规模化牛场粪污生产有机肥技术

马 娟,赵 超,苏 剑,李 浩,孔令卓,张 杰,沈卫强,帕合尔鼎，冯 斌

（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆 乌鲁木齐 830091）

规模化牛场粪污生产有机肥技术

马 娟,赵 超,苏 剑,李 浩,孔令卓,张 杰,沈卫强,帕合尔鼎，冯 斌※

（新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆 乌鲁木齐 830091）

阐述了条垛式堆肥要求、微生物腐熟菌剂的使用方法、机械翻抛发酵技术等条垛式堆肥生产有机肥的关键技术环节，分析了规模化牛场利用牛场粪污生产有机肥产生的经济效益、社会效益及应用前景。

牛粪；条垛式堆肥；工艺

0 引言

近年来,随着新疆肉牛、奶牛养殖业向规模化、集约化发展，养殖废弃物对周边人类居住环境、大气、土壤等的污染日益严重，养殖废弃物处理不当将会给周边自然环境和居民健康带来巨大的危害。

养殖废弃物的无害化处理一般主要有三种，一是肥料化利用，即通过好氧发酵生产有机肥；二是能源化利用，即通过粪污厌氧发酵制作沼气；三是饲料化应用，如生产蚯蚓、鱼类所需的饲料[1]。由于技术不够成熟，加上新疆冬季气温低，影响产气能力等原因，养殖废弃物的能源化利用在新疆的应用越来越少；由于新疆蚯蚓、水产养殖业资源少，不是主要产业，因此，饲料化的应用也很少。

利用牛场粪污生产生物有机肥来实现养殖废弃物资源化利用的方式在新疆具有广阔的应用前景[2]。有机肥含有大量的氨基酸和有机质以及植物生长所需的氮、磷、钾等养分，可以改善土壤理化性状，提高土壤连续生产能力。

传统的自然堆肥方式由于占地面积大、堆肥时间长、造成的二次污染严重等原因，已经不适合规模化的牛场进行粪污处理。为此，研究一种适合新疆规模化牛场粪污生产有机肥的技术很有意义。

堆肥是在人为控制的条件下，利用各种植物残体、生活垃圾、污泥、人畜粪尿等各类有机废弃物，根据不同原料的营养成分差异，调节堆料中碳氮比、颗粒大小、含水率和pH值，将不同堆肥原料按一定比例混合堆积，在适宜的水分及通气条件下，使微生物繁殖并将结构复杂的有机营养降解为小分子营养物质，过程中产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子，使堆肥无害化，矿化和腐殖化，使有机物达到稳定，其实质是微生物的发酵过程[3]。

堆肥方式主要有条垛式堆肥、槽式堆肥和塔式堆肥。条垛式堆肥由于工艺简单，使用设备简易、成本较低等优势是新疆中小型养殖户比较常用的方式。

1 条垛式堆肥

1.1 条垛式堆肥工艺路线

图1 条垛式堆肥工艺

1.2 粪污收集

牛舍内的粪污清理、收集工作是养殖工作中劳动强度最大的工作。传统的清粪方式是用铁锨、扫帚等工具将粪污人工收集到一起，再利用手推车进行运输。该方式劳动强度大、效率低、工作环境差[4]。目前，养殖场正在逐步推进清粪机械化，常用的清粪机械有滑移装载机、小四轮刮板清粪装置、机械刮粪板和机械铲车等。滑移装载机优点是体积小，灵活性和操作性强，对牛舍空间要求不大，可同时换装更多适合牛场的配件，如货叉、抓斗、饲料刮送器、挖斗等，实现一机多用；缺点是价格较昂贵、操作要求较高。小四轮刮板清粪装置是利用小四轮为动力，在小四轮前加挂推板进行清粪的装置，优点是结构简单，好操控；缺点是一但动力不足，推不动粪便，机具不能铲起，无法继续工作。机械刮粪板工作原理是电机运转带动减速机工作，通过链轮转动牵引刮粪板运行完成清粪工作。优点是刮粪板能做到一天24 h清粪，时刻保证牛舍的清洁、工作效率高；缺点是价格较贵、对牛舍清粪通道要求较高。机械铲车可推粪，推不动可铲起，能充分满足清粪要求，同时一机多用，还可完成舍外粪便、草料的装运；缺点是铲车尺寸大，需要牛舍空间大，工作时噪音大、尾气大。实际应用中，应根据养殖场实际生产条件、牛舍空间大小，因地制宜的选择合适的清粪机械。

1.3 堆置条垛

将肥料堆置成长条状，条垛的横切面形状没有严格要求，在供氧充分的情况下进行发酵。条垛堆置的大小必须给予充分考虑，如果堆体体积太小，抗气候因素的能力弱，极易导致堆肥发酵中断，堆体自身温度散失较快，不能很好的维持高温阶段，导致腐熟不完全，从占地较大考虑，处理等量的废物，小堆体所需的土地面积更大。反之，如果堆体体积过大，通透性会减弱，堆体内部氧含量低，容易发生厌氧发酵[5]。一般将肥料条垛堆置成顶部宽为1 m，下底宽为3 m，高为1．2 m的截面为梯形的条垛。条垛之间留足间隙，以便于翻抛机操作，一般留0．8～1．2 m。

1.4 调节

调节主要是调节含水率和C/N比。含水率过低会影响微生物正常新陈代谢作用，不利于有机物分解和堆肥温度的提升；含水率过高则会堵塞堆肥物料中的空隙，导致含氧量的不足，影响发酵效率和有机肥的品质。C/N比过高，N素不足，导致微生物不能正常繁殖和作用；C/N比过低，过量的N素转变成NH3会引起N损失，并会污染环境。条垛式堆肥一般要求含水率在60%左右，C/N比为30：1最佳。

