“床舍一体化”模式牛舍及其经济效益分析

刘玲艳，郝鹏飞，贾春涛，张学炜

（1.天津农学院动物科学与动物医学学院/天津市农业动物繁育与健康养殖重点实验室，天津 300384；2.河北农业大学安全工作处，河北保定 071001；3.河南省洛阳市汝阳县残疾人联合会，河南洛阳 471200；4.天津市武清区海林养殖场，天津 300316）

近年来，奶牛养殖所造成的环境污染已成为制约奶牛养殖业可持续发展的一个重大问题，奶牛养殖业与环境的共同可持续发展已成为研究的一个重要课题。随着人们对动物福利认知度的提高，奶牛福利也已经成为人们关注的焦点。奶牛粪污处理既关乎奶牛场的环境，又关乎牛奶质量安全，还关乎奶牛的福利和健康。从长期看，种养结合、粪污还田、循环利用是根本的出路，但由于土地缺乏目前在我国难以实现。从近期看，以节能减排，厌氧发酵，无害化处理的沼气模式比较普遍，但是具有投资大、回收期长，粪污处理量大的缺点，仍然面临许多问题。本研究旨在为奶牛养殖企业建立低成本的粪水生态循环利用新模式，提高奶牛福利、降低环境污染、降低养殖成本。为“床舍一体化”模式的应用和推广提供数据参考。

1 “床舍一体化”模式的提出

近年来人们越来越重视环境问题，奶牛养殖过程中粪污处理及雨、污的混合所造成的环境污染，已经成为不容忽视的问题。“床舍一体化”是天津农学院动物科学与动物医学学院张学炜教授科研团队和天津市武清区海林养殖场经过多年的实践，在原有标准化牧场改造活动中进行的创新，是经过正反两方面比较总结出的一种牛舍结构新模式，以解决奶牛养殖过程中奶牛舒适度改善（奶牛福利）以及粪污处理和雨污分离问题。

天津武清海林养殖场坐落于天津市武清区石各庄镇敖东村，目前奶牛存栏753头，其中成母牛403头（其中泌乳牛350头），青年牛150头，育成牛100头，6月龄以内犊牛100头。2008年，在天津市奶牛标准化示范园区建设项目支持下，建成了规模为1000头奶牛的现代示范园区。

从2008年到2017年，该场经过10年的努力，建立和完善了奶牛粪污综合处理工艺和系统。该场粪肥处理系统包括8个组成部分：（1）全自动刮板清粪系统；（2）水冲循环系统；（3）粪水固液分离系统；（4）粪肥厌氧制沼系统；（5）沼气发电系统；（6）液体复合有机肥生产系统；（7）固体复合有机肥生产系统；（8）牛粪回填牛床循环利用，提高奶牛舒适度和卧床率。

尽管天津海林养殖场粪污处理模式和系统得到了最大程度的完善，然而经过几年的运行，该系统暴露出以下严重问题：（1）投资巨大，维护费用高昂，成本回收期太长；（2）污水或沼液处理量巨大，运行成本高；（3）运动场不敢用，奶牛健康难以保障；（4）雨污分流问题依然存在，不符合环保要求，且与周围村庄居民矛盾难以调和；（5）种养结合脱节，生产的有机肥没有市场，导致停工停产。

带着这样的问题和困惑，海林养殖场不得不开始了新的探索。从2017年开始，经过三年实践和完善，形成了今天的“床舍一体化”思路和模式。新模式在饲养管理和粪污处理两个方面，都产生了改变和创新。

2 “床舍一体化”模式构成及特点

新模式总体设想由5部分组成：大跨度活动牛舍+自由和通铺牛床+堆粪场+有氧曝气水塘+晒粪场。牛场原有的总体布局不变，只是局部调整，原有设施设备能用则用，不能用的暂停，待新模式成熟无风险，运行正常后再做处理。

