發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)的應用研究進展

王遠孝,王 恬

(南京農(nóng)業(yè)大學動物科技學院,江蘇南京210095)

養(yǎng)豬業(yè)是畜牧業(yè)的重要產(chǎn)業(yè)部門,近年來迅猛發(fā)展,國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,2009年我國生豬出欄6.4億頭,較上年增長5.7%;生豬存欄4.7億頭,增長1.5%。我國傳統(tǒng)的規(guī)?；s化飼養(yǎng)方式一般采用水泥地面,存在著一定的弊端,一是豬糞便集中排放對養(yǎng)殖環(huán)境和周邊環(huán)境造成威脅;二是抗生素等藥物濫用導致藥物殘留和細菌產(chǎn)生抗藥性,并影響豬肉品質(zhì)。這些問題日益凸顯,制約了養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。隨著人們生活水平的提高,對環(huán)境和豬肉品質(zhì)的要求有了更大的提高。因此,在養(yǎng)豬業(yè)中,迫切需要探索一條健康的養(yǎng)殖模式。在這種情形下,近幾年我國很多地區(qū)引進了發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)[1]。該技術(shù)基于控制畜禽糞便排放與污染,追隨自然農(nóng)業(yè)理念,無沖洗作業(yè)而節(jié)水,低排放可緩解養(yǎng)豬場的環(huán)境污染問題[2],是一種無污染、“零排放”的有機農(nóng)業(yè)技術(shù)。王遠孝等[1]對豬用發(fā)酵床的制作與管理做了詳細的綜述,隨著該技術(shù)在國內(nèi)應用日漸推廣,取得了很好的應用效果,但也出現(xiàn)了一些問題,本文就發(fā)酵床養(yǎng)豬的最新應用研究進展展開綜述,為其進一步推廣提供技術(shù)支持。

1 發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)簡介

日本最早從事豬發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)研究,于1970年建立了第一個以木屑作墊料的發(fā)酵床養(yǎng)豬系統(tǒng)。加拿大Biotech公司于1985年推出一個以秸稈為深層墊料的發(fā)酵床系統(tǒng)。目前,日本自然農(nóng)業(yè)協(xié)會、山岸協(xié)會、鹿兒島大學,以及韓國自然農(nóng)業(yè)協(xié)會都在大力推廣和應用這項技術(shù)。我國鎮(zhèn)江市最先從日本引進這一技術(shù),繼而在全國推廣[3]。

發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù),是基于控制畜禽糞便排放與污染的一種養(yǎng)殖方式,其基本做法是在畜舍內(nèi)鋪設厚墊料,豬在墊料上飼養(yǎng),糞尿和墊料被混合發(fā)酵,豬飼育和糞尿處理同時在畜舍內(nèi)完成的飼養(yǎng)方式,它利用全新的自然農(nóng)業(yè)理念和微生物處理技術(shù),實現(xiàn)養(yǎng)豬低排放、無臭氣、緩解規(guī)模養(yǎng)豬場的環(huán)境污染問題,是一種全新的環(huán)保養(yǎng)豬方式[1-2],又稱為土著菌發(fā)酵床養(yǎng)豬法或自然養(yǎng)豬法。

2 發(fā)酵床養(yǎng)豬類型

豬用發(fā)酵床養(yǎng)豬按墊料位置可分為分地上式、地下式和半地下式三種[2]。發(fā)酵床墊料的位置設置主要是能創(chuàng)造一個通氣環(huán)境,形成通氣發(fā)酵,其重點就是墊料不能過濕或水浸,否則形成厭氧環(huán)境,造成通氣發(fā)酵停滯。因此,在地下水位高的地方,要采用地上式或半地下式,以防被地下水侵浸。地下水位低于1.5米以下的地區(qū),可以用地下式,節(jié)約建筑成本,也便于管理[4]。微生物發(fā)酵床可用于飼養(yǎng)生長育肥豬,繁殖母豬,也可作為繁殖豬舍中的交配場地,保護種公豬的肢蹄。通過改造,發(fā)酵床也可用于飼養(yǎng)肉牛、奶牛和肉雞等[5-6]。

