奶牛場(chǎng)用水特征及節(jié)水措施

張克強(qiáng)，張嫚，2，李夢(mèng)婷，杜連柱，牟美睿，劉鶴瑩，2，翟中葳*

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津 300191；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150036）

奶業(yè)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志性產(chǎn)業(yè)，是衡量一個(gè)國(guó)家畜牧業(yè)發(fā)展水平的風(fēng)向標(biāo)。我國(guó)已成為世界第三大產(chǎn)奶國(guó)，規(guī)模化奶牛場(chǎng)是當(dāng)前我國(guó)生鮮乳商品化生產(chǎn)的主體，這也極大提高了我國(guó)牛奶的整體質(zhì)量水平。水是奶牛最重要的營(yíng)養(yǎng)素，也是維持牛場(chǎng)正常運(yùn)行的重要投入品，其貫穿于飼喂、清潔、防疫和動(dòng)物福利等各環(huán)節(jié)。用量大、功能多、流程繁雜是奶牛場(chǎng)用水的突出特點(diǎn)。污水是奶牛養(yǎng)殖用水的最主要體現(xiàn)形式，存在產(chǎn)排量大、成分復(fù)雜、處理利用難等問(wèn)題。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)奶牛養(yǎng)殖糞污年產(chǎn)生量約1.8 億t，規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖方式，加劇了糞污處理利用難度，對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅，同時(shí)制約了奶牛產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。研究表明，源頭減量是破解糞污處理利用難題最經(jīng)濟(jì)有效的措施?！缎笄菀?guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》（2014年1 月1 日）第十四條規(guī)定，從事畜禽養(yǎng)殖活動(dòng)，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)的飼養(yǎng)方式和廢棄物處理工藝等有效措施，減少畜禽養(yǎng)殖廢棄物的產(chǎn)生量和向環(huán)境的排放量。對(duì)于奶牛養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，科學(xué)合理地降低用水量是糞污減量的關(guān)鍵。本文針對(duì)奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)糞污減量的實(shí)際需求，從奶牛養(yǎng)殖現(xiàn)狀入手，在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)總結(jié)分析養(yǎng)殖場(chǎng)用水特征、變化規(guī)律及影響因素，以期為后續(xù)糞污減量研究提供有益參考。

1 奶牛養(yǎng)殖用水特征

1.1 國(guó)外奶牛養(yǎng)殖用水特征

1.1.1 國(guó)外奶牛養(yǎng)殖特點(diǎn)

從世界范圍來(lái)看，美國(guó)、新西蘭、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家奶業(yè)的發(fā)展，都經(jīng)過(guò)了上百年的歷史才走向了健康持續(xù)的軌道[1-2]。以奶牛飼喂方式和發(fā)展模式劃分，奶牛養(yǎng)殖總體可分為3 種類(lèi)型：一是以美國(guó)為代表的大規(guī)模工廠化奶牛養(yǎng)殖，養(yǎng)殖體量大、飼養(yǎng)管理水平高、資本和技術(shù)投入密集、產(chǎn)出效率高；二是以荷蘭、德國(guó)和法國(guó)為代表的適度規(guī)模養(yǎng)殖，以家庭式飼養(yǎng)方式為主，牛群規(guī)模較小，存欄規(guī)模主要以50～100 頭為主，采用舍飼和放牧結(jié)合的方式；三是以新西蘭和澳大利亞為代表的現(xiàn)代草原畜牧業(yè)模式，以放牧為主，牛群規(guī)模一般控制在500頭（泌乳牛）左右[3]。

1.1.2 國(guó)外奶牛養(yǎng)殖用水構(gòu)成

奶牛養(yǎng)殖用水一般包括飲用水、噴淋水、清潔用水以及消毒牛舍和設(shè)備的相關(guān)用水，因氣候、養(yǎng)殖規(guī)模、擠奶廳類(lèi)型等不同，用水構(gòu)成略有差異。以放牧為主的奶牛場(chǎng)夏季沒(méi)有噴淋用水。常用的擠奶廳包括魚(yú)骨形擠奶廳和自動(dòng)擠奶廳（實(shí)現(xiàn)擠奶過(guò)程的自動(dòng)化，減少勞動(dòng)力消耗，使養(yǎng)殖場(chǎng)時(shí)間管理更加靈活），前者的清潔用水分布相對(duì)復(fù)雜，包括清洗牛奶罐和擠奶設(shè)備、清潔奶牛乳房、清洗地面等用水；自動(dòng)擠奶廳主要包括自動(dòng)擠奶單元用水（擠奶機(jī)器人、牛奶預(yù)冷、輔助熱水）、清洗擠奶區(qū)域用水和其他用途用水[4-6]。

