發(fā)酵床養(yǎng)豬技術的研究與應用狀況

吳傳文1 牛玉娟1 相偉2 曾勇慶1*

（1山東農業(yè)大學動物科技學院，山東泰安 271018；2山東省泗水縣大黃溝鄉(xiāng)獸醫(yī)站，山東泗水 273211）

發(fā)酵床養(yǎng)豬技術的研究與應用狀況

吳傳文1 牛玉娟1 相偉2 曾勇慶1*

（1山東農業(yè)大學動物科技學院，山東泰安 271018；2山東省泗水縣大黃溝鄉(xiāng)獸醫(yī)站，山東泗水 273211）

隨著養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展，糞污對環(huán)境質量構成了嚴重威脅。發(fā)酵床是以生態(tài)學、微生物學、發(fā)酵工程學等學科為技術依托，利用活性微生物菌將動物的糞尿廢棄物進行無害化處理和資源化利用，實現(xiàn)低污染、少排放的生態(tài)養(yǎng)殖模式。近年來，雖然發(fā)酵床技術在養(yǎng)豬生產中得到推廣，但其在生產中依然存在需要探討的問題，為此，本文對發(fā)酵床養(yǎng)豬技術的背景、原理、發(fā)展狀況及其在養(yǎng)豬生產中的應用效果和存在問題等作一綜述。

發(fā)酵床技術；養(yǎng)豬；糞污污染；應用；存在問題

隨著畜牧養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，生產規(guī)模不斷擴大，養(yǎng)殖業(yè)在通過規(guī)?；?、集約化的飼養(yǎng)方式實現(xiàn)生產效益提高的同時，也產生了糞便與污水大量排放等環(huán)境污染問題，嚴重制約著養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。發(fā)酵床養(yǎng)豬技術因其能夠將動物的糞尿廢棄物進行無害化處理和資源化利用而在國內外應用日漸廣泛，也取得了較好的應用效果，但其在生產中依然存在需要探討的問題；因此，本文就當前發(fā)酵床養(yǎng)豬技術的狀況進行了綜述。

1 發(fā)酵床養(yǎng)豬的背景

1.1 養(yǎng)豬業(yè)糞污的危害

根據農業(yè)部統(tǒng)計顯示，2011年，中國豬的平均存欄量為4.68億頭（其中當年底母豬存欄4 929萬頭），總出欄量為6.62億頭，出欄率為141%[1]。隨著農業(yè)結構調整力度的不斷加大，發(fā)展集約化、規(guī)模化的養(yǎng)豬場逐漸成為趨勢，但因缺乏資金和技術，大多數(shù)養(yǎng)豬場仍將產出的大量豬糞尿不加處理，直接排放，從而對周邊環(huán)境構成了嚴重威脅。2010年《全國第一次污染源普查公報》顯示，我國最重要的農業(yè)污染源之一是畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染排放，其中，規(guī)模豬場排泄物對環(huán)境的污染主要包括以下幾個方面。

1.1.1 對水環(huán)境的污染

畜禽類便中的氮、磷一旦通過各種原因如雨水沖刷或下滲流入河流湖泊，則會以硝酸鹽、磷酸鹽等無機物的形式造成地表、地下水源的污染，進而造成藻類及其他水生植物大量繁殖，出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，而富營養(yǎng)化現(xiàn)象會導致水體中的溶解氧含量大大降低，從而引起水生動物因缺氧而死亡，動物的尸體長期在水中浸泡腐爛后，會進一步加劇水體惡化。

1.1.2 對土壤的污染

豬糞便對土壤的污染主要是氮、磷元素的污染，植物性飼料原料中的磷主要以植酸磷的形式存在，它不易被豬體消化吸收而隨糞便排出體外；這些氮和磷進入土壤后轉化為對土壤有污染作用的無機鹽，而這些無機鹽不易被移動，長期在土壤下層富積，引起土壤板結[2,3]。

1.1.3 對大氣環(huán)境的污染

養(yǎng)豬場周圍常有惡臭的氣味，主要是由豬的糞尿、墊料、呼吸氣體、污水、豬皮膚分泌物等[4]造成的。

1.1.4 對病原傳播的影響

糞便中含有大量的病原菌、寄生蟲及卵，如果處置不當，會經一定的途徑傳染給其他健康豬，甚至傳染給人。近年來，人畜共患病如布氏桿菌病、禽流感、狂犬病、結核病、土拉桿菌病、鉤端螺旋體病、沙門氏菌病等給人類的生命及財產安全造成了極大的損失[5]。

