養(yǎng)豬發(fā)酵床及微生物菌劑研究進展

毛同輝 羅 杰 楊仕鈺 燕志宏

(1 銅仁市畜牧技術(shù)推廣站，貴州銅仁 554300；2 銅仁職業(yè)技術(shù)學院，貴州銅仁 554300；3 貴州大學動物科學學院，貴州貴陽 550025；4 貴州煜宏生物科技有限公司，貴州貴陽 550016）

生豬產(chǎn)業(yè)是我國的核心養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)，其糞污問題是制約養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的主要問題之一。發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)從2000年引入我國北方地區(qū)，具有零污染、零排放、零臭氣的糞污治理特點，其主要由鋸末、稻殼、秸稈等輔料組成[1]，通過接種微生物菌劑激活發(fā)酵床，開展畜禽養(yǎng)殖，使微生物與畜禽糞污、農(nóng)業(yè)秸稈等同時進行好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵。主要有同位發(fā)酵床和異位發(fā)酵床2 種養(yǎng)殖模式[2]，同位發(fā)酵床是指將生豬養(yǎng)殖在發(fā)酵床上，異位發(fā)酵床是指將生豬糞污打成糞漿排入發(fā)酵床，兩者最大的差異主要是在發(fā)酵工藝和使用的微生物菌劑上的差別，前者以厭氧與好氧結(jié)合發(fā)酵為主，后者以好氧發(fā)酵為主；前者微生物菌劑以好氧菌、厭氧菌為主，后者主要以分解淀粉類好氧菌為主[3]。微生物菌劑的組成對生豬發(fā)酵床的運行起到至關(guān)重要的作用，本文將從發(fā)酵床微生物菌劑的選擇及研究情況進行綜述，闡述同位發(fā)酵床微生物研究及其組成配比，為微生物發(fā)酵畜禽糞污使其資源化利用提供思路和參考。

1 養(yǎng)豬發(fā)酵床研究進展

養(yǎng)豬發(fā)酵床是一種新型的生態(tài)環(huán)保養(yǎng)豬技術(shù)，可以有效解決養(yǎng)豬生產(chǎn)中的糞便處理和環(huán)境污染問題，發(fā)酵床的養(yǎng)殖形式主要有同位發(fā)酵床和異位發(fā)酵床2 種。同位發(fā)酵床是將豬養(yǎng)殖在發(fā)酵床上，其主要由好氧發(fā)酵層和厭氧發(fā)酵層組成，最大特點是不需要較多管理也能達到養(yǎng)殖無污染的目的。同位發(fā)酵床一般高度為80 cm，其中下部40 cm 為厭氧發(fā)酵層，日常管理一般不需要翻耙至該層，上部40 cm 為好氧發(fā)酵層，日常管理中需將糞污翻耙發(fā)酵。趙廣偉[4]等研究表明，同位發(fā)酵床飼養(yǎng)三元雜交豬能提高商品豬飼料轉(zhuǎn)化效率和改善豬肉品質(zhì)，發(fā)酵床微生物顯著改善養(yǎng)豬環(huán)境中的有害氣體及有害因子[5]，提升養(yǎng)豬福利。蔡夢[6]等通過研究發(fā)酵床養(yǎng)豬對主要寄生蟲的防控效果，發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵床養(yǎng)豬模式下，采用進豬前墊料堆積發(fā)酵，豬群飼養(yǎng)中定期驅(qū)蟲，同時注意養(yǎng)殖管理器具消毒，可有效降低寄生蟲病的發(fā)生。葉世豪[7]等在同位發(fā)酵床上添加農(nóng)業(yè)秸稈做墊料，發(fā)現(xiàn)秸稈墊料組的微生物豐富度和多樣性都要高于對照組，秸稈墊料的微生物有機質(zhì)相關(guān)代謝更加活躍，更有利于發(fā)酵床的高溫運行和有機肥形成。董麗艷[8]研究表明生物發(fā)酵床技術(shù)可有效改善豬的健康狀況，減少保育豬的疾病發(fā)生率，有利于提升養(yǎng)殖場的經(jīng)濟效益。王浠[9]等在對北方冬季發(fā)酵床的特征進行研究時，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵床不同功能區(qū)對發(fā)酵床墊料的理化性質(zhì)和溫度的影響效果較為顯著，在北方冬季可以添加一些菌劑和增加翻耙頻率來維持微生物作用效果。因此，使用同位發(fā)酵床養(yǎng)豬可以提升豬肉品質(zhì)、預(yù)防疾病、改善養(yǎng)豬環(huán)境，具有推廣應(yīng)用的價值。

