发酵床养猪技术的研究进展

2014-01-24孙佳栋田科雄

中国猪业 2014年4期

关键词：垫料猪只养猪

孙佳栋田科雄

（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙 410128）

发酵床养猪技术的研究进展

孙佳栋田科雄*

（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙 410128）

近年来，我国生猪产业得到突飞猛进的发展，规模化、集约化的养殖场不断增加，与此同时，猪舍粪便、污水的排放也日益剧增，且这个问题越来越严重，成为制约生猪产业发展的主要因素，发酵床养殖模式不仅能够解决这个问题，还可显著提高猪群的生产性能和肉质品质。本文分别对发酵床的概念、技术要点、生产的必要性和目前存在的问题等四方面作一综述，以期为生猪养殖者提供参考。

发酵床；养猪；微生物；菌种；碳氮比

生猪产业在我国国民经济和人民生活中起着极其重要的作用，但规模化猪场产生大量污水和粪便，且不能及时在农业中被利用，也难以有效处理，成为制约生猪产业发展的关键因素[1]。如今生猪产业面临环境污染、品质与健康问题、效益亟待提高三大困境，解决生猪产业给环境带来的压力，变废为宝，在减少环境污染和不增加投入前提下，降低劳动强度，并培养出健康无病的猪，一直是国家、畜牧科研工作者和广大养猪者共同追求的目标，如今国内外流行的发酵床养猪技术可以很好地解决现代生猪产业遇到的难题。大量研究表明，猪舍内部的NH3和H2S气体在发酵床养殖模式下能够显著降低，且与传统的养殖模式相比，猪的生长性能和免疫功能也能够提高[2-4]，因此加大对发酵床养猪技术的研究意义重大。

1 发酵床的概念

发酵床养猪技术首先由日本民间发现，并应用于生产实践中，目前在日本和韩国得到了大力推广和应用，我国也在近几年引进该项技术，民间也叫“自然养猪法”、“零排放养猪法”或“生物环保养猪法”[5]。

自然环境中存在三种生物体系，分别为动物、植物和微生物，它们之间相互联系、相互影响，促进物质的循环转化，发酵床养猪技术也是利用这个原理，通过科技手段采集有益微生物，进行培养、提纯和扩繁等工艺流程，制备活力强大的功能微生物作为能量循环的关键性物质，再将此功能微生物按一定比例与垫料混合。垫料一般由锯末、稻壳、秸秆以及一些辅助材料组成，能满足舍内猪群对保温、通风和微生物正常生活的需求，并能调节其碳氮比和酸碱度[6]。采用这种方式养猪，猪群的排泄物能够及时为微生物所降解、消化和转化，有益微生物能够不断繁殖，形成的菌体蛋白被猪采食后，既能够为机体提供部分必需氨基酸，一定程度上可以节省部分饲料，又可以提高畜体的整体免疫力、饲料转化率，并降低投入产出比与料肉比[7]，陈玉红等[6]研究表明出栏相同体重的育肥猪可节省饲料20%～30%，节省六至八成人工，吴清越[8]研究还发现发酵床养猪比常规方法能够使生猪提前出栏10～12天，且使用3年后的垫料可直接作为生物有机肥，产生了良好的社会效益和生态效益。

2 发酵床的技术要点

2.1 菌种的组成

猪舍内部的猪只排泄物由发酵床中的菌种降解，菌种的组成直接影响排泄物的降解效率，发酵过程中需要不同种类的菌种分工合作，不断地分解粪便中的淀粉、糖类以及纤维素等有机物质[9]。同时，我们也需要考虑发酵床的温度范围，温度过低，不能消灭粪便中的有害病菌，会危害畜体；温度过高，菌群代谢旺盛，发酵床的垫料会很快被分解代谢，缩短使用年限；理想的发酵床温度应控制在50℃左右[10]。影响发酵床温度变化的因素主要是水分和透气性，在水分充足的情况下，微生物发酵强度增加，温度升高；在水分较少而透气性不良的情况下，温度也会局部升高，特别在夏天炎热时，温度的控制更加重要，此时我们可在猪舍中采用水帘降温、调整垫料厚度和湿度等办法来调节发酵床的温度[11]；总之，发酵床中菌种的控制非常重要。

