肉牛养殖场有机肥加工生产建议*

谭 杰 ，赵帮泰 ，宋乐见 ，王义鹏 ，程方平 ，张 巍 ，郭 曦

（四川农业机械研究设计院，四川 成都 610066）

0 引言

随着我国肉牛养殖业迅速发展，肉牛养殖业规模化、集约化程度不断提高。肉牛养殖所产生的大量粪便也逐渐增多，解决大城市周边的畜禽粪尿污染带来的城市周边环境恶化、地表水和地下水严重污染的问题，以及变废为宝，使肉牛的粪便成为有机肥加工的重要来源，促进粪便进行再利用成为当务之急。目前，畜禽粪便的处理主要包括干燥处理、除臭处理及综合处理等方面[1]。为了针对性地高效处理肉牛粪便，进而探究不同肉牛规模在科学养殖方面的相关研究，马晓萍等[2]研究我国不同规模养殖成本效率变动趋势，认为不同规模肉牛养殖的投入要素成本和价格存在一定差异性；肉牛养殖整体上表现出成本效率下降，规模差异明显，大规模、小规模、中规模下降程度依次递减，投入物质要素价格负效应明显。王巍等[3]对四川省规模化肉牛场养殖规模进行调查分析，认为应该科学确定肉牛养殖的理想规模，对于更好地把握肉牛规模化养殖程度，指导肉牛产业科学可持续发展具有重要意义。尹春洋等[4]探究肉牛养殖规模经营效率及其影响因素，认为50~89头、131~180头、251~290头等规模区间的肉牛养殖规模效率较低，生产投入要素的配置效率发挥受到限制，肉牛养殖规模并不是越大越好。

同时，关于肉牛的有机肥加工方面的研究，刘琼峰等[5]构建了“种植-肉牛-有机肥-种植”农牧复合循环农业模式，提出循环农业系统以实现氮磷资源的高效循环利用。朱宁等[6]对蛋鸡粪有机肥生产效益进行了分析，提出了促进我国畜禽粪便有机肥加工企业发展的对策建议。宝力德[7]研究肃北县牛羊粪污有机肥加工生产现状，认为2020年肃北县牛羊粪污总产生量为86 531 t，资源化利用量为70 090 t，资源化利用率达80%以上，且主要用于生产有机肥，有机肥的利用率在逐渐上升。然而，上述学者缺乏关于肉牛粪便处理的相关研究，课题组将开展针对不同肉牛养殖规模的有机肥加工生产研究，并提出相应的生产建议。因为随着养殖技术和饲养水平的不断提高，肉牛养殖从传统的室内圈养逐渐变成规模化养殖，产生的粪便也在逐渐增加，如何科学合理地处理粪污，变废为宝，使得有机肥加工生产朝着绿色高效、安全无害的方向发展，从而减少对农村环境的污染已迫在眉睫。

1 有机肥

有机肥料是农作物生产的主要原料，对于促进农业生产具有重要意义。有机肥俗称“农家肥”，有机肥是动物粪便、植物残渣等进行发酵加工而成的肥料，包括人粪尿、堆肥、沼气肥等有机肥料。有机肥对于农作物的成长具有不可忽视的作用，一方面，能够改良土壤，有机肥最直接的作用就是提高土壤的通气性能，如果土壤通气不良就会影响微生物活动，降低有机质分解速度和养分供给，甚至导致有害物质的积聚，有机肥能提高土壤通透性，促进植物进行呼吸作用。另一方面，促进农作物生长发育，有机肥中常含有有机质、氮、磷、钾、蛋白质、有机酸、无机盐等丰富的营养物质，肥料的持续作用时间长，能够较长时间为农作物提供养分，促进农作物的生长。有机肥逐渐替代化肥，可实现农业生产的长期增产增收。

2 有机肥加工技术

随着社会的发展进步，人民健康意识提升，生活品质上升，逐渐追求纯天然无公害的绿色食品，逐渐倡导无公害的有机肥料。相关单位应当按照2019年9月1日开始实施的《畜禽粪便堆肥技术规范》（NY/T 3442—2019）所要求的技术标准，生产合格的有机肥产品[8]。改进有机肥的加工技术，有利于提高有机肥的利用率，传统有机肥加工方法是将畜禽粪便收集，人工进行堆沤，随着多年的发展，目前处理粪便的方法更丰富，包括烘干法、生物发酵、塔式发酵、移动翻抛发酵等[9]。此外，现代有机肥加工技术主要包括前期发酵堆肥和后期造粒两个部分，具体有机肥的生产流程，如图1所示。