因規(guī)模化豬場排泄物對環(huán)境的污染，現(xiàn)在亟需解決大量生豬排泄物的處理問題。

1.2 國內外畜禽排泄物的處理方法

目前，國內外處理畜禽排泄物的常用發(fā)酵方法有沼氣發(fā)酵、普通堆肥發(fā)酵、序批式活性污泥法以及塔式發(fā)酵等4種。

沼氣發(fā)酵主要是厭氧發(fā)酵，所產生的甲烷氣體可用于發(fā)電或直接作為燃料，沼渣可作為有機肥料，沼液可用于農田灌溉；但現(xiàn)在的沼氣工程發(fā)展還存在一些缺陷，沼氣發(fā)酵也容易產生二次污染，其原因是固體發(fā)酵原料進出料較為困難，沼液、沼渣無法消納或轉運。

普通堆肥發(fā)酵是將糞便集中堆積于貯糞場，用泥土或塑料薄膜覆蓋進行發(fā)酵，發(fā)酵溫度達60℃以上并保持一定時間，可殺滅病原微生物和蟲卵，減少臭味和蚊蠅的孳生，發(fā)酵處理后的糞便可作為有機肥料用于周邊的種植業(yè)。傳統(tǒng)的堆肥方式雖簡單易行，但也存在以下缺點：堆放時間需20～30天甚至更長，分離效率較低，占地面積大，機械運輸量大，勞動強度高，費工費時，經濟上不合算，而且生產時也常伴有污染問題，其雖減少了氨的揮發(fā)，但無法達到完全無害化，氨氣的揮發(fā)、重金屬對于農作物的污染等問題嚴重危害人體的健康，尤其是堆肥方法無法用于尿液和污水的處理。

序批式活性污泥法（SBR）是將豬糞水經固液分離、厭氧消化兩級處理后送入SBR好氧系統(tǒng)，其對化學需氧量（COD）的去除率可達70%，對生物需氧量（BOD）的去除率可達80%以上，出水可以達標排放[6]。

塔式發(fā)酵是將糞便引入多層發(fā)酵塔，通過接種快速發(fā)酵菌劑、不斷充氧、自動翻動來發(fā)酵，其優(yōu)點是發(fā)酵時間短（約需5天）、占地面積小、機械化程度高，但對設備的要求高、投資大、使用壽命短。

2 發(fā)酵床養(yǎng)豬技術概況

20世紀70年代，在日本、韓國先后興起了發(fā)酵床養(yǎng)豬技術，此技術主要是利用微生物發(fā)酵墊料和豬糞尿，將豬糞尿直接降解，從而避免了環(huán)境污染。這一技術引起很多國家的重視，20世紀90年代末期，發(fā)酵床養(yǎng)豬技術引入中國，得到迅速推廣和應用，并取得了較大成效[7]。

2.1 發(fā)酵床技術的定義及原理

發(fā)酵床養(yǎng)豬是指利用墊料里添加的活性有益微生物，發(fā)酵分解豬所產生的大量糞尿，從根源上減少有害氣體的產生，改善豬舍內部環(huán)境，減輕糞尿造成的污染[8]。其做法是先在豬舍內鋪墊以鋸末、稻殼等原料為主的復合墊料，然后將酵母菌、枯草芽孢桿菌等多種有益微生物按照一定比例與墊料、適量的輔助材料以及活性劑混合，通過發(fā)酵形成有機墊料，最后將有機墊料按一定厚度均勻地鋪墊在豬圈內。通過上述處理，豬所排出的糞尿，在發(fā)酵床中微生物的作用下分解、轉化，進而被微生利用，從而降低養(yǎng)殖場對環(huán)境的污染[9]。這種做法在國外被稱為“Pig on litter”、“Breeding pig on litter”、“Deep litter system”及“In situ decomposition of pig manure”[10]。

