为促进中国奶业的健康、稳定可持续发展，引导中国奶业养殖生态化，专家、学者分析了中国奶牛养殖面临的环境压力和奶牛养殖环境保护技术进展，提出了中国发展奶牛养殖的环境保护建议。

1.中国奶牛养殖的环境压力

奶牛场排放的废气物主要包括粪尿、废气等恶臭物质和污水。据测定，一头体重为500～600千克的成年乳牛，每天排粪量为30～50千克；1000头规模的奶牛场每天氨排放量达8千克以上；日产奶15千克体重600千克的泌乳牛每小时产生二氧化碳17千克，水汽量549克，总热量4800千焦。1997年估测数据表明，中国平均每牛每年甲烷散发量为35千克，全年牛甲烷散发量为490万吨；此外还有奶牛的排泄物、皮肤分泌物、黏附于皮肤的污物、呼出气等产生的养殖场特有难闻气味和来自粪污在堆放过程中有机物的腐败分解产物，包括甲烷、硫化氢、氨、酚、吲哚类和有机酸类等100多种恶臭物质，如日本在《恶臭法》中确定了16种恶臭物质，其中有8种与奶牛养殖业密切相关，它们是氨、甲基硫醇、硫化氢、二甲硫、二硫化甲基和三甲胺，后来又追加了丙酸、正丁酸、正戊酸、异戊酸和4种低级脂肪酸。第三为污水排放，成年牛为15～20升/头·天；第四是人畜共患病的病源微生物。这些废气物如处理不当将以不同方式污染周围的环境，包括水、空气、土壤和牛奶并危害人类健康。

表12 奶牛养殖的污染来源每头奶牛每天粪污量

2.不同养殖方式造成的环境压力

中国奶牛养殖模式以农户散养为主，占全国总存栏数的70％～80％，少数为规模养殖。农户散养奶牛多数饲养在房前屋后，虽然粪肥有足够的田地消纳，但牛舍简陋，卫生条件差，粪尿处理情况不一，奶农庭院生活的环境被污染且因散养户手工挤奶居多，牛奶受到污染，卫生质量下降。据调查，金华市杨林村8户共饲养奶牛186头，有农田650亩。每天排粪5.58吨，排污水13020吨。其中有3户144头粪尿治理采用了固液分离，其他没有采取措施，粪尿资源化率为40％～60％，8户100％有污染。上海浦东新区曹路镇有散养奶牛2810头，经采集牛场附近5处水样检测，结果表明，5处水样的pH值、COD（化学耗氧量）、BOD5（5日生化需氧量）、溶解氧和悬浮物平均值分别为7.85毫克/升、56.02毫克/升、14.14毫克/升、8.71毫克/升和47.4毫克/升，除pH值外，其他指标均超出V类水标准（pH值6.9、CODer25毫克/升、BOD510毫克/升、溶解氧2毫克/升）。

其次是规模奶牛场存在的环境污染问题，这些牛场多数集中分布在大中城市郊区和城郊接合区。由于没有足够的农田来消纳粪便或废气物处理不当，对周边城市空气和地下水造成污染，影响城市居民生活环境。据环保部门对大型奶牛养殖场排出粪水的检测结果，COD（化学耗氧量）超标50.70倍，BOD超标70～80倍，SS（水中悬浮物）超标12～20倍。据报道，奶牛粪便已成为上海郊区影响水体质量的第二农业污染源。

