干法和濕法豬發(fā)酵床墊料中磷的變化規(guī)律研究

張 印，焦洪超，林 海，郭建鳳，盛清凱＊

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 畜 牧獸醫(yī)研究所，山東省畜禽疫病防治與繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì) 南250100；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng) 物科技學(xué)院，山東 泰 安271018）

發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)，即含有鋸末、稻殼、發(fā)酵床菌種的混合墊料生長(zhǎng)，糞尿免清理，糞污被墊料中的微生物分解，豬舍無(wú)臭味［1］。該技術(shù)作為一種福利、環(huán)保、資源循環(huán)利用養(yǎng)殖技術(shù)，不同于我國(guó)目前常見(jiàn)的水泥地面養(yǎng)豬方法，最近幾年發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)正在我國(guó)推廣。目前推廣的發(fā)酵床制作方法主要為“濕法”，即將各種墊料原料以及發(fā)酵床菌種混勻后，加水調(diào)濕至水分含量40%～60%，然后堆積發(fā)酵，將發(fā)酵成功后的墊料鋪入發(fā)酵池進(jìn)行養(yǎng)豬。為了降低制作發(fā)酵床的勞動(dòng)成本，國(guó)內(nèi)一些單位推廣“干法”制作方法［2］，即將墊料原料鋪進(jìn)發(fā)酵池的同時(shí)與菌種混合，鋪滿墊料后即可以養(yǎng)豬，各種原料混合過(guò)程中不加水。和濕法發(fā)酵床相比，干法發(fā)酵床省水省力。但干法發(fā)酵床和濕法發(fā)酵床在豬糞污中氮、磷、碳等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化能力方面，即糞污消納能力方面有何差異尚未見(jiàn)報(bào)道。發(fā)酵床養(yǎng)殖的最終目的為消納糞污對(duì)環(huán)境的不利影響。研究干法和濕法發(fā)酵床墊料中氮、磷、碳等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化情況，有助于完善發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)，促進(jìn)養(yǎng)殖技術(shù)的提升。

發(fā)酵床墊料經(jīng)多次利用后作為肥料使用。我國(guó)有74% 的耕地土壤缺磷，土壤中95%以上的磷為無(wú)效磷，作物很難直接吸收利用［3］。土壤、作物對(duì)墊料中磷的吸收利用情況尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)對(duì)干法發(fā)酵床和濕法發(fā)酵床墊料中磷的變化規(guī)律進(jìn)行研究，為養(yǎng)殖生產(chǎn)以及墊料循環(huán)利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

鋸末、稻殼、麩皮市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)；發(fā)酵床菌種，山東省農(nóng)科院畜牧獸醫(yī)研究所研制，納豆芽孢桿菌含量高于1×108個(gè)／g。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)濕法發(fā)酵床制作方法，將鋸末、稻殼、豬糞、麩皮及發(fā)酵床菌種按40%、50%、10%、2.0 kg／m3、200 g／m3比例混合均勻，均分為兩份，一份直接鋪入豬舍內(nèi)，為干法發(fā)酵床；一份加水調(diào)節(jié)水分含量至40%左右，堆積發(fā)酵成功后，鋪入豬舍內(nèi)，為濕法發(fā)酵床。發(fā)酵床墊料厚度為80 cm。將發(fā)酵床均分為10欄，濕法發(fā)酵床和干法發(fā)酵床各5欄，每欄面積30 m2，飼養(yǎng)20頭豬。根據(jù)飼養(yǎng)管理規(guī)程，進(jìn)行日常生豬飼養(yǎng)與墊料管理。出欄2批生豬后，發(fā)酵床每欄選取4處代表性位點(diǎn)，分別在每處位點(diǎn)同等深度的墊料表層（深2 cm處）、中層（深30 cm處）、底層（距床底2 cm處）測(cè)定墊料溫度，取墊料樣品并進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)試指標(biāo)及檢測(cè)方法

1.3.1 p H測(cè)定 取墊料用去離子水按1：20（W／V）比例稀釋，用p H計(jì)測(cè)定溶液p H。

1.3.2 總磷、植酸磷、有效磷的測(cè)定 將墊料粉碎后測(cè)定總磷、植酸磷、有效磷?？偭撞捎?GB／T6437-2002［4］所示方 法 測(cè) 定；植 酸 磷 采 用 TCA法［5］測(cè)定；有效磷用碳酸氫鈉浸提法［6］測(cè)定。

1.3.3 脲酶、植酸酶及中性磷酸酶活性 將墊料與水按質(zhì)量比1：5比例稀釋后測(cè)定上清液中酶的活性。脲酶、植酸酶采用進(jìn)口的ELISA試劑盒測(cè)定。中性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法［7］。中性磷酸酶酶活性以每克墊料24 h后將磷酸苯二鈉轉(zhuǎn)化成酚的毫克數(shù)表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理