2.1 “床舍一体化”模式

2.1.1 大跨度活动牛舍

改造前、后的奶牛舍立面架构，其特点是完整的保留了奶牛舍之前的构造，将之前的奶牛运动场，通过安装活动屋顶，增加了奶牛在舍内整体的活动面积。每头奶牛在舍内活动的空间新旧牛舍加在一起平均占有32 m2。牛舍纵长170 m，跨度（宽）46 m，牛舍屋脊最高点距地面9 m，屋檐最低点距地面3.2 m，采食通道宽度为3.5m，饲喂通道为5 m。活动屋顶宽为7.5 m，通铺卧床宽为12 m。

2.1.2 自由通铺牛床

该牛场在打好牛床地基的同时，以干牛粪做基础，第一次铺填足够的干牛粪让牛躺卧踩踏，直到厚度30 cm左右，以后每天旋耕铺平作为奶牛的新牛床，其后奶牛新排出的粪尿，经通风、旋耕、消毒等措施来维护，保证奶牛牛床的舒适度和卫生程度，大大减少粪肥的处理量。

2.1.3 堆粪场、有氧曝气水塘及晒粪场

牛场东侧的粪污处理区，有一处占地6667 m2左右的堆粪场，可以堆放全场每天清出的粪便，粪便经过堆熟后可作为有机肥还田；在距养殖场1公里外的自由流转田地里，建有一个可存放半年废水的防渗池，每天可将挤奶厅内冲刷挤奶通道的废水，排放到防渗池进行沉淀，沉淀后在COD不超过400，SS不超过100的情况下直接用来灌溉树木或农作物，若有剩余则排入30亩鱼塘中利用氧化塘法对废水进行有氧曝气处理。在该场的南区设有一晒粪场，可在每年3月或4月份将通铺牛场清理出来的粪便，运到南区的晒粪场，经晒干后储存，作为垫料供奶牛卧床全年使用，实现生物资源循环利用。

2.2 卧床垫料的来源和处理

天津地区春季天气干燥少雨多风，适合牛粪的晾晒处理且不影响养殖场周围的环境空气。因此，海林养殖场一般在每年开春的2月份对通铺牛床上的牛粪垫料进行彻底清除和更换。借助3～4月的良好天气进行晾晒和自然干燥。首先，对牛舍的粪草垫料进行收集，运送到专门硬化的晒粪场平铺堆放；其次，每天利用挖掘机均匀摊开，于上午10∶00和下午14∶00对粪料进行旋耕晾晒，总晾晒时间为5～6 d；最后，晾晒完之后的干粪进行堆放苫盖备用。

2.3 卧床垫料的管理维护

通铺卧床垫料为晒干后的干牛粪，每年在2月份进行清理更换，清理后的卧床需要对基础进行维护，一般以生石灰进行消毒，并进行平整。平整后垫料铺设平均厚度约为30 cm。垫料铺设后每天早上07∶00进行旋耕并喷洒消毒剂进行消毒，其他时间依天气和气温的变化通过活动屋顶的开关升降，对卧床垫料进行自然晾晒、风干和杀菌处理。