2.2 國內外發(fā)酵床技術的狀況

20世紀70年代日本建立了第一個發(fā)酵床，該發(fā)酵床用木屑、稻殼作墊料，采集適合在墊料環(huán)境中生存且能夠分解糞尿的微生物如酵母菌、枯草芽孢桿菌等，對其進行培養(yǎng)、擴繁，形成有較強活力的微生物母種，將微生物母種與木屑、輔助材料及活性劑按照適當比例充分混合發(fā)酵形成有機墊料[11]。在歐洲，大量試驗研究結果表明墊料可有效減少氨以及其他氣體的揮發(fā)；同時有研究表明，微生物菌劑的接種與鋸末作墊料有利于加快糞便的降解并使降解效果更加穩(wěn)定[12]。在20世紀90年代美國夏威夷根據當?shù)叵募靖邷氐奶攸c，進行了發(fā)酵床墊料厚度的改進，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵床養(yǎng)殖的動物數(shù)量應與發(fā)酵床墊料的面積與厚度有一定的比例才可以實現(xiàn)發(fā)酵床的可持續(xù)運轉[13]，并在世界各國得到認可與推廣。

我國的江蘇、山東、吉林、福建等省市在20世紀90年代末期和21世紀初從日本、韓國等地引進發(fā)酵床養(yǎng)豬技術，并取得了一定的效果。當前，山東養(yǎng)豬業(yè)對于發(fā)酵床的應用主要有以下幾種方式：①豬群的飼養(yǎng)完全在發(fā)酵床上進行；②只有特定階段的豬如保育豬、生長育肥豬等在發(fā)酵床上飼養(yǎng)；③發(fā)酵床與漏縫地板的集合使用，豬只避免與發(fā)酵床接觸，發(fā)酵床主要用于分解、轉化糞尿。這幾種方式在山東均被成功應用。發(fā)酵床技術可以用于多種畜禽養(yǎng)殖，但目前發(fā)酵床技術多用于養(yǎng)豬，該技術現(xiàn)已推廣到養(yǎng)雞領域，推出了發(fā)酵床養(yǎng)雞技術。

2.3 發(fā)酵床菌種

發(fā)酵床墊料中影響糞便降解、發(fā)酵溫度及病原菌狀況的主要因素是優(yōu)勢菌群的形成。研究表明：優(yōu)勢菌群主要為兼性好氧菌，如芽孢桿菌、釀酒酵母、大腸埃希菌、產氣腸桿菌等；產能方式分別為有氧呼吸作用、無氧呼吸作用和無氧發(fā)酵等，但以有氧生長為主。

根據發(fā)酵床菌種的來源可分為自然菌種與商品菌種。自然菌種主要是來自當?shù)乜諝狻⑼寥赖裙逃械木N，多在通風較好、濕潤、肥沃的土壤中采集微生物菌群，一般采集到的菌群主要為好氧型菌、厭氧型菌以及兼性厭氧菌；常用于發(fā)酵床的菌群一般為酵母菌、放線菌、枯草芽孢桿菌和乳酸菌等。菌種的采集技術以及菌種的活性是發(fā)酵床養(yǎng)豬成功的關鍵。

此外，也有一些篩選出的商品菌種，如北京好友巡天生物技術公司通過菌種篩選，獲得了一組生長性能良好、互不拮抗、并有互惠共生關系的微生物復合體，其具有較高的活性及穩(wěn)定性，與單一菌株相比，這種復合菌劑處理糞污的能力更高。研究表明復合菌在發(fā)酵床中可將木質素、纖維素、半纖維素及少量的脂肪、蛋白質等充分分解，定向產生大量的CO2、熱量、有機質及無機養(yǎng)分，充分改善畜舍環(huán)境[14]，這種發(fā)酵床養(yǎng)豬技術在北京、山東、河北的一些大型養(yǎng)豬場進行了實驗研究，取得了明顯效果。另有鄭耀通等提出了一種以光合細菌群為主的發(fā)酵劑，將光合細菌按一定比例與多種細菌真菌混合添加，研究表明效果也較為明顯[15]。

2.4 墊料原料的選擇與處理

選擇墊料原料主要有以下幾個注意事項：首先要避免選擇發(fā)霉變質的墊料原料；其次要鑒別原料是否對豬只具有刺激性，如墊料原料不能有芒刺、刺激性氣味及金屬碎屑等；第三許多防腐添加劑會損害豬只的健康，應注意選擇未經防腐處理的墊料原料，如鋸末、米糠及麥麩等。

