赤峰市牛粪资源化利用途径探索

赵胜男 余洪茜 张艾明 王秀艳 常建闯 贾红伟 于显双

摘 要：为丰富赤峰市畜禽粪便资源化利用途径，提高粪便资源化利用水平，本文筛选利用当地奶牛牛粪和玉米芯为原料种植双孢菇的配方。在测定奶牛牛粪和玉米芯营养成分基础上，结合双孢菇生长发育的营养需求设计4种培养料配方，进行二次发酵和棚室内栽培对比试验。结果表明：奶牛牛粪的碳氮比与已有研究接近，玉米芯的相差较大;配方2（以每100m2计）：奶牛粪2670kg、玉米芯2330kg、尿素4kg、过磷酸钙50kg、石灰50kg，产量最高，达13kg/m2。配方2可使每吨牛粪价值增加近2倍，可作为牛粪资源化利用和为农户创收的途径。

关键词：赤峰;奶牛牛粪;双孢菇;资源化利用

中图分类号：S158.2  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2021）04-0006-05

1 引言

畜禽粪污数量大，分布广，用则利，弃则害。赤峰市是内蒙古自治区的养殖大市，2019年肉猪出栏数172.91万头，位居全区第一位，占全区总量的22.8%，牛年末存栏数113.43万头，位居全区第二位，占全区总量的18.1%，羊出栏数627.16万只，位居全区第六位，占全区总量的9.7%[1]。按照包维卿等[2]更新的畜禽排泄系数估算，2019年赤峰市畜禽粪污量可达1749万吨。赤峰市委市政府高度重视畜禽粪污资源化利用工作，深入贯彻落实习近平总书记关于加快推进畜禽养殖废弃物处理和资源化工做重要指示精神和《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》等文件，2018年制定了《赤峰市畜禽粪污资源化利用工作方案（2018-2020年）》（简称工作方案）。该方案明确了2018-2020年畜禽粪污综合利用率目标，主要从能源化利用和肥料化利用两个方向推动畜禽粪污资源化利用[3]。2021年党中央国务院在中央一号文件中再次明确畜禽粪污资源化利用是推进农业绿色发展的重要方面[4]，因而，积极探索畜禽粪便资源化途径对不断提高赤峰市畜禽粪污资源化利用率和利用水平具有很强的现实意义。

在生態系统中，菌类是有机物的主要分解者，相关学者的研究表明利用牛粪等农业废弃物栽培食用菌不仅能使废弃物变废为宝，降低环境污染，还可拓宽农民增收渠道，增加就业[5，6]。随着中国居民生活水平的提高，人均食用菌消费量不断提高，从2013年2.6kg/年，提高到2019年3.4kg/年，年均增长率为4.6%，远高于鲜菜的增长率（0.05%），食用菌产业发展前景广阔[7]。双孢菇俗称白蘑菇，属中低温性草腐菌，是目前世界上栽培历史最悠久、栽培面积最大、消费人群最广的食用菌之一，因而也被称为“世界菇”。中国是双孢菇的栽培大国和出口大国，国际贸易中，中国贸易量占亚洲总量的80%，占世界总量的40%;在国内种植业中，双孢菇仅次于粮、棉、油、菜、果，居第6位[8]。我国双孢菇生产主要集中江苏、广西、山东和福建等省份[9]，在“南菇北移”大潮的推动下，辽宁、吉林等北方省份发展很快。赤峰市属中温带半干旱大陆性季风气候区，四季分明，光照充足，夏季利用农闲季节发酵料栽培双孢菇，可填补南方生产空白，实现错峰上市。鉴于此，本文以赤峰市某奶牛养殖农民专业合作社为例，分析测试其牛粪成分，探索当地利用奶牛牛粪种植双孢菇的配方，以期为赤峰市在制定畜禽粪便资源化利用途径和拓宽养殖户创收渠道等方面提供有益参考。

2 材料与方法

2.1 研究区概况

项目单位位于赤峰市松山区穆家营子镇衣家营子村，东邻306国道2.1km，南邻111国道1.5km，距居民区（村庄）2.5km，场区周边环绕2000亩林地，养殖环境优越。截至2020年8月末合作社共存栏奶牛1050头，其中成年母牛755头，后备育成牛300头，日交售鲜牛奶16.3t。每头成年奶牛每天所排泄的鲜粪大约是32.34kg，后备奶牛每天所排泄的鲜粪大约是8.4kg[10]，合作社牛粪日均产量26.9t。当前，合作社将牛粪在露天空地中堆积一段时间，等待肥料商、农户来购买，价格为45元/m3。

