发酵床在奶牛养殖中应用的技术措施

在环保压力日益严峻的情势下，由于发酵床技术具有的环境保护优势，吸引了很多业内人士对发酵床养殖畜禽技术进行不断探索。目前该技术在我国养猪、家禽养殖行业中应用较多，在奶牛养殖的生产实践中仍存在很多盲区，但正在逐步改进与完善中。本文综述了发酵床应用于奶牛养殖的技术要点，以供同行参考。
关键词： 发酵床；奶牛养殖；发酵菌种
随着生活水平的提高，人们对乳制品的需求不断攀升，促使我国奶牛养殖业快速发展，逐步走向规模化、集约化，但奶牛养殖带来的巨量粪尿排放也造成了极大的环保压力[1]。因此无污染、零排放的发酵床技术成为国内外畜牧生产研究的热点。
1、发酵牛床简介及研究现状
奶牛发酵床的技术核心是利用微生物发酵进行的无污染有机农业技术，以垫料为载体，利用有益菌群快速消化分解粪尿中的有机物以及其他有害物质等，以解决养殖场粪尿排放问题[2]。
日本是较早开始原位发酵养殖技术研究的国家。该 项技术是从应用微生物技术经过不断的完善而形成的。1970年世界上出现了第一个以木屑为垫料的微生物发酵床系统[3]；1985年，加拿大的Biotech公司推出了第一个以农作物秸秆为深层垫料的发酵床系统[4]；从1992年开始，日本鹿儿岛大学的专家教授针对微生物发酵床技术的特点进行了系统深入的研究，并逐步完善该技术操作的规范性。1999年，微生物发酵床技术应用和推广观摩会在鹿儿岛大学农学部附属农场举办，通过世界各地的专家学者和农牧民将该技术广泛地应用和推广到多个国家。近年来我国多家养殖场也引进了日本高效菌剂，用于多种畜禽的粪便处理，但由于国内目前没有该技术的标准生产流程及评价标准，使用效果及对该技术的评价褒贬不一。
目前我国还没有完全掌握这一核心技术的研发生产单位，但国内多家大中型奶牛养殖企业对该项生态养殖技术十分感兴趣，建立国产化的技术标准及流程并进行推广应用的前景十分广阔。
2、应用发酵牛床关键技术措施
发酵床的制作
应用发酵床的牛场建设与普通牛场要求一致，场址应选地势高燥、地质稳固的区域[5]。发酵床牛舍的类型与常规牛舍基本相同，地面以上建造技术也基本一致（图1）。不同的是发酵床牛舍无需任何地下排污系统，无需挖坑，只需保持牛舍地面平整即可，可省去卧栏架、刮粪板等粪污处理设备的投资，大幅度降低牧场运动场的土地需求量，省去了氧化塘土地的占用，以及沼气设施、固液分离等设备，总体投资低于传统养殖模式。此外，也可以在原有牛舍基础上进行改建，将牛舍内的所有刮粪板装置、卧栏架等全部拆除，以保证日常维护的机械车辆能畅通运行。牛舍内的水槽设置在不妨碍机械运行的位置为宜。
发酵床一般建立在水泥、红砖或三合土地面的基础上，在上面铺设50~80cm发酵垫料（锯末、稻壳或草粉等）并接种发酵菌群，可对粪污进行发酵分解使牛舍保持清洁卫生，另外发酵过程中会产生一定热量在冬季可提高牛舍温度（图2）。
垫料原料的选择及管理
发酵床零排放养牛技术的重要环节是垫料的制作。垫料要具有透气性好、吸水性强、耐腐蚀、适合菌种生长等特点，如锯末、稻壳、秸秆、棉籽、花生壳、木屑等都可用作垫料，不同地区可因地制宜就地取材。笔者所在团队探索应用的是稻壳、木屑，二者可选其一，也可以稻壳、木屑混用，比例一般为稻壳60%、木屑40%。牛床垫料的选用标准是：舒适度高，能够增加奶牛的躺卧时间；不伤害牛体，保证奶牛健康；有利于后期粪污处理，不影响粪污处理设备正常运行；成本低。
发酵床在消化分解粪尿的同时，垫料也会逐渐损耗，因此，及时补充垫料是保持发酵床性能稳定的重要措施。通常垫料减少量达到10%后就要及时补充，将补充的新料与发酵床上的垫料混合均匀，并调节好水分。对于采食通道中的过湿垫料，如果卧床垫料比较干燥，则可直接用铲车翻倾至卧床，然后再通过拖拉机翻耕混合。如果牛舍中卧床垫料比较潮湿，则应将这部分过湿垫料运至舍外的堆放场，待湿度降低后再返回牛舍循环使用。
垫料管理的重点是经常翻动，长期保持适当的通透性，即垫料中的含氧量始终维持在正常水平，是发酵床保持较高粪尿分解能力的关键因素之一，同时也是抑制病原微生物繁殖，减少疾病发生的重要手段。布菌后菌床需要粪尿作为充足的养料，第一次翻抛一般是上牛后7~10d，之后保证2~3d进行1次25~35cm的深度翻抛，每隔15d要彻底地将垫料翻动一次，并且要将垫料层上下混合均匀[6]。定期翻抛可保证垫料中有益微生物始终维持较高的繁殖速率、保持理想的菌群数量以及快速分解消化粪便的能力，从而提高发酵床的使用寿命。
菌种选择及管理
选择专用微生物有益菌产品撒布在垫料上，按规定要求混合后，用拖拉机翻耕1个来回，使有益菌种和垫料充分均匀混合，即建成标准的发酵牛床，可将牛只放入使用。每隔3~4个月需添补占初始投入总量5%左右的有益菌，以保持菌种的有效分解活力。
饲养管理
