發(fā)酵床在反芻動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

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(1.浙江農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，浙江臨安 311300；2.臺(tái)州市路橋區(qū)城區(qū)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所； 3.溫州市鹿城區(qū)家畜家禽檢疫站)

近年來(lái)，我國(guó)規(guī)?；?、工廠化、集約化養(yǎng)殖場(chǎng)發(fā)展迅速，為廣大人民群眾收入及生活質(zhì)量的提高貢獻(xiàn)巨大。但不容忽視養(yǎng)殖業(yè)也產(chǎn)生了大量廢棄物，其中糞污是環(huán)境污染的主要來(lái)源。如何處理糞污，使其無(wú)害化、資源化是學(xué)者們?cè)絹?lái)越關(guān)注的問(wèn)題。目前“無(wú)污染、零排放”養(yǎng)殖技術(shù)在畜牧行業(yè)得到廣泛關(guān)注，其中發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)在養(yǎng)豬行業(yè)中應(yīng)用頗廣。然而在反芻動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)中，糞污污染亦是困擾養(yǎng)殖者的一大難題，若是發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)在反芻動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)中也加以推廣利用，實(shí)現(xiàn)“無(wú)污染、零排放”的綠色發(fā)展，將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)畜牧業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。因此本文將針對(duì)發(fā)酵床在反芻動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)中的利用作一綜述。

1 發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)

1.1技術(shù)原理 發(fā)酵床養(yǎng)殖是綜合利用微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、發(fā)酵工程學(xué)原理，將具有活性功能的微生物菌作為物質(zhì)能量“轉(zhuǎn)換中樞”，使排泄物轉(zhuǎn)化為可利用能源的一種生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵在于對(duì)活性強(qiáng)大的有益功能微生物復(fù)合菌群的利用，讓發(fā)酵床具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的轉(zhuǎn)化作用[1-2]。菌群的合理選擇與運(yùn)用是發(fā)酵床制備成功的前提，且只有當(dāng)發(fā)酵床墊料中具有特性生理作用的菌種數(shù)量達(dá)到一定程度時(shí)，發(fā)酵床的轉(zhuǎn)化作用才能充分發(fā)揮。菌群中需要含有不同種類的菌種以進(jìn)行分工發(fā)酵，分解糞便中所含糖類、淀粉、纖維素等不同有機(jī)物質(zhì)[3]。

1.2菌種作用 發(fā)酵床菌種需具備兩個(gè)條件：第一，具有旺盛的蛋白質(zhì)代謝能力，能促進(jìn)有機(jī)物降解[4]。第二，適應(yīng)發(fā)酵床的生理生化環(huán)境。發(fā)酵床溫度最高可達(dá)70℃，只有耐高溫的微生物才能生存。菌種的主要作用，一是降解排泄物，產(chǎn)生菌體蛋白，從而減少厭氧微生物分解所產(chǎn)生的臭味。排泄物的主要成分有纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物、有機(jī)酸、尿素、尿酸、馬尿酸及含磷、鉀、鈉、鈣、鎂等元素的無(wú)機(jī)鹽，還有較多的氨化微生物等。臭味來(lái)源主要是厭氧微生物分解排泄物釋放的氨氣、硫化氫、硫醇、三甲基胺及硫化甲基等各種含氮或硫的有機(jī)物質(zhì)[5-6]。二是提高機(jī)體的免疫能力，減少疾病發(fā)生。在發(fā)酵床中應(yīng)用的菌群都是有益微生物，在一定程度上可以改善腸道菌群，維持平衡。常用的菌種主要包括光合細(xì)菌、酵母菌、乳酸菌、芽胞桿菌、放線菌等。光合細(xì)菌可吸收硫化物、氨等有毒物質(zhì)，有助去除臭味，進(jìn)入腸道后改善菌群提高機(jī)體的消化吸收能力[7-8]；芽胞桿菌可降低糞便產(chǎn)生的氨、吲哚等氣體的濃度。張慶寧等(2009)[9]在發(fā)酵床中分離純化到不同種型的芽胞桿菌，并在其發(fā)酵液中檢測(cè)到過(guò)氧化氫酶、脲酶、蛋白酶、纖維素酶等，這些活性因子可能是發(fā)酵床成功與否的關(guān)鍵。