1.1.3 用水特征及影響因素

1.1.3.1 奶牛飲用水及飲水環(huán)節(jié)

奶牛場(chǎng)用水受其地理地域、養(yǎng)殖規(guī)模、牛群結(jié)構(gòu)等諸多因素影響，但主要包括飲用水和清潔用水兩大部分，尤以飲用水為主。研究表明，奶牛的日需水量為14.2～171.4 L，其中飲水約占83%，其余通過(guò)飼料和代謝水來(lái)滿(mǎn)足[7-8]。飲用水?dāng)z入量主要受以下因素的影響[9]：（1）與奶牛相關(guān)的因素，即品種、年齡、性別、體質(zhì)量和生產(chǎn)力；（2）環(huán)境因素，如環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、水溫和季節(jié)變化；（3）飼料干物質(zhì)、蛋白質(zhì)含量和水質(zhì)。在眾多文獻(xiàn)中，關(guān)于泌乳牛飲用水的研究最為豐富。Nagypál 等[10]根據(jù)糧農(nóng)組織（Food and Agriculture Organization）2018的數(shù)據(jù)，計(jì)算了奶牛場(chǎng)不同生長(zhǎng)階段奶牛飲用水日均消耗量，分別為泌乳牛114 L、干奶牛42 L、育成牛25 L、犢牛7 L。不同養(yǎng)殖規(guī)模和泌乳牛比例對(duì)飲用水量也有明顯影響，牛群規(guī)模為 320、1 400 頭和 2 210 頭的奶牛場(chǎng)，對(duì)應(yīng)泌乳牛比例為92%、75%和59%，單頭日均飲水量分別為90.6、67.1 L 和44.8 L。Michael 等[7]研究結(jié)果表明，擠奶廳類(lèi)型對(duì)飲用水也具有明顯影響。表1 顯示，在自動(dòng)擠奶廳方式下，平均飲用水量為（88.02±7.80）L·頭-1·d-1，變異系數(shù)為0.09；魚(yú)骨形擠奶廳中，平均飲用水量為（63.98±9.65）L·頭-1·d-1，變異系數(shù)為0.15。前者的變異性較小，耗水量相對(duì)穩(wěn)定，兩種擠奶廳奶牛耗水量差異顯著（P＜0.05）。

國(guó)外學(xué)者根據(jù)影響飲用水?dāng)z入量的諸多因素如產(chǎn)奶量、活體質(zhì)量、飼料的干物質(zhì)含量、干物質(zhì)攝入量、一年中的產(chǎn)奶天數(shù)、降雨量、環(huán)境溫度等建立了泌乳牛飲水用量的預(yù)測(cè)模型（表2）。由表2 可知，并非所有模型使用相同的變量來(lái)估計(jì)飲用水?dāng)z入量，而且有些變量是相互依賴(lài)的。例如，干物質(zhì)攝入量取決于動(dòng)物的活體質(zhì)量，產(chǎn)奶量取決于干物質(zhì)攝入量。Meyer 等[12]和Murphy 等[13]研究中還包括了一年的平均或最低溫度。在眾多因素中，產(chǎn)奶量影響最大，其次是攝入的干物質(zhì)量、活體質(zhì)量和環(huán)境溫度，值得注意的是，利用模型來(lái)預(yù)估泌乳牛的攝水量，建立的預(yù)測(cè)都應(yīng)被用作攝水量的近似值，而不是絕對(duì)值。

表1 自動(dòng)擠奶廳和魚(yú)骨形擠奶廳中奶牛消耗水量（L·頭-1·d-1）Table 1 Water consumption by cows in automatic milking parlors and herringbone milking parlors（L·cow-1·d-1）

除攝入體內(nèi)的飲用水外，奶牛飲水環(huán)節(jié)浪費(fèi)和流失的水量也不容忽視。有研究表明：由于飲水槽浮球或浮子設(shè)置不合理，飲水槽中至少有10%的水被浪費(fèi)，以3 000頭母牛、64個(gè)飲水槽牛場(chǎng)為例，每年約有18.8～37.6 t 水流入蓄糞池，而飲水槽清洗或清空導(dǎo)致的損失量可達(dá)到飲水量的15%[16]。

