發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)的研究進(jìn)展

孫佳棟 田科雄

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410128）

發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)的研究進(jìn)展

孫佳棟 田科雄*

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙 410128）

近年來，我國生豬產(chǎn)業(yè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，規(guī)?；?、集約化的養(yǎng)殖場不斷增加，與此同時，豬舍糞便、污水的排放也日益劇增，且這個問題越來越嚴(yán)重，成為制約生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素，發(fā)酵床養(yǎng)殖模式不僅能夠解決這個問題，還可顯著提高豬群的生產(chǎn)性能和肉質(zhì)品質(zhì)。本文分別對發(fā)酵床的概念、技術(shù)要點、生產(chǎn)的必要性和目前存在的問題等四方面作一綜述，以期為生豬養(yǎng)殖者提供參考。

發(fā)酵床；養(yǎng)豬；微生物；菌種；碳氮比

生豬產(chǎn)業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)和人民生活中起著極其重要的作用，但規(guī)?；i場產(chǎn)生大量污水和糞便，且不能及時在農(nóng)業(yè)中被利用，也難以有效處理，成為制約生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素[1]。如今生豬產(chǎn)業(yè)面臨環(huán)境污染、品質(zhì)與健康問題、效益亟待提高三大困境，解決生豬產(chǎn)業(yè)給環(huán)境帶來的壓力，變廢為寶，在減少環(huán)境污染和不增加投入前提下，降低勞動強(qiáng)度，并培養(yǎng)出健康無病的豬，一直是國家、畜牧科研工作者和廣大養(yǎng)豬者共同追求的目標(biāo)，如今國內(nèi)外流行的發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)可以很好地解決現(xiàn)代生豬產(chǎn)業(yè)遇到的難題。大量研究表明，豬舍內(nèi)部的NH3和H2S氣體在發(fā)酵床養(yǎng)殖模式下能夠顯著降低，且與傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式相比，豬的生長性能和免疫功能也能夠提高[2-4]，因此加大對發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)的研究意義重大。

1 發(fā)酵床的概念

發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)首先由日本民間發(fā)現(xiàn)，并應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中，目前在日本和韓國得到了大力推廣和應(yīng)用，我國也在近幾年引進(jìn)該項技術(shù)，民間也叫“自然養(yǎng)豬法”、“零排放養(yǎng)豬法”或“生物環(huán)保養(yǎng)豬法”[5]。

自然環(huán)境中存在三種生物體系，分別為動物、植物和微生物，它們之間相互聯(lián)系、相互影響，促進(jìn)物質(zhì)的循環(huán)轉(zhuǎn)化，發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)也是利用這個原理，通過科技手段采集有益微生物，進(jìn)行培養(yǎng)、提純和擴(kuò)繁等工藝流程，制備活力強(qiáng)大的功能微生物作為能量循環(huán)的關(guān)鍵性物質(zhì)，再將此功能微生物按一定比例與墊料混合。墊料一般由鋸末、稻殼、秸稈以及一些輔助材料組成，能滿足舍內(nèi)豬群對保溫、通風(fēng)和微生物正常生活的需求，并能調(diào)節(jié)其碳氮比和酸堿度[6]。采用這種方式養(yǎng)豬，豬群的排泄物能夠及時為微生物所降解、消化和轉(zhuǎn)化，有益微生物能夠不斷繁殖，形成的菌體蛋白被豬采食后，既能夠為機(jī)體提供部分必需氨基酸，一定程度上可以節(jié)省部分飼料，又可以提高畜體的整體免疫力、飼料轉(zhuǎn)化率，并降低投入產(chǎn)出比與料肉比[7]，陳玉紅等[6]研究表明出欄相同體重的育肥豬可節(jié)省飼料20%～30%，節(jié)省六至八成人工，吳清越[8]研究還發(fā)現(xiàn)發(fā)酵床養(yǎng)豬比常規(guī)方法能夠使生豬提前出欄10～12天，且使用3年后的墊料可直接作為生物有機(jī)肥，產(chǎn)生了良好的社會效益和生態(tài)效益。

