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1奶牛養殖業對環境的污染

奶牛養殖業對環境的污染主要包括四個方面，即土壤污染、水體污染、大氣污染和微生物污染。土壤污染：奶牛生產中通常會超劑量添加無機礦物元素，由于其利用率低，很大一部分未被吸收而排出體外，隨施肥進入農田，在土壤中蓄積，對作物的生長和人類的健康構成威脅。水體污染：奶牛生產對水體的污染主要來源于糞尿中的氮和磷。奶牛對飼料中氮和磷的吸收利用率很低，只有30%~35%左右，大量未被吸收利用的氮和磷被排出體外，其中大部分進入土壤，并通過雨水的沖刷進入地表水源和地下水源。水中的氮多以硝酸鹽的形式存在，飲用水中含有過多的硝酸鹽會對人體健康造成危害。過多的氮和磷進入水體導致水體富營養化，使藻類及其他水生植物過度生長，大量消耗溶解氧，導致魚蝦類大量死亡，植物根系腐爛，在水底層發生厭氧分解，產生H2S、NH3、硫醇等惡臭物質，使水體成為“死水”。大氣污染：奶牛生產中產生的有害氣體可分為兩類，其一是溫室氣體，即二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4），可破壞大氣臭氧層，加劇溫室效應；其二是NH3、H2S、一氧化碳等，可導致牛舍和周邊環境空氣質量下降，影響奶牛和人的健康。微生物污染：奶牛的排泄物及生產中產生的廢棄物中含有大量有害微生物，可通過滋生的蚊蠅或空氣進行傳播，對奶牛本身和周邊人群的健康構成威脅。

2降低環境污染的途徑與方法

2.1通過營養調控降低氮磷及其他礦物元素的排泄量

近年來，國內外有很多關于氮磷對環境污染方面的研究。研究的重點主要集中在兩個方面：一是從宏觀的角度研究評價一個地區或整個國家養殖業所產生的氮和磷對環境的污染狀況，即氮和磷的排泄量與土地承載能力之間的平衡關系，以此作為畜牧業發展規劃與布局的依據；二是氮磷的具體減排措施。由于我國蛋白質飼料資源匱乏，蛋白質飼料價格很高，增加了畜牧業的生產成本，因此多年來我國動物營養領域一直在探索提高日糧蛋白質利用率的方法，并取得了很好的成果，這與降低氮排放在方向上是一致的。盡管如此，由于反芻動物氮代謝生理特點及其復雜性，在如何提高奶牛氮的利用效率、降低排放量方面仍有很大的潛力與空間，因此仍然是目前研究的熱點。提高奶牛日糧氮利用率的途徑有很多，如根據能氮平衡理論科學配合日糧，通過合理補充過瘤胃氨基酸以平衡到達小腸的氨基酸比例等。近年來，小肽在動物蛋白質消化代謝過程中的作用及生理與營養功能方面的研究為提高日糧氮的利用率開辟了新的途徑。盡管我國早在20世紀80年代末就已建立了小腸可吸收蛋白質體系的雛形，但由于在飼料相關參數的測定與積累上未及時跟上，致使該體系至今尚不能在生產上廣泛應用。因此，進一步完善該體系的各項細節，建立完整的、覆蓋整個飼料成分表的、與小腸可吸收蛋白質體系相配套的參數系統，使該體系能夠在奶牛生產中普遍推廣應用，是目前的首要任務。