2.2 双孢菇培养料配制原则

双孢菇的培养料是指双孢菇菌丝体可以生长在其上或其中并能长出子实体的栽培基质[11]，培养料可为双孢菇提供生长发育所必需的碳源、氮源、无机盐和其他生长因子。秸秆类物质、畜禽粪便通常分别作为双孢菇生长发育的碳源和氮源，两者常作为培养料的主要原料，占培养料总量的90%～95%;石膏、石灰、碳酸钙、过磷酸钙等化学肥料常作为辅助原料，为双孢菇的生长发育提供无机盐类，辅助原料占培养料总量的5%左右[12]。碳氮比，即培养料中总碳量与总氮量之比，决定双孢菇出菇的快慢，是培养料配制的关键因素。在不同生长发育阶段双孢菇所需的碳氮比不同，其中菌丝体生长阶段适宜的碳氮比17：1～18：1，发酵前培养料的碳氮比以30：1～35：1为宜。此外，氮素的绝对量代表培养料营养水平的高低，直接决定双孢菇的产量，高产配方的氮素含量一般为1.5%～1.7%[12]。

从生物结构看，玉米芯海绵组织多，吸水性高，透气性好，可为双孢菇生长发育提供优质碳源，同时由于赤峰市盛产玉米，玉米芯资源丰富，运输方便，价格低廉，因而本项目采用当地玉米芯作为双孢菇生长发育的碳源，奶牛牛粪作为氮源。采用重铬酸钾法[13]和凯氏定氮法[14]检测玉米芯和奶牛牛粪的有机碳和全碳两个指标，在此基础上进行各种原料的调配。

2.3 双孢菇培养料设计方法

培养料总碳量计算方法为：

C=ycd×ccd+ycc×ccc  （1）

其中，C为培养料总碳量，g/m2;ycd为奶牛牛粪的质量，kg（干料）/m2;ccd为奶牛牛粪的有机碳含量，g/kg;ycc为玉米芯质量，kg（干料）/m2;ccc为玉米芯的有机碳含量，g/kg。

培养料总氮量计算方法为：

N=ycd×ncd+ycc×ncc+y′×n′  （2）

其中，N为培养料总氮量，g/m2;ycd为奶牛牛粪的质量，kg（干料）/m2;ncd为奶牛牛粪中的全氮量，g/kg;ycc为玉米芯质量，kg（干料）/m2;ncc为玉米芯的全氮量，g/kg;y′为尿素质量，用于调节碳氮比 kg/m2;n′为尿素含氮量，本项目采用46.4%。

碳氮比=C/N   （3）

培养料含氮量的计算方法为：

n=N/[（ycd+ycc+y′+y其他）×0.85]  （4）

其中，n为培养料含氮量，%;y其他为其他辅助原料如石灰、过磷酸钙等的质量，kg/m2，0.85为培养料的含水率。

2.4 栽培场所

栽培场地选在赤峰市敖汉旗某食用菌农民专业合作社内。为满足双孢菇对温度、湿度、光照、空气等生活条件的需要，避免外界复杂多变的环境条件的不利影响，需为双孢菇设置专门的棚舍。本项目采用层架出菇技术，该方法是在大棚内利用竹木等材料排设出菇架，搭设若干排架子，每排架子有4层，每层架子长11m，宽为0.9m，每层架子间距0.6m，顶层离房顶1.5m，底层离地0.4m，每排架子相隔0.8m，栽培架示意图如图1和2所示。本研究共设计4个配方处理，根据尿素添加量设计3个梯度，以当地传统方法为对照。每个配方设置4个重复，每重复栽培面积为9.9m2，4个配方按照从东到西依次排开。

2.5 双孢菇栽培流程

双孢菇是草腐型菌，分解木质素、纤维素等大分子物质的能力较差，栽培前需要对培养料进行发酵，以此将大分子物质降解转化为小分子物质供双孢菇吸收利用。双孢菇的栽培流程为：培养料准备→建堆→一次发酵（包含四次翻堆）→二次发酵→播种→覆土→调水→采收，本项目关键时间节点如表1所示。