干燥的环境是牛舍保持洁净的前提条件，而潮湿的环境会增加牛只患病的几率，相比青年牛、后备牛，泌乳牛在潮湿环境下患病几率更大，所以人们认为发酵床方式只适用于青年牛、后备牛，而不适用于泌乳牛。其实，不同阶段奶牛的粪尿成分是完全一样的，所不同的只是粪尿排泄量。根据不同阶段牛只粪尿排泄量的不同调整养殖密度，使得单位面积上所承受的粪尿量保持相对的一致，实现牛舍无臭味、无固液状态的粪污排放，发酵床环境干燥，就可以养殖任何阶段的牛只。泌乳牛的排泄量较大，因此养殖密度应较小，以10m2/头左右为宜（包含采食通道面积）。对于新建牧场而言，每头泌乳牛所占用的建筑面积按照牛均12m2 计算即可，与传统散养方式所需面积基本一致，但省去了传统牧场处理牛粪尿所需要的占地面积。
牛舍采食通道中的粪尿量占总排泄量的60%~70%，也是整个牧场粪尿处理的重点。当发酵床垫料湿度低于40%时，该部分粪尿可直接放置于垫料上混合处理；如果垫料湿度高于40%时，可将该部分粪尿放置于堆粪场，待发酵床垫料湿度降低后，再将其运回置于发酵床上。
发酵床水分调节
水分是影响微生物生长与繁殖的又一重要因素，微生物在发酵床垫料的水膜中进行着生命活动。由于垫料中水分的自然挥发，垫料水分含量会逐渐降低，但水分降到一定水平后，微生物的繁殖就会受阻或者停止，不利于粪尿的正常降解[7]。定期或视垫料水分状况适时地补充水分，是保持微生物正常繁殖，维持发酵床粪尿分解能力的另一关键因素。垫料合适的水分含量为40%~50%，以不超过55%为宜。因季节或空气湿度的不同而略有差异，常规补水方式可以采用加湿喷雾补水，也可结合补菌时补水。
疏粪管理
由于牛具有集中定点排泄粪尿的特性，所以发酵床上会出现粪尿分布不匀，粪尿集中的地方湿度大，消化分解速度慢。只有将粪尿分散布撒在垫料上，并与垫料混合均匀，才能保持发酵床水分的均匀一致，并能在较短的时间内将粪尿消化分解干净。通常6月龄至开配月龄的后备牛，可2~3d进行一次疏粪管理，泌乳牛应每天早晚各进行一次疏粪管理，以使牛只排泄的粪尿与垫料中的菌种充分接触、混合，从而得到快速分解。夏季每天都要将新鲜的粪便掩埋到垫料20cm以下处，避免生蝇蛆。若出现牛粪集中现象，需要人工进行疏散，把粪便均匀地散开在发酵床上，埋入秸秆里，较好每天清理一次。
发酵床温度的维护管理
发酵床的内部温度是微生物活动的标志，温度高低直接反映发酵的快慢。床体温度的变化是发酵状态的整体反映，也是影响微生物活动的重要因素[8]。从布菌后第2天开始在垫料不同角度选取3个点，在20~30cm深处测量温度并制作曲线，垫料温度达到30~40℃则表明发酵成功[9]。发酵牛床核心部位温度在40~45℃，短期（一般为7d以内）极限温度不得高于50℃。
发酵床床面温度在25℃左右较好，不得高于环境温度2℃。垫料20cm以下是发酵层，发酵作用主要集中在中间层。越往下越接近中间核心层，温度可达50℃左右，再往下温度逐渐下降。有研究认为0~10cm区域为保护层，起保温与保护作用；20~45cm区域温度稳定为主要发酵区；65~80cm区域的温度已经接近表层温度，这一部分为缓冲层，温度低于15℃或高于70℃，微生物将进入休眠状态或大量死亡，发酵缓慢甚至停止[10]。
3、发酵牛床的利与弊
发酵床养牛的优点：改善牛舍环境，牛粪、尿可长期留存于舍内，不需要对牛粪尿进行清扫及冲洗，不会排放大量的粪尿污水，从而减少了对环境的污染。与传统饲养方式相比，减少了垫料的使用量，也减少了堆粪场的面积。发酵床不能使用后，可对垫料进行堆积发酵，作为优质有机肥施于农作物，从而做到无污染、零排放，生态效益十分突出。利用发酵床饲养奶牛，可减少氨气、一氧化二氮等臭味物质的产生和挥发。应用发酵床养牛的另一大优点就是冬季保温效果好。同时降低了牛舍投入成本、人工成本以及减少了设备投资。
发酵床在养殖业上应用有一定的优点，但也有不足之处。生产中不可盲目建造发酵床，避免造成不必要的损失。首先，由于发酵床牛舍内不能使用化学消毒药品和抗生素类药物，床面若长期不清理打扫，病毒将长期存在温床上，一旦发病将损失惨重。其次，发酵床的温度和湿度很难控制在一个理想水平，牛只易患皮肤病和肢蹄病。较后，就是发酵床成本问题，垫料铺的薄不能分解掉牛粪，铺的厚则成本比较高。
4、小结
发酵床养殖是一种新的养殖方式，从应用实践来看，采用发酵床养牛改善了其生长环境，牛粪降解充分，舍内无臭气和苍蝇，氨气味明显降低，奶牛均匀躺卧在圈舍内的发酵床上。在应用过程中发现发酵床养牛也存在一定的问题，后备牛和干奶牛舍非常成功，泌乳牛由于粪便较稀，水分较大，应用效果较差[11]。发酵床养牛需要研究改进的地方也很多，进行大规模的推广仍很困难。在实际推广过程中，首先要让养殖户真正了解发酵床的原理，有了正确的认识，在使用过程中才能做到兴利除弊，真正发挥发酵床的作用。