规模化奶牛场氮、磷减排技术

按照我国《水污染防治法》、《畜禽规模养殖污染防治条例》等相关规定，畜禽养殖场不得未经处理直接向环境排放养殖废弃物，否则就违反《环境保护法》，会受到相应处罚。奶牛生产中对环境的污染主要来自牛粪尿中的氮和磷。因此，做好奶牛场氮、磷减排，是规模化奶牛场防止环境污染、能够合法正常生产的前提条件和必然要求。

奶牛粪尿中氮、磷过多对环境的危害奶牛对饲料中的氮和磷吸收利用率很低，大量未被吸收的氮和磷随粪尿被排出体外，如果粪尿不加处理和控制直接进入土壤，就会渗入地表水源和地下水源。过多的氮和磷进入水体会导致水体富营养化，使藻类及其他水生植物过度生长，大量消耗水中的溶解氧，产生H2S、NH3、硫醇等恶臭物质，导致严重环境污染。此环境下，鱼虾类不能正常生存、植物根系腐烂。

二、影响奶牛粪尿中氮磷排放量的因素

奶牛粪尿中氮磷排放量的多少，不仅与饲料中氮磷的提供量有关，也与氮磷的消化利用效率有关。影响氮利用效率的因素主要包括生理、饲料（如蛋白质水平、能氮是否平衡及氨基酸水平）、饲养管理等。能氮平衡指饲料中的能量和蛋白质氨基酸之间保持适宜的比例，比例不当会影响营养物质利用效率并导致营养障碍。而奶牛的饲养方式、年龄、生理状态、磷采食量、激素、钙磷比及其他元素等均会影响其磷的吸收和利用。南京大学卢健等实验表明，在奶牛典型日粮中只有25%～35%的氮能够转化为乳蛋白，磷的平均利用率也只有10%～22%，其余的都随粪尿等方式排出体外。泌乳牛每天通过粪、尿排出的氮、磷总量分别为270.71 克和66.67 克，比干乳牛分别高 16.4％ 和 19.2％ ，比育成牛分别高150.7％和174.0％。证明不同生理阶段奶牛每日通过饲料摄入的氮、磷总量差异显著，每日通过粪、尿排出的氮、磷总量差异也达显著水平，而且奶牛通过粪、尿排出的氮、磷占氮、磷摄入量的50％以上；奶牛粪、尿、奶中氮、磷排出量与通过饲料摄入的氮、磷含量呈显著正相关关系；奶牛主要通过尿排泄氮，通过粪排泄磷。

三、奶牛场氮、磷减排的综合措施

通过营养调控来提高奶牛氮磷转化利用效率，降低奶牛粪尿中氮、磷的排放，是规模化奶牛场氮、磷减排的主要技术手段，是治本之源。通过合理的粪污无害化处理和有效利用，是减少奶牛场氮、磷污染的重要辅助手段。

（一）营养调控奶牛粪尿氮磷减排技术

目前，主要有三种有效手段：一是要对奶牛实施精准化饲养，测料配方，达到日粮能氮平衡，减少氮的浪费；二是通过添加氨基酸，适当降低日粮粗蛋白水平，减少氮的排泄量；三是添加酶制剂，提高饲料磷的消化利用率。

1.实施精准化饲养，实现奶牛粪尿氮磷减排

奶牛精准化饲养，就是实行分阶段、分群管理，根据奶牛每个阶段的营养需求，分别制定适宜的能氮平衡日粮， 以提高日粮氮转化为乳氮的效率；根据日粮中磷水平测定结果进行磷元素的添加，不要超出实际需求。

奶牛日粮能氮平衡情况监测，需要专业人员才能进行。方法是：采集牛场全混合日粮（TMR）和各种饲料原料，通过实验室和瘤胃瘘管牛测定各项营养和降解率参数，对瘤胃能氮平衡状况评价，进而优化配方结构使瘤胃能氮平衡。通过对规模化奶牛场日粮的能氮平衡和磷水平进行测定，调控日粮饲料原料配比和营养参数，监控牛场氮、磷的排放，可使规模化养殖场实现优质、高产、高效和环境友好的目标。