通常對于墊料原料的處理分為物理處理與生物處理兩個階段，物理處理主要是使大塊的墊料原料變成細小的顆粒或者粉末狀固體；生物處理主要是通過專用的發(fā)酵菌發(fā)酵處理墊料原料，使添加的發(fā)酵菌種大量增殖，從而抑制霉菌的存在或消除其可能造成的影響；與此同時，發(fā)酵產生的生物熱可以使墊料堆內溫度達到65℃左右，經過一段時間可殺滅墊料中的大部分病原菌、寄生蟲等有害微生物，降低墊料可能存在的危害；在發(fā)酵過程中，墊料的濕度一般控制在50%～55%；發(fā)酵時間根據季節(jié)不同略有差異，夏季大約7～10天，冬季時間稍長，一般為10～15天。

3 發(fā)酵床技術的應用調查

發(fā)酵床在養(yǎng)豬生產中的應用主要是通過提高豬的生長性能、改善豬肉品質、降低環(huán)境污染以及降低生產成本而實現(xiàn)經濟效益的提高。

3.1 發(fā)酵床養(yǎng)豬對豬生長性能的影響

有大量實驗研究表明，發(fā)酵床養(yǎng)豬能夠明顯提高豬只的生長性能，改善仔豬的生長發(fā)育狀況，對料重比和平均日增重均有明顯改善。盛清凱等通過研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵床養(yǎng)殖模式較常規(guī)水泥圈舍飼養(yǎng)模式相比，仔豬保育期平均日增重、飼料轉化率顯著提高（＜0.05）[16]。高金波等通過試驗得出了與之相同的結論，不同墊料（分別以粉碎玉米秸稈、花生殼和鋸末為主）發(fā)酵床組的增重率較普通水泥圈舍組分別提高4.66%、7.16%和3.56%（＜0.05），且用玉米秸稈和花生殼作為發(fā)酵床墊料飼養(yǎng)豬只能明顯提高豬對飼料的利用率[17]。韓薇等通過研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵床養(yǎng)豬對于改善斷奶仔豬發(fā)育狀況、降低料重比具有顯著作用[18]。

3.2 對豬肉品質的影響

利用發(fā)酵床養(yǎng)殖法生產的肥育豬，其肉品質也得到了很大提高，在表面上看色澤鮮艷、富有彈性，豬肉大理石紋平均提高7.45%，失水率降低16.30%；口感上肉味鮮美；通過肌肉脂肪實驗對比可以發(fā)現(xiàn)其肌內脂肪含量適中。發(fā)酵床養(yǎng)殖模式明顯改善了豬肉品質，生產出真正意義上對人類健康有益的無公害有機豬肉[19,20]。

3.3 對豬舍環(huán)境的影響

大量的有益微生物存在于發(fā)酵床中，直接發(fā)酵豬糞尿，使豬糞尿及時、充分地分解，從而改善豬舍的環(huán)境狀況。有研究表明：與常規(guī)水泥地面圈舍相比，發(fā)酵床飼養(yǎng)模式可以減少有毒、有害氣體的產生，氨氣、硫化氧、吲哚、3-甲基吲哚等臭味氣體揮發(fā)量大大減少，有毒有害氣體以及懸浮顆粒的含量顯著降低，圈舍內空氣質量明顯改善；發(fā)酵床墊料中微生物直接發(fā)酵豬糞尿，將其轉化利用，減少清洗圈舍所浪費的水資源，減少污水對環(huán)境的污染；冬季發(fā)酵床產生的熱量還可以滿足豬的生長發(fā)育需要，減少采暖能源的消耗，因而減少了對環(huán)境的污染[21]。

3.4 對經濟效益的影響

發(fā)酵床養(yǎng)豬對養(yǎng)殖效益的影響主要體現(xiàn)在以下幾個面：首先，圈舍的清洗、豬糞尿的清理工作大大減少，節(jié)省用工、節(jié)約成本；其次，墊料中的微生物多為有益微生物，對于改善豬只腸道內環(huán)境有較好作用，進而可降低料重比和飼料成本；第三，發(fā)酵床中的微生物可以將糞便內殘余的能量等物質轉化為菌體蛋白，被豬拱食以后可以提高飼料的利用效率。馮曉艷等通過試驗發(fā)現(xiàn)由于豬糞尿被墊料中的微生物消化代謝合成一定的能量物質，被豬拱食后可減少精飼料的供應，使豬每千克增重節(jié)省飼料0.3 kg，最終使每頭豬的飼養(yǎng)成本降低49.2元，經濟效益十分明顯[22]。

