華北地區(qū)規(guī)?；膛鲇盟凹S污處理情況調(diào)查報告

靳 爽，李聰聰，周振峰，顧憲紅

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所、動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室，北京 100193；2.中國奶業(yè)協(xié)會，北京 100193）

奶牛屬于高產(chǎn)動物，代謝旺盛，采食和飲水量大，因而奶牛養(yǎng)殖需要利用大量的水資源。據(jù)估計，一家2 000頭泌乳牛規(guī)模的奶牛場，每年的用水量約15萬t[1]。而據(jù)2017年國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，華北地區(qū)2016年奶牛存欄數(shù)為449.8萬頭，牛奶產(chǎn)量為1 383.4萬t，分別占全國奶牛存欄數(shù)量、全國牛奶產(chǎn)量的31.6%、38.4%。但是由于水資源分布較少、人口增長過快及工農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速、水資源綜合利用率低、生態(tài)環(huán)境惡化等問題，華北地區(qū)的可利用水資源較為短缺[2]，因此在奶牛養(yǎng)殖上需要更加合理高效地利用水資源。在消耗大量水資源的同時，奶牛養(yǎng)殖過程中也會產(chǎn)生糞尿污水等廢棄物，據(jù)測定，一頭成年母牛一天的糞尿產(chǎn)生量是35kg[3]，奶牛養(yǎng)殖污水量大且污染物濃度高，若處理不當(dāng)，會對空氣、水源、土壤等造成危害，對奶牛場周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，并會危及牲畜和人體的健康[4]。為了解華北地區(qū)奶牛養(yǎng)殖用水現(xiàn)狀，本研究對華北地區(qū)規(guī)?；膛鲇盟考拔鬯a(chǎn)生和處理狀況進行調(diào)查，分析影響奶牛場用水量和污水產(chǎn)生量的因素，探索在奶牛生產(chǎn)中如何科學(xué)用水、減少污水產(chǎn)生。

1 調(diào)研內(nèi)容與方法

1．1 調(diào)研內(nèi)容

對存欄100頭以上奶牛場的存欄量、產(chǎn)奶量、用水量（牛場根據(jù)經(jīng)驗得出）、水源類型、安裝水表情況及干濕分離、雨污分離設(shè)施配備情況、夏季是否使用噴淋降溫設(shè)施等進行調(diào)研。

1．2 調(diào)研方法

通過發(fā)放調(diào)查問卷與現(xiàn)場考察相結(jié)合的方式，對華北地區(qū)奶牛場用水及糞污處理狀況等進行調(diào)研，共獲得99家規(guī)?；膛龅耐暾麛?shù)據(jù)信息。

1．3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

使用Excel 2010對數(shù)據(jù)進行初步處理，并計算每產(chǎn)1kg牛奶的各種用水量，以表示牛場用水效率。使用SPSS 22.0中的單因素方差分析 (one-way ANOVA) 程序?qū)ε鲇盟空{(diào)研數(shù)據(jù)進行分析，用Duncan氏法進行多重比較；牛場糞污處理設(shè)施配備率用卡方檢驗（χ2）分析。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（mean±SE）或百分比（%）表示，P＜0.05表示差異顯著，0.05≤P＜0.10表示有顯著差異的趨勢。

2 調(diào)研結(jié)果與分析

2．1 牛場基本信息

本次調(diào)查進入統(tǒng)計分析的奶牛總存欄量為11.4萬頭，其中成乳牛6.5萬頭，年總產(chǎn)奶量為53.8萬t。由表1可知，存欄量在500～999頭的牛場，占比46.5%。奶牛頭年產(chǎn)奶量主要集中在6 000～9 000kg，占比48.5%。

2．2 牛場用水情況

2.2.1 水源及水表安裝情況分析

由表2可見，在99家牛場中，共有85家牛場以深井水為水源，占調(diào)研牛場數(shù)的85.9%，其中有77家牛場將深井水作為單一水源，占調(diào)研牛場數(shù)的77.8%。在以深井水為用水來源的牛場中，有61.2%的牛場會對用水進行消毒處理，有43.5%的牛場安裝有水表并記錄用水情況。

