肉牛發(fā)酵床墊料篩選的研究

熊 飆,李英姣,俸祥仁,蘇江偉,陸晶山, 韋巧燕

1.廣西農業(yè)職業(yè)技術大學,廣西 南寧 530007 2.廣西陸生野生動物救護研究與疫源疫病監(jiān)測中心,廣西 南寧 530007 3.廣西壯族自治區(qū)柳州種畜場,廣西 柳州 545003

0 引言

隨著規(guī)?；?、集約化的養(yǎng)殖動物數量逐漸增多,養(yǎng)殖動物排泄的糞尿引起的環(huán)境污染問題越來越嚴重[1],加強養(yǎng)殖動物糞尿污染的防治已刻不容緩,新型養(yǎng)殖方式的探索與應用顯得越來越重要。利用農業(yè)廢棄物制作發(fā)酵床作為養(yǎng)牛糞污吸納墊料,鋪設于養(yǎng)殖欄舍地面,牛飼養(yǎng)過程中排泄出來的糞尿被墊料吸納后,通過添加于墊料中的微生物發(fā)酵,使牛的糞污得到充分的分解和轉化,是一種對環(huán)境無污染、零排放的環(huán)保型養(yǎng)牛技術[2]。而關于發(fā)酵床養(yǎng)牛的國內文獻報道較少,且多集中于牛舍建設[3]、牛群生產性能[4-8]、健康狀況[7-8]、發(fā)酵床微生物群落多樣性[8]、欄舍空氣質量[9-11]、墊料發(fā)酵效果[12-13]等方面。

鑒于此,為進一步探討牛用發(fā)酵床墊料組成,本試驗利用南方農業(yè)生產中數量較多、價格便宜的稻草秸桿、甘蔗尾葉等廢棄物為試驗材料,通過觀察墊料物理性狀、測定發(fā)酵溫度、pH值、氮(N)、磷(P)、鉀(K)等指標,分析發(fā)酵床養(yǎng)牛時不同墊料理化性狀的變化情況,探討利用稻草秸桿與甘蔗尾葉代替部分鋸末屑制作發(fā)酵床用于肉牛養(yǎng)殖的可行性,以期為稻草秸桿與甘蔗尾葉等農作物秸稈用作肉牛發(fā)酵床墊料提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 發(fā)酵床菌種

菌種購自廣西助農畜牧科技有限公司加強型發(fā)酵床復合發(fā)酵劑。

1.1.2 發(fā)酵床墊料

發(fā)酵床墊料用的鋸末屑從木材加工廠購置;農作物(稻草秸桿、甘蔗尾葉等)秸稈于廣西壯族自治區(qū)南寧市田間直接收集,曬干后自行加工粉碎,各配料粉碎度為:稻草秸稈0.5 cm、甘蔗葉0.5 cm;鮮牛糞來自廣西農業(yè)職業(yè)技術大學養(yǎng)殖場。

1.2 試驗設計

試驗模擬發(fā)酵床肉牛養(yǎng)殖模式,采用單因子隨機試驗設計。試驗設計7 d為1期,共5期,合計35 d。以100%鋸木屑做發(fā)酵床墊料為對照,按照墊料總質量相等原則,共設4個處理,每個處理4次重復。處理1組為50%鋸末屑、10%稻草秸桿、40%甘蔗尾葉(T1);處理2組為50%鋸末屑、20%稻草秸桿、30%甘蔗尾葉(T2);處理3組為50%鋸末屑、30%稻草秸桿、20%甘蔗尾葉(T3);對照組為100%鋸末屑(T4)。試驗處理設計方案見表1

表1 試驗處理設計方案Table 1 Test treatment design scheme 單位:%

1.3 發(fā)酵床的制作及日常管理

1.3.1 模擬發(fā)酵床的制作

各處理組按比例稱取適量的樣品,待用。將菌種用溫糖水活化后與玉米粉均勻攪拌;然后將各處理組準備好的鋸末屑、稻草秸桿、甘蔗尾葉與帶有菌種的玉米粉攪拌均勻;在攪拌過程中一邊噴水,一邊攪拌,隨時監(jiān)測墊料的水分,使其保持在30%～40%。

先將已經和微生物菌種攪拌均勻的各組墊料分別鋪在地上,各自堆成60 cm×50 cm×30 cm的堆體,用彩條布覆蓋其表,放置10 d,期間深翻2次,待墊料發(fā)酵溫度穩(wěn)定后轉移至塑料箱內,墊料厚度設置為10 cm[14],每個試驗組4個重復。

1.3.2 發(fā)酵床日常維護

模擬發(fā)酵床每日加糞重量按每10 m2加體質重為300 kg的牛日產糞量進行計算,每日產糞量=體質量×10.62%[15]。本次試驗按照發(fā)酵容器底面積比例折換成添糞重量為每塑料箱添加1.2 kg/d。每天上午9:00添加新鮮牛糞并手動混勻。試驗用牛糞為300 kg左右育肥牛的當天糞便。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 物理性狀

