發(fā)酵床飼養(yǎng)模式的作用機理及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉耀文，曲湘勇

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙 410128；2.湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，長沙 410128）

發(fā)酵床飼養(yǎng)模式的作用機理及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉耀文1,2，曲湘勇1,2

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙 410128；2.湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，長沙 410128）

發(fā)酵床飼養(yǎng)模式是一種新型的優(yōu)質(zhì)、安全、高效的飼養(yǎng)方式，對于減少畜禽生產(chǎn)中的糞尿污染，提高動物生產(chǎn)性能、改善肉品質(zhì)以及促進(jìn)資源的合理利用均具有重要意義。文章主要從發(fā)酵床的分類、作用機理以及在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用3個方面作以綜述，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

發(fā)酵床飼養(yǎng)模式；作用機理；動物生產(chǎn)；應(yīng)用

發(fā)酵床技術(shù)是一種安全、環(huán)保、有效的生態(tài)養(yǎng)殖模式，又稱為“deep litter system”“breeding pig on litter”“pig on litter”等，這種飼養(yǎng)模式最早在20世紀(jì)50年代由日本山岸會研究開發(fā)。目前，已在日本、韓國和朝鮮等國家廣泛應(yīng)用；我國主要在北方地區(qū)應(yīng)用比較廣泛[1-2]。發(fā)酵床技術(shù)是根據(jù)動物糞尿生物發(fā)酵原理，結(jié)合現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)，利用多種微生物在厭氧環(huán)境下協(xié)同發(fā)酵，形成優(yōu)勢菌群，起到阻礙病原微生物生長、繁殖的作用。同時，發(fā)酵床還具有降解動物排泄物，改善畜禽養(yǎng)殖環(huán)境，從而提高肌肉品質(zhì)和飼料利用率等功效[3]。本文針對發(fā)酵床在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用作以綜述，以期發(fā)酵床飼養(yǎng)模式為解決畜禽糞便處理問題、發(fā)展健康養(yǎng)殖提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 發(fā)酵床的分類

根據(jù)微生物來源及其使用材料的不同，可分為土著菌發(fā)酵床、林蔭落葉墊料發(fā)酵床、優(yōu)勢菌接種發(fā)酵床以及自然發(fā)酵床等幾種，其中土著菌發(fā)酵床和優(yōu)勢菌發(fā)酵床主要通過對菌種進(jìn)行收集、分離、制備和接種，林蔭落葉墊料發(fā)酵床合理利用了林地枯葉，也因此在推廣上局限性較大，適用于林區(qū)。自然發(fā)酵床以木屑、麩皮等為基本素材，以畜禽糞便作為發(fā)酵底物，無需額外加入菌種和營養(yǎng)液，適于作為一種生態(tài)飼養(yǎng)模式進(jìn)行推廣[4]。

根據(jù)墊料是否提前發(fā)酵，可分為干撒式和提前發(fā)酵兩種模式，干撒式就是在墊料原料中加入菌種，便可鋪進(jìn)圈舍的發(fā)酵技術(shù)；提前發(fā)酵技術(shù)是在將鋸末等發(fā)酵原料與菌種按一定的比例混合后發(fā)酵，當(dāng)菌種繁殖到一定程度時，鋪進(jìn)圈舍的技術(shù)。根據(jù)墊料位置不同可分為地上式發(fā)酵床、地下式發(fā)酵床以及混合式發(fā)酵床3種，其中地上式發(fā)酵床主要適合南方地勢低洼的地區(qū)，墊料位于地平面以上；地下式發(fā)酵床主要適用于北方地區(qū)，墊料位于地平面以下；混合式發(fā)酵床的墊料位于地平面以上，其厚度根據(jù)所在地的環(huán)境而定[5]。

2 發(fā)酵床的作用機理

發(fā)酵床養(yǎng)殖作用原理是以木屑、秸稈粉、稻殼、花生殼等為墊料，再與菌種進(jìn)行協(xié)同發(fā)酵作用，使菌種在有機質(zhì)中增殖。發(fā)酵床中墊料吸附了畜禽排出的糞便和尿液，并在優(yōu)勢菌種的作用下將其轉(zhuǎn)化分解。有助于消除吲哚、揮發(fā)性胺、靛基質(zhì)、氨以及揮發(fā)性脂肪酸等氣體對畜禽生產(chǎn)環(huán)境的影響，改善了周邊地區(qū)的空氣質(zhì)量；發(fā)酵床中的發(fā)酵系統(tǒng)有助于有益微生物的迅速繁殖，形成天然屏障，共同維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡[6]。此外，畜禽糞尿排放在墊料上，被微生物進(jìn)一步降解，產(chǎn)生菌體蛋白；糞尿中的微生物也進(jìn)一步加速了墊料的發(fā)酵，產(chǎn)生熱量，為畜禽的正常越冬提供熱量。