3 结果分析与讨论

3.1 奶牛牛粪和玉米芯成分

如表2所示，奶牛牛粪的有机碳含量为13%、全氮含量为0.5%，碳氮比为25.6：1，与相关文献的结果较为接近。而当地玉米芯的全氮含量高于其他文献，碳氮比小于其他文献，可能是由于在玉米生长过程中施加的氮肥量偏多所致。测试结果反映了不能照抄照搬其他地区的培养料配方，在设计配方前测试各种原料营养成分十分必要。

3.2 四种培养料配方

双孢菇培养料厚度为25cm左右，每平方米培养料（干料）为50kg，本项目设计的四个配方如表3所示。配方1为当地实际使用的配方，设为对照组。计算发现，配方1的碳氮比为42.5：1，不满足理论碳氮比30：1～35：1，主料中碳含量偏多，氮含量偏少，还应添加尿素。總含氮量应为12.33（总含碳量）÷（30～35）=（0.352～0.411）kg，需要添加氮素的量为（0.352～0.411）-0.29（添加尿素前的总含氮量）=0.062～0.121kg，折合尿素（0.062～0.121）/0.464=（0.134～0.363）kg。考虑到当地种植户的实际操作水平，尿素添加过多会导致氨气产生，抑制菌丝生长，因而配方2～配方4中添加的尿素量分别为每平方米0.04kg、0.08kg和0.12kg，使得培养料的碳氮比从42.5：1调整至35.7：1，含氮量从0.68%增加至0.81%。

3.3 不同培养料配方的产量对比

如表4所示，二次发酵后4个配方的碳氮比分别降至16.2：1，14.4：1，12.9：1和15.3：1，其中配方1最接近理论值17：1～18：1，但从产量看，配方1的产量为9kg/m2，是4个配方中最低的，这说明碳氮比尽管是影响双孢菇产量的重要因素，但却不是唯一因素，发菌阶段人工管理水平的差异都会带来产量的差异。本项目在栽培后期遭遇虫害，双孢菇的产量受到影响，4个配方的产量均低于常规产量15kg/m2。但是仍然可以看出，配方2-配方4（在培养料中补充氮素）的产量，相比配方1均有不同程度的提高，但双孢菇的产量并未随着尿素添加量的增加而持续增加。

3.4 不同配方投入和经济效益比较

本项目共设计4个配方，每个配方栽培面积为39.6m2，各配方的成本收益如表5所示。可以看出，在遭遇虫害的情况下，配方1和配方4的净收益小于0，处于亏损状态，配方2和配方3净收益均大于0，均处于盈利状态，其中配方2的净收益最好，每平方米可达21.131元。奶牛养殖农民专业合作社目前一立方米牛粪创造的价值仅45元，如果采用配方2进行双孢菇种植，同样的牛粪创造的价值达133元，提高了2倍。如果采用配方2，以生产规模为100万平方米的双孢菇为例，预计每年可转化牛粪和玉米芯15.7万吨和13.7万吨，以每平方米生产13公斤双孢菇，每公斤8元计算，可创造经济价值1.04亿元。

4 结论及建议

为了提高畜禽粪污资源化利用率及利用水平，积极探索适合赤峰市当地的畜禽粪便资源化利用途径非常必要。研究表明，选择好栽培季节利用当地奶牛牛粪及玉米芯栽培双孢菇完全可行。配方2（以每100m2干料计）：奶牛粪2670kg、玉米芯2330kg、尿素4kg、过磷酸钙50kg、石灰50kg，产量最高。利用配方2可使每吨牛粪价值增加2倍，若以100万平方米的生产规模计算，可消纳牛粪13.7万吨，创造经济价值1.04亿元。

利用双孢菇栽培来消纳畜禽粪便时，建议在配制培养料之前，测试各原料的营养成分，并结合当地农户的技术水平，切忌照搬照抄其他地区的配方;相对来说双孢菇种植对农户的技术管理水平要求较高，因而种植前应进行必要的培训。

参考文献：

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〔2〕包维卿，刘继军，安捷，谢光辉.中国畜禽粪便资源量评估的排泄系数取值[J].中国农业大学学报，2018，23（05）：1-14.

〔3〕赤峰市人民政府办公室.赤峰市人民政府办公厅关于印发赤峰市畜禽粪污资源化利用工作方案（2018-2020年）的通知[EB/OL].http：//www.chifeng.gov.cn/contents/1067/151732.html.

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