美国德克萨斯州奶牛场场主弗兰克·沃理曼(Frank Volleman),饲养了3000头泌乳奶牛和1000头尚未泌乳的奶牛。然而,奶牛场的粪便太多了,一头普通的泌乳荷兰奶牛每天生产70多公斤的排泄物,整个农场每年要产生2亿吨粪便。
如何适当处理这些粪肥是摆在每个牲畜饲养场场主前的重要任务。处理方式既要环保,成本又不能太高,大多数情况下是将粪便用作肥料。
美国德州农工大学生物和农业工程副教授萨基卜·穆赫塔尔(Saqib Mukhtar)表示:“如果利用得当,粪便也是一种巨大的资源。”反之粪便将污染河流、湖泊和蓄水层,其病原菌会污染食品,粪便排放的气体不仅让邻居不悦,还会污染大气。
但即便采用最好的管理措施,粪便也会引发环境问题。为此,科学家正研究如何改进其处理方法,改变其营养成分,并开发其他用途。
举例而言,与其他牲畜饲养场相比,奶牛场的粪便管理就具有特殊性。其他牲畜饲养场的粪便6个月清理一次即可,而奶牛场则需要时时清理,不仅如此,奶牛场的管理也受位置、气候、法规和其他因素影响。
在沃理曼的奶牛场,40名工人一天24小时的工作就是处理粪便。工人们将遍布农场的粪便收集起来,晾干之后用作肥料。为让肥料更有价值,有些奶牛场主还进行堆肥,但这耗费时间和资金。
沃理曼奶牛场的粪便只用于自家土地和附近农场。他说:“我们将奶牛粪便运到周边农场,农民将其用作肥料种植粮食,我们又买回粮食饲养奶牛。这样就形成了一个封闭的循环。”
奶牛场的污水在某种程度上也形成一个封闭的循环。沃理曼的农场里就有三个相互联通的处理池。污水、雨水等地面上的液体先流入第一个池子,由于厌氧菌消化有机物质,第一个处理池中充满了气泡,但是到了第三个,液体变得清澈干净。之后这些液体再被抽送到灌溉系统,重新回到土地中。
农家肥科学处理
农民必须计划好何时何地施撒干燥后的粪便,以避免下风位置的邻居抱怨堆肥的异味,同时防止肥料中的营养成分在暴雨中流失。
爱荷华州立大学(Iowa State University)农业和生物系统工程教授罗伯特·伯恩斯(Robert T. Burns)认为,农家肥中的磷往往过多,超出了庄稼的实际需求。改变牲畜的饮食结构,可以从一定程度上解决该问题。
俄亥俄州立大学(Ohio State University)动物科学教授威廉·韦斯(William P. Weiss)表示,磷通常作为补充物加入奶牛饲料中,但研究表明磷元素过量了。如果减少添加量,对牛奶品质和奶牛健康没有影响。饲料中磷减少了,牲畜排泄物中磷的含量也将随之减少。
另外,泌乳奶牛需要消耗大量蛋白质,产生大量的氮,然而氮的问题往往不是过量,实际上大部分氮以气态氨的形式从粪便中释放出来。牲畜排泄物中的尿素酶将尿液分解为二氧化碳和氨气,同磷一样,牲畜的饮食结构影响粪便中氮的含量。
由于美国粮食乙醇生产的增长,许多饲养场主大量使用粮食发酵后剩余的酒糟饲养喂养牲畜,这种饲料相对较为充足廉价。但最近一项研究表明,如果牲畜饲料过多使用酒糟,那么牲畜粪便释放的氨气相对也更多。
改变施肥方式同样也能减少排放。德州农工大学的穆赫塔尔表示,施肥之后翻耕土壤能够减少臭味。爱荷华州立大学的伯恩斯也表示,如果粪便以浆体形式直接注入土壤中,其中的氨气能被土壤固定。在养猪大州爱荷华州,80%的猪粪采用注射方式施撒。
在液体排泄物的处理方面,各州法规不同,但是德克萨斯州规定,处理池必须达到一定规模,至少能够抵御25年一遇的暴雨。因为处理池一旦溢流,含有高浓度有机物和营养成分的粪液将流入水体,造成鱼类死亡。如果增加奶牛数量而不增加粪池容量,或者不注意控制进入粪池的无机固体数量,同样会引发问题。为此,穆赫塔尔表示,粪池中堆积的污泥也应该清除,否则将影响粪池的功能。
另外可以选用的粪便处理方法是利用粪便生产沼气,或将粪便气化来收集可燃气体,但是这些措施成本太高。即使在经济形势良好的情况下,饲养场主也不愿意增加成本,何况乳品行业当前面临困境,牛奶价格下降,企业生产亏损甚至倒闭。穆赫塔尔表示,考虑到这些因素,饲养场主没有多少动力去选用昂贵的粪便处理措施。
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