生物发酵床技术在养殖业中的应用和发展

　　摘要：本文简述了生物发酵床技术在养殖业中的应用现状和发展趋势以及不同发展阶段的利弊, 以期为养殖从业者提供参考与借鉴。

　　关键词：生物发酵床; 应用现状; 发展趋势;

　　最初的生物发酵床养殖技术是10多年前从日本、韩国等国家引进的一项养殖技术, 是一项可有效控制畜禽饲养环境、有效处理畜禽粪污、控制养殖环境污染的新技术, 又称“零排放养殖技术”等。发酵床养殖的原理是选用锯木屑、稻壳、米糠等通透性和吸水性较好的原料配以专门的微生态制剂 (益生菌) 作为垫料床来养殖畜禽, 畜禽一直在垫料上生活, 畜禽每天排泄出来的粪尿被垫料里的特殊有益微生物迅速降解, 因此, 不需要冲洗养殖圈舍, 从而没有任何粪污排出养殖场, 养殖场也无臭味。发酵床在使用过程中, 需要不定期地补充垫料和微生物菌种, 每周翻耙垫料1次。养殖一定批次畜禽出栏后, 垫料即可全部清出圈舍成为优质固态有机肥, 因此, 发酵床养殖是一种零排放、无污染、无臭味的生态环保养殖技术。这是一项集粪污减量化、无害化和资源化利用为一体的综合技术。目前我国发酵床生态养殖技术主要有3种模式, 即接触式发酵床、不接触式发酵床、异位发酵床 (独立发酵床) , 这3种模式是一个技术不断改进、升级的发展过程。

　　1 第一代接触式发酵床

　　接触式发酵床是最初的发酵床, 是这个技术刚刚在我国起步时出现的最初形式的发酵床技术, 即畜禽一直生活在发酵床的垫料上, 并需要定期喷洒发酵菌种和翻耙垫料。由于发酵床维护难度大, 实际情况大多使用1~3年。因所养畜禽品种不同, 垫料的厚度有所不同, 养家禽的垫料厚度至少在35~40cm以上, 养猪的垫料厚度在60~80cm, 由于垫料在开始使用后都会被压实, 厚度会降低, 因此施工装填时的厚度要提高20%。

　　垫料选择的原则:以惰性原料为主, 不易被分解;有一定的硬度或刚性, 不易板结;要粗细搭配, 不能全部用细锯末, 也不能全部用谷壳, 既要保证透气性, 又要保证吸水性;加入适量的营养饲料如玉米粉、麦麸在内, 保证垫料的碳氮比在25∶1左右, 否则发酵不起来, 无法发酵产热。

　　接触式发酵床又分为湿式发酵床、干撒式发酵床。湿式发酵床是最早一代也就是最早的EM菌引进过来的发酵床, 是液体型的菌种, 制作发酵床时首先需要将菌种扩繁, 扩大菌种数量后, 再将菌种与垫料混合好, 调节好水分, 堆积发酵好后再使用, 使用期限一般1~2年。由于垫料里已经提前加了水, 所以如果后期动物粪便尿液较多, 气候潮湿或者管理不善等情况, 容易致使发酵床湿度过大, 造成死床。在实际应用中失败的较多。

　　干撒式发酵床是从湿式发酵床改进过来的发酵床, 相当于第二代接触式发酵床, 在养殖上也应用了很多年。首先以金宝贝干撒式发酵床为首的菌种厂家为主, 干撒式发酵床的原理与湿式发酵床一样, 只不过是直接将菌种与垫料混合后即可铺入圈舍, 铺设完成后即可立即开始养殖, 无需加水, 无需等待, 不用扩繁, 不用提前接种发酵, 所以用起来比较方便, 对于大部分养殖户来说容易接受。如果维护得当, 干撒式发酵床可以使用3年。垫料选择范围广, 可以使用锯末也可以使用稻壳、木屑等多种原料, 可以只用一种, 也可以使用多种垫料混合使用。