據(jù)《無公害食品—畜禽飲用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)要求，在水源充足的情況下，城郊區(qū)應(yīng)選擇水質(zhì)較好的自來水，農(nóng)村應(yīng)選擇地下深井水。如用地面水作飲用水時，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況進行沉淀、凈化、消毒處理后才可飲用。選井水時，最好選用深井水，并為水井加蓋密封，以防污物進入[5]。本次調(diào)研發(fā)現(xiàn)，華北地區(qū)奶牛場的主要用水來源為深井水，但其中僅有43.5%的牛場安裝了水表記錄用水情況，這在一定程度上反映出了養(yǎng)殖戶對牛場用水環(huán)節(jié)不夠重視，建議各牛場對此進行改善，從源頭把控用水量。

表2 調(diào)研牛場水源情況

2.2.2 用水量分布情況分析

圖1 牛場用水量分布情況

本次調(diào)研統(tǒng)計中，夏季使用噴淋降溫的牛場占69%，其用水量分布情況如圖1a所示，全場牛飲水、擠奶廳用水、噴淋用水和其他消毒清潔用水分別占60.7%、19.5%、15.5%、4.3%；夏季沒有使用噴淋降溫的牛場占31%，其用水量分布情況如圖1b所示，全場牛飲水、擠奶廳用水和其他消毒清潔用水分別占75.7%、20.0%、4.3%；牛場春秋冬季用水量分布情況如圖1c所示，全場牛飲水、擠奶廳用水和其他消毒清潔用水分別占69.7%、24.8%、6.2%。由此可知，無論夏季，還是春秋冬季，亦或夏季是否使用噴淋，牛飲水量所占比例最高，其次為擠奶廳用水。

牛奶含水約87%，奶牛產(chǎn)奶量高低與水的攝入量息息相關(guān)，攝入水量會影響奶牛健康和產(chǎn)奶性能[6]。保證水源充足與水質(zhì)衛(wèi)生，控制好水溫，以及采用自動飲水器，可提高奶牛飲水量[7]。而通過改變畜禽舍的飲水方式、優(yōu)化飲水器結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)飲水器出水流量和水溫、調(diào)整安裝位置、降低飲用水中的礦物質(zhì)水平等，則可明顯節(jié)省飲用水量[8]。擠奶廳用水在牛場用水中占比較大，主要用于清潔奶牛乳頭、沖洗擠奶廳地面和擠奶設(shè)備、快速冷卻原料奶等。擠奶廳是整個牛場養(yǎng)殖成果集中體現(xiàn)的地方，做好擠奶廳的消毒和清潔，才能保證牛奶高質(zhì)生產(chǎn)。為了降低用水成本，減少廢水的產(chǎn)生量，可以收集沖洗擠奶設(shè)備的廢水來沖洗擠奶廳地面的糞污。定期檢查和維護供水系統(tǒng)設(shè)施，可避免出現(xiàn)滴漏問題而浪費水源。統(tǒng)計結(jié)果顯示，夏季牛場噴淋用水量占全場總用水量的比例為13.3%，夏季高溫環(huán)境會造成奶牛采食量和產(chǎn)奶量下降，影響奶牛的健康和福利水平[9]。為了緩解熱應(yīng)激，大部分牛場會使用噴淋通風(fēng)系統(tǒng)或噴霧通風(fēng)系統(tǒng)對奶牛進行降溫，合理設(shè)置噴嘴流量、水滴粒徑、噴淋/霧啟閉條件和循環(huán)時間等參數(shù)，則可使單位耗水量產(chǎn)生的降溫效果達到最大化。