按雙因素模型采用SAS（V9.1）軟件GLM程序?qū)λ袛?shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析發(fā)酵床種類效應(yīng)、墊料深度效應(yīng)及其互作效應(yīng)；以Duncan氏法進(jìn)行多重比較，P＜0.01為差異極顯著，P＜0.05為差異顯著。數(shù)據(jù)結(jié)果用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵床墊料p H和墊料溫度的變化

發(fā)酵床種類對(duì)水分含量有顯著影響，濕法發(fā)酵床水分含量均值顯著高于干法發(fā)酵床（P＜0.05）。墊料深度對(duì)水分含量存在極顯著影響（P＜0.01），隨著墊料深度的增加，濕法發(fā)酵床中水分含量逐漸增加，而干法發(fā)酵床中墊料水分含量逐漸減少（表1）。發(fā)酵床種類對(duì)墊料p H有極顯著影響，濕法墊料p H均值極顯著低于干法發(fā)酵床（P＜0.01）。墊料深度對(duì)p H也有極顯著影響，并且二者存在互作相應(yīng)（P＜0.01）。發(fā)酵床種類對(duì)墊料溫度有顯著影響，濕法墊料溫度均值極顯著高于干法發(fā)酵床（P＜0.01），二者墊料中層溫度都最高（P＜0.01）。

表1 不同發(fā)酵床墊料不同深度p H和墊料溫度的變化Table 1 Chang of p H and temperature in different litters

2.2 不同發(fā)酵床墊料中磷的變化

發(fā)酵床種類對(duì)總磷含量無(wú)影響（表2），濕法發(fā)酵床和干法發(fā)酵床總磷含量的均值無(wú)顯著差異。墊料深度對(duì)總磷有極顯著影響（P＜0.01），濕法發(fā)酵床和干法發(fā)酵床都是中層總磷含量最高。發(fā)酵床種類和墊料深度對(duì)植酸磷都有極顯著影響（P＜0.01），濕法發(fā)酵床和干法發(fā)酵床都是中層植酸磷含量最高（P＜0.01），濕法發(fā)酵床植酸磷含量均值極顯著低于干法發(fā)酵床（P＜0.01）。發(fā)酵床種類對(duì)有效磷有顯著影響，濕法發(fā)酵床有效磷含量均值顯著高于干法發(fā)酵床（P＜0.05）。墊料深度對(duì)有效磷含量有極顯著影響，濕法發(fā)酵床和干法發(fā)酵床兩種墊料墊料中層有效磷含量最高（P＜0.01）。

表2 發(fā)酵床墊料中磷的變化Table 2 Change of phosphorus in different litters

2.3 不同發(fā)酵床墊料中酶活的變化

表3中發(fā)酵床種類對(duì)植酸酶酶活性有極顯著影響（P＝0.0082），對(duì)中性磷酸酶活性有顯著影響（P＜0.05），對(duì)脲酶活性有極顯著影響（P＜0.001），濕法發(fā)酵床植酸酶、中性磷酸酶、脲酶活性的均值都顯著高于干法發(fā)酵床。墊料深度對(duì)植酸酶、中性磷酸酶和脲酶都有極顯著影響（P＜0.01），濕法發(fā)酵床和干法發(fā)酵床都是中層墊料的酶活性最高。

表3 酵床墊料中植酸酶、中性磷酸酶和脲酶的變化Table 3 Change of phytase，neutral phosphotase and urease in different litters

3 討 論

干法發(fā)酵床和濕法發(fā)酵床制作程序相比，干法發(fā)酵床缺少了加水調(diào)濕步驟，此舉節(jié)省了勞力，縮短了發(fā)酵床制作時(shí)間，并且延長(zhǎng)墊料的使用壽命，有利于發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)的推廣，但目前尚未見(jiàn)兩種發(fā)酵床應(yīng)用效果比較的研究報(bào)道。本試驗(yàn)中干法發(fā)酵床水分含量低于濕法發(fā)酵床，發(fā)酵溫度低于濕法發(fā)酵床，這與發(fā)酵床菌種需在一定水分環(huán)境下分解糞尿產(chǎn)生生物熱有關(guān)。墊料溫度的變化又影響著發(fā)酵床內(nèi)微生物種類［8］、含量及其分泌酶酶活性的改變。

墊料深度對(duì)墊料溫度有顯著影響，墊料中層溫度最高，表層和底層低于中層，該結(jié)果和龔俊勇等［9］相似。墊料中的微生物分解糞尿分解產(chǎn)生生物熱，墊料作為熱的不良導(dǎo)體，中層墊料溫度高；表層與外界空氣環(huán)境接觸，表層溫度低；墊料底層與發(fā)酵池水泥地面接觸，底層溫度低。龔俊勇等報(bào)道墊料表層真菌數(shù)量顯著高于墊料中底層。表層、中層、底層墊料溫度以及外界媒介的差異可能是不同層次墊料微生物差異的主要原因。

