譚 杰 ，趙幫泰 ，宋樂見 ，王義鵬 ，程方平 ，張 巍 ，郭 曦

（四川農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，四川 成都 610066）

0 引言

隨著我國肉牛養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，肉牛養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模化、集約化程度不斷提高。肉牛養(yǎng)殖所產(chǎn)生的大量糞便也逐漸增多，解決大城市周邊的畜禽糞尿污染帶來的城市周邊環(huán)境惡化、地表水和地下水嚴(yán)重污染的問題，以及變廢為寶，使肉牛的糞便成為有機(jī)肥加工的重要來源，促進(jìn)糞便進(jìn)行再利用成為當(dāng)務(wù)之急。目前，畜禽糞便的處理主要包括干燥處理、除臭處理及綜合處理等方面[1]。為了針對(duì)性地高效處理肉牛糞便，進(jìn)而探究不同肉牛規(guī)模在科學(xué)養(yǎng)殖方面的相關(guān)研究，馬曉萍等[2]研究我國不同規(guī)模養(yǎng)殖成本效率變動(dòng)趨勢(shì)，認(rèn)為不同規(guī)模肉牛養(yǎng)殖的投入要素成本和價(jià)格存在一定差異性；肉牛養(yǎng)殖整體上表現(xiàn)出成本效率下降，規(guī)模差異明顯，大規(guī)模、小規(guī)模、中規(guī)模下降程度依次遞減，投入物質(zhì)要素價(jià)格負(fù)效應(yīng)明顯。王巍等[3]對(duì)四川省規(guī)?；馀?chǎng)養(yǎng)殖規(guī)模進(jìn)行調(diào)查分析，認(rèn)為應(yīng)該科學(xué)確定肉牛養(yǎng)殖的理想規(guī)模，對(duì)于更好地把握肉牛規(guī)模化養(yǎng)殖程度，指導(dǎo)肉牛產(chǎn)業(yè)科學(xué)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。尹春洋等[4]探究肉牛養(yǎng)殖規(guī)模經(jīng)營效率及其影響因素，認(rèn)為50~89頭、131~180頭、251~290頭等規(guī)模區(qū)間的肉牛養(yǎng)殖規(guī)模效率較低，生產(chǎn)投入要素的配置效率發(fā)揮受到限制，肉牛養(yǎng)殖規(guī)模并不是越大越好。

同時(shí)，關(guān)于肉牛的有機(jī)肥加工方面的研究，劉瓊峰等[5]構(gòu)建了“種植-肉牛-有機(jī)肥-種植”農(nóng)牧復(fù)合循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，提出循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)氮磷資源的高效循環(huán)利用。朱寧等[6]對(duì)蛋雞糞有機(jī)肥生產(chǎn)效益進(jìn)行了分析，提出了促進(jìn)我國畜禽糞便有機(jī)肥加工企業(yè)發(fā)展的對(duì)策建議。寶力德[7]研究肅北縣牛羊糞污有機(jī)肥加工生產(chǎn)現(xiàn)狀，認(rèn)為2020年肅北縣牛羊糞污總產(chǎn)生量為86 531 t，資源化利用量為70 090 t，資源化利用率達(dá)80%以上，且主要用于生產(chǎn)有機(jī)肥，有機(jī)肥的利用率在逐漸上升。然而，上述學(xué)者缺乏關(guān)于肉牛糞便處理的相關(guān)研究，課題組將開展針對(duì)不同肉牛養(yǎng)殖規(guī)模的有機(jī)肥加工生產(chǎn)研究，并提出相應(yīng)的生產(chǎn)建議。因?yàn)殡S著養(yǎng)殖技術(shù)和飼養(yǎng)水平的不斷提高，肉牛養(yǎng)殖從傳統(tǒng)的室內(nèi)圈養(yǎng)逐漸變成規(guī)?；B(yǎng)殖，產(chǎn)生的糞便也在逐漸增加，如何科學(xué)合理地處理糞污，變廢為寶，使得有機(jī)肥加工生產(chǎn)朝著綠色高效、安全無害的方向發(fā)展，從而減少對(duì)農(nóng)村環(huán)境的污染已迫在眉睫。