　　接触式发酵床经过国内10多年的实践应用, 虽然有许多优点, 比如省去冲圈用水, 可以发酵粪尿、减少污染、无臭气、达到零排放, 但也存在着许多无法克服的缺点;其缺点是发酵床不好掌控、容易死床, 又不能消毒, 定期翻耙也是一大难题, 特别是在养猪上, 疾病频发并不可控制, 问题太多。主要存在的缺点如下: (1) 夏季使用此养殖模式易使畜禽特别是猪产生发热应激, 尤其是在我国的南方地区, 气温本来就很高, 发酵散热虽然表层温度并不高, 但由于猪所处的环境温度上升, 猪生长速度缓慢、饲料报酬有所下降。热应激易诱发猪丹毒、湿疹、链球菌病、呼吸道疾病等各类疾病的发生, 易造成急性死亡, 发病率非常高。 (2) 由于发酵床不能消毒, 一旦畜禽间发生疾病, 则病菌、病毒、寄生虫相互感染, 很难控制。 (3) 发酵床是靠木屑、米糠等粉状物吸收畜禽的排泄物, 木屑、米糠等粉状物会有可能进入畜禽呼吸道, 造成呼吸道疾病。 (4) 粪便发酵后在垫料中可能存在着大量的霉菌毒素, 同时可能存在寄生虫虫卵, 因此畜禽采食霉菌毒素和虫卵后, 常引起免疫抑制、感染寄生虫病, 抵抗力下降, 生长受抑制。 (5) 垫料以惰性原料为主, 不能用秸秆之类、有营养性但容易发霉的垫料。垫料选择受到严重限制, 长期使用, 垫料的用量也很大, 木屑来源受限, 价格也较高, 增加了养殖成本。 (6) 发酵床的养殖密度比传统规模化养殖小, 对于单位养殖面积要求比较大, 大约是传统养殖的2倍。 (7) 垫料定期深翻是个难题, 人工翻耙工作强度大;机械翻耙对畜禽有很大的干扰和应激。

　　综上所述, 根据目前我国的实际情况, 大规模推行接触式发酵床养殖法值得探讨, 已在许多地方逐渐被淘汰。客观地说, 接触式发酵床养殖法比较适合我国北方地区规模较小的养殖户 (场) 应用。

　　2 不接触式发酵床

　　不接触式发酵床是在接触式发酵床基础上发展起来的, 是吸取了接触式发酵床的教训和缺点而加以改进发展而来的。不接触式发酵床采用漏缝地板将畜禽和发酵床隔离开, 在畜禽舍的漏缝板下方设置发酵床垫料区, 垫料厚度在40cm以上, 并设置有自动机械翻耙机, 每天可以翻耙1~2次, 漏缝板距离地面至少1m, 以方便操作。

　　不接触式发酵床相对于接触式发酵床有以下几大优点: (1) 可以直接采用自动化的翻耙机械将粪污与垫料均匀翻耕混合, 畜禽排泄物能被均匀分解, 由于翻耙机系统是与动物隔开的, 所以, 操作方便且不会影响到畜禽, 噪音影响也不大, 不会引起畜禽产生应激反应。由于实现了机械化作业, 在操作上更省工省力, 垫料达到使用寿命后, 出料也非常方便。 (2) 由于畜禽不接触发酵床、不接触粪便, 所以细菌、病毒和寄生虫相互感染的概率大大降低。 (3) 垫料的选择范围更加广泛, 垫料只要有吸附性就可以, 甚至可以选择使用更广泛的玉米秸秆、麦秸秆等农作物秸秆粗粉, 以及棉籽壳粗粉, 木屑、花生壳、玉米芯粗粉、食用菌糠粗粉等。 (4) 不接触式发酵床的养殖密度比接触式大1倍, 生产效益更高。

　　相对于接触式发酵床, 第二代不接触式发酵床得到了很大的改良, 但仍然存在不足:由于发酵床在畜禽舍垂直下方, 距离仍较近, 仍存在通过空气、气溶胶传播病原体、热气以及当发酵不好时产生的氨气臭味影响动物健康、无法人为掌控粪污进入发酵床的量和发酵床垫料的湿度、死床会发生等诸多问题。

　　不接触式发酵床使用时间可达1~2年, 但平时也要根据情况经常补充新鲜垫料和发酵床益生菌, 避免死床。控制发酵床的水分很关键, 如果水分超过60%, 则基本上就是死床的状态, 如果管理不到位, 会比传统猪舍更臭。如果湿度太大, 开始有氨味和臭味产生时, 就有可能造成死床, 需要及时补充菌种和新鲜干垫料来吸附多余的水份。现在不接触式发酵床已经发展到饲养种鸡、种鸭上了。不接触式发酵床造价相对高一些, 主要增加了漏粪地板、漏粪板支撑材料、自动翻耙机, 这些设施的成本会比使用第一代接触式发酵床高出30%~40%的成本。