墊料中的磷主要來(lái)源于豬糞尿中的磷和墊料原料中的磷。由于干法發(fā)酵床和濕法發(fā)酵床飼養(yǎng)的生豬數(shù)量和墊料原料組成一致，這與本試驗(yàn)中墊料種類對(duì)墊料總磷含量無(wú)影響結(jié)果一致。墊料中的磷分為無(wú)機(jī)磷和有機(jī)磷。無(wú)機(jī)磷主要來(lái)源于飼料及微生物代謝物，有機(jī)磷主要來(lái)源于豬糞、墊料原料及微生物的代謝。植酸磷作為一種有機(jī)磷，存在于墊料原料的植酸中，在植酸酶的作用下被水解為肌醇和無(wú)機(jī)磷。有效磷也稱為速效磷，是墊料中可被植物吸收的磷組分，包括全部水溶性磷、部分吸附態(tài)磷及有機(jī)態(tài)磷。磷酸酶不但能礦化有機(jī)磷，而且還能促進(jìn)植物對(duì)無(wú)機(jī)磷的吸收。脲酶是影響尿素氮利用的關(guān)鍵酶，其活性的高低影響著氮磷的降解與利用。植酸磷含量與植酸酶的活性、有機(jī)磷含量與磷酸酶的活性直接相關(guān)。本試驗(yàn)中墊料深度對(duì)植酸磷、有效磷、植酸酶、中性磷酸酶、脲酶都有顯著影響，表明墊料中有機(jī)磷的降解與墊料深度有關(guān)。墊料中層植酸酶、中性磷酸酶脲酶的酶活性、有效磷含量都最高，說(shuō)明發(fā)酵床中磷的降解與轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在墊料中層，無(wú)論是濕法發(fā)酵床還是干法發(fā)酵床。

較多研究表明，中層墊料脲酶活性最高，脲酶活性與墊料溫度相關(guān)。張莉等［10］發(fā)現(xiàn)墊料5 cm處的墊料溫度由開(kāi)始的30℃急劇升高，第10天達(dá)到45℃以上，然后逐漸下降，墊料中的脲酶、蛋白酶、纖維素酶、過(guò)氧化氫酶活性升高，第10天酶活性最高，除脲酶外其余3種酶的活性在第25天開(kāi)始降低。何文祥等［11］對(duì)土壤脲酶活性檢測(cè)也發(fā)現(xiàn)了相似結(jié)果，即土壤中脲酶的活性隨著土壤溫度的升高而升高，土壤脲酶作用的最適溫度為60℃。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)植酸酶的活性也與墊料溫度相關(guān)。目前尚未見(jiàn)墊料中具體產(chǎn)植酸酶的微生物的報(bào)道。堆肥中含有多種分泌植酸酶的微生物［12-13］。目前發(fā)現(xiàn)200多種真菌可以產(chǎn)生植酸酶，大部分微生物植酸酶的最適溫度介于40～60℃之間，來(lái)自細(xì)菌的植酸酶的最適p H接近中性，而來(lái)自真菌的植酸酶最適p H一般為2.5～6［14］。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)中性磷酸酶的活性也與墊料溫度相關(guān)，目前尚未見(jiàn)墊料中具體分泌中性磷酸酶的微生物的報(bào)道。堆肥中含有分泌產(chǎn)中性磷酸酶的微生物［15-17］。

和濕法發(fā)酵床相比，干法發(fā)酵床制作過(guò)程中不加水，干法發(fā)酵床中的水分主要來(lái)源于豬糞尿以及飲水嘴的漏水，此舉省工省力，但導(dǎo)致墊料中水分含量低，最終導(dǎo)致植酸酶、脲酶等酶活性以及墊料溫度低于濕法發(fā)酵床，降低了磷的降解能力。目前未見(jiàn)墊料中最佳水分含量及水分含量對(duì)墊料微生物影響的報(bào)道。一般認(rèn)為墊料中水分含量在50%左右為宜。在適宜的水分含量下，微生物分泌植酸酶等分解糞尿，并產(chǎn)生生物熱，使豬舍無(wú)臭味。一些結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤保持適當(dāng)?shù)乃趾?，有助于土壤中脲酶?8-19］、磷酸酶［20］、植酸酶［21］的酶活。盡管干法發(fā)酵床和濕法發(fā)酵床都在正常運(yùn)行狀態(tài)，但兩種方法降解磷的能力存在差異。為了提高干法發(fā)酵床消納糞污的效果，建議養(yǎng)殖場(chǎng)在發(fā)酵床養(yǎng)殖過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)增加墊料中的水分含量。

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