1.1.3.2 清潔用水

擠奶廳清潔用水是牛場(chǎng)清洗水的主要組成部分，研究相對(duì)較深入。Michael等[7]對(duì)比了不同擠奶廳類(lèi)型清潔用水量變化，結(jié)果表明自動(dòng)擠奶廳需水量為（28.6±14.8）L·頭-1·d-1，魚(yú)骨形擠奶廳需水量達(dá)到（33.8±14.1）L·頭-1·d-1，其中在魚(yú)骨形擠奶廳的清潔用水中，清洗牛奶箱需100 L·d-1、清洗擠奶設(shè)備需700 L·d-1、奶牛乳房清洗用量為300 L·d-1，地面的清潔用水為 2 000 L·d-1；KTBL[17]估算魚(yú)骨形擠奶廳的清潔用水量結(jié)果為2 L·m-2。Chapagain 等[18]估算奶牛場(chǎng)清潔用水量為22 L·頭-1·d-1。Nagypál等[10]研究表明，養(yǎng)殖量為320頭（A）、1 400頭（B）和2 210 頭（C）養(yǎng)殖場(chǎng)的清潔用水總量分別為900、7 700 L·d-1和1 450 L·d-1，其中清洗牛奶箱的用水量分別為500、1 200 L·d-1和370 L·d-1；奶牛場(chǎng)A和C清洗奶牛乳房的用水量分別為100 L·d-1和326 L·d-1；A 和B 清洗地面和擠奶設(shè)備的用水量分別為300 L·d-1和6 500 L·d-1。由此可見(jiàn)，牛場(chǎng)不同結(jié)構(gòu)特別是擠奶廳類(lèi)型、養(yǎng)殖規(guī)模對(duì)清洗水用量影響較大，同時(shí)還應(yīng)關(guān)注擠奶廳不同設(shè)備清洗流程的影響。

表2 奶牛飲用水?dāng)z入量的預(yù)測(cè)回歸方程Table 2 Regression equation for predicting drinking water intake of dairy cows

1.1.3.3 用水量與產(chǎn)奶量的關(guān)系

單位產(chǎn)奶量（1 kg）的耗水量是衡量奶牛場(chǎng)用水效率的重要指標(biāo)。Eide[19]在一項(xiàng)生命周期評(píng)估研究中估算，挪威每千克牛奶的清潔用水量為0.3 L；Nagypál 等[10]研究表明，養(yǎng)殖量為320、1 400 頭和2 210 頭的奶牛場(chǎng)，每生產(chǎn)1 kg 牛奶所需的清潔用水分別為 0.13、0.38 L 和 0.071 L；Jensen[20]和Rasmussen 等[21]對(duì)自動(dòng)擠奶廳用水進(jìn)行了優(yōu)化，其每千克牛奶清潔用水量為0.2～0.4 L；Michael 等[7]的研究表明，自動(dòng)擠奶廳和魚(yú)骨式擠奶廳清潔用水以每千克牛奶計(jì)分別為0.8 L 和1.3 L。Shortall 等[22]對(duì) 7 個(gè)奶牛場(chǎng)的調(diào)研結(jié)果顯示，生產(chǎn)1 L 牛奶總用水量為3.7 L。近20 年來(lái)，大量研究集中在估測(cè)牛奶生產(chǎn)中的用水量，其結(jié)果為飲水量與產(chǎn)奶量之比約為2.8∶1，如將奶牛場(chǎng)所有用水計(jì)算在內(nèi)則該比率接近4～5∶1[16]。雖然不同研究中單位產(chǎn)奶量的耗水量相差明顯，且關(guān)注的環(huán)節(jié)不同，但該指標(biāo)在用水分析中明顯更科學(xué)、更具有代表性。

1.2 國(guó)內(nèi)奶牛養(yǎng)殖用水特征

1.2.1 我國(guó)奶牛養(yǎng)殖區(qū)域分布與養(yǎng)殖模式

與國(guó)外特別是歐洲奶牛養(yǎng)殖相比，我國(guó)奶牛養(yǎng)殖突出表現(xiàn)為規(guī)?；潭雀?、養(yǎng)殖體量更大等特點(diǎn)，主要采用拴欄和散欄的非放牧式集中飼養(yǎng)方式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010—2018 年間，奶牛存欄量從1 037.7 萬(wàn)頭增加到1 210.8 萬(wàn)頭（圖1），規(guī)?；ù鏅?00 頭以上）養(yǎng)殖占比從30.6%提高至61.4%，到2019 年進(jìn)一步提升至64.0%（圖2）。同時(shí)，奶牛優(yōu)勢(shì)區(qū)域在全國(guó)奶業(yè)中的地位不斷攀升。2018 年，華北、西北、東北 3 大奶牛優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)的奶?？偞鏅谝?guī)模達(dá)到704.8 萬(wàn)頭，占全國(guó)總量的67.9%，牛奶產(chǎn)量占全國(guó)總量的74.3%（圖3）。