按菌種來源和制作方式,發(fā)酵床可分為土著菌發(fā)酵床、優(yōu)勢菌種接種發(fā)酵床、林蔭落葉墊料發(fā)酵床和自然發(fā)酵床(Native Bio-bed)等。土著菌發(fā)酵床就是通常所說的日本發(fā)酵床養(yǎng)豬模式[2],與優(yōu)勢菌種接種法比較相似,均需采集、分離和制備菌種,并在墊料中進行接種,以鋸末、稻殼等農(nóng)作物纖維作為發(fā)酵墊料。林蔭落葉墊料法,其菌種來源主要來源于落葉,適用于林區(qū),因落葉資源的局限性使其推廣有其局限性。這三種方式均需要接種優(yōu)勢菌種,并噴灑營養(yǎng)液,技術(shù)比較復雜[7]。南京農(nóng)業(yè)大學的王遠孝等[8-9]研制了一種更為簡便的豬用發(fā)酵床-自然發(fā)酵床,并在實際應用中取得成功,此法主要利用動物糞便中的微生物,利用土、木屑、牛糞和豬糞等原材料制成墊料,無須額外添加菌種和噴灑營養(yǎng)液,技術(shù)簡單,推廣優(yōu)勢明顯。

3 發(fā)酵床工作機理

發(fā)酵床墊料中的優(yōu)勢菌群的形成,關(guān)系到發(fā)酵溫度、豬舍除臭、病原菌的抑制和糞便的腐熟是否成功。研究表明,這些優(yōu)勢菌群主要是一些兼性好氧菌,這類細菌既可以在有氧氣的條件下生活也可以在無氧的條件下生活,有氧時通過呼吸產(chǎn)能,無氧時通過發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能,在發(fā)酵過程中一般以有氧生長為主,如大腸埃希菌、產(chǎn)氣腸桿菌以及芽孢桿菌和釀酒酵母等[4]。張慶寧等[10在發(fā)酵床墊料中篩選獲得14株優(yōu)勢細菌,所測的14株細菌均屬于芽孢桿菌屬,分屬于枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌等這些細菌在發(fā)酵床發(fā)酵前期,溫度升至50℃之前,都能夠很好地生長繁殖,而墊料溫度達到40℃左右時,可認為發(fā)酵床形成[2]。

由于發(fā)酵床主要利用兼性好氧菌的好氧發(fā)酵,因此發(fā)酵床飼養(yǎng)技術(shù)的核心就是創(chuàng)造有氧環(huán)境。木屑和秸稈都是多孔結(jié)構(gòu),可以吸附空氣和水分,是理想的豬床墊料組分。糞便中的微生物在氧氣供應充分時,代謝旺盛,可以快速降解糞便中的有機物質(zhì)為無機物,這與機肥廠的通氣發(fā)酵技術(shù)快速生產(chǎn)有機肥非常類似[4]。發(fā)酵床中優(yōu)勢菌種大多數(shù)能夠分泌過氧化氫酶、脲酶、蛋白酶等酶類,利用豬糞迅速生長,除臭效果良好[10]。Chan等[11]研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵床養(yǎng)豬方式可減少氨、氧化亞氮、硫化氫、吲哚、3-甲基吲哚等臭味物質(zhì)產(chǎn)生和揮發(fā)。

4 發(fā)酵床養(yǎng)豬的應用效果

4.1 改善豬舍和周圍環(huán)境

微生物發(fā)酵床養(yǎng)豬,利用墊料里的土壤微生物發(fā)酵,迅速有效地降解、轉(zhuǎn)化豬的排泄物,不需用水沖刷地面,從而沒有任何廢棄物、排泄物排出養(yǎng)豬場,大大減輕了養(yǎng)豬業(yè)對周圍環(huán)境的污染。發(fā)酵床豬舍內(nèi)無臭,少蚊蠅[2],符合國家無公害產(chǎn)地環(huán)境標準(GB/T 18407.3-2001)。Chan等[11]研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵床養(yǎng)豬方式可減少臭味物質(zhì)產(chǎn)生和揮發(fā)。王誠等[12]研究發(fā)現(xiàn),與水泥地面豬舍相比,發(fā)酵床豬舍的環(huán)境得到顯著改善,舍內(nèi)懸浮顆粒濃度及氨氣濃度極顯著低于水泥地面豬舍,這也與Philippea等[13]的研究結(jié)果相符。王遠孝等[9]對自然發(fā)酵床的豬舍環(huán)境監(jiān)測發(fā)現(xiàn),空氣中PM10濃度隨發(fā)酵床的形成逐漸下降,顯著低于畜禽場環(huán)境質(zhì)量標準。