生产实践中常用的菌种主要有乳酸菌、放线菌、芽孢杆菌、酵母菌和光合细菌，光合细菌能够将粪便中的无机氨、有机酸、糖类等物质转化成无嗅无味的N2和自身的营养物质，动物采食后能够刺激肠道蠕动，增强动物的食物消化吸收率并促进肠道废物的排出[12-13]；酵母菌将光合细菌合成的糖类、氨基酸等营养物质进行发酵，同时其分泌物能促进乳酸菌、放线菌等的增殖；乳酸菌的作用是产生乳酸，乳酸有杀菌的能力，能够抑制有害细菌的繁殖并促进有机物分解；芽孢杆菌是这些有益微生物的辅佐菌种，当温度过高时，酵母、光合细菌的分解活性将会被弱化，而这时的芽孢杆菌能弥补它们的缺失，起到发酵的作用，分解有机物，产生活性物质，降低粪便中有害气体的浓度。

2.2 发酵床的活性剂

发酵床上使用的菌种分为两种，自行采集的非专业菌种和专业菌种，前者需要加入活性剂进行调节，专业菌种正常情况下不需要活性剂就可以发酵增殖[14]。当发酵床用过一段时间后，垫料中的木屑会变薄变少，可以向其上面喷洒一定的活性剂以提高降解效率。活性剂从植物体内提取并经发酵后形成[15]，主要用于调节发酵床上微生物的活性。活性剂对发酵床的循环利用有十分重要的作用，特别是在发酵床上微生物活性降低时，如不加活性剂就容易产生有害气体，也会产生对畜体有害的细菌。另外，平时应注意猪舍内部情况，如果发现猪大便堆积较多，应把活性剂朝粪便多的地方喷洒，以便于粪便充分分解。

2.3 发酵床垫料

发酵床垫料是发酵床养殖的关键，是技术的核心，垫料的原料一般都是由两种农作物或林作物组成，组合的是否合理直接影响发酵床的日常管理和有益微生物的繁殖，应保证垫料组合满足有益菌的生长需求和生产的需要。我们常用的垫料组合有“锯末和麦秸、锯末和秸秆、锯末和花生壳以及锯末和稻壳”，在这些组合的基础上，也可考虑当地情况适当地灵活运用，但是原料一定要保证具有良好的吸水性、保水性和透气性，碳氮比要大。微生物生存也需要营养和能量，这主要来自于垫料和粪便中的有机物，碳水化合物提供食物来源，含氮化合物为微生物生长和繁殖提供细胞骨架。秦竹等[16]研究表明微生物的最适碳氮比为25︰1，低于20︰1时，微生物会因能量不足而导致活性受到抑制，高于30︰1时，虽然微生物活性很高，但垫料会被过快消耗而缩短使用年限。也有研究发现垫料的碳氮比可在30︰1～70︰1之间变化[17]，原因在于二者是在不同的地点和季节下测量的结果，所以在确定发酵床垫料碳氮比时，应因地制宜，根据当地的气候情况来决定而非一成不变。微生物菌群发酵需要弱碱性，发酵过程会产生乳酸，降低环境中的pH值，钝化微生物的发酵活性，如果在制作垫料时pH值偏高，就会导致氨大量挥发，同样阻止微生物的发酵分解[18-19]。正常情况下，可将垫料不断翻耙以促使垫料混合均匀的方式来调节pH值，满足功能性菌群的正常生长。垫料厚度是决定发酵床温度的重要因素，现在普遍认为垫料厚度应在60～100 cm之间，不得低于50 cm。