1.2.2 奶牛養(yǎng)殖用水構(gòu)成

我國(guó)奶牛養(yǎng)殖及區(qū)域分布特點(diǎn)決定了用水構(gòu)成，這與國(guó)外有較明顯的區(qū)別。靳爽等[23]對(duì)華北地區(qū)99 家規(guī)模化奶牛場(chǎng)用水情況進(jìn)行調(diào)研，分析表明：奶牛飲用水占比最高，達(dá)到60%以上，其次是擠奶廳用水約占20%，夏季噴淋降溫用水為季節(jié)性用水約占15%，消毒清潔用水約占5%（圖4）。王建等[24]調(diào)研了北京地區(qū)25 家規(guī)?；膛?chǎng)，用水結(jié)構(gòu)與靳爽等的調(diào)研結(jié)果一致，但所占比例差別明顯?？傮w上，國(guó)內(nèi)奶牛場(chǎng)用水分4 類(lèi)，用量最多的為飲用水、其次為擠奶廳用水和噴淋用水，消毒清潔用水占比較小。

1.2.3 奶牛場(chǎng)用水特征及影響因素

1.2.3.1 飲用水

奶牛飲用水用量受多因素影響[25-26]。其中牛齡對(duì)飲用水的影響最大，根據(jù)唐麗紅[27]的研究結(jié)果顯示，1～3個(gè)月的犢牛飲水量約10 L·頭-1·d-1，3～6個(gè)月的犢牛約15 L·頭-1·d-1，青年母牛約30 L·頭-1·d-1，泌乳牛為奶牛場(chǎng)飲用水消耗的主體，可高達(dá) 135 L·頭-1·d-1，日飲用水占不同牛齡飲用水總量的62.1%～66.7%[28]，而且奶牛場(chǎng)飲水用量與泌乳牛占牛群比例呈正相關(guān)。氣候和溫度是影響奶牛飲水量的另一個(gè)重要因素。夏季泌乳牛飲水量可達(dá)100～150 L·頭-1·d-1，冬季飲水量則降低為50～80 L·頭-1·d-1[26]。韋人等[29]的研究結(jié)果顯示，夏季高溫季節(jié)奶牛飲水量一般增加20%～50%，高產(chǎn)奶牛則增加80%以上。除以上兩個(gè)主要因素外，對(duì)于泌乳牛而言，產(chǎn)奶量是影響飲用水量變化的最直接因素，研究顯示，日產(chǎn)奶15 kg 的泌乳牛飲水量為 50 L·頭-1·d-1，日產(chǎn)奶30 kg 的泌乳牛飲水量則提升到90～110 L·頭-1·d-1[29]。

1.2.3.2 擠奶廳用水

擠奶廳是奶牛場(chǎng)的“心臟”，擠奶廳運(yùn)行的好壞直接關(guān)系到泌乳牛的健康和奶牛場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益[30]。為保證擠奶廳的環(huán)境衛(wèi)生，需在擠奶廳投入大量清水和清洗劑。牛群數(shù)量、擠奶廳類(lèi)型和清洗流程是影響擠奶廳用水的主要因素。泌乳牛數(shù)量對(duì)擠奶模式、奶廳布局影響較大，目前魚(yú)骨式和并列式是最經(jīng)濟(jì)的擠奶廳結(jié)構(gòu)，比較適合我國(guó)目前精養(yǎng)的管理模式[31]，近年來(lái)，部分大型奶牛場(chǎng)逐漸轉(zhuǎn)向智能化程度更高的轉(zhuǎn)盤(pán)式擠奶器。在筆者調(diào)研的養(yǎng)殖場(chǎng)中，單位泌乳牛的擠奶廳用水量隨牛群數(shù)量增加呈下降趨勢(shì)，同時(shí)與奶牛場(chǎng)的管理水平密切相關(guān)。