1.3墊料選擇 發(fā)酵床墊料是發(fā)酵床關(guān)鍵組成部分之一，墊料種類、質(zhì)量?jī)?yōu)劣、混合比例都直接關(guān)系到發(fā)酵養(yǎng)殖的成敗，理論上所有的有機(jī)物質(zhì)都可用作墊料，但是在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)飼養(yǎng)動(dòng)物種類、養(yǎng)殖場(chǎng)周圍農(nóng)作物種類及成分含量等選擇最合適的原材料。墊料整體要求是碳含量高，供碳穩(wěn)定持久，具有良好的通透性、吸水性，易干燥[10]。墊料的碳氮比、pH、含水/含氧量、厚度/粒度等參數(shù)可作為選擇依據(jù)[11]，適當(dāng)?shù)奶嫉瓤蔀榘l(fā)酵床功能菌群的生長(zhǎng)提供均衡營(yíng)養(yǎng)條件，保證糞便快速發(fā)酵分解[12]。微生物繁殖所需的最佳碳氮比為25，因?yàn)槲⑸锩亢铣梢环葑陨砦镔|(zhì)，需要25份碳素和1份氮素。發(fā)酵床菌群的發(fā)酵一般需要弱堿性環(huán)境，以pH 7.5左右最適宜，正常的墊料發(fā)酵一般不需要調(diào)節(jié)pH，只要不斷翻動(dòng)墊料保持相似的發(fā)酵程度即可調(diào)節(jié)pH平衡。有研究表明，當(dāng)墊料含水量為50%～60%時(shí)，菌群活動(dòng)最為活躍，含水量過(guò)高，就會(huì)排除墊料基質(zhì)中的氧氣，造成菌種單一性厭氧發(fā)酵；含水量過(guò)低，菌種的活性降低，發(fā)酵過(guò)程則會(huì)被抑制。發(fā)酵床墊料的厚度是決定床體溫度的重要因素，如果墊料太薄，則發(fā)酵產(chǎn)生的熱量迅速失散，發(fā)酵床體難以維持適宜的溫度，從而導(dǎo)致功能菌群的繁殖受阻；若墊料太厚，則可能導(dǎo)致墊料內(nèi)部升溫過(guò)高、過(guò)快，墊料消耗加快。若選擇的墊料粒度過(guò)小，則其表面積大，發(fā)酵速度快、消耗大，若粒度過(guò)大，則墊料保溫性差，發(fā)酵速度慢，對(duì)糞尿的消化分解能力減弱[13]。由于動(dòng)物排泄物本身碳氮比較低，含水量較高，在制作墊料過(guò)程中，可選擇碳氮比高、木質(zhì)纖維含量高的墊料，以便對(duì)畜糞進(jìn)行充分發(fā)酵。

1.4飼養(yǎng)密度 利用發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)飼養(yǎng)畜禽，需要特別注意的是飼養(yǎng)密度，原因在于發(fā)酵床的體積固定，所含有益微生物量有固定的波動(dòng)范圍。如果飼養(yǎng)密度過(guò)大，畜禽糞尿排泄量相對(duì)增加，一定時(shí)間累積后發(fā)酵床的濕度會(huì)過(guò)高，直接影響發(fā)酵床的發(fā)酵效果。例如高產(chǎn)奶牛如果飼養(yǎng)密度過(guò)高則會(huì)使發(fā)酵床濕度太大而影響效果。此外畜禽糞便是墊料中微生物的養(yǎng)料，當(dāng)糞便量過(guò)多時(shí)會(huì)導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩，微生物不能夠充分利用，造成畜禽糞便消化、分解不完全，對(duì)墊料本身也是一種負(fù)擔(dān)，從而可能導(dǎo)致發(fā)酵床飼養(yǎng)的失敗。飼養(yǎng)密度過(guò)小則會(huì)增大養(yǎng)殖成本。一般情況下，犢牛發(fā)酵床以厚度50 cm、每頭牛所占面積為1.3～1.5 m2為宜[14]。對(duì)羊而言，墊料的厚度通常在40～50 cm，夏季可適當(dāng)降低厚度，冬季適當(dāng)增加，但要保證墊料厚度不能低于40 cm。羔羊的飼養(yǎng)密度控制在每只占地面積在0.8～1.0 m2左右，成年羊控制在每只占地面積1.2～1.5 m2左右[15]。

1.5注意事項(xiàng) 隨著我國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展，規(guī)?；F(xiàn)代化、集約化牧場(chǎng)的管理漸趨更系統(tǒng)，更標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)衛(wèi)生安全的要求更嚴(yán)格，一般都規(guī)定畜舍、畜禽定期進(jìn)行消毒，以減少病原微生物的滋生，保障畜禽在相對(duì)健康的環(huán)境中生長(zhǎng)。采用發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)則需嚴(yán)格控制化學(xué)消毒，如果定期進(jìn)行藥物消毒，在殺滅病原微生物的同時(shí)也可導(dǎo)致發(fā)酵床中的有益微生物活性降低或直接滅活，發(fā)酵床失去優(yōu)勢(shì)菌，引起腐敗菌或有害微生物大量生長(zhǎng)，導(dǎo)致發(fā)酵床飼養(yǎng)的失敗。在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免畜禽可能發(fā)生疾病，若使用抗生素最終也將影響發(fā)酵床菌群的活性。因此利用發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)需要嚴(yán)格控制化學(xué)消毒及抗生素類藥物的使用[16]。