由于我國磷源飼料價格不高，儲量豐富，且其在日糧中所占比例較小，對整個日糧成本的影響不大，因此過去在如何提高奶牛對飼料磷的利用率、降低排放量方面并未受到足夠的重視，今后應加強此方面的研究。植物性飼料中的磷多以植酸磷的形式存在，而單胃家畜和家禽的消化道內幾乎不存在分解植酸磷的酶，對植酸磷的利用率相當低，因而對于單胃家畜和家禽而言，降低磷排放的方法除了使用利用率較高的磷源配制日糧外，最有效的途徑是在日糧中添加植酸酶。一般認為，反芻動物可以利用植物性飼料中的植酸磷，因此采用日糧中添加植酸酶的方法來提高磷利用率的效果不明顯。目前國外的研究多集中于重新評價反芻動物（特別是奶牛）對磷的需要量和植物性飼料磷的消化率兩個方面，旨在通過在滿足奶牛對磷的需要量的前提下降低日糧磷的供給，從而達到提高吸收率、降低排放量的目的。奶牛糞磷對環境的污染是由于日糧中磷過量供給造成的。導致奶牛日糧磷供給量過高的根本原因是由于飼養標準中所推薦的日糧磷需要量高于奶牛的實際需要量。目前各國奶牛飼養標準中確定的可吸收磷需要量基本上沒有太大問題，但在對飼料磷消化率的估計上長期以來一直存在偏低的現象，如：美國NRC1989版《奶牛營養需要》將日糧磷的總吸收率定為50%，ARC1991為58%。正是由于對牛飼料磷消化率估計的過低，導致日糧磷推薦供給量偏高。近年來，隨著奶牛磷營養研究的不斷發展，一些國家的奶牛飼養標準均對飼料磷的吸收率參數進行了必要的調整，如：NRC2001版《奶牛營養需要》規定奶牛對粗飼料中磷的吸收率為64%，精飼料為70%；法國INRA規定磷酸鹽中磷的吸收率為65%，谷物為75%，谷物副產物和餅粕類為68%，青草和青貯類為66%，豆類為65%。總結飼養試驗的資料表明，飼糧磷含量為0.30％～0.34％時，能夠滿足生長奶牛的正常血磷濃度、最大平均日增重和骨骼強度。飼糧磷含量在0.32％～0.42％時即可滿足整個泌乳期的需要，高于此水平不會提高奶牛的產奶量。乳脂率和乳蛋白不受飼糧磷水平的影響。并沒有證據能證明飼喂超過需要量的飼糧磷可以提高奶牛的繁殖性能。飼糧磷的吸收率隨磷含量的升高而下降，因而飼喂超過奶牛需要的高磷日糧只能增加糞磷的排泄量。

相對于美國NRC2001版《奶牛營養需要》，我國現行奶牛飼養標準（NY/T34－2004）中有關磷的需要量參數與指標明顯偏高。對于體重為300kg、日增重800g的后備母牛，日糧磷的需要量中國標準比NRC標準高37.78％；體重為680kg、日產25kg標準乳的泌乳母牛中國標準高79.97％；體重為680kg、妊娠第270d的干奶母牛中國標準高35.21％，應盡早對我國現行奶牛飼養標準中磷需要量參數進行修訂。由于微量礦物元素在動物日糧中的比例非常低，其添加量對日糧成本的影響很小，因此在營養學研究中更多關注于其對生產性能和健康的影響，即缺乏癥和耐受量的問題，而沒有考慮排泄量和環境污染的問題。由于動物對微量礦物元素的需求量與耐受量之間相差很大，一般為10～100倍，因此在日糧配合中為了避免缺乏癥的發生，往往不考慮飼料原料中的本底含量，而過量添加，由此造成排泄量增加和環境污染。因此，必須重視微量礦物元素對環境的污染問題，最簡單的方法是在配制奶牛日糧時嚴格按照需要量操作，并將飼料原料中所含有的微量礦物元素考慮在內，避免過量添加。氨基酸螯合礦物鹽可以提高微量礦物元素的吸收率和動物的生產性能，同時降低排放量，對此方面的研究多年來一直沒有間斷。對于奶牛而言，采用氨基酸螯合鹽的方式添加微量礦物元素還可以使其中的氨基酸過瘤胃，起到事半功倍的效果。但存在的主要問題是成本較高。