擠奶廳清洗主要包括擠奶設(shè)備、貯運(yùn)設(shè)備清洗和擠奶臺(tái)、待擠區(qū)沖洗等。其中擠奶臺(tái)和待擠區(qū)沖洗用水量較大，約6～12 L·頭-1·d-1。擠奶設(shè)備的清洗是擠奶廳清洗流程最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，一般用水量為6～10 L·頭-1·d-1。擠奶桶、盛奶桶、奶槽（缸）、運(yùn)輸奶罐及其管道[32]等貯運(yùn)設(shè)備每次使用后都需要清洗，流程一般為：溫水清洗-熱堿（或酸）水循環(huán)清洗消毒-清水沖洗，用水量一般為3～5 L·頭-1·d-1。

1.2.3.3 噴淋用水

熱應(yīng)激反應(yīng)是影響奶牛夏季產(chǎn)奶量的最重要原因。噴淋結(jié)合強(qiáng)制通風(fēng)是緩解高溫條件下奶牛熱應(yīng)激的有效手段。根據(jù)奶牛活動(dòng)區(qū)域不同，噴淋又分為舍區(qū)噴淋和擠奶廳噴淋兩部分。影響舍區(qū)噴淋用水的最主要因素是氣候特點(diǎn)。我國(guó)南北方溫度、濕度差異較大，顏志輝[33]采用熱應(yīng)激評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)全國(guó)范圍進(jìn)行了應(yīng)激分區(qū)，結(jié)果表明：南部地區(qū)、東部地區(qū)、中西部以及華北地區(qū)夏季熱應(yīng)激情況比較突出，東北地區(qū)熱應(yīng)激較弱。根據(jù)熱應(yīng)激程度不同，不同地區(qū)應(yīng)對(duì)的主要方式也有所不同，北方以噴淋+風(fēng)扇[34]為主，通過(guò)溫濕度指數(shù)（THI）調(diào)控，噴淋系統(tǒng)噴淋水量為150～170 L·h-1[35]；南方地區(qū)濕度較高，濕簾+風(fēng)扇的效果強(qiáng)于一般噴淋風(fēng)扇模式[36-37]，通常采用溫度、濕度和風(fēng)速指數(shù)（ET）調(diào)控。除牛舍外，擠奶廳的待擠區(qū)同樣是熱應(yīng)激反應(yīng)的高發(fā)區(qū)，尤其是高產(chǎn)奶牛對(duì)熱應(yīng)激更加敏感[38]，而噴淋+強(qiáng)制通風(fēng)可以有效減少待擠區(qū)的熱應(yīng)激情況。

表3 紅外感應(yīng)噴淋系統(tǒng)節(jié)水效果[42]Table 3 Water saving effect of infrared induction sprinkler system[42]

隨著養(yǎng)殖水平的不斷提高，噴淋設(shè)備及系統(tǒng)對(duì)噴淋水用量的影響越來(lái)越大。研究發(fā)現(xiàn)，在使用噴淋的奶牛場(chǎng)內(nèi)，隨著噴嘴孔徑增大，水滴平均粒徑增大，噴淋流量增大，蒸發(fā)降溫時(shí)間加快，可以更好地解決奶牛熱應(yīng)激現(xiàn)象[39]。近年來(lái)，基于 THI（ET）的自動(dòng)控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，蘇衍箐[40]對(duì)比了自動(dòng)噴淋[41]與傳統(tǒng)噴淋的降溫效果，結(jié)果表明，采用自動(dòng)噴淋系統(tǒng)有效降低了噴淋用水量。薛玉蛟[42]在京津地區(qū)兩個(gè)牧場(chǎng)對(duì)夏季噴淋用水進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測(cè)，對(duì)比分析了紅外感應(yīng)噴淋系統(tǒng)與傳統(tǒng)噴淋系統(tǒng)對(duì)水量、產(chǎn)奶量等的影響，結(jié)果表明采用紅外感應(yīng)噴淋系統(tǒng)使單個(gè)噴頭耗水量從630 L·d-1降低至315 L·d-1（表3）。

2 節(jié)水環(huán)節(jié)與節(jié)水措施

2.1 節(jié)水重點(diǎn)環(huán)節(jié)