每天定時觀察發(fā)酵床墊料干濕程度、顏色變化、是否板結、腐爛、變質等[16]。

1.4.2 發(fā)酵床溫度測定

每天定時采用電子探針溫度計(型號:TP101)對墊料深層(5～8 cm處)溫度進行測量記錄(采用30 cm鋼尺測定墊料深度)。發(fā)酵溫度處于平穩(wěn)狀態(tài)后,分析每期內4個處理組間的溫度差異。

1.4.3 pH值含量測定

每周定時采用五點采樣法收集墊料25 g,純凈水1：10稀釋溶解后,用尼龍布過濾分離出殘渣和濾液,采用中華人民共和國農業(yè)行業(yè)標準NY/T 525-2021測定濾液的pH值。

1.4.4 氮(N)、磷(P)、鉀(K)含量檢測

每周采用五點采樣法采墊料樣,設2個重復,帶回實驗室,委托廣西益譜檢測技術有限公司測定其全氮(N)、磷(P)、鉀(K)的含量。

1.5 數據統(tǒng)計

采用Excel2019對試驗數據進行初步處理與圖表繪制,并用SPSS25.0統(tǒng)計軟件進行樣本均數差異的顯著性檢驗,P>0.05表示差異不顯著,P<0.05表示顯著差異,P<0.01表示極顯著差異。

2 結果與分析

2.1 發(fā)酵床物理性狀變化

4個處理組墊料前10 d均顏色呈淡黃色,濕度適宜。10 d后各組墊料的顏色逐漸加深,直至深褐色。T3處理組20 d后部分墊料出現結塊,其他各處理組墊料均未發(fā)生結塊、霉變、腐爛等現象。

2.2 發(fā)酵床溫度變化情況

4個處理組模擬發(fā)酵床平均溫度變化情況見圖1。各組間的發(fā)酵床溫度差異不明顯(P>0.05)。

圖1 模擬發(fā)酵床溫度變化Fig.1 Temperature change of simulated fermentation bed

4個處理組的第26天均達到最高值(T1組32.35 ℃、T2組32.27 ℃、T3組31.32 ℃、T4組30.95 ℃),然后逐漸下降。

2.3 發(fā)酵床墊料pH變化

墊料的pH值變化見表2。各組pH值呈緩慢升高趨勢。整體上看T1、T2、T3、T4組的第14天、第21天、第28天與、35天的pH值高于第7天pH值,均具有統(tǒng)計學意義(P<0.01) 。從組間的比較看出,在第7天,T2、T3組的pH值高于同期的T4組的pH值,具有統(tǒng)計學意義(P<0.01) ;在第14天,T1組與T4組比較(P<0.05) ,T3組與T4組比較(P<0.01),具有統(tǒng)計學意義;在第21天,僅T3組與T4組比較(P<0.01),具有統(tǒng)計學意義;在第28天,T1組與T4組比較(P<0.05),T2、T3組與T4組比較(P<0.01),均具有統(tǒng)計學意義;在第35天情況與第28天相同。

表2 發(fā)酵床墊料pH變化Table 2 pH change of fermented mattress

2.4 發(fā)酵床墊料各階段N、P、K含量變化

墊料各階段N、P、K變化見表3。各組含N量總體呈顯著升高趨勢,T1與T2組第7天與同組的第14天差異均不顯著(P>0.05),同組的第21天、28天、35天與第7天相比均有極顯著提高(P<0.01);T3組第14天較第7天提高13.27%,差異顯著(P<0.05),同組的第21天、28天、35天比第7天分別提高20.35%、19.46%、51.32%,差異極顯著(P<0.01);T4組第14天、21天、28天、35天較第7天分別提高18.96%、39.65%、58.62%、98.27%,差異均極顯著(P<0.01)。另外T1、T2、T3組均極顯著的高于同期T4組(P<0.01)。

表3 發(fā)酵床墊料各階段N、P、K含量變化Table 3 Changes of N,P and K contents in different stages of fermentation mattress material

各組含P量呈逐漸升高趨勢,T1組第7天與第21天差異不顯著(P>0.05),第14天、28天、35天較第7天提高53.19%、51.06%、57.44%,均差異顯著(P<0.05);T2組第28天、35天比第7天分別提高35.84%(P<0.05)、49.05%(P<0.01),第7天與第14天、21天差異不顯著(P>0.05);T3組第14天、28天、35天較第7天分別提高62.22%、60%、82.22%,差異均極顯著(P<0.01),第21天比第7天提高46.66%,差異顯著(P<0.05);T4組第14天比第7天提高62.5%,差異顯著(P<0.05),第7天與同組其他差異極顯著(P<0.01)。4組同期數據比較,其中第7天T4與 T1差異顯著(P<0.05),與T2、T3差異極顯著(P<0.01);第14天T4與T1、T3差異顯著(P<0.05),與T2差異不顯著(P>0.05);第21天T1、T2、T3均與T4差異極顯著(P<0.01);第28天T1、T2、T3與T4差異顯著(P<0.05);第35天T4與T1差異顯著(P<0.05),與T2、T3差異極顯著(P<0.01)。