2 發(fā)酵床的技術(shù)要點

2.1 菌種的組成

豬舍內(nèi)部的豬只排泄物由發(fā)酵床中的菌種降解，菌種的組成直接影響排泄物的降解效率，發(fā)酵過程中需要不同種類的菌種分工合作，不斷地分解糞便中的淀粉、糖類以及纖維素等有機(jī)物質(zhì)[9]。同時，我們也需要考慮發(fā)酵床的溫度范圍，溫度過低，不能消滅糞便中的有害病菌，會危害畜體；溫度過高，菌群代謝旺盛，發(fā)酵床的墊料會很快被分解代謝，縮短使用年限；理想的發(fā)酵床溫度應(yīng)控制在50℃左右[10]。影響發(fā)酵床溫度變化的因素主要是水分和透氣性，在水分充足的情況下，微生物發(fā)酵強(qiáng)度增加，溫度升高；在水分較少而透氣性不良的情況下，溫度也會局部升高，特別在夏天炎熱時，溫度的控制更加重要，此時我們可在豬舍中采用水簾降溫、調(diào)整墊料厚度和濕度等辦法來調(diào)節(jié)發(fā)酵床的溫度[11]；總之，發(fā)酵床中菌種的控制非常重要。

生產(chǎn)實踐中常用的菌種主要有乳酸菌、放線菌、芽孢桿菌、酵母菌和光合細(xì)菌，光合細(xì)菌能夠?qū)⒓S便中的無機(jī)氨、有機(jī)酸、糖類等物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無嗅無味的N2和自身的營養(yǎng)物質(zhì)，動物采食后能夠刺激腸道蠕動，增強(qiáng)動物的食物消化吸收率并促進(jìn)腸道廢物的排出[12-13]；酵母菌將光合細(xì)菌合成的糖類、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，同時其分泌物能促進(jìn)乳酸菌、放線菌等的增殖；乳酸菌的作用是產(chǎn)生乳酸，乳酸有殺菌的能力，能夠抑制有害細(xì)菌的繁殖并促進(jìn)有機(jī)物分解；芽孢桿菌是這些有益微生物的輔佐菌種，當(dāng)溫度過高時，酵母、光合細(xì)菌的分解活性將會被弱化，而這時的芽孢桿菌能彌補(bǔ)它們的缺失，起到發(fā)酵的作用，分解有機(jī)物，產(chǎn)生活性物質(zhì)，降低糞便中有害氣體的濃度。

2.2 發(fā)酵床的活性劑

發(fā)酵床上使用的菌種分為兩種，自行采集的非專業(yè)菌種和專業(yè)菌種，前者需要加入活性劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，專業(yè)菌種正常情況下不需要活性劑就可以發(fā)酵增殖[14]。當(dāng)發(fā)酵床用過一段時間后，墊料中的木屑會變薄變少，可以向其上面噴灑一定的活性劑以提高降解效率?；钚詣闹参矬w內(nèi)提取并經(jīng)發(fā)酵后形成[15]，主要用于調(diào)節(jié)發(fā)酵床上微生物的活性?；钚詣Πl(fā)酵床的循環(huán)利用有十分重要的作用，特別是在發(fā)酵床上微生物活性降低時，如不加活性劑就容易產(chǎn)生有害氣體，也會產(chǎn)生對畜體有害的細(xì)菌。另外，平時應(yīng)注意豬舍內(nèi)部情況，如果發(fā)現(xiàn)豬大便堆積較多，應(yīng)把活性劑朝糞便多的地方噴灑，以便于糞便充分分解。