图1 有机肥生产流程图

2.1 人工堆沤还田

利用空闲土地进行人工堆肥还田，不需要专门的发酵工具，将肉牛粪便粉碎后加入菌种，进行集中自然堆沤，能够就近堆肥，处理方便。但是非规模化养殖的养牛场使用该方法，存在劳动成本大、生产效率低下、发酵时间长的缺点，以及未经高温杀菌和有害物降解处理，导致存在一些危害性，多用于农户小范围的堆沤还田处理。一般规模化养牛场才能够在有氧条件下集中高效处理牛粪，并且具备完整工艺，保证无害化，形成一种科学无害和规模高效的堆沤发酵方式。

2.2 液体牛粪处理

液体牛粪存在有害菌多、臭味严重等问题，需要进行发酵腐热，不能直接施放到土壤中，同时会夹杂虫卵和病菌，容易导致烧根烧苗和病害发生，需要达到国家发布的技术规范的要求，才能还田使用。养牛场可采用固液分离器或者离心机将牛粪进行固液分离，将液体牛粪进行沉淀发酵处理，常见的液体粪污处理为厌氧处理，即在缺氧条件下以厌氧微生物为主体对有机物进行生化降解的处理方法，该方法可降解有机物并产生气体燃料[10]。一般的制肥处理可以通过沼气池进行发酵，让粪水变成粪肥，农民便可就近取沼液施肥农作物。

2.3 固体牛粪加工

关于固体粪污的有机肥加工方法有塔式发酵、平地堆积发酵、好氧堆肥发酵、罐式密闭堆肥等[7]。其中，通常采用好氧堆肥发酵处理，指在氧气充足的条件下，对肉牛粪便氧化吸收和分解的过程。好氧堆肥的温度在55 ℃~60 ℃之间为宜，能够较大限度地杀死杂虫卵和病菌，其对有机质降解速度快，发酵时间短，臭气量少，是堆肥的优选。肉牛粪便在发酵后的粉碎调配过程中，多为直接粉碎或者加工成颗粒状，然后用于生态园林或者大棚蔬菜等的施肥种植。

3 生产建议

1）小规模肉牛场。对于500头以下肉牛的小规模养牛场，考虑人工堆沤和修建罐式发酵。人工堆沤所需设备设施简单，较于容易实现，适合小规模肉牛场。罐式发酵优点是可以严格控制整个发酵过程，生产过程高效便捷、成品稳定，过程采用封闭发酵，安全无害，对于环境的污染小，能够有效杀灭病虫卵和病菌，并且占用空间小，能够移动和循环利用，可处理秸秆、中药渣等物质。但是，罐式发酵的生产成本高，材料需抗腐蚀性，产出有机肥的量少，无法满足大规模肉牛粪便的处理，实物图如图2至图7所示。

图2 人工堆沤

图3 液体粪污处理

图5 槽式发酵

图6 立式罐发酵

图7 卧式罐发酵

2）中规模肉牛场。500~1 000头肉牛的中规模养殖场，考虑条垛式发酵和塔式发酵，条垛式发酵的工艺是目前较为成熟的堆肥方法，由机器集中将物料堆成三菱形条垛，物料在有氧条件下将有机物分解，投入小，操作简单，容易实现。但是，其要求工厂宽阔，适当地配合人工堆沤和翻抛，产品质量不易控制，对于场地周边存在污染，需要人为进行相应的治理。塔式发酵的发酵塔采用分层构架，可以根据需要设定层数和体积，发酵塔上下通风透气且能够连通多个塔组合使用，内部设置翻版，物料由上层倒入，智能设定翻版打开的时间，使得发酵的物料逐渐下落至底层，整体智能化程度高。但是发酵塔的材料和罐式发酵的要求相似，都需抗腐蚀性强，导致生产的工艺较复杂、构建成本较高，并且存在电量和材料腐蚀损耗。

3）大规模肉牛场。1 000头以上肉牛的大型规模肉牛场，考虑槽式发酵集中处理大量肉牛粪便，能够高效处理收集的肉牛粪便，其由单个或多个发酵槽组合构建，前期构建时需要配合翻抛机、收料机等机器设计发酵槽的轮廓，发酵的过程涉及物料的预混、布料、翻抛、收料、曝气、除臭等一系列流程。生产过程容易控制，对于周边环境的污染和影响小，机械化程度高，需要配合相关机器使用，产出的有机肥产量大，存在一定的搭建成本，较为适合大规模肉牛场粪便的处理。

4 结论

综上所述，我国肉牛养殖业发展环境稳定，规模化养殖的势头逐渐增强，粪便的分类资源化和无害化处理，是今后有机肥加工利用的方向，可做好以下工作内容。一方面，促进肉牛场的规模化养殖。科学规划有机肥的生产利用，针对不同肉牛规模，分为小型、中型、大型规模，分别推荐采用相应的发酵方法，提高生产效率。另一方面，政策扶持，建设肉牛优势区域。完善肉牛养殖场有机肥生产体系，政策鼓励建设标准化的优势养殖区域，带动今后肉牛养殖业的发展，从而促进农业的可持续发展和资源再利用，加大环境保护力度，为环境治理带来良好效果。