给奶牛饲喂适宜水平的磷是奶牛场磷减排的最主要的经济易行的途径。奶牛磷排放与日粮磷水平有很强的正相关，供给超过奶牛需要量的磷将导致磷排泄的线性增加。国家奶牛产业技术体系首席科学家李胜利等研究表明，日产25～30kg 泌乳奶牛，日粮粗蛋白质水平以不超过17%（干物质）为宜，赖氨酸与蛋氨酸比例达到3：1 时，可以减少日粮的粗蛋白质水平1 个百分点；0.32%～0.37%（干物质）的日粮磷水平即能够满足其磷营养需要，0.18%～0.3%（干物质）的日粮磷水平即能够满足干奶牛和后备牛的营养需要。按此标准调控奶牛日粮配方，使日粮磷水平保持在适宜范围内，可以提高日粮磷的利用率，降低磷排放量。

2.添加应用氨基酸，减少氮的排泄量

通过添加氨基酸适当降低日粮粗蛋白水平，减少氮的排泄量，是减少粪氮排泄量的一个有效方法。集美大学翟少伟研究表明，奶牛日粮粗蛋白质水平由16.2%降到13.2%时，粪尿中的总氮含量由每天320 克显著降到每天240 克，同时对产奶性能无影响。适当添加合成氨基酸，降低日粮蛋白质水平，配出满足奶牛营养需要的蛋白质平衡日粮，在不影响生产性能的前提下，可使日粮中的蛋白质水平下降2%～3%，从而减少氮的排出量。

3.应用酶制剂，减少磷的排出量

添加植酸酶可以提高植酸磷的利用率，降低磷酸盐的添加量，从而减少磷的排出量。华盛顿州立大学R.L.Kincaid 在研究谷物来源和添加植酸酶对磷消化率的影响时，得出添加不同谷物来源（玉米和大麦）对磷消化和总磷的排泄并没有影响，但添加植酸酶后，动物血液中的无机磷含量和植酸酶的水解作用有所增加。由此可见，饲料中添加植酸酶能提高畜禽对谷物和油料作物饼粕中蛋白质的消化、吸收和利用率，从而使磷的排泄量明显降低。

（二）粪污无害化处理和利用氮磷减排技术

奶牛场粪污无害化处理的方法有很多，但最基本的处理原则是实施干湿分离，干粪实施堆肥发酵，污水进行沼气生产。发酵后牛粪、沼渣可直接施与农田，或进一步加工成商品肥，也可以用于蚯蚓养殖、双孢菇种植等；沼液可用于农田或循环应用于牛场生产如用于冲刷牛床等。

1.牛粪堆肥发酵，提高氮磷利用率

牛粪堆肥发酵，使牛粪在微生物作用下，通过发酵过程可使有机物质矿质化、腐质化和无害化而变成腐熟肥料。发酵过程中添加菌剂，可以快速提高堆肥温度，促进牛粪发酵腐熟，缩短堆制时间，提高堆料的纤维素和半纤维素的降解率。

东北农业大学研究生关升宇研究试验表明，堆肥发酵过程中，牛粪中氮的含量，在发酵初期呈快速下降趋势，发酵后期又有所回升。发酵前后对比，肥料氮减少率在4%～8%之间；牛粪中磷的含量，则呈现逐渐增加的趋势。外源无机磷如磷矿粉加入会使牛粪中速效磷含量增加。总之，牛粪堆肥发酵过程中，肥料氮磷总体变化在4%~8% 范围之内，氮磷含量变化不大，但在微生物分解有机物的过程中，可以生成大量容易被植物吸收利用的有效态氮、磷化合物，有效提高了氮磷的利用率。

