1、牛粪肥料化利用
牛粪中有机质丰富,含有较高的N、P、K及微量元素,是很好的有机肥原料. 牛粪堆肥处理时分 解较慢,发热量低,属于迟效性肥料,作为肥料施用于农田,有利于提高土壤的有机质含量和肥力,改善土壤结构及微 生物环境,肥效作用明显  . 研究显示研究施用牛粪改善了滩涂土壤的初始肥力特性,促 进了绿肥植物黑麦草地上部及根系的生长,提高黑麦草幼苗的生物量  . 牛粪堆肥化过程中添加微生物腐熟剂有利于提高有机物料中的全N、全P含量,全N含量最大可为2.8%,全P为0.4%,升高接种外源微 生物能提高牛粪 堆肥产品质量 ,对堆体快速升温及延长高温期有显著作用  .规模化养殖畜禽粪便中含有多种残留抗生素和重金属元素,其对畜禽粪便在农业中利用的影响已引起广泛关注. 牛粪中的重金属主要包括汞(Hg)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)等几类,堆肥处理 过程中添加如棉杆木醋液等重金属钝化剂,可以有效降低重金属的生物有效性,木醋液添加比例为0.65%时,铜(Cu)和锌(Zn)的钝化效果均达到最大,分别为21.72%和33.11% ,使处理 后的牛粪中重金属含量符合有机肥标准,从而降低牛粪作为肥料施用于土地后重金属污染的风险. 同时在畜禽粪便施用前对其进行堆肥处理,能有效降低四环素、土霉素和金霉素等四环素类抗生素残留带来的环境风险, BM(一种芽孢杆菌生物复合制剂)菌剂可以促进四环素类抗生素的降解. 牛粪堆肥化处理不仅能够实现粪便的资源化利用,同时有利于降低堆肥产品中重金属和抗生素的危害.

2、沼液肥料化利用
牛粪沼气发酵后的沼液也可以用作肥料加以利用 . 沼液是沼气厌氧发酵后的产物,其速效营养能力强,养分可利
用率 高,能 迅 速被作物吸收 利用,提高作物的产 量 和品质.经 过80 d 的种植,稀释30倍的沼液 水培的芹 菜不仅 生物增
长量 最大,同时对总磷(TP)和总氮(TN)也有一定的去除效 果,在一定程度上达到沼液净化目的 [28] . 沼液不仅含有丰
富的可溶性无机盐类,如铵盐、钾盐、磷酸盐等,还含有厌氧发酵的生化产物,具有营养、抑菌、刺激、抗逆等作用. 沼液
中的高含量氨氮不仅可以促进作物的生长,而且不会影响土壤中微生物C、N量 . 沼液富含多种作物所需的水溶性营养
成分,是 一种速效 水肥,因而适宜作根外施肥,喷施效 果明显. 使用沼液作为叶面肥加以喷施,可以提高叶面的叶绿素含量,增加叶片厚度,增强光合作用,提高产量 . 同时施用沼液可调节作物生长代谢,补充营养,促进生长平衡,尤其是施用于果树,有利于花芽 分化、保花保 果,提高其商品果率  .沼液中丰富的 N、P、K等 矿质 元 素 能 促 进 植物 根 系发育,提高种子的发芽率,对作物的生长发育具 有重要的调控作用. 适宜浓度的沼液浸种对柴胡种子萌发具有明显的促进作用,其中以60%沼液浸种24 h的浸种效 果 最 好,发芽率 增高幅度可达29.93% . 利用不同沼液浓度对万寿菊种子进行浸种处理可提高种子发芽率,促 进万寿菊幼苗生长. 其中,50%沼液浸种5 h对万寿菊种子发芽及幼苗生长的综 合效 果最佳 .

3、牛粪沼气化利用
沼 气化 利 用 能 有 效 消 解 环 境 中 大 量 堆 积 的 粪 便,其处理 工艺成 熟,成 为目前最具发 展前景的牛粪 利用方 式之
一 . 厌氧消化牛粪及其沼液有助于提高肥力,减 少臭味和病原菌,并可产生一种可再 生能源——沼气 [33] . 沼气是有机
质厌氧发酵后的产物,主要成分包括甲烷(CH 4 )和二氧化碳(CO 2 ),是一种清洁无污染的燃料 [34] . 当前沼气研究并不局
限于只用牛粪作为单一底物进行厌氧消化,而是与其他生物质废料一起共厌氧发酵,在一定程度上可以增加牛粪的消化
效率和沼气产气率.