2.1 不同墊料對發(fā)酵效果的影響

發(fā)酵床飼養(yǎng)模式中常選用易干燥、吸水性強、價格便宜的產(chǎn)品作為墊料，常見的有稻殼、玉米芯、鋸木以及各種作物秸稈等。張麗萍等選用不同組合的墊料原料進(jìn)行發(fā)酵，結(jié)果表明發(fā)酵床中氧化硫氮和氨揮發(fā)的排放量具有階段性，其中稻殼+酒糟組合的排放量較大，因此發(fā)酵可作為氮素轉(zhuǎn)換的有效途徑[7]。另外，花生殼和玉米秸稈中粗蛋白質(zhì)、粗脂肪以及鈣、磷、鎂等礦物質(zhì)含量較高，比鋸末粉等發(fā)酵效果更好。墊料的孔隙度大小，直接影響發(fā)酵床的散熱效果。佟彤對水稻秸稈、玉米秸稈、鋸末以及泥炭等墊料的最大持水量進(jìn)行檢測，結(jié)果表明，水稻秸稈和玉米秸稈的最大持水量明顯高于鋸末和泥炭，同時，水稻秸稈和玉米秸桿的恒溫性顯著低于鋸末和泥炭，這與水稻秸稈和玉米秸稈的孔隙度大，散熱速度快有關(guān)[8]。因此，在生產(chǎn)中，可優(yōu)先選擇水稻秸稈、玉米秸稈等空隙較大的原料作為墊料，在一定程度上可增強發(fā)酵墊料的持水性，提高發(fā)酵功效。

2.2 不同含水量對發(fā)酵效果的影響

墊料的水分含量對微生物的繁殖和降解能力具有重要影響。隨著溫度的升高水分蒸發(fā)加速，墊料中的熱量被帶走，使墊料維持在一個穩(wěn)定的溫度范圍。研究表明，發(fā)酵床墊料中的水分＜10%時，微生物的活動受到抑制[9]。盛清凱等研究表明，墊料的新舊程度會顯著影響墊料水分的含量，并隨著墊料的加深，墊料的孔隙度不斷降低[10]。黃保華等研究表明，當(dāng)鴨場的發(fā)酵墊料承載干重7.5%～10%的鮮鴨糞時，對糞污的處理能力較強[11]。研究表明，墊料中的含水量的增加，有助于木屑韌性的增強，增加墊料的使用壽命[12]。此外，墊料中水分含量有助于機體養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)移，提高墊料的活力和呼吸速率。因此，合理控制墊料中水分的含量，對于提高發(fā)酵功效具有重要意義，其中水分在墊料中保持在約10%較為合理。

2.3 不同厚度對發(fā)酵效果的影響

葉少文等在0～50 cm發(fā)酵床墊料的不同深度和方位的酶活性研究，測定半纖維素酶、纖維素酶、堿性與中性磷酸酶等活性規(guī)律，結(jié)果表明，隨著深度的加深，發(fā)酵床微生物的酶活性不斷降低[13]。因此，豬舍墊料厚度一般約在80 cm，但在墊料厚度＜60 cm時，保溫性能降低，水分含量低，不利于發(fā)酵的正常進(jìn)行。同時，當(dāng)墊料厚度＞100 cm時，不便于換料和打掃。雞舍發(fā)酵床通常分為地上式發(fā)酵床和地下式發(fā)酵床兩種。雞舍的墊料高度通常40～60 cm為宜，適宜采用作物秸稈、鋸末等作為墊料。

