華北地區規?；膛鲇盟凹S污處理情況調查報告

靳 爽，李聰聰，周振峰，顧憲紅

（1.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所、動物營養學國家重點實驗室，北京 100193；2.中國奶業協會，北京 100193）

奶牛屬于高產動物，代謝旺盛，采食和飲水量大，因而奶牛養殖需要利用大量的水資源。據估計，一家2 000頭泌乳牛規模的奶牛場，每年的用水量約15萬t[1]。而據2017年國家統計局數據顯示，華北地區2016年奶牛存欄數為449.8萬頭，牛奶產量為1 383.4萬t，分別占全國奶牛存欄數量、全國牛奶產量的31.6%、38.4%。但是由于水資源分布較少、人口增長過快及工農業發展迅速、水資源綜合利用率低、生態環境惡化等問題，華北地區的可利用水資源較為短缺[2]，因此在奶牛養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，奶牛養殖過程中也會產生糞尿污水等廢棄物，據測定，一頭成年母牛一天的糞尿產生量是35kg[3]，奶牛養殖污水量大且污染物濃度高，若處理不當，會對空氣、水源、土壤等造成危害，對奶牛場周邊環境造成嚴重的污染，并會危及牲畜和人體的健康[4]。為了解華北地區奶牛養殖用水現狀，本研究對華北地區規?；膛鲇盟考拔鬯a生和處理狀況進行調查，分析影響奶牛場用水量和污水產生量的因素，探索在奶牛生產中如何科學用水、減少污水產生。

1 調研內容與方法

1．1 調研內容

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

1．2 調研方法

通過發放調查問卷與現場考察相結合的方式，對華北地區奶牛場用水及糞污處理狀況等進行調研，共獲得99家規?；膛龅耐暾麛祿畔?。

1．3 數據統計

使用Excel 2010對數據進行初步處理，并計算每產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) 程序對牛場用水量調研數據進行分析，用Duncan氏法進行多重比較；牛場糞污處理設施配備率用卡方檢驗（χ2）分析。結果以平均值±標準誤（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 調研結果與分析

2．1 牛場基本信息

本次調查進入統計分析的奶?？偞鏅诹繛?1.4萬頭，其中成乳牛6.5萬頭，年總產奶量為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，占調研牛場數的85.9%，其中有77家牛場將深井水作為單一水源，占調研牛場數的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《無公害食品—畜禽飲用水水質》標準要求，在水源充足的情況下，城郊區應選擇水質較好的自來水，農村應選擇地下深井水。如用地面水作飲用水時，應根據水質情況進行沉淀、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]。本次調研發現，華北地區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殖戶對牛場用水環節不夠重視，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

本次調研統計中，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%，奶牛產奶量高低與水的攝入量息息相關，攝入水量會影響奶牛健康和產奶性能[6]。保證水源充足與水質衛生，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、優化飲水器結構、調節飲水器出水流量和水溫、調整安裝位置、降低飲用水中的礦物質水平等，則可明顯節省飲用水量[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備、快速冷卻原料奶等。擠奶廳是整個牛場養殖成果集中體現的地方，做好擠奶廳的消毒和清潔，才能保證牛奶高質生產。為了降低用水成本，減少廢水的產生量，可以收集沖洗擠奶設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設施，可避免出現滴漏問題而浪費水源。統計結果顯示，夏季牛場噴淋用水量占全場總用水量的比例為13.3%，夏季高溫環境會造成奶牛采食量和產奶量下降，影響奶牛的健康和福利水平[9]。為了緩解熱應激，大部分牛場會使用噴淋通風系統或噴霧通風系統對奶牛進行降溫，合理設置噴嘴流量、水滴粒徑、噴淋/霧啟閉條件和循環時間等參數，則可使單位耗水量產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、存欄量、產奶量以及水源類型對牛場各部分用水量的影響，結果顯示，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%。年產奶量較高的牛場，清潔消毒用水較產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、年產奶量、水源類型對牛場用水效率（即每產1kg牛奶各部分水的耗用量）的影響，結果表明，存欄量較大的牛場每產1kg牛奶用水量有減少的趨勢（P=0.075），減少幅度達24%；年產奶量較高的牛場，每產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，年產奶量較高的牛場每產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，在夏季高溫環境下會產生熱應激反應，出現體溫升高、呼吸頻率增加、免疫力降低、采食量減少、產奶量下降等狀況。夏季牛場一般會在牛舍以及擠奶廳待擠區開啟噴淋系統對奶牛進行降溫，以減輕熱應激。高溫環境下奶牛的飲水量也會大大增加，在環境溫度為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，本次調查也得到了相同的結果。分析結果顯示，存欄量大的牛場奶牛頭均用水量少，同時用水效率也較高，這可能是由于規模大的牛場飼養管理更為科學，對于生產中各個環節的用水把控更加嚴格和精細，也表明了規模大的牛場在用水上較為規范和高效，有助于從源頭上減少牛場用水量，從而降低污水的產生量。調查還發現，產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。此外，高產奶量牛場各部分用水的效率都高于產奶量較低的牛場，反映了產奶量水平高的牛場管理更為科學合理，養殖更為高效和節水?？梢?，牛場的管理水平對用水效率的提升有很大影響。鑒于華北地區水資源較為短缺的現狀，牛場更應注重發展節水技術，從粗放型用水轉變為集約化用水，提高水資源利用效率[11]。

表3 季節、存欄量、年產奶量、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 糞污處理設施配備情況分析

圖2 牛場雨污分離、干濕分離設施配備情況

不同規模牛場雨污分離設施的配備情況不同。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施的牛場數分別占該規?？偱鰯档?9.2%、41.3%、62.1%，可見隨著養殖規模的增大，牛場雨污分離設施配備率顯著增高（P＜0.05）。干濕分離設施的配備情況也呈現相同的趨勢，存欄量100～499頭、500～999頭、1 000頭以上的牛場安裝干濕分離設施的牛場數分別占該規?？偱鰯档?5%、60.9%、72.4%，隨著養殖規模的增大，牛場干濕分離設施配備率顯著增高（P＜0.01）。

奶牛養殖產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殖過程中產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，養殖中產生的污水經過封閉的污水管道流向污水貯存處或處理設施進行后續處理[12]。采用雨污分離的方式，可以從源頭上減少污水的產生，減輕后續污水處理的壓力。干濕分離是糞污處理過程中最重要的一個環節，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，固體纖維物質可以通過堆積發酵或晾干的方式進行殺菌后作為牛床墊料使用，也可轉變為有機肥料[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節，減輕后續處理的難度。在本次調研中，只有44.4%的牛場安裝有雨污分離設施，55.6%牛場安裝有干濕分離設施，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。調查發現規模較大的牛場雨污分離與干濕分離設施配備率顯著高于小規模牛場，這可能是由于規模較大的牛場糞污產生量多，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，因此配套設施較為完善。政府需要加強倡導，進一步從生態環境、節地節水和節能減排等多角度扶持糞污綜合治理行業，對于中小規模養殖場，鼓勵進行種養結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頭及以上的大規模養殖場，鼓勵對糞污采取深加工處理，推進糞污高效循環利用[14]。

3 小結

鑒于本次華北地區規?；膛鲇盟凹S污處理情況的調研，得出以下結論：

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），而且雨污分離設施、干濕分離設施配備率較高，分別達到62%、72%（P＜0.05，P＜0.01）。

3.4 相比年產奶量3 000～6 000kg的牛場，年產奶量大于9 000kg的牛場，每產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）。