4、牛粪燃料乙醇化利用
随着化石能源的不断消耗以及化石能源燃烧 造成的环境污染问题的加剧,人们越 来越多地开始关注清洁的、可再生的、环境友好型的能源. 生物柴油和燃料乙醇是近年来人们研究最多的两种 . 乙醇汽油是用普通汽油与燃料乙醇按一定比例调和而成,可以有效改善油品的性能和质量,降低一氧化碳(CO)、碳 氢化合物等主要污染物排 放,它不影响汽车的行驶性能,还能减 少有害气体的排 放量. 当前,我国燃料乙醇的生产大多以粮食为原料,如玉米、红薯等 . 这些粮食用于乙醇 的生 产虽 效率 较 高,但 是乙醇 产 量 受 到 粮食资源的限制容易引发粮食安全问题,难以长期满足能源需求. 因而需要寻找更加廉价的生物质废弃物进行燃料乙醇的生产,牛粪生物质资源以其量大易得逐渐引起研究者的关注.

5、沼液生物柴油化利用
微藻被认为是一种极具潜力的生物柴油生产原料  ,微藻的培养需要大量的化学肥料,而牛粪厌氧消化产生的沼液可以作为一种替代原料用于微藻的培养 . 沼液中含有丰富的N、P、K、Mg、有机物等营养物质 ,将沼液用于微藻的培养,不仅可通过微藻对N、P等元素的吸收而净化沼液,还能节约微藻培养费用,降低微藻生物柴油的生产成本 . Raja等评估了利用牛粪中的N、 P培养藻类生产生物能源的潜能,生物能源产量达到每年5.6亿GJ,能够满足美国2%的能源需求。

6、沼液燃料乙醇化利用
浮萍是常见的漂 浮植物,生产周期短、生产总量高,浮萍放养体系对养 殖污 水的净 化 效 果显著,因其广泛的适 应
性和 较 好的污水净 化能力受到广泛关注.

7、展望

牛粪生物质 资源的综 合利用主 要包括肥 料 化、能源化和生物基产品生产三大方面,开发多种工艺技术,可扩展牛
粪生物质资源利用途径,实现牛粪资源再生利用.牛粪肥料化利用不仅可以充分利用牛粪中富含的N、P、K等 有机质,为动植物生长提 供丰富的营养 物质,促 进畜牧业和种植业的发展,同时牛粪肥料化利用处理工艺简单、技术成熟、成本较低、一次性处理量大,可以大规模推广使用.然而在畜禽养殖过程中使用的添加剂大部分残留在粪便中,如重金属、病原菌及各种激 素、抗生素等,在今后对牛粪肥料化处理的研究应集中在高效性和无害化方面,从而使牛粪资源得到综合有效的利用.牛粪能源化利用主要是利用牛粪发酵生产沼气和燃料乙醇. 沼气和燃料乙醇作为清洁可再 生能源,能在一定程度上补充到能源结 构中,作为一种替 代能源使用,缓解日益 严重的能源危机,同时在环境保护方面具 有重要意义. 沼液和沼渣可进一步用于微藻和浮萍的培养,在净化水质的同时其生物质可用于生物柴油生产,具 有广泛的应 用前景. 北方冷地区的沼气产气率 较低,影响了牛粪沼气化利用的推广,应加强对沼气工程建设的技术研究,稳定沼气发酵温度,提高产率. 牛粪用于燃料乙醇的生产需要优化预处理和酶水解条件,提高木质纤维素屏障的破除作用,释放出更多的可发酵性糖类物质. 筛选和分离产纤维素酶菌株,降低纤维素酶投 入量,同时利用基因工程技 术,构建糖利用范围广、乙醇得率高的菌株,提高糖利用率,使廉价的牛粪生物质资源在
燃料乙醇生产中得以充分利用.牛粪生物质资源的高效、高值利用将越来越受到人们的关注,发展综 合循环利用模式,扩展牛粪利用途 径,充分利用牛粪中的营养物质生产生物基产品,在保护环境的同时也能取得良好的经济效益.