2.4 不同菌種對發(fā)酵效果的影響

發(fā)酵墊料中的優(yōu)勢菌群的選擇是影響發(fā)酵效果的重要因素。發(fā)酵床中的優(yōu)勢菌群通常為兼性好氧菌，在有氧的情況下通過呼吸作用產(chǎn)能，在厭氧的情況下通過無氧呼吸或者發(fā)酵作用產(chǎn)能。目前，發(fā)酵床的菌種一方面主要來源于周圍的土著微生物，另一方面來源于額外添加的發(fā)酵菌劑，其中酵母菌、放線菌、光合細(xì)菌等菌種較為常見。多種微生物混合而成的發(fā)酵菌劑具有較強適應(yīng)性和分解能力的優(yōu)勢。另外，在優(yōu)勢菌種與墊料充分混合后，發(fā)酵系統(tǒng)會達(dá)到平衡，其中菌種的繁殖溫度一般在20～38℃，并越往底層，發(fā)酵溫度越高，在發(fā)酵的核心層為60～70℃。

3 發(fā)酵床在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 發(fā)酵床技術(shù)對動物飼養(yǎng)環(huán)境的影響

發(fā)酵床飼養(yǎng)模式能夠?qū)⑿笄菁S尿中的有機物降解并轉(zhuǎn)換成微生物的營養(yǎng)物，減少了廢棄物對環(huán)境的污染。王衛(wèi)平等在木屑+豬糞的發(fā)酵堆肥中加入復(fù)合發(fā)酵菌（包括放線菌、酵母菌以及芽孢桿菌），研究表明，加入復(fù)合發(fā)酵菌3‰能有效地抑制NH3在豬糞堆肥中的揮發(fā)，維持豬舍內(nèi)空氣清新，減少氮素?fù)p失[14]。盛清凱等選用三元雜交的斷奶仔豬60頭，在發(fā)酵床中添加日本酵素0.1%，結(jié)果表明，墊料的溫度顯著高于常規(guī)飼養(yǎng)模式，豬舍內(nèi)懸浮顆粒濃度和氨氣顯著降低[15]。同時，高凱翔比較了發(fā)酵床模式和傳統(tǒng)水泥地養(yǎng)豬的有害氣體產(chǎn)氣量，結(jié)果表明，NH3、H2S含量發(fā)酵床飼養(yǎng)模式下較傳統(tǒng)模式顯著降低[16]。此外，應(yīng)詩家等比較在不同發(fā)酵床飼養(yǎng)模式對30日齡的番鴨舍內(nèi)空氣質(zhì)量和細(xì)菌濃度的影響，研究表明，發(fā)酵床網(wǎng)養(yǎng)鴨舍內(nèi)NH3、總菌、大腸桿菌濃度均低于發(fā)酵床平養(yǎng)[17]。王誠等分別采用納氏試劑比色法和撞擊重量法檢測氨氣和空氣總懸浮顆粒濃度，結(jié)果表明，發(fā)酵床模式中豬舍中的氨氣濃度和懸浮顆粒濃度均低于常規(guī)飼養(yǎng)模式[18]。這要是由于發(fā)酵床飼養(yǎng)技術(shù)能夠有效的將畜禽排放的氨氮轉(zhuǎn)換吸收，從而改善欄舍空氣質(zhì)量。糞尿中的微生物也進(jìn)一步加速了墊料的發(fā)酵，其中豬糞主要包括大腸桿菌、梭菌、丙酸桿菌以及真桿菌等產(chǎn)酚類和吲哚的菌種。因此，發(fā)酵床飼養(yǎng)模式能夠改善欄舍的空氣質(zhì)量，為畜禽健康生長提高良好的環(huán)境。