綜合分析奶牛場(chǎng)用水特征，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，飲用水、擠奶廳用水和噴淋用水應(yīng)是奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)重點(diǎn)節(jié)水環(huán)節(jié)。在保證足夠、及時(shí)、潔凈的飲用水供給前提下，提高飲水效率、減少過(guò)程損失是節(jié)約飲用水的重點(diǎn)。在筆者調(diào)研的奶牛場(chǎng)中，飲水器清洗直接排放的水量可占到飲水量的10%～20%，部分老舊飲水器可高達(dá)40%。多點(diǎn)布設(shè)飲水器、縮短飲水運(yùn)動(dòng)距離、改進(jìn)飲水器清洗方式等具有很好的節(jié)水效果。擠奶廳用水在引入自動(dòng)清洗系統(tǒng)后，較傳統(tǒng)擠奶方式實(shí)現(xiàn)了源頭控水，同時(shí)由于奶牛場(chǎng)管理水平逐漸提高，部分奶牛場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了用水績(jī)效制，有效減少了擠奶廳用水。但擠奶廳清洗流程中溫水清洗-熱堿（或酸）水循環(huán)清洗消毒-清水沖洗的用水方式仍具有較大的節(jié)水回用空間。噴淋用水中舍內(nèi)噴淋是節(jié)水的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。近年來(lái)，基于THI（ET）的自動(dòng)控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，在降低了噴淋用水量的同時(shí)保證了奶牛的正常生理狀況。但針對(duì)不同區(qū)域、不同飼喂模式下，提高控制精度和準(zhǔn)度對(duì)進(jìn)一步節(jié)省噴淋用水非常必要。因此，飲水器的改進(jìn)、擠奶廳清洗流程的節(jié)水、回用和舍內(nèi)噴淋的自動(dòng)化與智能化是奶牛場(chǎng)節(jié)水的重點(diǎn)方向。

2.2 節(jié)水技術(shù)設(shè)備

飲水器的改進(jìn)主要集中在槽體的改造和電加熱環(huán)節(jié)。楊光[43]申請(qǐng)了一種自潔式奶牛飲水碗發(fā)明方案，主要通過(guò)奶牛需要飲水時(shí)供水、飲完后及時(shí)排出剩余水的方式抑制水碗中微生物的生長(zhǎng)，降低耗水量。李欣等[44]研究了寒冷地區(qū)利用太陽(yáng)能和電熱水槽為奶牛提供熱水的聯(lián)合工程，在舍外氣溫-25.3 ℃、舍內(nèi)氣溫-2～-3 ℃的條件下，太陽(yáng)能熱水工程可提供14.6 ℃的飲用水，提高了奶牛的飲水量，減少了剩余水的排放。濮陽(yáng)市天然林牧業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司[45]、安徽永牧機(jī)械集團(tuán)有限公司[46]分別研究了帶自動(dòng)過(guò)濾系統(tǒng)的奶牛飲水裝置和循環(huán)清洗式奶牛飲水槽裝置，從原位凈化再利用和節(jié)水清洗的角度增加了奶牛飲水器的效率。

擠奶廳清洗流程的節(jié)水與回用主要分為清洗系統(tǒng)分類(lèi)回收利用、系統(tǒng)節(jié)水殺菌和末端處理回用3 種設(shè)備，這是奶牛場(chǎng)減污節(jié)水的重要措施。清洗系統(tǒng)分類(lèi)回收由翟中葳、張克強(qiáng)等[47]通過(guò)消毒液分類(lèi)收集系統(tǒng)將污水、堿性污水混合物、酸性污水混合物以及清水分別收集至不同的裝置中用于后續(xù)分步處理和利用，該系統(tǒng)可有效分離出可利用的清水并用于回用，達(dá)到源頭減量循環(huán)利用的目的。系統(tǒng)節(jié)水殺菌設(shè)備中，趙增友[48]利用臭氧水氣對(duì)擠奶廳集乳罐管道進(jìn)行滅菌消毒，節(jié)約了集乳罐管道的清洗用水。趙潤(rùn)[49]利用儲(chǔ)奶罐沖洗及高壓蒸汽殺菌系統(tǒng)節(jié)約了儲(chǔ)奶罐的殺菌用水。末端處理回用設(shè)備中，楊鵬[50]利用多級(jí)A/O-植物凈化的組合工藝實(shí)現(xiàn)了奶廳廢水低成本處理，出水用于奶廳的回用，增加了水資源的利用效率。