　　3 高床非接触式发酵型生态养殖模式

　　近年来, 一些有实力、有财力的养殖企业又将第二代不接触式发酵床升级为高床发酵型生态养殖模式, 即是在不接触式发酵床的基础上, 将漏缝地板与下层发酵垫料之间的高度进一步拉高, 高度为2.5~2.8m, 即直接建成两层楼结构。这种高空间更利于空气流通, 减少疾病传播概率, 同时更有利于自动化机械对垫料的翻堆处理。有的养猪场还采用了全自动喂料系统、通风和温控系统。主要做法是采用两层结构的高床猪舍养猪, 第二层养猪采用温控通风设备, 全漏缝地板, 养猪生产过程中不冲水, 猪产生的粪尿通过漏缝板落入第一层垫料中;猪舍第一层高度为2.5~2.8m, 为有机肥发酵车间, 地面先铺设厚度为70~80cm的垫料, 并添加微生物制剂以降解猪粪。采用机械每天或隔天对垫料进行翻堆处理, 通过翻堆将粪尿与垫料混合均匀, 并为发酵床提供氧气, 保证微生物的好氧发酵作用, 有效降解猪粪尿。经过半年到一年的好氧发酵腐熟可转变成有机肥料。每5万头猪一年大约能生产5 000t有机肥。

　　该模式的技术核心和先进性在于高床猪舍上下两层均安装通风系统, 上层猪舍采用纵向通风, 安装湿帘、风机及温度控制器, 保证舍内的温湿度处于最佳范围;猪舍下层安装通风系统主要是要排除垫料发酵产生的水汽和气味, 这就有效地避免了发酵床通过气溶胶和空气传染病菌。这种高床发酵床模式既极大地节约了土地, 又避免了病原菌的传播感染。

　　高床发酵型养殖是采用双层猪舍, 建筑成本相当高, 包括自动喂料设备、温控设备等, 几乎要2 400元/m2。该养殖模式高规格、高起点, 适用于有实力的大型养殖企业, 当前高床发酵生态养殖项目仅限于万头以上的超大养猪场。广东省的世行项目即农业面源污染治理项目之牲畜废弃物管理示范工程就是采用这种先进的高装备高床养殖模式。也有一些规模化的养鹅场采用高床发酵型养殖, 只是上下两层没有安装温控系统和全自动喂料系统, 建造相对简单, 造价低很多, 每年将下层的发酵床垫料进行两三次大清理即可。

　　4 异位发酵床

　　异位发酵床又称独立发酵床, 也是在不接触式发酵床的基础上发展起来的, 属于最新一代发酵床处理技术, 是一种最新的生态环保型养殖粪污处理工艺。该技术将养殖粪污处理与发酵床堆肥生产有机肥结合为一体, 其实就相当于一个有机肥生产车间, 也适合于传统猪舍的粪尿处理。技术核心就是将粪污发酵场所与养殖舍分开设立, 发酵床单独建造于离养殖场不远的大棚中。这种模式下, 猪场不用改建, 只是在距离猪舍不远处设定粪污发酵区, 也就是建造一个又一个的发酵槽, 将粪污均匀喷洒在这些发酵槽中的垫料上, 不仅能通过微生物发酵降解粪污, 实现粪尿的零排放, 并且最终还能获得有机肥, 如此, 猪场的粪污污染问题不仅得到解决, 还能将有机肥出售, 降低养殖成本, 一举两得。

　　该模式需要在养猪场的旁边建设一个大棚和集污池, 通过管道将粪污收集在集污池中, 然后再输送到喷淋池, 由污泥泵将粪污打入自动喷淋装置, 该装置将粪污均匀地喷洒在预先铺设好垫料 (混有发酵菌种) 的发酵槽中, 槽中安装有反复式自动翻耙机, 开动机器, 翻耙机来回行走、翻堆, 将加入的粪尿和与垫料进行翻耙搅拌均匀, 同时通过翻堆, 增加好氧菌的活性, 加速堆肥腐熟时间。粪污与发酵垫料混合后的含水量以45%~50%为宜, 从感官上看可用手紧握垫料, 手心有湿气, 但无水滴下, 即为含水量45%~50%;也可使用水分测定仪测定垫料的含水量。

　　异位发酵床解决了前面两代发酵床存在的所有问题, 不仅解决了夏季高温高湿、消毒和养殖密度低等难题, 还节省劳动力, 并解决了通过气溶胶、空气传播病原菌的问题, 特别是可以人为掌控进入垫料中的粪污量, 更规范, 更自动化。通过良好的管理, 死床的现象不会出现, 并且异位酵床垫料的原料选择非常的广泛, 垫料消耗少, 可持续使用1~2年。