3.2 發(fā)酵床技術(shù)對動物生產(chǎn)性能的影響

發(fā)酵床飼養(yǎng)模式為畜禽提供了舒適的生長環(huán)境，松軟的墊料，最大限度的接近自然環(huán)境，滿足了動物福利，有利于提高生長性能。另外，發(fā)酵床飼養(yǎng)技術(shù)合理利用了畜禽排泄物中的有機質(zhì)成分，為益生菌的生長提供養(yǎng)分，這也在一定程度上提高了機體的抗病能力，從而提高了飼料轉(zhuǎn)換率，增加經(jīng)濟(jì)效益。王誠等選用60頭斷奶的大約克，對比常規(guī)飼養(yǎng)模式和發(fā)酵床飼養(yǎng)模式下豬的生產(chǎn)性能，結(jié)果表明，發(fā)酵模式下料重比降低了2.57%，日增重增加了5.26%[18]。同時段淇斌等在生物發(fā)酵床上飼養(yǎng)育肥豬，研究表明，與常規(guī)飼養(yǎng)方式比，發(fā)酵床技術(shù)養(yǎng)豬平均日增重提高12.46%，同時平均飼料消耗量顯著的減少，節(jié)省了5.75%的飼料[19]。盛清凱等在斷奶仔豬的日糧中加入日本酵素0.1%，對比發(fā)酵床飼養(yǎng)模式和水泥地面飼養(yǎng)模式，結(jié)果表明，在發(fā)酵床飼養(yǎng)模式中仔豬的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)換率顯著提高[15]。秦楓等選用60日齡的育肥豬90頭，分別分為傳統(tǒng)水沖圈飼養(yǎng)組、酒糟發(fā)酵床組和木屑發(fā)酵床組3組，結(jié)果表明，酒糟發(fā)酵床和木屑發(fā)酵床均顯著提高了豬的平均日增重，因此，對比傳統(tǒng)飼養(yǎng)模式，發(fā)酵床模式下豬的生產(chǎn)性能的提高，與飼養(yǎng)環(huán)境的改善和飼料利用率的提高密不可分[20]。林勇等在不同密度和季節(jié)條件下飼養(yǎng)櫻桃谷鴨，研究表明，隨著飼養(yǎng)密度的降低肉鴨的生長性能不斷提高，并且在發(fā)酵床模式下肉鴨成活率顯著提高[21]。應(yīng)詩家等研究發(fā)現(xiàn)番鴨發(fā)酵床飼養(yǎng)的日增重、飼料利用率和成活率均顯著提高[17]。因此，相比較于常規(guī)飼養(yǎng)模式，采用發(fā)酵床飼養(yǎng)模式為畜禽的生長繁殖提供了更適宜的條件，提高了動物生產(chǎn)性能。

3.3 發(fā)酵床技術(shù)對動物肉品質(zhì)和肉色的影響

肌肉的pH、系水力、肉色、嫩度、大理石紋等是評價肉品質(zhì)的重要指標(biāo)，除此以外，肌肉中的風(fēng)味氨基酸、單不飽和脂肪酸以及飽和脂肪的含量也對肉品質(zhì)造成影響。王誠等研究表明，在同一批次大約克豬中，采用發(fā)酵床模式顯著的降低了豬肉的失水率，大理石紋評分提高了7.35%，對肌內(nèi)脂肪影響顯著[18]。對發(fā)酵床模式下的生長育肥豬的肉品質(zhì)檢測發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)飼養(yǎng)相比，豬肉的背最長肌肉組織中的干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)以及粗灰分的含量明顯提高，背最長肌中的花生四烯酸和α-亞麻酸等不飽和脂肪酸的含量顯著提高[22]。谷氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸以及蘇氨酸是重要的風(fēng)味氨基酸。陳衛(wèi)南等進(jìn)一步研究表明，在發(fā)酵床飼養(yǎng)模式下肌肉組織中的氨基酸含量顯著提高[23]。發(fā)酵床飼養(yǎng)模式改善肌肉風(fēng)味可能與益生菌的發(fā)酵作用有關(guān)，益生菌進(jìn)一步利用發(fā)酵床中的有機質(zhì)，并將其降解轉(zhuǎn)化成易吸收的氨基酸、葡萄糖、維生素等小分子化合物，提高肌肉中氨基酸的含量。肌肉中的脂肪酸的種類、數(shù)量和比例對豬肉的鮮美滋味具有重要的影響。吳買生等分析了三元雜交育肥豬肌肉品質(zhì)以及肌肉化學(xué)組成，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵床模式下肌肉的粗脂肪、粗蛋白質(zhì)以及精氨酸的含量顯著提高[24]。周玉剛等研究了發(fā)酵床飼養(yǎng)技術(shù)對斷奶仔豬對豬肉品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，豬肉的顏色、失水率、pH、熟肉率、滴水損失等指標(biāo)顯著提高[25]。因此，發(fā)酵床飼養(yǎng)模式相比于傳統(tǒng)飼養(yǎng)模式，能夠顯著的提高畜禽胴體品質(zhì)，改善肌肉風(fēng)味。

3.4 發(fā)酵床技術(shù)對動物免疫功能的影響

益生菌的免疫功能受到廣泛的關(guān)注，大量研究表明，發(fā)酵床墊料中多種益生菌，能夠有效提高機體免疫指數(shù)，抑制有害微生物的生長，增強抵御外來病原物防御能力。