传统的堆肥为自然堆肥法，无需设备但占地大、腐熟慢、品质差、效率低，而且劳动强度大、周围环境恶劣。现代规模化奶牛场多采用原料好氧堆肥工艺，有条垛式堆肥工艺和太阳能发酵槽式堆肥工艺两种方法，根据牛粪原料水分情况，可以选择上述一种堆肥工艺，也可以将两种堆肥工艺结合起来堆肥。

2.牛粪污沼气生产，实现氮磷减排

江苏省农业科学院靳红梅等对牛粪污沼气生产后的沼渣与沼液中氮磷的含量变化做过系统分析，结果是：经过130 天厌氧发酵后，有11.5%的氮素转化为氮气和氨气等物质而损失，残留的氮素在沼液和沼渣中的比例及其形态如铵态氮和硝态氮也较原料发生了较大变化。其中，沼液中氮素含量降低了8.7%，而沼渣中则增加了2.8%。因此，牛粪沼液通过沉淀池或氧化塘处理对其中固体携带的氮素沉降及总氮的消减均有较好的效果，同时，这对无法还田利用的沼液的处理有现实的指导作用。

3.利用牛粪生产商品肥，提高其中氮磷的利用率

由于牛粪堆肥产品总体养分偏低，且其中氮磷等营养元素与现有的农艺种植习惯和作物需肥特性存在差异，所以，在利用牛粪生产商品肥过程中，往往加入一部分氮磷钾化肥制成商品有机无机复混肥。有机肥厂的规划设计通常将有机无机复混肥作为主导产品，兼顾生产有机肥产品。有机肥产品可以制成颗粒状，也可以制成粉状；包装规格也有不同，这都取决于市场需求。现在，市场上有专用花卉有机肥、蔬菜有机肥等，肥效更加有针对性，营养素利用率更高。

4.利用牛粪养殖蚯蚓，减少氮磷环境排放

蚯蚓消化利用牛粪的能力很强。牛的粪便是蚯蚓喜欢的食料，每平方米养1 公斤蚯蚓，则每天需要牛粪1 公斤。蚯蚓体内可分泌出一种能分解蛋白质、脂肪和木质纤维的特殊酶，它能很好地利用牛粪中的营养元素，因此，蚯蚓是良好的“牛粪处理场”，蚯蚓养殖工厂即是一个良好的“环境净化装置”，可在一定程度内消除环境污染。

5.利用牛粪种植双孢菇，使其中氮磷有效利用

牛粪作为培养料生产的双孢菇，与其他培养料生产的双孢菇没有差别，且能充分消化利用牛粪中的氮磷元素， 是牛粪变废为宝应用的典型案例。

牛粪自身不能满足双孢菇生长所需培养料的碳氮比要求，故需要添加一些肥料等才能达到其要求。也就是说，利用牛粪进行双孢菇生产，其实，牛粪仅仅是其中培养料中的一个组成部分。配方举例：干牛粪650 公斤，麦秸350 公斤，豆饼粉15 公斤，尿素3 公斤，硫酸铵6 公斤，碳酸铵15 公斤，过磷酸钙10 公斤。

双孢菇种植通常采用床式覆土模式，即在种植菌种的培养料床上覆盖一层土，待到双孢菇长到适宜大小时进行采收。培养料料厚一般在20 厘米左右，每平方米可使用培养料25 公斤左右，即每40 平方米的双孢菇种植面积就相当于普通一亩农田正常牛粪的施肥量，可见利用牛粪种植双孢菇是处理牛粪的一种高效方式。

四、注意事项

切实做好奶牛场氮磷减排是一项综合工程，首先需要做好源头减排工作，注意牛场建设科学规划设计，做到干湿分离、雨污分离，减少跑冒滴漏；讲究营养科学搭配及添加剂的合理应用，精准饲喂，减少饲料浪费、提高饲料转化效率。其次，要因地制宜采取有效手段，强化对牛场粪污的无害化处理与利用，减少氮磷环境排放的同时，可变废为宝。第三，奶牛场经营管理者要有高度的责任感和环保意识，思想上要高度重视，发展生态养殖，努力实现经济、生态、社会效益共赢。

作者：王云洲