　　技术要点: (1) 异位发酵床配套的设施设备。设施包括集污池、喷淋池、微生物异位发酵床及其阳光棚等;设备包括粪污切割泵、搅拌机、污泥泵、自动喷淋机、槽式翻抛机和变轨移位机等。 (2) 异位发酵床面积计算。在粪污处理区内, 发酵床按每立方米发酵垫料每天可发酵处理粪污30kg或每吨粪污需要发酵垫料33~40m3的参数进行测算, 确定微生物异位发酵床的容量。 (3) 发酵床建造。采用下位槽式或地上式, 下位槽式从地面深挖1m深水泥槽, 槽的高度为2m, 地上式就直接砌2m高的水泥墙, 槽的宽度与翻堆机匹配, 有4、8、12m, 槽的长度50~100m不等, 发酵床长度和个数依养猪规模而定, 多条发酵槽组成发酵床。发酵床上面搭盖阳光棚或钢构棚, 要求透光, 既保证阳光照射, 又防止雨水进入池内, 池底用水泥固化, 以防渗透。墙体采用矮墙, 保证通风, 阳光棚能提高温度, 有利于发酵床工作。 (4) 翻抛及其频率。粪污喷淋到垫料基质后, 需等粪污完全渗入基质 (约3~4h) 后, 方可开动翻抛机进行翻抛, 以后1~2d翻抛1次。 (5) 发酵温度及其周期。每次喷淋粪污后, 经24h发酵, 发酵池表面以下35cm处的温度应上升至45℃左右, 48h后应升至60℃以上, 堆肥中心温度可高达70℃以上, 在此温度下保持24h后, 再行下一次粪污喷淋。发酵周期约为3d。 (6) 发酵床垫料厚度要求1.2~1.5m, 在北方越厚越好, 有自我保温性能, 最高有装填到1.6m, 但翻耙机必须保证翻耙70%以上深度。独立式发酵床垫料中95%的水分是要挥发到空气中去, 因此需要经常通气排气, 天气转凉或是冬天, 需要在中午打开塑料卷棚适当排气。 (7) 及时补充发酵垫料。当发酵池内发酵垫料的高度沉降至1.2m以下时, 应及时补充, 以维持池内发酵垫料的总量。一般每月补充1次。 (8) 发酵菌应选用耐高温、微好氧专用菌种。如果想让垫料使用时间更长, 推荐使用“加强型活力发酵床复合菌”;想快速变成有机肥推荐使用“高热腐熟菌”, 3个月左右补充1次。使用不同生产厂家的菌种, 间隔添加的时间也会不同, 视情况而定。 (9) 腐熟基质利用。如果需要生产有机肥, 发酵时间可以控制在45d左右, 将有机肥取出后, 补充垫料, 继续运行[1]。如果不急需有机肥, 发酵基质原料一般可连续使用1~2年, 腐熟后的固态粪污混合物可就地加工成有机肥或对外销售。

　　注意事项: (1) 应从源头上最大限度地减少粪污产生量。养殖场应实行雨、污分流;采用干清粪或全漏缝地板、免冲洗清粪工艺;安装水位计饮水器或碗式饮水器代替鸭嘴式饮水器。 (2) 严防发酵池渗漏。发酵池地面及墙体内侧面应作防渗漏处理, 确保污水不渗出。 (3) 严格控制粪污喷洒量。发酵床每日粪污喷淋量不得超过30kg/m3。

　　异位发酵床是一种新的畜禽粪污处理模式, 该技术能够从源头上控制传统规模化养殖场造成的粪污污染问题, 是农业部推荐的养殖粪污处理模式。目前已经被大量的大型养殖公司使用, 消纳地紧张的规模养殖场 (户) 均可采用该模式。异位发酵床模式特别适合南方较热地区 (云南、贵州、重庆、广东、广西、福建等) , 解决了接触式发酵床产热致圈舍和环境温度过高以及消毒等问题。

　　随着我国养殖业规模化、集约化、标准化发展, 以及政府对养殖环保问题的重视, 利用异位发酵床技术处理养殖场粪污不仅可以实现养殖场粪污“零排放”, 而且治污能力强, 是传统沼气生态治理模式的1.8倍, 相较于工业化治理模式, 操作上更加简便[2]。同时, 畜禽粪污经发酵床垫料发酵后能提高肥效, 可作为有机肥利用和出售, 还田后还能增加土壤的有机质, 改良土壤, 减少化肥的使用, 提升农作物的安全性, 养殖场周边环境也能得到净化, 使农业生产走向绿色、可持续发展之路。由此可见, 这种模式不但能产生经济效益, 同时还具有极大的社会效益和生态效益, 异位发酵床技术在养殖粪污处理上具有广泛的应用前景, 值得大力推广。

　　参考文献
　　[1]顾洪如, 杨杰, 潘孝青, 等.异位发酵床猪粪尿处理技术综述[J].江苏农业科学, 2017, 45 (21) :6-9.
　　[2]屠平光, 项云, 杜喜忠, 等.异位发酵床技术在猪场粪污处理中的应用[J].农机服务, 2016, 33 (15) :153.