、Cd、Pb、Zn的含量逐步增加,含量在城市污水处理污泥标准限量内。Zn含量的富集程度呈倍数增长，在蛋鸭饲养过程中，一般饲料中会添加较多的含Zn等添加剂，增加动物采食量，促进动物生长，导致蛋鸭粪便中Zn的含量成倍增长，而垫料中微生物无法转化或去除过多的Zn元素，因此大量富集于基料中。

试验期间，发酵床异味轻、蚊蝇少，且尚未出现死床现象。

4 结论

异位发酵床处理笼养蛋鸭粪污，由于鸭粪污含水率高特点，异位发酵床高温发酵期维持时间短，但整个发酵期发酵床的温度、含水率和pH值都符合发酵床好氧发酵的适宜范围；随着发酵时间增加，发酵床中的As、Cr、Cd、Pb、Zn的含量富集程度增加；只要管理适当，异位发酵床可有效使用较长时间。综上所述，用异位发酵床处理笼养蛋鸭粪污总体可行；发酵床有机质、重金属含量的相关变化有待进一步试验观察；鸭粪污的高效资源化利用有待进一步探讨。