1 有機(jī)肥

有機(jī)肥料是農(nóng)作物生產(chǎn)的主要原料，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。有機(jī)肥俗稱“農(nóng)家肥”，有機(jī)肥是動(dòng)物糞便、植物殘?jiān)冗M(jìn)行發(fā)酵加工而成的肥料，包括人糞尿、堆肥、沼氣肥等有機(jī)肥料。有機(jī)肥對(duì)于農(nóng)作物的成長具有不可忽視的作用，一方面，能夠改良土壤，有機(jī)肥最直接的作用就是提高土壤的通氣性能，如果土壤通氣不良就會(huì)影響微生物活動(dòng)，降低有機(jī)質(zhì)分解速度和養(yǎng)分供給，甚至導(dǎo)致有害物質(zhì)的積聚，有機(jī)肥能提高土壤通透性，促進(jìn)植物進(jìn)行呼吸作用。另一方面，促進(jìn)農(nóng)作物生長發(fā)育，有機(jī)肥中常含有有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、無機(jī)鹽等豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，肥料的持續(xù)作用時(shí)間長，能夠較長時(shí)間為農(nóng)作物提供養(yǎng)分，促進(jìn)農(nóng)作物的生長。有機(jī)肥逐漸替代化肥，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的長期增產(chǎn)增收。

2 有機(jī)肥加工技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，人民健康意識(shí)提升，生活品質(zhì)上升，逐漸追求純天然無公害的綠色食品，逐漸倡導(dǎo)無公害的有機(jī)肥料。相關(guān)單位應(yīng)當(dāng)按照2019年9月1日開始實(shí)施的《畜禽糞便堆肥技術(shù)規(guī)范》（NY/T 3442—2019）所要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)合格的有機(jī)肥產(chǎn)品[8]。改進(jìn)有機(jī)肥的加工技術(shù)，有利于提高有機(jī)肥的利用率，傳統(tǒng)有機(jī)肥加工方法是將畜禽糞便收集，人工進(jìn)行堆漚，隨著多年的發(fā)展，目前處理糞便的方法更豐富，包括烘干法、生物發(fā)酵、塔式發(fā)酵、移動(dòng)翻拋發(fā)酵等[9]。此外，現(xiàn)代有機(jī)肥加工技術(shù)主要包括前期發(fā)酵堆肥和后期造粒兩個(gè)部分，具體有機(jī)肥的生產(chǎn)流程，如圖1所示。

圖1 有機(jī)肥生產(chǎn)流程圖

2.1 人工堆漚還田

利用空閑土地進(jìn)行人工堆肥還田，不需要專門的發(fā)酵工具，將肉牛糞便粉碎后加入菌種，進(jìn)行集中自然堆漚，能夠就近堆肥，處理方便。但是非規(guī)?；B(yǎng)殖的養(yǎng)牛場(chǎng)使用該方法，存在勞動(dòng)成本大、生產(chǎn)效率低下、發(fā)酵時(shí)間長的缺點(diǎn)，以及未經(jīng)高溫殺菌和有害物降解處理，導(dǎo)致存在一些危害性，多用于農(nóng)戶小范圍的堆漚還田處理。一般規(guī)模化養(yǎng)牛場(chǎng)才能夠在有氧條件下集中高效處理牛糞，并且具備完整工藝，保證無害化，形成一種科學(xué)無害和規(guī)模高效的堆漚發(fā)酵方式。

2.2 液體牛糞處理

液體牛糞存在有害菌多、臭味嚴(yán)重等問題，需要進(jìn)行發(fā)酵腐熱，不能直接施放到土壤中，同時(shí)會(huì)夾雜蟲卵和病菌，容易導(dǎo)致燒根燒苗和病害發(fā)生，需要達(dá)到國家發(fā)布的技術(shù)規(guī)范的要求，才能還田使用。養(yǎng)牛場(chǎng)可采用固液分離器或者離心機(jī)將牛糞進(jìn)行固液分離，將液體牛糞進(jìn)行沉淀發(fā)酵處理，常見的液體糞污處理為厭氧處理，即在缺氧條件下以厭氧微生物為主體對(duì)有機(jī)物進(jìn)行生化降解的處理方法，該方法可降解有機(jī)物并產(chǎn)生氣體燃料[10]。一般的制肥處理可以通過沼氣池進(jìn)行發(fā)酵，讓糞水變成糞肥，農(nóng)民便可就近取沼液施肥農(nóng)作物。

2.3 固體牛糞加工

關(guān)于固體糞污的有機(jī)肥加工方法有塔式發(fā)酵、平地堆積發(fā)酵、好氧堆肥發(fā)酵、罐式密閉堆肥等[7]。其中，通常采用好氧堆肥發(fā)酵處理，指在氧氣充足的條件下，對(duì)肉牛糞便氧化吸收和分解的過程。好氧堆肥的溫度在55 ℃~60 ℃之間為宜，能夠較大限度地殺死雜蟲卵和病菌，其對(duì)有機(jī)質(zhì)降解速度快，發(fā)酵時(shí)間短，臭氣量少，是堆肥的優(yōu)選。肉牛糞便在發(fā)酵后的粉碎調(diào)配過程中，多為直接粉碎或者加工成顆粒狀，然后用于生態(tài)園林或者大棚蔬菜等的施肥種植。

