非接触式发酵床养猪技术应用研究范文

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摘要:概述浙江省非接触式发酵床养殖技术的应用现状,分析了该技术目前在应用中存在的主要不足,并对其未来的发展潜力进行了展望,同时提出了相应的提升对策和建议。

关键词:非接触式;发酵床;浙江

随着我国生猪养殖业的快速发展,养殖所带来的环境污染问题越来越受到重视。浙江省是目前全国唯一的畜牧业绿色发展示范省,畜禽污染防控已处于全国领先水平。截至2017年,全省保留的6056家猪场全部建立粪污处理设施、纳入环保平台监管,畜禽粪便综合利用率达到95%以上。其中,非接触式发酵床技术作为重要的粪污综合利用手段,在衢州、丽水和温州等地广泛应用,有效推进了畜禽养殖污染的综合防控和资源化利用。

1应用现状

1.1技术概况

浙江省早在2006年便已引入接触式(传统)发酵床技术,在控制和降低畜禽养殖业环境污染方面取得了一定的成效。但经过几年的实践后发现,其在实际养殖生产中仍存在一些问题,主要包括由于床体发酵温度高,猪只与床体直接接触,在夏季容易导致热应激,发酵床难以消毒,不利于畜禽正常生长等[1]。经过不断地改进,目前我省主要采用了发酵床垫料与畜禽身体不直接接触的非接触式发酵床养殖技术。该技术将畜禽养殖与排泄物污染治理分开,可有效解决栏舍内因发酵造成的高温高湿所导致的畜禽生产性能降低等问题,切断通过发酵床传染寄生虫病等畜禽疾病的途径,改善畜禽的健康。通过加强垫料的翻动,提高发酵床垫料的使用效率,最大限度地提高粪污处理能力和资源利用率[2]。截至2017年底,全省应用非接触式发酵床技术的养殖场已超过300家。按照具体类别可主要分为高位非接触式发酵床(离地式发酵床)和异位非接触式发酵床2种。

1.2代表性实例

1.2.1高位非接触式发酵床

将传统的单层猪舍,改造为生猪养殖在上层,发酵床在下层的双层猪舍,目前主要在丽水和温州等地开展应用,代表性猪场为丽水意鑫牧业有限公司。丽水意鑫牧业有限公司年出栏生猪6200头,采用高位非接触式发酵床,猪场污染物基本实现“零排放”。发酵床上方猪舍中间为过道,两边为排泄区,排泄区建八字形漏缝地板(育肥猪舍建3cm宽漏缝,小猪舍建1cm宽漏缝),便于粪便掉落。将新鲜发酵垫料(锯末∶砻糠4∶6),按照1.3m高度进行垫料铺设,发酵菌剂采用进口洛东菌剂。后期每2个月加1次木屑维持床体高度,每天用翻堆机翻堆1次,直至发酵完全。

1.2.2异位非接触式发酵床

在养殖场建立独立的粪污发酵车间,通过管道输送粪便及尿液并与发酵垫料混合后,添加菌种进行发酵的一种方式[3],目前主要集中于衢州地区,代表性猪场为衢州石明牧场。衢州江山石明牧场年存栏猪5000头,采用的是异位非接触式发酵床模式,发酵床占地1700m2,污染物基本实现“零排放”,实现了生态养殖[4]。将锯末、砻糠按照1∶1比例,堆高1.5m进行发酵。采用菌剂为洛东菌剂,用量为300~500g•m-3,通过布水机进粪污,然后人工撒上发酵菌种,用翻堆机翻堆混匀后即开始发酵。后续床体高度每下降30cm,补充发酵垫料,床体每天用翻堆机翻堆1次,直至发酵完全。

2存在问题

浙江省应用非接触式发酵床技术进行养殖粪污的资源化处理虽取得了明显成效,但仍存在技术自主知识产权力度不够、相关技术短板研究薄弱等问题。

2.1缺乏具有自主知识产权的发酵床菌株

发酵床处理是一个复杂的微生物混合种群生态系统的变化过程。只有掌握了微生物的基本生理特性,通过分离筛选,培育出高效优势菌种,才能获得较好的处理效果[5]。可以说,猪粪污有效分解菌是“畜禽养殖粪污无害化处理、资源化利用技术”中的核心部分。目前,我省发酵床菌株多为国外进口的洛东菌群,应用成本较高。同时,发酵床的运行过程中,微生物的种类和数量的变化影响着其运行状况[6]。目前对于微生物如何在发酵过程中发挥作用的机制尚未明确,这也导致菌株的添加和应用缺乏科学性,影响了微生物作用的发挥。