T1、T2、T3組含K量呈緩慢升高趨勢,T4組顯著升高,其中T1組第35天比第7天提高22.22%,差異極顯著(P<0.01),第7天與第14天、21天、28天差異不顯著(P>0.05);T2組第21天較第7天提高7.5%,差異顯著(P<0.05),第35天比第7天提高25.47%,差異極顯著(P<0.01);T3組第14天比第7天降低9.09%,差異顯著(P<0.05),第35天比第7天高18.18%,差異極顯著(P<0.01);T4組第14、21、28、35天均極顯著高于第7天(P<0.01)。T1、T2、T3組均極顯著的高于同期T4組(P<0.01)。

3 討論

3.1 發(fā)酵床墊料的物理性狀

發(fā)酵床菌種是否正常發(fā)酵可通過定期觀察墊料松軟程度、顏色變化、下沉狀況等進行判定[17]。本試驗中,各處理組墊料的顏色于10 d后逐漸加深,表明微生物發(fā)酵正常。T3處理組20 d后部分墊料出現結塊,其余各處理組均未出現結塊、霉變、腐爛等現象。據報道發(fā)酵床墊料中稻草秸稈的添加量宜控制在5%～20%,超過20%易出現墊料結塊、腐爛[18]。所以T3處理組出現結塊可能與稻草過多有關。

3.2 發(fā)酵床溫度

溫度是反應發(fā)酵床菌種代謝活動的重要指標之一[19]。本試驗中,第26天后各處理組溫度均逐漸下降,可能與墊料中的微生物進入衰老期、活菌數量急劇下降有關。因此,生產中為有效維持發(fā)酵床的正常發(fā)酵,應在20～25 d補充菌種。

3.3 墊料pH

據研究報道,隨著發(fā)酵床墊料逐步發(fā)酵腐熟,釋放出NH3,墊料pH值逐漸升高,此后隨著NH3揮發(fā)和硝化菌硝化作用產生的H+,又引起pH 值逐步降低,并于300 d左右逐步趨于穩(wěn)定[20]。本試驗中根據各組墊料發(fā)酵第35天與第7天相比pH值升高情況,說明各組微生物發(fā)酵程度依次為T4>T1>T3>T2。另外T1、T2、T3組pH值升高值比T4低,還可能與墊料中添加的稻草秸桿與甘蔗尾葉長度過短,導致墊料孔隙度比鋸末屑低,好氧微生物發(fā)酵減弱有關。

3.4 墊料各階段N、P、K含量

墊料的成分在初期受原料影響,后期隨著發(fā)酵床使用時間的增加則與飼料配方、牛糞中的營養(yǎng)成分及菌種發(fā)酵程度直接相關。在本研究中,第35天相比第7天N、P、K的含量,T1組分別增加44.23%、57.44%、22.22%;T2組增加55.55%、49.05%、25.47%;T3組增加51.32%、82.22%、18.18%;T4組增加98.27%、150%、285%。在僅墊料成分不同,其余試驗條件相同的情況下,各組第35天相比第7天的數據,T4組升高的幅度明顯高于T1、T2、T3組,可能與T4組菌種發(fā)酵更加充分有關。同期各組數據,T1、T2、T3組與T4組比較大部分差異顯著或極顯著,可能為T4組墊料原料本身的N、P、K含量較低。

4 結論

本試驗測定了4種不同墊料組成的肉牛模擬發(fā)酵床溫度及墊料5個不同時期的理化指標,結合文獻對試驗中發(fā)酵床的使用情況進行分析評估,主要結論如下:①過短的稻草秸桿、甘蔗尾葉在替代部分鋸木屑添加到發(fā)酵床墊料中時,使用量應該少于50%。但稻草秸桿與甘蔗尾葉用于發(fā)酵床的最佳長度及對鋸木屑的替代比例應進一步研究確定。 ②發(fā)酵床使用約25 d后由于功能菌的代謝活動水平下降,如不及時補充菌種發(fā)酵床溫度將逐漸下降,故生產中應在20～25 d補充菌種營養(yǎng)液,以便有效維持發(fā)酵床的正常發(fā)酵。③結合發(fā)酵床墊料原料價格發(fā)酵情況,墊料配比為50%鋸木屑、20%稻草秸桿、30%甘蔗尾葉的性價比最佳。