3 生產(chǎn)建議

1）小規(guī)模肉牛場(chǎng)。對(duì)于500頭以下肉牛的小規(guī)模養(yǎng)牛場(chǎng)，考慮人工堆漚和修建罐式發(fā)酵。人工堆漚所需設(shè)備設(shè)施簡單，較于容易實(shí)現(xiàn)，適合小規(guī)模肉牛場(chǎng)。罐式發(fā)酵優(yōu)點(diǎn)是可以嚴(yán)格控制整個(gè)發(fā)酵過程，生產(chǎn)過程高效便捷、成品穩(wěn)定，過程采用封閉發(fā)酵，安全無害，對(duì)于環(huán)境的污染小，能夠有效殺滅病蟲卵和病菌，并且占用空間小，能夠移動(dòng)和循環(huán)利用，可處理秸稈、中藥渣等物質(zhì)。但是，罐式發(fā)酵的生產(chǎn)成本高，材料需抗腐蝕性，產(chǎn)出有機(jī)肥的量少，無法滿足大規(guī)模肉牛糞便的處理，實(shí)物圖如圖2至圖7所示。

圖2 人工堆漚

圖3 液體糞污處理

圖5 槽式發(fā)酵

圖6 立式罐發(fā)酵

圖7 臥式罐發(fā)酵

2）中規(guī)模肉牛場(chǎng)。500~1 000頭肉牛的中規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)，考慮條垛式發(fā)酵和塔式發(fā)酵，條垛式發(fā)酵的工藝是目前較為成熟的堆肥方法，由機(jī)器集中將物料堆成三菱形條垛，物料在有氧條件下將有機(jī)物分解，投入小，操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)。但是，其要求工廠寬闊，適當(dāng)?shù)嘏浜先斯ざ褲a和翻拋，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，對(duì)于場(chǎng)地周邊存在污染，需要人為進(jìn)行相應(yīng)的治理。塔式發(fā)酵的發(fā)酵塔采用分層構(gòu)架，可以根據(jù)需要設(shè)定層數(shù)和體積，發(fā)酵塔上下通風(fēng)透氣且能夠連通多個(gè)塔組合使用，內(nèi)部設(shè)置翻版，物料由上層倒入，智能設(shè)定翻版打開的時(shí)間，使得發(fā)酵的物料逐漸下落至底層，整體智能化程度高。但是發(fā)酵塔的材料和罐式發(fā)酵的要求相似，都需抗腐蝕性強(qiáng)，導(dǎo)致生產(chǎn)的工藝較復(fù)雜、構(gòu)建成本較高，并且存在電量和材料腐蝕損耗。

3）大規(guī)模肉牛場(chǎng)。1 000頭以上肉牛的大型規(guī)模肉牛場(chǎng)，考慮槽式發(fā)酵集中處理大量肉牛糞便，能夠高效處理收集的肉牛糞便，其由單個(gè)或多個(gè)發(fā)酵槽組合構(gòu)建，前期構(gòu)建時(shí)需要配合翻拋機(jī)、收料機(jī)等機(jī)器設(shè)計(jì)發(fā)酵槽的輪廓，發(fā)酵的過程涉及物料的預(yù)混、布料、翻拋、收料、曝氣、除臭等一系列流程。生產(chǎn)過程容易控制，對(duì)于周邊環(huán)境的污染和影響小，機(jī)械化程度高，需要配合相關(guān)機(jī)器使用，產(chǎn)出的有機(jī)肥產(chǎn)量大，存在一定的搭建成本，較為適合大規(guī)模肉牛場(chǎng)糞便的處理。

4 結(jié)論

綜上所述，我國肉牛養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展環(huán)境穩(wěn)定，規(guī)?；B(yǎng)殖的勢(shì)頭逐漸增強(qiáng)，糞便的分類資源化和無害化處理，是今后有機(jī)肥加工利用的方向，可做好以下工作內(nèi)容。一方面，促進(jìn)肉牛場(chǎng)的規(guī)?；B(yǎng)殖?？茖W(xué)規(guī)劃有機(jī)肥的生產(chǎn)利用，針對(duì)不同肉牛規(guī)模，分為小型、中型、大型規(guī)模，分別推薦采用相應(yīng)的發(fā)酵方法，提高生產(chǎn)效率。另一方面，政策扶持，建設(shè)肉牛優(yōu)勢(shì)區(qū)域。完善肉牛養(yǎng)殖場(chǎng)有機(jī)肥生產(chǎn)體系，政策鼓勵(lì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)勢(shì)養(yǎng)殖區(qū)域，帶動(dòng)今后肉牛養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和資源再利用，加大環(huán)境保護(hù)力度，為環(huán)境治理帶來良好效果。