舍內(nèi)噴淋的自動(dòng)化與智能化是對(duì)老舊噴淋系統(tǒng)隨意噴、隨時(shí)噴的現(xiàn)代化改造，也是奶牛場(chǎng)用水減量的主要措施。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)[51]提出一種奶牛數(shù)字化精準(zhǔn)養(yǎng)殖系統(tǒng)，通過(guò)多系統(tǒng)監(jiān)控奶牛生理狀態(tài)和環(huán)境情況控制噴淋系統(tǒng)的運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，舍內(nèi)噴淋分別發(fā)展了以圖像采集設(shè)備（北京海益同展信息科技有限公司）[52]、光感設(shè)備（寧波新奧稱(chēng)重設(shè)備有限公司）[53]、紅外熱像（北京市畜牧業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站）[54]、牛群數(shù)量和呼吸率傳感器（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)）[55]和紅外感應(yīng)（北京恒源信環(huán)境控制技術(shù)有限公司）[56]等一系列識(shí)別系統(tǒng)與噴淋控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)備，這些均從精確噴淋的角度實(shí)現(xiàn)了節(jié)水功能。天津嘉立荷牧業(yè)集團(tuán)有限公司[57]突破固定式噴淋，提供了一種安裝在牛背上、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)施噴淋的噴淋背包系統(tǒng)，進(jìn)一步降低了噴淋用水。

3 結(jié)論與展望

節(jié)水是奶牛場(chǎng)糞污源頭減量的關(guān)鍵措施。飲用水、擠奶廳用水和噴淋用水是奶牛場(chǎng)節(jié)水的重要環(huán)節(jié)。奶牛飲用水方面，現(xiàn)階段技術(shù)設(shè)備主要集中在提升飲水效率、減少飲水環(huán)節(jié)浪費(fèi)從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目的；擠奶廳用水方面，更新?lián)Q代擠奶設(shè)備，制定嚴(yán)格的節(jié)水管理制度，在此前提下，針對(duì)清洗環(huán)節(jié)用水的分類(lèi)、處理、回收、再利用正逐步開(kāi)展；噴淋用水中舍內(nèi)噴淋是節(jié)水的重點(diǎn)，以精準(zhǔn)養(yǎng)殖為核心的多種奶牛點(diǎn)位識(shí)別系統(tǒng)正逐漸取代以往的無(wú)節(jié)制噴淋。

圍繞奶牛場(chǎng)節(jié)水減排，后續(xù)應(yīng)在用水特征與規(guī)律、節(jié)水技術(shù)設(shè)備及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方面開(kāi)展深入研究：（1）深入開(kāi)展用水特征研究。規(guī)模化奶牛場(chǎng)用水貫穿養(yǎng)殖全過(guò)程，用水特征及規(guī)律受諸多因素影響。后續(xù)應(yīng)統(tǒng)籌生產(chǎn)和污水減量、生態(tài)環(huán)保，圍繞養(yǎng)殖全過(guò)程深入開(kāi)展不同規(guī)模、不同養(yǎng)殖方式等條件下的用水特征研究，揭示生產(chǎn)用水與糞污產(chǎn)出間的規(guī)律與內(nèi)在聯(lián)系，建立函蓋多要素的預(yù)測(cè)與評(píng)估模型，為科學(xué)飼養(yǎng)和糞污減量提供科學(xué)支撐；（2）加強(qiáng)節(jié)水技術(shù)設(shè)備研發(fā)。在飲水器的改進(jìn)方面，對(duì)于飲水器清洗廢水的回收再利用尚無(wú)人提及；擠奶廳清洗流程的節(jié)水與回用方面，酸堿液的復(fù)式利用、廢水分類(lèi)系統(tǒng)與CIP 系統(tǒng)的有效銜接、高效清洗系統(tǒng)的研發(fā)仍需要更深的研究；舍內(nèi)噴淋方面，低溫噴淋系統(tǒng)、奶牛體內(nèi)降溫措施有待開(kāi)發(fā)；（3）建立奶牛場(chǎng)用水及排放相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，節(jié)水涉及生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，受多元素的制約和影響，與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合緊密。亟需編制相關(guān)技術(shù)規(guī)程，指導(dǎo)企業(yè)應(yīng)用。因地制宜地制定和完善用水和廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，為加強(qiáng)用水管理、嚴(yán)把排放關(guān)口提供依據(jù)，從而提高奶牛場(chǎng)用水效率，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖過(guò)程污染源頭減量，為形成奶牛場(chǎng)污染防治整體解決方案提供科技支撐。