2.2.3 影響奶牛用水量及用水效率因素分析

表3分析了季節(jié)、存欄量、產(chǎn)奶量以及水源類型對牛場各部分用水量的影響，結(jié)果顯示，夏季牛場總用水量、飲水量、擠奶廳用水量、噴淋用水量均顯著高于春秋冬季（P＜0.05），其中總用水量、飲水量分別提高了33%、25%。隨著牛場存欄量的增大，夏季噴淋用水量有減少的趨勢（P=0.073）；存欄量1 000頭以上的牛場奶牛頭均日總用水量顯著低于存欄量100～499頭的牛場（P＜0.05），減少了17%。年產(chǎn)奶量較高的牛場，清潔消毒用水較產(chǎn)奶量低的牛場有增加的趨勢（P=0.066）。使用深井水與使用自來水為水源的牛場各部分用水量沒有顯著差異（P＞0.05）。表4分析了存欄量、年產(chǎn)奶量、水源類型對牛場用水效率（即每產(chǎn)1kg牛奶各部分水的耗用量）的影響，結(jié)果表明，存欄量較大的牛場每產(chǎn)1kg牛奶用水量有減少的趨勢（P=0.075），減少幅度達24%；年產(chǎn)奶量較高的牛場，每產(chǎn)1kg牛奶總用水量、飲水量、擠奶廳用水量顯著降低（P＜0.01），其中減少幅度分別為52%、48%和60%。此外，年產(chǎn)奶量較高的牛場每產(chǎn)1kg牛奶消耗的噴淋用水和消毒用水也有減少的趨勢（P=0.052，P=0.097）。

荷斯坦牛具有耐寒不耐熱的生理特點，在夏季高溫環(huán)境下會產(chǎn)生熱應(yīng)激反應(yīng)，出現(xiàn)體溫升高、呼吸頻率增加、免疫力降低、采食量減少、產(chǎn)奶量下降等狀況。夏季牛場一般會在牛舍以及擠奶廳待擠區(qū)開啟噴淋系統(tǒng)對奶牛進行降溫，以減輕熱應(yīng)激。高溫環(huán)境下奶牛的飲水量也會大大增加，在環(huán)境溫度為32℃時，奶牛用于維持的飲水需要量是2～10℃時的2～4倍[10]。因此一年中夏季用水量最多，本次調(diào)查也得到了相同的結(jié)果。分析結(jié)果顯示，存欄量大的牛場奶牛頭均用水量少，同時用水效率也較高，這可能是由于規(guī)模大的牛場飼養(yǎng)管理更為科學(xué)，對于生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)的用水把控更加嚴(yán)格和精細，也表明了規(guī)模大的牛場在用水上較為規(guī)范和高效，有助于從源頭上減少牛場用水量，從而降低污水的產(chǎn)生量。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)奶量高的牛場消毒清潔用水較多，表明這類牛場日常管理中消毒、清潔工作做得更好或更系統(tǒng)。此外，高產(chǎn)奶量牛場各部分用水的效率都高于產(chǎn)奶量較低的牛場，反映了產(chǎn)奶量水平高的牛場管理更為科學(xué)合理，養(yǎng)殖更為高效和節(jié)水?？梢?，牛場的管理水平對用水效率的提升有很大影響。鑒于華北地區(qū)水資源較為短缺的現(xiàn)狀，牛場更應(yīng)注重發(fā)展節(jié)水技術(shù)，從粗放型用水轉(zhuǎn)變?yōu)榧s化用水，提高水資源利用效率[11]。

表3 季節(jié)、存欄量、年產(chǎn)奶量、水源類型對牛場用水量的影響 單位：kg / (頭·d)