2 發(fā)酵床技術(shù)在養(yǎng)羊生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著發(fā)酵床在養(yǎng)豬業(yè)上的興起，以及大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明發(fā)酵床養(yǎng)殖對(duì)豬舍環(huán)境、生長(zhǎng)性能，牧場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益等都有顯著改善，養(yǎng)羊行業(yè)對(duì)發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)也進(jìn)行了初步探索研究，以此拓寬微生物發(fā)酵床應(yīng)用范圍，減少養(yǎng)殖業(yè)污染。

嚴(yán)光禮等(2012)[17]曾在黔北麻羊場(chǎng)進(jìn)行了生產(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn)，發(fā)酵所使用的菌群含乳酸菌、芽胞桿菌、酵母菌等，用量大約為20 g/m2，墊床的水分控制在45%～50%內(nèi)。試驗(yàn)結(jié)果表明，相較于傳統(tǒng)養(yǎng)殖方法，發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)能夠?yàn)檠蛉禾峁┫鄬?duì)適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，減少羊群的應(yīng)激現(xiàn)象以及不良行為，使其生長(zhǎng)發(fā)育良好，體征健康狀況相似。此外更重要的是羊群飼料利用率有所提高，以此減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失及廢氣污染。數(shù)據(jù)顯示發(fā)酵床養(yǎng)羊氨態(tài)氮減少49.57%，鈣、磷分別減少46.15%、27.97%。采用發(fā)酵床養(yǎng)羊還具有節(jié)水、節(jié)電、節(jié)料、節(jié)省勞力等優(yōu)點(diǎn)，牧場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益得到提升。單慧等(2013)[18]將育肥小尾寒羊舍改為發(fā)酵床，觀察羊舍內(nèi)溫度、羊群增重、牧場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益等變化。研究發(fā)現(xiàn)，冬季利用發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)可明顯提升羊舍溫度，羊群出欄重、凈增重相較于普通羊舍有所提高，可有效提高飼料利用率，最可觀的是降低育肥成本，提高養(yǎng)羊效益。對(duì)妊娠母羊進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)，主要研究發(fā)酵床對(duì)母羊產(chǎn)羔成活率的影響。試驗(yàn)表明，30日齡羔羊成活率比普通羊舍提高17%，差異顯著(P<0.05)。江宇等(2014)[19]研究用秸稈制作發(fā)酵床對(duì)發(fā)酵床溫度、羊群適應(yīng)性、羊舍環(huán)境、羊群發(fā)病率、養(yǎng)殖場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益等影響。結(jié)果顯示，采用發(fā)酵床養(yǎng)羊技術(shù)后，羊的自由活動(dòng)面積加大，四肢得到鍛煉，應(yīng)激減少，健康狀況明顯改善，因采食有益菌和菌體蛋白，建立了有益的優(yōu)勢(shì)菌落區(qū)系，抗病力明顯增強(qiáng)，發(fā)病率降低7.5%，特別是減少腹瀉的發(fā)生，且死亡率降低7%，養(yǎng)羊經(jīng)濟(jì)效益也有所提升。相較于傳統(tǒng)圈舍的水泥地面，發(fā)酵床由于保暖性能好，散熱慢，適于羊群趴臥，提高羊只的福利，符合現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。采用發(fā)酵床養(yǎng)羊，在維持凈能相對(duì)減少，生產(chǎn)凈能相對(duì)增加，生長(zhǎng)速度增快，所以生長(zhǎng)性能有所提高。由于墊料中含有生理活性微生物，能夠迅速有效地吸納并降解、消化羊的排放物，無(wú)需清掃羊糞尿，也不會(huì)形成大量的沖洗圈欄的污水排放。羊的排泄物混入有機(jī)墊料中，與微生物發(fā)酵菌群結(jié)合形成優(yōu)質(zhì)的生物活性有機(jī)肥，用于農(nóng)作物生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)無(wú)污染，零排放的循環(huán)養(yǎng)殖[20-21]。