2.3 發(fā)酵床墊料

發(fā)酵床墊料是發(fā)酵床養(yǎng)殖的關(guān)鍵，是技術(shù)的核心，墊料的原料一般都是由兩種農(nóng)作物或林作物組成，組合的是否合理直接影響發(fā)酵床的日常管理和有益微生物的繁殖，應(yīng)保證墊料組合滿足有益菌的生長需求和生產(chǎn)的需要。我們常用的墊料組合有“鋸末和麥秸、鋸末和秸稈、鋸末和花生殼以及鋸末和稻殼”，在這些組合的基礎(chǔ)上，也可考慮當(dāng)?shù)厍闆r適當(dāng)?shù)仂`活運(yùn)用，但是原料一定要保證具有良好的吸水性、保水性和透氣性，碳氮比要大。微生物生存也需要營養(yǎng)和能量，這主要來自于墊料和糞便中的有機(jī)物，碳水化合物提供食物來源，含氮化合物為微生物生長和繁殖提供細(xì)胞骨架。秦竹等[16]研究表明微生物的最適碳氮比為25︰1，低于20︰1時，微生物會因能量不足而導(dǎo)致活性受到抑制，高于30︰1時，雖然微生物活性很高，但墊料會被過快消耗而縮短使用年限。也有研究發(fā)現(xiàn)墊料的碳氮比可在30︰1～70︰1之間變化[17]，原因在于二者是在不同的地點和季節(jié)下測量的結(jié)果，所以在確定發(fā)酵床墊料碳氮比時，應(yīng)因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r來決定而非一成不變。微生物菌群發(fā)酵需要弱堿性，發(fā)酵過程會產(chǎn)生乳酸，降低環(huán)境中的pH值，鈍化微生物的發(fā)酵活性，如果在制作墊料時pH值偏高，就會導(dǎo)致氨大量揮發(fā)，同樣阻止微生物的發(fā)酵分解[18-19]。正常情況下，可將墊料不斷翻耙以促使墊料混合均勻的方式來調(diào)節(jié)pH值，滿足功能性菌群的正常生長。墊料厚度是決定發(fā)酵床溫度的重要因素，現(xiàn)在普遍認(rèn)為墊料厚度應(yīng)在60～100 cm之間，不得低于50 cm。

3 發(fā)酵床養(yǎng)殖的必要性

3.1 生產(chǎn)性能及肉質(zhì)品質(zhì)

生產(chǎn)性能的提高是養(yǎng)殖戶獲利的主要途徑之一，發(fā)酵床養(yǎng)殖能夠顯著提高豬的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，減輕糞便中多余的營養(yǎng)物質(zhì)對環(huán)境的污染，給豬群營造一個良好的生存環(huán)境。肌肉生長抑制基因（Myostatin,）負(fù)向調(diào)控肌肉的生長發(fā)育[20]，與常規(guī)水泥地面飼養(yǎng)相比，處于發(fā)酵床養(yǎng)殖的豬只，臀肌mRNA基因相對表達(dá)量并未出現(xiàn)顯著性差異，但是與常規(guī)飼養(yǎng)相比，其相對表達(dá)量降低8.6%，不同的飼養(yǎng)環(huán)境會影響動物的采食、運(yùn)動和生長發(fā)育，也會影響基因的表達(dá)，發(fā)酵床養(yǎng)殖給豬提供了足夠的活動空間，增加了運(yùn)動量，使得肌肉細(xì)胞內(nèi)容物增加、肌纖維直徑增大，而這些都可能通過基因表達(dá)量的降低來實現(xiàn)，但不影響屠宰率、瘦肉率、骨骼率[21]。豬肉的嫩度可以通過肉質(zhì)的剪切力來判斷，剪切力越小則豬肉越嫩，發(fā)酵床養(yǎng)殖模式下的豬肉剪切力略低于常規(guī)模式[22]，而且發(fā)酵床養(yǎng)殖豬只豬肉的鮮味氨基酸含量比普通圈舍飼養(yǎng)豬只的豬肉高11.65%，豬肉中的色氨酸、苯丙氨酸和必需氨基酸（EAA）也顯著增加，這與豬采食發(fā)酵床上微生物的菌體蛋白有關(guān)，從另一角度上可以看出發(fā)酵床養(yǎng)殖能夠節(jié)約飼料[23]，而這些氨基酸的增加能夠使豬肉營養(yǎng)更豐富，肉味更鮮美。