3 发酵床养殖的必要性

3.1 生产性能及肉质品质

生产性能的提高是养殖户获利的主要途径之一，发酵床养殖能够显著提高猪的日增重和饲料转化率，减轻粪便中多余的营养物质对环境的污染，给猪群营造一个良好的生存环境。肌肉生长抑制基因（Myostatin,）负向调控肌肉的生长发育[20]，与常规水泥地面饲养相比，处于发酵床养殖的猪只，臀肌mRNA基因相对表达量并未出现显著性差异，但是与常规饲养相比，其相对表达量降低8.6%，不同的饲养环境会影响动物的采食、运动和生长发育，也会影响基因的表达，发酵床养殖给猪提供了足够的活动空间，增加了运动量，使得肌肉细胞内容物增加、肌纤维直径增大，而这些都可能通过基因表达量的降低来实现，但不影响屠宰率、瘦肉率、骨骼率[21]。猪肉的嫩度可以通过肉质的剪切力来判断，剪切力越小则猪肉越嫩，发酵床养殖模式下的猪肉剪切力略低于常规模式[22]，而且发酵床养殖猪只猪肉的鲜味氨基酸含量比普通圈舍饲养猪只的猪肉高11.65%，猪肉中的色氨酸、苯丙氨酸和必需氨基酸（EAA）也显著增加，这与猪采食发酵床上微生物的菌体蛋白有关，从另一角度上可以看出发酵床养殖能够节约饲料[23]，而这些氨基酸的增加能够使猪肉营养更丰富，肉味更鲜美。

3.2 疾病调控

随着生猪产业向规模化、集约化发展，生猪疾病严重影响甚至制约产业的发展，给养殖户带来了不可估量的经济损失。虽然现在某些疾病已有较完善的治疗方法，大部分急性病也有了相对应的疫苗，但这都是以牺牲动物自身免疫和大量资金为前提的，发酵床养殖模式在保育期和生长期的发病率显著低于常规饲养方式，其中腹泻、呼吸道疾病等的发生率分别降低了32.36%和24.23%[24]。组织细胞的通透性和机体新陈代谢的机能状况可通过测量血液中的生活指标来判定，这种理论已在诸多研究领域中得到了应用，其中的尿素氮、谷草转氨酶、谷丙转氨酶和血糖浓度、球蛋白的应用最为广泛；尿素氮是蛋白质、氨基酸的代谢最终产物，低浓度的尿素水平反映机体蛋白质合成率高，即它的浓度影响畜体肌肉增长和体内病毒的排出[25]，谷草转氨酶和谷丙转氨酶参与体内转氨基作用，球蛋白与机体免疫功能密切相关，章红兵等[26]研究表明发酵床养殖的猪只血清中尿素含量低于常规养殖，球蛋白IgA与IgG浓度显著高于水泥地面饲养，原因可能是垫料中的微生物刺激猪只增强自身免疫系统；而且在发酵床养殖模式下，猪的脾脏、胰腺的发育情况也优于水泥地面养殖模式[27]；同时发酵床有利于维持仔猪断奶后消化道中微生物的稳定性，但不改变肠道内大肠杆菌和乳酸菌的数量[28]；谢实勇等[29]研究还发现发酵床给妊娠母猪提供了良好的生活环境，提高了窝产活仔数，减少了妊娠母猪在妊娠期得蹄病的概率和无损淘汰率。