4 發(fā)酵床養(yǎng)豬存在的問題

盡管發(fā)酵床技術多年前就被推廣，但仍存在一些弊端影響該技術的推廣。首先，對于發(fā)酵床的正常運轉與否缺少一套簡便易行的監(jiān)測機制，一旦發(fā)酵床停止發(fā)酵或者發(fā)酵效率降低，有益菌與有害菌的比例就會發(fā)生明顯變化，致病菌會大量繁殖，影響豬只正常的生產性能；其次，在南方高溫高濕的氣候條件下，發(fā)酵床往往容易因發(fā)酵速率過快而產生大量熱量，導致圈舍內溫度過高，影響豬只采食量，從而影響生產效益。第三，墊料原料日趨短缺，它的選擇需要因地制宜。墊料的日常管理和厚度制約著墊料的使用年限，發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料厚度一般為60～80 cm，如果管理妥善可延長發(fā)酵床使用的年限，但如果使用不合理，如圈舍溫度與濕度的控制不當、飼料中重金屬濃度及維生素含量過高等都會直接影響發(fā)酵床中的微生物，顯著縮短發(fā)酵床的使用年限。此外，對發(fā)酵床菌種的選擇、墊料原料的挑選、圈舍結構的優(yōu)化設計等方面仍需要進一步研究完善。

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銀監(jiān)會、農業(yè)部文件要求：

持續(xù)加大對農業(yè)規(guī)?；a和集約化經營的金融支持

【本刊訊】據農業(yè)部網站2014年9月15日報道，銀監(jiān)會、農業(yè)部日前聯(lián)合發(fā)布《關于金融支持農業(yè)規(guī)模化生產和集約化經營的指導意見》，要求銀行業(yè)金融機構適應農業(yè)規(guī)?；a和集約化經營服務需要，調整信貸結構，創(chuàng)新產品服務，強化激勵考核，確保涉農信貸投放持續(xù)增長。

《意見》要求把符合規(guī)?；?、專業(yè)化、標準化要求的聯(lián)戶經營、專業(yè)大戶、家庭農場、農民合作社等農業(yè)規(guī)模經營主體作為支持重點。重點支持的領域集中在產業(yè)項目、農業(yè)基礎設施、農產品流通等三方面，具體包括農業(yè)科技、現(xiàn)代種業(yè)、農機裝備制造、耕地整理、農田水利、批發(fā)市場建設等。

《意見》要求銀行業(yè)金融機構構建適應農業(yè)規(guī)模化生產和集約化經營的服務機制。比如，探索建立專業(yè)化的服務部門、專業(yè)支行或事業(yè)部，實現(xiàn)對專業(yè)大戶、家庭農場、農村合作社的標準化、批量化營銷服務；將各類農業(yè)規(guī)模經營主體納入信用評定范圍，建立信用檔案，將信用評定結果與貸款授信結合起來；為各類農業(yè)規(guī)模經營主體提供差別化融資方案等。同時要求銀行業(yè)金融機構加大對農村金融服務的考核力度，對涉農業(yè)務進行專項激勵考核，適當提高涉農業(yè)務的風險容忍度。

《意見》稱，積極引導和鼓勵金融機構創(chuàng)新涉農金融產品和抵押擔保方式，探索土地經營權抵押融資業(yè)務；對金融機構優(yōu)化農村服務網絡、在服務薄弱地區(qū)設立機構網點開辟準入綠色通道；對涉農貸款占比高的縣域法人機構實施彈性存貸比考核，支持銀行業(yè)金融機構通過發(fā)行“三農”專項金融債有效補充涉農信貸資金來源。

S828；S815.2

B

1673-4645(2014)09-0051-05

2014-06-23

山東省現(xiàn)代農業(yè)（生豬）產業(yè)技術體系建設專項（SDAIT-06-022-02）和山東省農業(yè)良種工程重大課題（2013LZ02-015）資助

吳傳文（1990-），男，山東臨沂人，碩士研究生，主要從事養(yǎng)豬生產與動物遺傳育種研究，E-mail:wuchuanwen001@163.com牛玉娟（1989-），女，山東曲阜人，碩士研究生，主要從事動物臨床病理學研究，為并列第一作者，E-mail:1742317050@qq.com

*通訊作者：曾勇慶（1964－），男，教授，博士生導師，主要從事養(yǎng)豬生產與遺傳育種學研究，E-mail:yqzeng@sdau.edu.cn