表4 存欄量、年產(chǎn)奶量、水源類型對牛場用水效率的影響 單位：kg

2．3 糞污處理設(shè)施配備情況分析

圖2 牛場雨污分離、干濕分離設(shè)施配備情況

不同規(guī)模牛場雨污分離設(shè)施的配備情況不同。如圖2所示，存欄量100～499頭、500～999頭、1 000頭以上的牛場安裝雨污分離設(shè)施的牛場數(shù)分別占該規(guī)?？偱鰯?shù)的29.2%、41.3%、62.1%，可見隨著養(yǎng)殖規(guī)模的增大，牛場雨污分離設(shè)施配備率顯著增高（P＜0.05）。干濕分離設(shè)施的配備情況也呈現(xiàn)相同的趨勢，存欄量100～499頭、500～999頭、1 000頭以上的牛場安裝干濕分離設(shè)施的牛場數(shù)分別占該規(guī)?？偱鰯?shù)的25%、60.9%、72.4%，隨著養(yǎng)殖規(guī)模的增大，牛場干濕分離設(shè)施配備率顯著增高（P＜0.01）。

奶牛養(yǎng)殖產(chǎn)生的污水主要來源于奶牛糞尿、圈舍沖洗污水以及擠奶廳沖洗污水等。雨污分離是將雨水與奶牛養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的污水通過不同的管道進行收集和輸送，即雨水通過雨水管道直接排出場外，養(yǎng)殖中產(chǎn)生的污水經(jīng)過封閉的污水管道流向污水貯存處或處理設(shè)施進行后續(xù)處理[12]。采用雨污分離的方式，可以從源頭上減少污水的產(chǎn)生，減輕后續(xù)污水處理的壓力。干濕分離是糞污處理過程中最重要的一個環(huán)節(jié)，即利用干濕分離機將糞便與污水分開處置，分離后的污水進入沼氣池，固體纖維物質(zhì)可以通過堆積發(fā)酵或晾干的方式進行殺菌后作為牛床墊料使用，也可轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C肥料[13]。干濕分離可以有效防止糞污中大的固體或雜物進入污水處理環(huán)節(jié)，減輕后續(xù)處理的難度。在本次調(diào)研中，只有44.4%的牛場安裝有雨污分離設(shè)施，55.6%牛場安裝有干濕分離設(shè)施，可以看出很多牛場還沒有采取這兩種措施以減少糞污的排放。調(diào)查發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的牛場雨污分離與干濕分離設(shè)施配備率顯著高于小規(guī)模牛場，這可能是由于規(guī)模較大的牛場糞污產(chǎn)生量多，糞污處理的投入能力較強，同時在糞污處理方面所獲得的政府資金支持較多，因此配套設(shè)施較為完善。政府需要加強倡導(dǎo)，進一步從生態(tài)環(huán)境、節(jié)地節(jié)水和節(jié)能減排等多角度扶持糞污綜合治理行業(yè)，對于中小規(guī)模養(yǎng)殖場，鼓勵進行種養(yǎng)結(jié)合或利用牛糞制作再生墊料，保障資源的有效利用；對于1 000頭及以上的大規(guī)模養(yǎng)殖場，鼓勵對糞污采取深加工處理，推進糞污高效循環(huán)利用[14]。

3 小結(jié)

鑒于本次華北地區(qū)規(guī)?；膛鲇盟凹S污處理情況的調(diào)研，得出以下結(jié)論：

3.1 在牛場用水中，全場牛的飲水量所占比例最高，達60%以上；其次為擠奶廳用水，約占20%；最后為噴淋用水、消毒清潔用水。

3.2 除增加噴淋用水外，夏季牛場飲水量增加25%（P＜0.01），致使總用水量增加了33%（P＜0.01）。

3.3 相比存欄量100～499頭的牛場，存欄量1 000頭以上的牛場奶牛頭均日總用水量、每產(chǎn)1kg牛奶用水量分別減少17%和24%（P＜0.05，P=0.075），而且雨污分離設(shè)施、干濕分離設(shè)施配備率較高，分別達到62%、72%（P＜0.05，P＜0.01）。

3.4 相比年產(chǎn)奶量3 000～6 000kg的牛場，年產(chǎn)奶量大于9 000kg的牛場，每產(chǎn)1kg牛奶總用水量、飲水量、擠奶廳用水量分別減少52%、48%和60%（P＜0.01）。