3 “床舍一体化”模式效益分析

3.1 经济效益

根据海林养殖场会计提供的增收节支数据估算。

3.1.1 设备配件及维修费用大幅度减少

减少的设备费用包括固液分离机、离心机、（进口）自动刮粪机和水泵、电机等费用，每年折旧节约13万元。

3.1.2 污水处理节省资金

减少1名操作人员，工资3000元/月，一年能够节约3.6万元；每年节约污水处理材料费2.4万元，包括聚丙烯酰胺和三氯化铁等。

3.1.3 节省电费

设备运转电费，污水处理系统共有电机11台，总计86.5KW。每天用电690度，按照农业用电0.5元/度计算，每年电费节约12.4万元。

3.1.4 节水费用

每天节约净水20 t，一年节约7200 t地下水（用于污水处理离心机工作）。按照阶梯水价，每吨4.9元，共节约水费3.5万元。

以上4项能够为养殖场节约成本34.9万元/年。

3.1.5 牛粪增收

牛粪收入全场800头奶牛，每年可产出发酵好的牛粪4000 m3，按照去年50元/m3价格出售计算，一年牛粪收入20万元。

总计，每年节约及增收资金54.9万元（见表1）。

表1 奶牛场每年节约及增收资金统计表（万元）

3.2 社会生态效益

3.2.1 有利于促进畜牧业的可持续发展

“床舍一体化”模式下的粪水循环利用，使养殖场所产生的粪水在自己场内可进行循环利用，能够减少因奶牛养殖对养殖场周围造成的环境污染。利用这种模式可使养殖场大大减少粪污排放量，与之前的模式相比，不仅大幅节约了投资成本，简化了许多环节，而且从源头减少了粪污的产生，实现了雨污分离，很容易被千头左右的奶牛场所学习和效仿。

3.2.2 有利于提高奶牛福利

干牛粪作为卧床垫料不仅廉价易得，而且柔软度高，优于沙土、秸秆、稻壳、锯末等垫料；沙土成本高，秸秆不易清理，稻壳、锯末具有被奶牛吸入的风险，从而增加奶牛患呼吸系统疾病的几率，尤其是犊牛如吸入发霉或被污染的稻壳则会发生严重肺炎，极易导致死亡。通铺卧床的最大优势就是经过每天的旋耕后松软、干净且舒适度高，可以有效的提高奶牛福利。

4 讨论

试验牛场采用的卧床垫料均为晒干后的牛粪。有研究表明，奶牛每天有一半以上的时间进行趴卧休息和反刍，不良的卧床垫料会使奶牛患乳房炎和肢蹄病的几率增加[1]。牧场给奶牛提供松软、干燥、安全的卧床，可以相应的增加奶牛的躺卧休息时间并且能有效的减少关节损伤情况[2]。舒适的卧床能够使奶牛的产奶量增加[3]。干牛粪作为卧床垫料具有舒适、透气和排湿的效果，因此奶牛的趴卧休息时间会增加[4]。晒干处理后的牛粪作为卧床垫料，松软且具有良好的透气性，每天旋耕的同时进行一次喷洒消毒，既保障了卧床垫料的舒适度又提高了奶牛福利还可有效防止细菌的滋生危害奶牛的健康。

使用牛粪作为卧床垫料，可以在节约垫料成本的同时提高奶牛的趴卧时间和舒适度[5]。在能够选择多种卧床的条件下，表面相对柔软的卧床更受奶牛喜爱[6]。用适当的方式处理后的牛粪作为卧床垫料，能显著降低细菌数量[7]。通过对活动屋顶开闭时间的控制，可有效对通铺卧床垫料进行自然晾晒和杀菌，在阴雨天气可有效的雨污分离，保持通铺卧床干燥从而提高奶牛的舒适度和奶牛福利。

另外，该试验场采用了两种牛床，一种是改造的通铺牛床，还有一种是保留了原有的自由牛床，当春季、夏季、秋季气候炎热或温暖时，通铺牛床能够为奶牛提供宽敞的休息场所，奶牛大多数喜欢选择通铺牛床；而当冬天气候寒冷，通铺牛床因为水分不易蒸发，卧床垫料不易干燥时，就会喜欢并选择到原有的自由牛床躺卧，两种方式交互使用，相互补充，保证了奶牛全年的健康和舒适生活，也提高了奶牛福利，这是我们探索的“床舍一体化”模式的最大特色和最成功之处。

5 结语

“床舍一体化”模式是一种符合华北地区千头奶牛场的成功范例。大跨度的牛舍加强牛舍内外的空气交换，在自然的条件下改善舍内空气质量。活动屋顶的开闭可以对通铺卧床垫料进行自然杀菌和晾晒，从而保持牛床的干燥和卫生。两种牛床可供奶牛自由选择，满足奶牛全年的使用要求，有效解决冬季床舍利用潮湿阴冷问题。雨污分离更能有效降低奶牛场的水污染，符合当前环保部门的要求。“床舍一体化”模式能有效减少因奶牛养殖所造成的环境污染，在提高奶牛福利的同时节约成本，还能通过粪肥循环利用增加经济收益和社会生态效益。