高金波采用玉米秸稈作為發(fā)酵墊料，并對小鼠的免疫性能進(jìn)行檢測分析，結(jié)果表明，小鼠血液中紅細(xì)胞數(shù)、血紅蛋白濃度、血液中白細(xì)胞總數(shù)、淋巴細(xì)胞數(shù)量、小鼠抗體效價以及血清中IFN-γ、IL-4含量均顯著提高[26]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，采用不同墊料養(yǎng)豬均能有效提高豬的免疫性能，對10個發(fā)酵床養(yǎng)殖場的微生物總數(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵床墊料對大腸桿菌和寄生蟲的生長具有明顯的抑制作用[27]。盛清凱等研究表明，斷奶仔豬血清中IgA和IgG濃度顯著提高[28]。王誠等選用60頭斷奶大約克，對比發(fā)酵床飼養(yǎng)模式和水泥地面飼養(yǎng)模式，結(jié)果表明，發(fā)酵床模式能夠顯著提高血清中IgA、IgG含量，這一結(jié)果與章紅兵等在斷奶三元雜交豬中的免疫效果一致[18,29]。秦楓等研究表明，發(fā)酵床條件下豬的脾臟、胰腺增重顯著，同時血清中的IgM、IgA以及IgG濃度明顯提高[20]。趙謹(jǐn)?shù)葘ι锇l(fā)酵床上飼養(yǎng)的肉雞免疫指數(shù)進(jìn)行了檢測，研究表明，雞的法氏囊指數(shù)和脾臟指數(shù)均顯著提高[30]。畢小艷在不同配比的發(fā)酵床墊料中加入不同的菌劑，表明發(fā)酵床飼養(yǎng)模式可有效的促進(jìn)機體器官發(fā)育，提高機體免疫性能[31]。

4 小結(jié)

發(fā)酵床飼養(yǎng)模式具有綠色、環(huán)保、節(jié)能、高效等優(yōu)勢。這種模式下，遵循生態(tài)養(yǎng)殖理念，合理利用自然界中的有益微生物和有機墊料，對于解決廢棄物處理問題，提高動物生產(chǎn)性能、改善動物福利具有重要意義。但發(fā)酵床飼養(yǎng)模式還存在發(fā)酵微生物消長規(guī)律不明、重金屬元素沉積、抗生素使用、以及墊料資源利用不合理等問題，因此推廣利用時可借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗，并結(jié)合國內(nèi)實際，在生產(chǎn)實踐中不斷的改進(jìn)，為畜禽生態(tài)養(yǎng)殖提供新思路。

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[29]章紅兵,樓月琴,徐玉花,等.發(fā)酵床飼養(yǎng)方式對育肥豬血清免疫指標(biāo)和肉品質(zhì)的影響[J].家畜生態(tài)學(xué)報,2012,33（4）:85-90.[30]趙謹(jǐn),鄭藝?yán)?王志剛,等.生物發(fā)酵床對肉雞生長性能與屠宰性能的影響[J].飼料工業(yè),2015,36（5）:20-22.

[31]畢小艷.豬用發(fā)酵床墊料中微生物動態(tài)變化及對豬免疫力的影響[D].長沙:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.

Mechanism of Fermentation Bed Feeding Model and Its Application in Animal Production

LIU Yaowen1,2,QU Xiangyong1,2

（1.College of Animal Science and Technology,Changsha 410128,China;2.Hunan Livestock and Poultry Safety Co Production Innovation Center,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China）

Fermentation bed feeding mode is a new type of high quality,safe and efficient way of feeding.It is im?portant to reduce the fecal pollution in livestock and poultry production.It can improve animal production perfor?mance,meat quality and promote the rational use of resources.In this paper,the classification of the fermentation bed and the mechanism of action and the application of animal production in three aspects was reviewed and the prospects for its development was prospected.

fermentation bed feeding mode;action mechanism;animal production;application

S815.9；S814

A

1001-0084（2017）10-0022-05

2017-05-11

劉耀文（1993-），女，湖南郴州人，碩士研究生，研究方向為家禽育種。

近年來，我國養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，并取得了舉世矚目的成績，但同時也面臨著畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全、環(huán)境污染以及資源緊張等問題。因此，為了促進(jìn)資源的合理利用，減少養(yǎng)殖業(yè)對生態(tài)環(huán)境造成的危害，改善畜禽產(chǎn)品品質(zhì)，對新的飼養(yǎng)模式的研究急需進(jìn)一步展開。