2 發(fā)酵床微生物組成

發(fā)酵床墊料主要以高纖維素、高木質(zhì)素原料為主，通過接種微生物菌劑使得生豬糞污能在發(fā)酵床上高效分解代謝，達到零污染、零排放、零臭氣的目的，豬糞中含有較高養(yǎng)分，其養(yǎng)分主要為N、P2O5、K2O，含量分別為0.20%～5.19%、0.39%～9.05%、0.94%～6.65%[10]，是非常優(yōu)質(zhì)的發(fā)酵原料及養(yǎng)分來源。發(fā)酵床微生物菌劑一般由芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌、絲狀真菌、光合菌等組成[11]。

2.1 枯草芽孢桿菌

枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）主要在發(fā)酵床中起到降解糞臭素、吲哚等豬糞臭味物質(zhì)，分解豬糞中多余淀粉及多糖類物質(zhì)，同時起到一定的硝化作用[12]，是發(fā)酵床微生物菌劑的主要組成菌株，具有生長條件簡單、耐溫度變化大、復活速度快、生長快速和分泌酶活性強等特點，還能產(chǎn)生脂肽類、氨基酸和磷脂類等多種抗菌素和酶，具有廣譜抗菌活性[13]。

2.2 地衣芽孢桿菌

地衣芽孢桿菌（Bacilluslicheniformis）主要在發(fā)酵床中抑制病原菌及雜菌的孳生，能將糞便中多余的蛋白類物質(zhì)分解為可利用的氨基酸類物質(zhì)，能產(chǎn)生抗逆性內(nèi)生孢子，可以產(chǎn)生脂肽類、肽類、磷脂類、多烯類和氨基酸類等多種抗生素，對多種病原菌起到很好的抑制作用[14]，同時能分泌淀粉酶、β-半乳糖苷酶、纖維素酶、幾丁質(zhì)酶、果聚糖酶、麥芽糖淀粉酶、多聚糖降解酶、堿性蛋白酶、鋅蛋白酶等多種胞外酶[15]。

2.3 乳酸鏈球菌

乳酸鏈球菌（Streptococcuslactis）是飼料添加劑目錄中的益生菌，能產(chǎn)生大量的細菌素及酸類物質(zhì)，是一種兼性厭氧菌，在發(fā)酵床上可以利用糞便中的糞臭素以抑制雜菌的孳生，具有產(chǎn)酸、耐堿、耐膽堿鹽、耐酶解的特征。曾正清[16]研究表明乳酸鏈球菌具有降低糞尿中乙酸、丙酸、異戊酸、對甲酚和吲哚含量的作用，同時能增加生物產(chǎn)氣量。

2.4 酵母菌

酵母菌（Saccharomyces）發(fā)酵豬糞的菌株主要有釀酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母、假絲酵母、海洋紅酵母等，其功能性較廣，在發(fā)酵床中主要產(chǎn)生檸檬酸、丁二酸、葡萄糖酸、蘋果酸、衣康酸、富馬酸、丙酮酸和丙酸等有機酸，能有效抑制霉菌的孳生，降低豬糞中重金屬含量[18]。豬糞中含有大量養(yǎng)分的同時也含有較多的重金屬，最為典型的是銅（Cu）、鋅（Zn）等，養(yǎng)豬場利用發(fā)酵床發(fā)酵豬糞污的同時也需要思考重金屬超標的問題，以防發(fā)酵墊料變成危肥。何莫斌[17]等研究表明，使用含酵母菌的飼料飼喂豬能顯著降低豬糞中Cu、Zn 含量，主要原理是Cu、Zn 與酵母菌螯合形成酵母銅、酵母鋅，從而達到降低重金屬污染的效果。