2.2现有垫料成本过高,加大了推广难度

垫料在发酵床技术中具有关键作用。锯末和谷壳因富含木质素、纤维素、半纤维素,疏松多孔,保水性和透气性好,是极佳的发酵床垫料[2]。近年来,垫料原材料价格不断上涨,导致发酵床使用技术成本增加。因而需要因地制宜地选择垫料,合理利用各种资源。李娟等[7]通过对比不同垫料对发酵床运行特征的影响后发现,常规垫料组分和玉米秸秆可按30%混合用,以降低垫料成本。浙江省具有较为丰富的秸秆、茶叶渣、竹子加工副产物等农业废弃物资源,这些农业废弃物可作为发酵床垫料原料使用,但此方面的研究应用较少。

2.3机械装备研发滞后,影响发酵床日常管理效果

随着社会经济发展,土地流转速度加快,农村劳动力结构发生改变,从事农业生产者多为妇女和老人。目前,发酵床设备仍相对落后,仅在发酵初始和翻堆环节等有设备介入,在废弃垫料运输、更换等多个主要环节仍靠人工完成,机械化水平低,限制了非接触式发酵床技术的进一步发展。目前市场亟需研发翻堆效率高、使用灵活方便、适用性宽、运行成本低、安全性好、自动化智能化的翻堆、出料机械,这也是加快推进发酵床处理技术的关键环节。2.4缺乏废弃垫料资源化利用的系统评价及配套措施对于非接触式发酵床废弃垫料的处理,目前最简单直接的方法就是作为有机肥使用[8]。生猪饲养过程中重金属和抗生素添加,有可能会导致废弃垫料中这些物质含量的超标积累,对作物生长产生不利影响。由于我国发酵床处理畜禽排泄物技术的研究主要集中在最近10a,对废弃垫料资源化利用的安全性方面的系统性评价仍较少,也缺少相关的配套处置措施。

3发展潜力与优化策略

3.1发展潜力

在技术需求层面,非接触式发酵床应用于生猪粪污处置,可大大降低后续粪污处理的难度,是一种真正意义上“零排放”的粪污处置手段。随着政府对养殖场粪污资源化利用要求的逐步提高,特别是从浙江省向周边其他规模化养殖发展较好的省份拓展的过程中,非接触式发酵床模式将会有更大的发展空间。在技术延伸层面,随着养殖粪污问题的合理解决,未来养殖场的污染问题将由固液污染向恶臭气体污染控制转移。发酵床技术由于具有较好的养殖场臭气控制效果而极具发展潜力。后期借鉴固态发酵装置等先进的机械化生产设备,将更有利于其高自动化、低维护的运行。并与养殖场包括臭气减排等众多研究方向相结合,大大提高非接触式发酵床技术的应用前景。在技术副产物层面,考虑到国家对化肥、农药“两减”要求的日益提高,生物肥料必将展现更优的发展前景,目前发酵床废弃垫料完全符合生物有机肥的要求,可经过适当配制和后处理,作为一种生物肥料资源进行还田使用,进而提升非接触式发酵床技术的应用空间。

3.2技术优化策略

根据现有技术存在的不足,可考虑从几个方面进行优化提升:1)对粪污综合利用技术中起关键性作用的猪粪污分解菌群进行筛选,解决我省菌株来源单一、应用成本较高的问题;2)开展基于农作物秸秆为基础的基质配方及配伍技术研究,获得低成本的发酵基质配方;3)对发酵床设备进行改良,加强机械化示范引导,加速机械化推广进程,提高发酵运行效率;4)开展发酵床垫料安全性评价,研究合适的还田利用模式,同时杜绝二次污染风险。

4展望

非接触式生物发酵床技术是一种环保养殖的先进技术,是微生物工程技术在生态农业领域特别是养殖业中的典型应用。随着该技术的不断完善,同时结合标准化、规范化、专业化发展,必将成为今后畜牧业污染物综合利用的重要技术之一,为畜禽养殖粪污治理和资源化利用提供了新的技术模式,为我省养猪业污染的处理起到革命性的作用,具有重要的经济、社会及环保效益。

参考文献:

[1]董立婷,朱昌雄,马金奉,等.微生物异位发酵床养猪废弃填料的安全性评价[J].中国农业科技导报,2017,19(1):118-124.

[2]叶鼎承,胡玲英,戴文霄,等.微生物异位发酵床在养殖粪污中的应用[J].中国养猪工业,2017(7):30-32.

[3]刘波,戴文霄,余文权,等.养猪污染治理异位微生物发酵床的设计与应用[J].福建农业学报,2017,32(7):697-702.

[4]毛石明,周远新.异位生物发酵床技术在猪场粪污水处理上的应用[J].浙江畜牧兽医,2018,2(1):30-32.

[7]李娟,李吉进,邹国元,等.发酵床不同垫料配比前期发酵特征的研究[J].中国农学通报,2012,28(5):247-251.

[8]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.

作者:孙宏 周斌 沈琦 吴逸飞 姚晓红 王新汤 江武 单位:浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所