3.2 疾病調(diào)控

隨著生豬產(chǎn)業(yè)向規(guī)?；?、集約化發(fā)展，生豬疾病嚴(yán)重影響甚至制約產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，給養(yǎng)殖戶帶來了不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。雖然現(xiàn)在某些疾病已有較完善的治療方法，大部分急性病也有了相對應(yīng)的疫苗，但這都是以犧牲動物自身免疫和大量資金為前提的，發(fā)酵床養(yǎng)殖模式在保育期和生長期的發(fā)病率顯著低于常規(guī)飼養(yǎng)方式，其中腹瀉、呼吸道疾病等的發(fā)生率分別降低了32.36%和24.23%[24]。組織細(xì)胞的通透性和機(jī)體新陳代謝的機(jī)能狀況可通過測量血液中的生活指標(biāo)來判定，這種理論已在諸多研究領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，其中的尿素氮、谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶和血糖濃度、球蛋白的應(yīng)用最為廣泛；尿素氮是蛋白質(zhì)、氨基酸的代謝最終產(chǎn)物，低濃度的尿素水平反映機(jī)體蛋白質(zhì)合成率高，即它的濃度影響畜體肌肉增長和體內(nèi)病毒的排出[25]，谷草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶參與體內(nèi)轉(zhuǎn)氨基作用，球蛋白與機(jī)體免疫功能密切相關(guān)，章紅兵等[26]研究表明發(fā)酵床養(yǎng)殖的豬只血清中尿素含量低于常規(guī)養(yǎng)殖，球蛋白IgA與IgG濃度顯著高于水泥地面飼養(yǎng)，原因可能是墊料中的微生物刺激豬只增強(qiáng)自身免疫系統(tǒng)；而且在發(fā)酵床養(yǎng)殖模式下，豬的脾臟、胰腺的發(fā)育情況也優(yōu)于水泥地面養(yǎng)殖模式[27]；同時發(fā)酵床有利于維持仔豬斷奶后消化道中微生物的穩(wěn)定性，但不改變腸道內(nèi)大腸桿菌和乳酸菌的數(shù)量[28]；謝實勇等[29]研究還發(fā)現(xiàn)發(fā)酵床給妊娠母豬提供了良好的生活環(huán)境，提高了窩產(chǎn)活仔數(shù)，減少了妊娠母豬在妊娠期得蹄病的概率和無損淘汰率。

3.3 環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益

近年來，人們越來越重視豬的飼養(yǎng)環(huán)境，豬場內(nèi)部的空氣質(zhì)量直接影響畜體的健康，豬的生長發(fā)育和繁殖需要大量氧氣，與此同時也會產(chǎn)生二氧化碳、氨氣等代謝氣體，豬與環(huán)境之間的氣體交換是一個動態(tài)過程。規(guī)模化養(yǎng)殖的豬舍空間有限，常導(dǎo)致產(chǎn)生的廢氣如NH3、H2S等不能及時排出，環(huán)境中有害氣體濃度較高，而豬只處于這種環(huán)境下，不僅影響其生長發(fā)育，甚至?xí)?dǎo)致動物死亡。特別是在冬季，豬舍封閉更嚴(yán)，氨氣濃度高會導(dǎo)致豬只眼睛發(fā)紅和發(fā)生呼吸道疾病，這最終會影響豬的正常生長發(fā)育，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。發(fā)酵床養(yǎng)殖模式可以顯著改善豬舍的環(huán)境狀況[30]，相對于常規(guī)水泥地面飼養(yǎng)，發(fā)酵床豬舍中的微生物可迅速分解豬的糞尿，減少有害氣體的揮發(fā)，研究表明其可有效降低豬舍內(nèi)部的NH3和H2S的濃度，NH3濃度在夏季和冬季分別可降低46.24%、22.10%，H2S濃度在夏季和冬季分別可降低57.34%、52.22%[31]。且發(fā)酵床豬舍可以起到良好的保溫效果，當(dāng)舍外平均溫度為-15.31℃時，舍內(nèi)溫度可達(dá)到11.92℃，平均濕度為77.84%[32]。