表13 奶牛粪尿中污染物的平均含量（千克/吨）

3.奶牛养殖环境保护技术进展

奶牛养殖环境保护技术主要集中在三个方面：

（1）粪尿减量化、无害化、资源化和生态化处理；

（2）奶牛场污水净化系统；

（3）除臭技术；

（4）营养调控技术。

4.用做肥料，农牧结合

牛粪经无害化处理后用做肥料，减少化肥使用量，是既经济，又有利于环境保护的处理措施之一，也是当今欧盟、美国常采用的方式，即政府根据当地气候、土壤和农作物种植状况，提出每头牛应占有耕地面积的最低指标以消纳奶牛的粪尿。如瑞典根据当地耕地面积每公顷可消纳纯氮肥（N）170千克，纯磷肥（P）25千克，而每头奶牛的粪便每年产生的氮为106千克，磷为15千克，因此规定，每头奶牛至少占有耕地0.625公顷。同在北欧的丹麦为0.7公顷，而南欧的西班牙为0.33公顷。牛粪用做肥料有两种处理方式：一是好氧堆肥处理后还田（图2）；二是利用微生物菌种发酵生产有机肥（图3）。当前，日本推出新型环保型堆肥处理体系，即可以把大量的牛粪制成棕黑色、细末状、蓬松体的还原型粪土，其形态类似黑色木质锯末，质地蓬松、吸附性好、无臭无味和具有抗潮保温性能，既可以当牛床铺垫物，又可当做粪土肥料、增加地力。经该技术处理可得到优质液肥。

图2 牛粪堆肥还原型处理体系

其常规清理方法，多数是机械化除粪，送到堆肥场（经过一段时间的发酵进入处理体系）。而在大型奶牛场都设有完备的地下粪尿处理设施。

图3 岩手牧场家畜粪尿处理设施配置（饲养量为650头成年奶牛）

5.厌氧发酵，生产沼气

图4 牛场粪尿厌氧发酵处理示意图

该法是利用厌氧菌（主要是甲烷细菌）对牛粪尿和其他有机废弃物进行厌氧发酵产生一种混合气体，沼气可供给能源，沼渣和沼液经厌氧发酵后可用做肥料（图4、图5）。如上海星火农场是一个具有4000农户的综合性大型农场，3个养牛场共养殖2900头奶牛，每年排放45000吨牛粪，兴建了6座450立方米发酵池的沼气工程，年产沼气147万立方米，可供75％的居民（3000户）生活用气，每年可替代3140吨直接燃烧的煤。

图5 牛场粪尿人工湿地处理示意图

“氧化塘+人工湿地”处理模式。湿地上种有多种水生植物（如水葫芦、细绿萍等），水生植物、微生物和基质（土壤或沙砾）是3个关键组成部分。通过微生物与水生植物的共生互利作用，使污水得以净化。据报道，经人工湿地处理后的粪尿污物净化效果显著，化学需氧量、悬浮固体物、氨、总磷和总氮出水时较进水时去除效率分别为73％、69％、44％、64％和55％。该处理模式与其他粪污处理设施比较，具有投资少，维护保养简单的优点。

6.污水处理技术

利用化粪池或滤网等设施进行简单的物理处理方法，可除去40％～65％的悬浮物，使BOD下降25％～35％；厌氧+好氧法是最经济、最有效的处理污水工艺。CFW型畜粪污水处理技术是中国环保重点实用技术推广项目。该法采用国际流行的UASB高效生物厌氧反应器和自有专利（ZL00221590.X）“一种改进的曝气生物滤池”技术，能够使厌氧微生物很好地附着，进一步提高反应速度和产气量。

（1）生物除臭法。利用微生物来分解、转化臭气成分，从而起到消除臭气和减少臭气释放的目的。包括土壤除臭法、珍珠岩除臭法、堆肥除臭法、活性污泥除臭法、泥炭土除臭法和锯末除臭法。

（2）营养调控技术。有关奶牛发展与环境保护的营养调控技术主要包括两个方面，一是根据奶牛饲养标准准确供给日粮磷需要，克服当前奶牛日粮磷普遍过量导致高排泄磷污染的现象，研究表明，用可代谢蛋白需要量为基础设计奶牛日粮，添加合成必需氨基酸，均可有效减少氮的排泄量40％～50％（图6）。在玉米—豆粕型日粮中添加植酸酶可减少磷排泄25％～35％。二是通过氨基酸平衡技术和以小肠可消化蛋白需要量配制奶牛日粮，提高日粮氮的利用率，减少粪氮的排泄量。此外，还有减少甲烷排放的综合控制技术，如添加抗生素和益生素、补充脂肪和添加卤族化合物及其衍生物。

图6 奶牛日粮磷实际含量与需要量比较