2.2通過營養調控降低CH4的排放量

CH4是僅次于CO2的重要溫室氣體，單位體積CH4造成的溫室效應是CO2的2～30倍，且不能像CO2那樣被植物吸收利用，參與物質循環，更容易在大氣中不斷積累。據估測，CH4對全球氣候變暖的貢獻率可達15％～20％，其中反芻動物排放的CH4占總CH4排放量的15％～25％，其中牛的排放占主要部分。除此之外，CH4的產生與排放是反芻動物飼料能量的重大損失，可以占到飼料總能的2％～12%，因此控制CH4的產生與排放，一方面對環境保護具有重要意義，另一方面可以提高飼料的轉化效率，降低養殖成本。國內外對降低CH4的排放方面多年來進行了大量的研究工作，找到了很多降低反芻動物CH4產生與排放的途徑。提高個體奶牛的生產性能以減少相對飼養數量，是降低奶牛CH4排放的根本方法。調整奶牛日糧結構、改善粗飼料品質、適當提高日糧精粗比、將飼料適當粉碎或制粒、添加某些有機酸（延胡索酸和蘋果酸等）和聚醚類離子載體，可以改變瘤胃發酵模式，降低揮發性脂肪酸中乙酸對丙酸的比例，加快飼料通過瘤胃的速度，減少在瘤胃的停留時間，從而降低發酵強度，進而降低CH4產量與排放量。添加飽和脂肪酸、蒽醌等添加劑可以有效降低瘤胃原蟲數量，從而減少寄生于瘤胃原蟲表面的產CH4菌的數量，降低CH4產量。

2.3做好奶牛生產中廢棄物的處理工作

奶牛生產中的主要廢棄物是糞便和污水，這是奶牛場的最大污染源，對土壤、水源的污染主要來源于此，有害氣體如NH3、H2S等也由此產生，還會導致蚊蠅滋生、臭味、疫病傳播等問題。對糞便和污水的有效處理是奶牛場環境控制和降低環境污染的關鍵，同時也與其資源化利用密切相關。奶牛場糞便和污水的處理問題，國內外有很多解決方案，糞便與污水分開處理是目前大家公認的原則。牛舍糞污的清除是奶牛場的日常工作，我國傳統上采用人工干清糞方式，但這對規模化奶牛場來說浪費大量人工成本。近年來新建的現代化規模奶牛場已采用機械清糞方式，刮糞板系統是目前最佳的解決方案，而鏟車清糞則存在諸如能耗過高、工作空間受限、易對牛舍地面造成損傷等缺點。由刮糞板收集起來的糞污須通過水沖管道輸送系統集中起來，然后采用適當的機械設備進行固液分離。分離出的固體經適當干燥后用于牛床的墊料，液體經沉淀后上清液重復用于糞污管道輸送系統的運行，是目前集約化奶牛場較為理想的糞污處理系統。目前國內使用該類系統還不多，主要問題是糞污輸送管道經常阻塞和固液分離設備運行故障較多，這既與設施設備的選型和性能有關，也與牛場的飼養工藝有關，應加強相關國產設施設備的研發與組裝配套，使其能夠盡早完善，并降低成本。另外，在我國北方地區冬季嚴寒，研發適合北方地區使用的牛舍糞污收集與輸送的技術與設備，也是急需解決的問題。

固體糞便最簡單的處理方法是自然堆積發酵、還田。此種方法簡便，費用低，因此是目前國內外普遍采用的方法。但其效果因堆積的時間與環境溫度存在差異而有很大變化，一般很難達到理想的效果。我國由于土地面積有限，奶牛場的糞便堆積場面積不夠，因而堆積發酵時間嚴重不足，效果不理想。另外，這種方式處理的糞便不適合長距離運輸，只能就近施放，對于規模較大的牛場，附近的土地吸納能力有限，限制了這種方法的應用與實際效果。可采用許多方法對糞便進行進一步處理，如用作沼氣發酵的底物，加工成各種專用有機肥料等，這些方法國內外均已有成功經驗。但這些方法都需要較高的設備投資，運行維護費用，加工成本等，需要進一步完善技術與配套設施設備，較好地解決了經濟可行性的問題。

可采用許多方法對奶牛場的污水進行的處理，如自然沉淀分離發酵，生物發酵等。一般來說，因為數量大，可利用部分少，處理費用更高，污水處理比糞便處理難度更大。國外大部分采用自然沉淀分離方式處理，經簡單自然發酵后還田。國內對污水的處理還不多。自然沉淀分離和自然發酵的方法比較簡便，不需要什么費用，但由于沉淀和發酵速度慢，需要大量的沉淀池，這在國內很難做到。就近還田受到土地吸納能力和運輸設備的限制。化學處理方式所需成本過高，包括設施設備的投入和運行費用，國內奶牛場基本無法承受。目前國內廢棄物處理的最主要問題是技術上可行的方法在經濟上是否有可行性。因為奶牛養殖本身是微利或低利的行業，承受不了巨大的廢棄物處理費用。加之我國土地面積有限，糞便長期堆積和污水長期存放的條件都很難達到，因此關鍵問題是研發出適合我國國情的排放標準和實用的處理方法。需要特別指出的是應在奶牛場的建設選址時就充分考慮廢棄物的處理問題，把廢棄物處理放在一個更大的系統內綜合考慮，這會比單獨考慮廢棄物的處理更能事半功倍，提高處理效果，降低處理成本。