常規(guī)水泥地面養(yǎng)豬，需要每日清理豬舍糞便，需要大量的水來沖洗糞污及殘留物，這個過程既消耗大量的人力、物力，又產(chǎn)生大量的廢水，嚴(yán)重影響環(huán)境衛(wèi)生，發(fā)酵床豬舍解決了這一難題，大大節(jié)省了用水和用工。發(fā)酵床豬舍還可顯著提高育肥豬的出欄重、總用料量，降低料肉比，使之比傳統(tǒng)豬舍下降了14.3%，使斷奶仔豬的料肉比下降了8.6%，從根本上解決了水、電、用工上的浪費(fèi)，使每頭豬可多獲利111.9元[7]。王世棟[33]研究表明采用發(fā)酵床豬舍，每頭生豬平均日增重可達(dá)0.84 kg，比傳統(tǒng)水泥地面模式提高了7.7%，用在飼料上的資金比傳統(tǒng)水泥地面模式減少了22.54元，降低了4.5%，平均每頭獲利比傳統(tǒng)水泥地面模式提高了16.6%，達(dá)到了690.64元，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

4 發(fā)酵床模式存在的問題

隨著人們對發(fā)酵床豬舍的不斷認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)用發(fā)酵床模式養(yǎng)豬雖然具有很大優(yōu)勢，但仍存在一些比較突出的問題，其中最為突出的就是墊料的來源問題，以目前制作發(fā)酵床的標(biāo)準(zhǔn)來看，每頭豬需要墊料面積達(dá)1 m2，且墊料的主體部分是鋸末，這需要大量的森林樹木，貨源非常緊張。如果不及時補(bǔ)充和更換墊料，會導(dǎo)致糞尿不能被分解，這些糞尿又不能像水泥地面豬舍那樣容易處理，長期下去會造成墊料腐爛發(fā)霉，成為疾病暴發(fā)的根源。而且造一個200頭育肥豬的發(fā)酵床豬舍僅墊料就需花費(fèi)2萬元，這對中小型養(yǎng)殖戶來說很難承受得起[34]。其次就是菌種的問題，菌種都需要特定的生存環(huán)境，被應(yīng)用到發(fā)酵床養(yǎng)殖上的微生物適應(yīng)性都不廣，南北效果差異非常大[35]，也可能因牲畜的類別、飼料、墊料的差別而出現(xiàn)很大差異。我國南北氣候差異巨大，有些微生物在北方效果良好，在南方就可能出現(xiàn)截然相反的表現(xiàn)，從而達(dá)不到理想效果，最終導(dǎo)致死床的出現(xiàn)。另外，發(fā)酵床豬舍不允許飼喂含有抗菌物質(zhì)的飼料，這會影響到飼料報酬；豬只一旦發(fā)生疫病，治療的藥物也受到限制，禁止使用化學(xué)消毒藥品和抗生素，這導(dǎo)致疾病治療手段單一，一旦發(fā)生口蹄疫、豬瘟等疾病，僅靠隔離治療無法控制，當(dāng)疾病暴發(fā)時損失巨大[35]。

5 小結(jié)

發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)與傳統(tǒng)的水泥地面養(yǎng)殖模式相比，能夠顯著地降低料肉比、提高豬只的自身免疫力，改善豬舍內(nèi)部的空氣質(zhì)量，同時還可提高豬只的生產(chǎn)性能和肉質(zhì)品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。但目前發(fā)酵床養(yǎng)殖仍處于研究階段，還存在一些棘手問題，如墊料的來源、菌種的使用等均是影響發(fā)酵床技術(shù)推廣的重要因素，但是我們堅信，隨著人們對發(fā)酵床的不斷研究，墊料的替代物以及適合中國本地的復(fù)合菌種會被發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵床養(yǎng)殖模式也將為我國生豬產(chǎn)業(yè)帶來新的輝煌。

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S815.2

A

1673-4645(2014)04-0055-05

2014-03-03

孫佳棟，男，湖南邵陽人，在讀碩士研究生，研究方向為動物養(yǎng)殖，E-mail:sun jiadong666@126.com

*通訊作者：田科雄，男，教授，tkx@hunau.net