4.2 減少疾病的發(fā)生

發(fā)酵床墊料內(nèi)為微生態(tài)平衡環(huán)境,平衡穩(wěn)定的微生態(tài)區(qū)系可抑制有害微生物的繁殖,有利于保持豬腸道健康,豬發(fā)病率特別是呼吸道和消化道疾病和死亡率明顯降低[14]。劉振欽等[18]發(fā)現(xiàn)水泥地面飼養(yǎng)豬的死亡率是發(fā)酵床的16.4倍。此可能由于在發(fā)酵床中菌種的代謝產(chǎn)物能夠抑制某些病原菌生長,另一方面,所篩菌株能夠利用豬糞,具有很強的生長優(yōu)勢,這樣就保證了發(fā)酵床內(nèi)病原菌不至于大量繁殖[10]。發(fā)酵床中優(yōu)勢芽孢桿菌大部分對常用抗生素敏感,應用過程不會引入抗藥性基因,并且由于其抑菌作用和免用抗生素,可以顯著降低發(fā)酵床上飼養(yǎng)豬腸道抗藥性及藥物殘留[10]。另外,發(fā)酵床養(yǎng)殖方式可提高豬血清IgA、IgG含量[12],有利于提高機體的免疫力。常規(guī)集約化豬場冬季常常采取密閉保暖措施,豬舍內(nèi)相對濕度和氨氣濃度較高,豬免疫力降低,造成呼吸系統(tǒng)疾病頻發(fā)[12]。因此,發(fā)酵床豬舍豬患病幾率顯著低于常規(guī)水泥地面飼養(yǎng)方式。

4.3 改善生產(chǎn)性能

發(fā)酵床墊料松軟,舍內(nèi)環(huán)境良好,適合豬的自然生活習性,最大的滿足了豬的行為需要,福利狀況明顯改觀。墊料中的優(yōu)勢菌種可在特定時期能夠產(chǎn)生某些物質(zhì)對金黃色釀膿葡萄球菌和大腸埃希菌的生長產(chǎn)生抑制作用,達到抑制病原菌,促進豬生長的作用[10]。王誠等[12]研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵床上飼養(yǎng)的豬日增重增加5.26%,料重比降低2.57%,顯著提高豬的生產(chǎn)水平。段淇斌等[15]發(fā)現(xiàn),杜長大三元商品育肥豬在發(fā)酵床上飼養(yǎng),與常飼養(yǎng)規(guī)模式比較,頭均日增重提高12.46%,差異顯著,飼料節(jié)省5.75%,生產(chǎn)效果顯著提高。趙漢珪[16]發(fā)現(xiàn)育肥豬養(yǎng)到105 kg時,普通飼養(yǎng)需要330 kg飼料,而發(fā)酵床養(yǎng)豬僅需230 kg～270 kg,生長育肥期縮短10 d～15 d。

4.4 改善豬肉品質(zhì)

利用發(fā)酵床養(yǎng)豬法生產(chǎn)的豬肉,色澤鮮艷,肉味鮮美,富有彈性,肌內(nèi)脂肪含量適中,豬肉品質(zhì)得到了很大的提高,生產(chǎn)出真正意義上的無公害有機豬肉。王誠等[12]研究發(fā)現(xiàn),發(fā)酵床養(yǎng)殖模式較常規(guī)水泥地面飼養(yǎng)生產(chǎn)的豬肉大理石紋評分提高7.35%,失水率降低17.30%,肌內(nèi)脂肪試驗組顯著高于對照組,表明發(fā)酵床養(yǎng)殖模式可以明顯改善豬肉的品質(zhì)。