3 發(fā)酵床技術(shù)在養(yǎng)牛生產(chǎn)中的應(yīng)用

發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)最大的特點(diǎn)就是“無(wú)污染、零排放”，作為糞污量排放最大的養(yǎng)牛行業(yè)，必然需要通過(guò)有關(guān)技術(shù)解決糞污這一難題。由于牛體本身對(duì)熱應(yīng)激的抵抗力較差，所以在試用發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)前，首先需要了解不同季節(jié)其溫度的變化，以及對(duì)牛體的影響，王深圳等(2017)[22]針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究，分析夏季、冬季牛舍發(fā)酵床飼養(yǎng)模式墊料層的溫度差異，并對(duì)其使用的風(fēng)險(xiǎn)做了相應(yīng)解說(shuō)。肉牛健康生長(zhǎng)的適宜溫度范圍為5℃～15℃，超過(guò)25℃牛體便處于高溫區(qū)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，夏季牛舍溫度均高于30℃，處于高溫區(qū)，觀察發(fā)酵床組的牛群發(fā)現(xiàn)每分鐘呼吸次數(shù)、皮膚溫度及直腸溫度都高于水泥地面組，表明夏季采用發(fā)酵床系統(tǒng)會(huì)加重高溫影響，特別是在我國(guó)南方地區(qū)，泌乳牛發(fā)酵床的應(yīng)用仍有高溫高濕影響效果的瓶頸。冬季則應(yīng)注意發(fā)酵床的濕度，以及透氣措施，可通過(guò)發(fā)酵床的溫度來(lái)判斷發(fā)酵狀態(tài)。唐式校等(2016)[23]利用育肥公牛進(jìn)行了發(fā)酵床實(shí)驗(yàn)，發(fā)酵菌群含放線菌、絲狀菌、油脂分解菌、木質(zhì)素降解菌等多種益生菌，菌劑用量為1 kg/m3，其中菌劑標(biāo)準(zhǔn)為100萬(wàn)個(gè)/g。試驗(yàn)結(jié)果顯示利用發(fā)酵床養(yǎng)牛技術(shù)后牛群的出欄體重和每頭平均日增重分別提高171.57 kg、0.48 kg(提高45.1%、61.54%)，試驗(yàn)組的發(fā)病率與飼養(yǎng)成本均比傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式有明顯降低，發(fā)病率降低8.67個(gè)百分點(diǎn)，成本減少17.32%。江宇等(2012)[24]將發(fā)酵養(yǎng)殖技術(shù)應(yīng)用于犢牛，發(fā)現(xiàn)犢牛對(duì)發(fā)酵床無(wú)明顯不適應(yīng)現(xiàn)象，舍內(nèi)沒(méi)有刺鼻氣味，墊床上無(wú)糞便累積，發(fā)酵狀態(tài)正常，據(jù)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)組肺炎發(fā)病率降低24.2%，腹瀉發(fā)病率降低6.9%。此外，羅良俊等(2011)[25]進(jìn)行了犢牛試驗(yàn)，采用發(fā)酵床飼養(yǎng)犢牛結(jié)果同樣可降低發(fā)病率，改善牛舍環(huán)境。張曉慧等(2017)[26]研究發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)對(duì)泌乳牛的影響，發(fā)酵床的菌種用量為0.5 kg/m2,飼養(yǎng)密度為9.6 m2/頭。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵床上層的含水量越來(lái)越大，且兩側(cè)的含水量高于中間部位，發(fā)酵床的顏色也相應(yīng)有所加深，牛舍內(nèi)的氨氣含量明顯下降；發(fā)酵床有利于防控奶牛蹄病，但乳房健康有所波動(dòng)，對(duì)產(chǎn)奶量沒(méi)有顯著影響，25%的糞便無(wú)法通過(guò)發(fā)酵床處理，總體成本較高。

4 小結(jié)

目前，發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)在畜牧行業(yè)中逐漸得以推廣利用，其中最先開始并得以廣泛利用的是養(yǎng)豬行業(yè)。

反芻動(dòng)物養(yǎng)殖方面應(yīng)用發(fā)酵床相對(duì)較少，但前景廣闊。已有研究證明發(fā)酵床在肉牛、荷斯坦?fàn)倥！⑿∥埠虻阮I(lǐng)域的使用有明顯的改善效果，泌乳奶牛上的應(yīng)用效果雖不明顯，關(guān)鍵在于其排泄量大，而且其飼養(yǎng)模式有一定的局限。

整體而言，發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)為畜牧行業(yè)帶來(lái)了福音，有望改善反芻動(dòng)物的養(yǎng)殖環(huán)境、動(dòng)物福利及經(jīng)濟(jì)效益。

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