物料含水率偏低，可添加污水、人粪尿等来调节水分；含水率过高，可以采用机械压缩脱水，也可以在场地和时间允许的条件下将物料摊开进行水分蒸发，还可以在物料中加入稻草、木屑、干叶等松散物或吸水物，还可以掺和调理剂，干调理剂对控制湿度较有利。

物料C/N比过低，说明含碳量不足，可以补充些碳含量高，而氮含量少的材料，如秸秆、木屑、稻草等；物料C/N比过高，这说明了含氮量不足，可添加生活垃圾、畜禽粪便等高氮材料。

1.5 微生物菌剂接种

利用有机肥腐熟菌剂可有效提高微生物发酵速率，缩短发酵时间，提高有机肥生产效率。推荐选择新疆农科院微生物研究所研制的菌剂。该菌剂使用要求如下，用量：2%（w/v，重量体积百分比），即1 m3原料加入20 kg菌剂；温度：气温不低于15℃；湿度：物料湿度维持在60%左右；pH：6．5～7．5；光照要求：避免阳光直射。使用方法如下：

（1）将菌剂和辅料混合均匀；

（2）称取有机肥原料体积2%的菌剂，边加水，边将菌剂均匀拌入原料中；

（3）根据堆肥条垛要求建堆；

（4）在堆好的物料表面覆盖一层草垫或塑料薄膜（保持湿度）；

（5）翻堆后料温无明显上升，C/N小于22，总孔隙度在70%～90%之间，持水孔隙度不低于50%。说明已完成发酵，可进入大棚使用或晾干储存。

1.6 机械翻抛发酵

条垛式堆肥选择适合新疆气候和生产条件的翻抛机，其生产性能应该满足翻堆宽度2．5～3．5 m、翻堆高度1．2～1．5 m，处理能力在1 000～1 500 m3/h，同时要求翻堆机性能好，产出率高，具有搅拌、粉碎等功能，同时机具可前进、倒退、转弯，由一人操控驾驶。经过试验和比较，最终选择江阴市联业生物科技有限公司LYFP280翻抛机。

翻抛方法为待原料高度下降20 cm，温度超过60℃以上，并维持该温度2 d时，进行第一次翻堆，每次翻堆后需检测温度，当温度再次达到60℃时，保持24 h再进行下一次翻堆，一般需翻堆3～5次。翻堆要求内外相调，上下换位，以保证物料能均匀发酵。每次翻堆时应检查基料失水情况，根据天气情况加入少许水分，一般每次翻堆可按料水比1：0．1～1：0．2加水，约经15～20 d堆积发酵完成。

2 应用情况

该有机肥生产技术在新和县兴发农业科技农民专业合作社进行了试验示范推广。利用该技术，生产出来的有机肥达到国家标准NY525-2002，并注册"农兴发"牌商标。该技术以较高的经济效益和生态效益在新和县乃至邻近县市得到迅速推广，大量投入农业生产。截止目前，新和县有机肥生产量达到17．24万t，在沙雅县生产并施用1万t，库车县生产施用量为1．6万t。

新和县肉牛养殖场规模为1 000头肉牛，按每头牛每天产生24 kg牛粪计算，日处理牛粪24 t，年处理量为9000t。1t有机肥年投资成本包括：电费14．8元、购买添加的秸秆费用76．8元、菌种投入费用24元、包装材料投入25元、人工费约24元、设备大修及检修费用14．2元，设备投入约5．5元，合计184．3元。千头牛场产生有机肥约10 t/天，按照400元/t价格计算，收入为146万元/年。

由此得出，千头牛场正常年份可实现销售收入146万元，利润总额为58．73万元。

通过对养殖废弃物的利用，变废为宝，彻底解决了粪污乱堆积对环境、空气、土壤造成的严重污染，形成了健康生态养殖可持续发展的模式，并为养殖场提供了可观的收益。

随着人们对食品安全的要求越来越高，有机食品的需求量越来越大。新疆具有林果种植的资源优势，林果业种植面积大，对有机肥的需求量非常大，同时拥有大量的作物秸秆可以为生产有机肥提供添加原料，因此，规模化养牛场利用养殖场粪污生产有机肥技术在新疆具有广阔的应用前景。

[1]薛秀忠，迟宁．规模牛场粪污清理技术[J]．新农业，2013（6）：19～20．

[2]李省，赵升吨，贾良肖等．有机肥制取设备现状分析[J]．天津农业科学，2014（3）：52～57．

[3]邹先枚，胡朝阳等．奶牛场清粪工艺及相关设备概述[J]．中国乳业，2008（7）：60～63．

[4]吴威武．对辊挤压造粒机原理及应用[J]．材料与设备，2013（6）：38～39．

[5]孙志华．有机肥利用现状评价与农业废弃物堆肥化利用研究[D]．杨凌：西北农林科技大学，2011．

Organic Fertilizer Production Technology by zap waste

MA Juan,ZHAO Chao,SU Jian,LI Hao,KONG Ling-zhuo,ZHANG Jie,SHEN Wei-qiang, Pahaarding,FENG Bin
（Institute of Agricultural Mechanization Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi 830091 XinJiang，China）

Article expounds the crib composting requirements,the use of microbial rotten bacterium agent method,double throw fermentation technology machinery,such as a crib for the key technology of organic manure composting production link,analyzesthe scale to zap the use ofzap waste organic produce economic benefits,social benefitsand application prospects.

shard;A crib composting;process

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.05.011

S233.2

A

1007-7782（2015）05-0032-03

2015-09-25

自治区“十二五”重大科技专项：新疆设施农业产业高效持续发展关键技术研究与示范（201130104）；“十二五”国家科技支撑课题：新疆肉牛养殖适用设施及设备的研究与示范（2011BAD47B03）

冯 斌