4.5 降低養(yǎng)殖成本

發(fā)酵床養(yǎng)豬無糞便污染,不需要每天用水沖圈,清糞和掃圈,大大降低了工人的勞動強度和養(yǎng)殖成本,并能取得理想的效果。采用發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù),豬場可節(jié)約水90%[7],每頭豬可節(jié)省水、電及工本費15元左右,增收節(jié)支40元左右[17]。由于豬糞、尿被微生物分解轉(zhuǎn)化為可被豬食用的無機物和菌蛋白質(zhì),而且鋸屑中的木質(zhì)纖維和半纖維也可被降解轉(zhuǎn)化成易發(fā)酵的糖類,豬通過翻拱食用,給豬提供了一定的蛋白質(zhì)等營養(yǎng),從而減少了精飼料的供應[4],施光發(fā)等[7]發(fā)現(xiàn)發(fā)酵床養(yǎng)豬日增重可提高85%,豬每千克增重可節(jié)省飼料0.3 kg。劉振欽等[18]調(diào)查發(fā)現(xiàn),發(fā)酵床養(yǎng)豬飼料平均節(jié)省29.3%,日增重增加0.33 kg/頭。

5 存在的問題及探討

5.1 加強管理,防止發(fā)酵停滯

發(fā)酵床養(yǎng)豬與常規(guī)水泥地面飼養(yǎng)在日常管理上存在一定差異。不堆積、不雨淋、不水浸是發(fā)酵床成功的“三要素”,因此日常翻動墊料對發(fā)酵的維持非常重要。從豬開始被飼養(yǎng)于發(fā)酵床上,由于糞便隨時被分解,分區(qū)顯得不重要,發(fā)酵床到處都是休息和游戲區(qū),且糞便分散均勻,有利于發(fā)酵的形成,糞便堆積,造成局部濕度過大,破壞通氣環(huán)境,不利于通氣發(fā)酵,因此,發(fā)酵床養(yǎng)豬方式要避免豬形成定點排糞的習性。另外,夏天要注意防暑降溫,特別是在南方地區(qū),發(fā)酵熱增加畜舍熱負荷,在舍內(nèi)設計1/3水泥地面,有利于防暑[4,19],同時水泥地面和發(fā)酵床床面可豐富舍內(nèi)環(huán)境,有益于滿足不同豬的行為需要。在不同季節(jié),豬可以自主選擇適宜休息區(qū)域。

5.2 重金屬殘留

在發(fā)酵床養(yǎng)豬過程中可能導致重金屬元素的堆積。豬糞中含有較高濃度的Cu、Zn和As等重金屬[20],這主要與飼料添加礦物元素有關(guān)。重金屬超標問題在養(yǎng)殖場中非常普遍,由于金屬元素的稀少利用較低,約70%～80%的金屬元素會隨糞便排出。發(fā)酵床養(yǎng)殖模式中豬排出的金屬元素都積聚在發(fā)酵床的墊料中,并隨發(fā)酵床使用年限的增加而增加。李娜等[21]調(diào)查發(fā)現(xiàn),飼喂高銅飼料的發(fā)酵床墊料中沉積了高水平的銅,且第一年的墊料干物質(zhì)銅含量顯著低于使用三年的墊料。高水平重金屬在墊料中蓄積對微生物有殺滅作用,影響發(fā)酵,因此,在需用飼料時,盡量選用不含或含低水平重金屬的飼料。

5.3 使用年限

發(fā)酵床的使用常采用常年不清理模式,其使用年限與墊料厚度和日常管理有關(guān)。發(fā)酵床材料厚度一般在100 cm,日本國內(nèi)發(fā)酵床使用年限可達10年～20年[2]。若日常管理不當或使用含高水平抗生素和重金屬的飼料,可顯著降低發(fā)酵床的使用年限。在每個飼養(yǎng)周期結(jié)束時,將表層墊料在舍內(nèi)或移出豬舍堆積進行一次高溫發(fā)酵,空閑7 d～10 d,舍內(nèi)清洗消毒,同時上層補充新素材[4],可延長使用年限。

總之,發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)遵循自然農(nóng)業(yè)理念,利用自然界中的存在的微生物和有機墊料,在豬的飼養(yǎng)過程中,完成糞便處理,實現(xiàn)無污染、“零”排放,改善豬的福利,有利于健康生長,并改善生產(chǎn)性能,降低養(yǎng)殖成本,應用前景廣闊。發(fā)酵床制作中額外添加的菌種和營養(yǎng)液都會增加發(fā)酵床成本,發(fā)酵前處理也使簡單的技術(shù)變?yōu)閺碗s,如何使發(fā)酵床養(yǎng)豬變得簡單易行,自然發(fā)酵床養(yǎng)殖模式是一種很好的選擇。

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