2.5 絲狀真菌

絲狀真菌（Filamentousfungus）形態(tài)特點是絲狀、無光合作用、異養(yǎng)型真核微生物，菌絲較發(fā)達，不產(chǎn)生大型肉質(zhì)子實體結(jié)構(gòu)，菌絲是絲狀或管狀結(jié)構(gòu)，由堅硬的含幾丁質(zhì)的細胞壁包被，霉菌的菌絲分為有隔膜菌絲和無隔膜菌絲2 種，在發(fā)酵床上主要應(yīng)用的絲狀真菌有黑曲霉（Aspergillusniger）、米根霉（Rhizopusoryzae），主要分解發(fā)酵床上豬糞及農(nóng)業(yè)秸稈的纖維素類物質(zhì)，同時也能通過生物瀝浸去除豬糞中的重金屬[19]，為發(fā)酵床其他微生物菌劑提供更多能量來源和維持發(fā)酵床的可持續(xù)運行。

3 發(fā)酵床微生物研究進展

微生物的組合及配比直接影響到發(fā)酵床的功效，因發(fā)酵床發(fā)酵工藝的不同，菌劑組成及配比均不相同，同位發(fā)酵床主要以好氧型和厭氧型菌株為主，異位發(fā)酵床主要以好氧型菌株為主，其微生物組成上差異較大。宦海琳等[20]研究表明，不動桿菌屬、假單胞菌屬與纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量呈顯著正相關(guān)，冰冷桿菌屬、嗜冷桿菌屬與纖維素含量呈顯著正相關(guān)，墊料纖維素是影響微生物發(fā)酵床細菌群落的重要因素。劉國紅等[21]研究養(yǎng)豬發(fā)酵床墊料中芽孢桿菌空間分布情況，結(jié)果表明，微生物發(fā)酵床的芽孢桿菌種類豐富、數(shù)量高，是一個天然的菌劑“發(fā)酵罐”，有望直接作為微生物菌劑，應(yīng)用于土壤改良、作物病蟲害防控、污染治理等領(lǐng)域；Ma 等[22]研究分解家畜和家禽糞便氣味的微生物菌群，發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和釀酒酵母對氨和硫化氫氣體的去除率最高，分別達到90.80%、96.58%和99.74%。Tramice 等[23]研究淀粉分解桿菌（Anoxybacillus amylolyticus）時，發(fā)現(xiàn)其是一種中度嗜熱微生物，產(chǎn)生一種能水解淀粉的胞外多聚糖和胞外淀粉酶，發(fā)酵分解淀粉不僅可以通過酶催化，也能通過產(chǎn)熱激活N-?；h(huán)素內(nèi)酯家族基因，從而加快淀粉的分解速率；武美曉[24]通過篩選奶牛生物發(fā)酵床功能菌株，篩選出了草酸青霉（Penicilliumoxalicum）、黑曲霉（Aspergillusniger）、放線菌（Actinomycetes）等對牛發(fā)酵床中糞污氨氣、硫化氫去除和纖維素、木質(zhì)素等具有降解功能的菌株。

4 小結(jié)及展望

同位發(fā)酵床對于養(yǎng)豬業(yè)是一項新型無污染的環(huán)保養(yǎng)豬技術(shù)，不僅能提升生豬養(yǎng)殖福利，還能解決環(huán)保問題。目前還存在管理模式混亂，發(fā)酵床菌種組成及其比例相關(guān)研究較少，難以確定其菌株選擇等問題，需要不斷深挖發(fā)酵床管理技術(shù)、微生物組成等關(guān)鍵因素，使同位發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)得到提高。本文重點闡述了近年來養(yǎng)豬同位發(fā)酵床的研究進展及微生物組成研究情況，為微生物發(fā)酵畜禽糞污資源化利用提供思路和參考。