3.3 环境效益和经济效益

近年来，人们越来越重视猪的饲养环境，猪场内部的空气质量直接影响畜体的健康，猪的生长发育和繁殖需要大量氧气，与此同时也会产生二氧化碳、氨气等代谢气体，猪与环境之间的气体交换是一个动态过程。规模化养殖的猪舍空间有限，常导致产生的废气如NH3、H2S等不能及时排出，环境中有害气体浓度较高，而猪只处于这种环境下，不仅影响其生长发育，甚至会导致动物死亡。特别是在冬季，猪舍封闭更严，氨气浓度高会导致猪只眼睛发红和发生呼吸道疾病，这最终会影响猪的正常生长发育，造成严重的经济损失。发酵床养殖模式可以显著改善猪舍的环境状况[30]，相对于常规水泥地面饲养，发酵床猪舍中的微生物可迅速分解猪的粪尿，减少有害气体的挥发，研究表明其可有效降低猪舍内部的NH3和H2S的浓度，NH3浓度在夏季和冬季分别可降低46.24%、22.10%，H2S浓度在夏季和冬季分别可降低57.34%、52.22%[31]。且发酵床猪舍可以起到良好的保温效果，当舍外平均温度为-15.31℃时，舍内温度可达到11.92℃，平均湿度为77.84%[32]。

常规水泥地面养猪，需要每日清理猪舍粪便，需要大量的水来冲洗粪污及残留物，这个过程既消耗大量的人力、物力，又产生大量的废水，严重影响环境卫生，发酵床猪舍解决了这一难题，大大节省了用水和用工。发酵床猪舍还可显著提高育肥猪的出栏重、总用料量，降低料肉比，使之比传统猪舍下降了14.3%，使断奶仔猪的料肉比下降了8.6%，从根本上解决了水、电、用工上的浪费，使每头猪可多获利111.9元[7]。王世栋[33]研究表明采用发酵床猪舍，每头生猪平均日增重可达0.84 kg，比传统水泥地面模式提高了7.7%，用在饲料上的资金比传统水泥地面模式减少了22.54元，降低了4.5%，平均每头获利比传统水泥地面模式提高了16.6%，达到了690.64元，提高了经济效益。

4 发酵床模式存在的问题

随着人们对发酵床猪舍的不断认识，发现用发酵床模式养猪虽然具有很大优势，但仍存在一些比较突出的问题，其中最为突出的就是垫料的来源问题，以目前制作发酵床的标准来看，每头猪需要垫料面积达1 m2，且垫料的主体部分是锯末，这需要大量的森林树木，货源非常紧张。如果不及时补充和更换垫料，会导致粪尿不能被分解，这些粪尿又不能像水泥地面猪舍那样容易处理，长期下去会造成垫料腐烂发霉，成为疾病暴发的根源。而且造一个200头育肥猪的发酵床猪舍仅垫料就需花费2万元，这对中小型养殖户来说很难承受得起[34]。其次就是菌种的问题，菌种都需要特定的生存环境，被应用到发酵床养殖上的微生物适应性都不广，南北效果差异非常大[35]，也可能因牲畜的类别、饲料、垫料的差别而出现很大差异。我国南北气候差异巨大，有些微生物在北方效果良好，在南方就可能出现截然相反的表现，从而达不到理想效果，最终导致死床的出现。另外，发酵床猪舍不允许饲喂含有抗菌物质的饲料，这会影响到饲料报酬；猪只一旦发生疫病，治疗的药物也受到限制，禁止使用化学消毒药品和抗生素，这导致疾病治疗手段单一，一旦发生口蹄疫、猪瘟等疾病，仅靠隔离治疗无法控制，当疾病暴发时损失巨大[35]。

5 小结

发酵床养猪技术与传统的水泥地面养殖模式相比，能够显著地降低料肉比、提高猪只的自身免疫力，改善猪舍内部的空气质量，同时还可提高猪只的生产性能和肉质品质，降低生产成本，带来良好的经济效益和环境效益。但目前发酵床养殖仍处于研究阶段，还存在一些棘手问题，如垫料的来源、菌种的使用等均是影响发酵床技术推广的重要因素，但是我们坚信，随着人们对发酵床的不断研究，垫料的替代物以及适合中国本地的复合菌种会被发现，发酵床养殖模式也将为我国生猪产业带来新的辉煌。

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