3不同奶牛生產模式的環境污染控制問題

我國奶牛養殖業按養殖規模可分為三種類型，大型規模化牧場、中小型牧場，和散養戶。由于他們生產地點、生產條件、養殖規模、養殖方式各有不同，對環境污染的特點和控制的關鍵點也不同。大型規模化奶牛場一般為新建牧場，由于資金雄厚，建設目標高，多由專業公司規劃設計，可以做到設計規范，建構筑物標準，設施設備齊全，在控制環境污染和糞污處理方面有國外成功的經驗可以借鑒。在建設時應注意的問題是：在規劃和選址時充分考慮環境控制問題，適當控制規模，結合周邊土地對糞污的吸納能力和糞污利用方式綜合考慮糞污處理方案，優化設施設備的選型與配套。

中小型奶牛場一般為原有傳統型牧場，在建設時沒有充分考慮環境污染和環境控制問題，牛場建設不夠規范，設施設備不齊全，不配套，且較陳舊，糞污處理方式原始簡單，處理效果不理想，存在一定程度的環境污染問題，需要進行改造。但由于資金、場地、周邊環境等因素的制約，改造難度較大，國內尚缺乏成功的經驗。在改造時應注意的問題是：根據現有條件和周邊環境條件因地制宜，糞污收集與處理方式采用傳統和現代相結合的工藝，即采用刮糞板集糞，用農用車集中至堆糞場，自然發酵，然后還田。此工藝污水數量較少，可采用自然沉淀，分級天然發酵，然后灌溉農田的處理工藝。相關研究單位和設計公司應在實踐中不斷積累經驗，盡快研發出適合現階段我國現階段中小規模奶牛場生產條件的環境控制方案和配套糞污處理設施設備，在生產中推廣應用。

散養戶是我國奶牛養殖業初級階段所特有的生產模式，其主要特點是以家庭為基本生產單位，奶牛飼養于自家的庭院中。散養戶的養殖規模極其有限，少則幾頭，多則十幾頭，牛舍簡陋，缺少必要的生產設施設備，以手工操作為主，生產工藝原始，生產水平低，人畜混雜，糞污基本上不進行任何處理，不但存在著嚴重的環境污染，還有防疫難度大、原料奶質量難以控制等一系列問題，必須加以解決。解決奶牛家庭散養戶現有問題的途徑有兩條，一是將其逐步發展成為規范化的小型家庭牧場，二是將其并入奶牛養殖小區。小型家庭牧場是最終解決方案，但短期內難以實現。奶牛養殖小區屬于過渡性方案，可緩解當務之急。國外小型家庭奶牛場非常普遍，怎樣將其成功模式改造移植到我國還有許多工作要做，目前國內尚無此方面的研究。

奶牛養殖小區是我國奶牛養殖業現階段特有的生產模式，在我國已有多年歷史，盡管在建設理念和經營管理模式方面進行了很多探索，但由于沒有國外的經驗可以借鑒，直到目前為止，尚未出現業內公認的成功范例，無論是建設模式還是生產工藝均很原始，配套設施設備不健全，環境控制和糞污處理問題很多，環境污染情況非常嚴重，必須盡快加以解決。由于奶牛養殖小區建設的特殊性，需要考慮的因素很多，其規劃設計遠比規模化奶牛場困難，因此需要奶牛場規劃設計與奶牛飼養管理方面的專家密切合作，在深入系統研究的基礎上，建立多種可行的規劃建設方案與技術規范，以指導不同地區和條件下新小區的建設和老小區的改造。奶牛養殖小區建設應遵循如下基本原則：小區總體規模不宜過大，小區內養殖單元不宜太小；飼料原料采購、青貯制作、日糧加工配送、疫病防治、繁殖配種、資料管理、擠奶與鮮奶銷售均應統一進行；采用人工干清糞方式，糞污集中處理。