有效微生物菌群技术在畜禽生产中的应用研究进展

2019-11-08汤小朋熊康宁

上海农业学报 2019年5期

汤小朋，熊康宁

（贵州师范大学喀斯特研究院，贵州省喀斯特山地与生态环境国家重点实验室培育基地，贵阳550001）

中国是农业大国，农产品产量居世界前列。自2005年以来，我国粮食产量逐年增加，2017年粮食产量达到66 160.7万 t，其中稻谷21 267.6万t、小麦13 433.4万 t、玉米25 907.1万 t［1］。在农作物生产与加工过程中产生大量的农副产品，如秸秆、薯渣、米糠等，具有巨大的应用潜力。同时，中国也是一个畜牧业大国，连续数年保持着猪肉、禽肉、蛋类产品世界第一，据《中国统计年鉴》统计，2017年全国肉类总产量8 654.4万t、禽蛋3 096.3万 t、水产品6 445.3万 t［1］。畜牧业的大力发展，饲料原料的需求量日益增加，人畜争粮的问题日益突出，饲料用粮的缺口逐年增大。目前我国农副产品利用率还不乐观，大量秸秆直接焚烧，这不仅污染环境，也是对资源的极大浪费，合理的利用这部分资源对缓解我国饲料资源短缺及环境污染问题具有重要意义。

随着世界生态农业产品需求的逐年增多和市场全球化的发展，生态农业已经成为21世纪农业生产的主流与发展方向。农副产品合理利用是保证农业与畜牧业可持续发展的关键。近年来，微生物发酵技术尤其是有效微生物菌群（Effective microorganisms，EM）技术处理农副产品逐渐受到人们关注，EM菌通过微生物之间协同共生关系形成一个组成复杂、结构稳定、功能广泛的微生态系统［2］，在发酵饲料［3］、畜禽养殖［4-5］、水产动物养殖［6］、作物生产［7］、环境治理［8］、生物肥［9］等方面得到广泛应用。

1 EM菌概况

EM菌主要由好氧型和厌氧型的光合菌群、厌氧型和兼性厌氧型的乳酸菌群、好氧型的酵母菌群、好气性的革兰氏阳性放线菌群等多种微生物组成，无毒副作用，对环境友好［10］。EM技术的基本原理是基于头领效应的微生物群体生存理论和抗氧化学说［11］。EM菌中厌氧和好氧微生物并存，通过微生物相互间共生增殖关系形成一个复杂而稳定的微生态系统，发挥多种功能［12］。EM菌中各类微生物都各自发挥着重要作用：光合菌群能合成有机质，为其他微生物提供养分［13-14］；乳源乳酸菌群能发酵乳糖产生乳酸，形成酸性环境，抑制有害微生物的繁殖，减少肠道疾病的发生［15］；酵母菌自身繁殖产生的单细胞蛋白是动物良好的蛋白来源［16］；革兰氏阳性放线菌群可抑制病原菌的增殖［17］，提高动物对饲料的消化率，增强动物免疫力［18］；发酵系丝状菌群能和其他微生物共存，并可以消除恶臭［19］。

2 EM菌在发酵饲料中的应用

农副产品因纤维素高、蛋白含量低、抗营养因子等不利因素的存在导致其在畜禽生产中的应用不理想。农副产品营养价值的改善对其在畜牧生产中的合理利用具有重要作用。大量文献表明，EM菌发酵可有效提高农副产品营养价值（表1）。EM菌是多种微生物组成的复合微生态，在发酵过程中有如下优点：（1）产生大量的微生物酶，促进大分子物质（淀粉、木质素、如纤维素、半纤维素）的分解，提高农副产品利用率［3，20-23］；（2）发酵过程中还会产生大量的微生物菌体，提高氨基酸及挥发性脂肪酸含量，大幅度提高农副产品的营养价值［21，24-25］；（3）在发酵过程中还能产生大量乳酸，提高了农副产品的适口性［24-25］。

表1 有效微生物菌群在发酵饲料中的应用Table1 The application of effectivem icroorganisms on fermented feed

由前人研究报道可知，经EM菌发酵后，饲料原料的品质都能得到改善，这可成为缓解目前我国饲料资源短缺问题的一种重要方法。中国是一个农业大国，粮食产量居全国前列，农副产品数量巨大，以水稻为例，按水稻的谷草比1∶1计，理论上2015年中国水稻秸秆产量可达到20 822.5万 t。米糠约占稻谷的6%—12%，如以8%计，我国2015年米糠产量可达到1 665.8万 t。如果能充分水稻副产物（秸秆与米糠），对缓解我国饲料资源短缺问题有重大的战略意义。因此，开发EM发酵饲料潜力巨大，不仅能扩大饲料原料来源，缓解人畜争粮的矛盾，还能减少农副产品丢弃带来的环境污染问题，具有重要的经济效益、社会效益及环境效益。

3 EM菌在畜禽生产中的应用

近些年来，EM菌在动物生产上的研究较多，大量研究均表明EM对动物生产性能具有明显的促进作用（表2）。EM菌提高动物生产性能可能机制为：（1）动物摄取EM菌进入肠道后，与肠道内有益菌一起形成优势菌群，抑制有害菌的繁殖，减少肠道疾病的发生，维持肠道健康［29-30］，而肠道健康是动物营养物质吸收的基础；（2）EM菌可分泌与合成大量菌体蛋白、氨基酸、维生素等动物必须的营养物质［24-25］；（3）EM菌还可分泌消化酶、抗生素、促生长因子等物质［31］；（4）EM菌还能净化畜禽舍的环境，消除臭味，良好的环境对提高畜禽生产性能具有一定作用（图2）。

表2 有效微生物菌群在动物生产中的应用Table 2 The application of effective microorganism s on animal production

图1 有效微生物菌群提高动物生产性能的可能机制Fig.1 Possible mechanism of effective microorganisms on animal grow th performance improving

4 EM菌在改善畜禽舍内环境中的作用

畜禽舍内环境中空气条件对畜禽的生长和繁殖有重要的影响。氨气（NH3）是畜禽养殖中产生的主要有害气体之一，主要是由畜禽排泄物经微生物无氧酵解产生［43］，它能使细胞代谢加快，导致动物能量需求增加，降低饲料报酬［44］，更严重的是若NH3量大且长期存在，还会危害人与动物的健康［45］。EM菌在改善畜禽舍内环境上具有显著效果。赵岭乐等［46］在兔舍中的研究表明，EM菌对兔舍去除硫化氢和氨气的效果非常显著，能够有效抑制有害气体的产生。刘志健等［47］研究表明日粮中添加0.2%、0.3%的EM菌液，同时对舍内地面分别同比例喷洒EM菌液，NH3、H2S浓度均显著低于对照组。董水丽等［4］研究表明肉鸡饲料和饮水中添加EM菌并定期用EM菌喷洒养殖场所和排泄物，鸡舍内NH3、H2S浓度均显著下降。Nuengjamnong等［48］研究表明肉鸡日粮或饮水中添加EM菌，禽舍氨水平显著降低，并能减少粪便中沙门氏菌及弯曲杆菌含量。EM菌改善改善畜禽舍内环境的可能机制为：EM菌与动物肠道内的有益菌相互协同，可增强动物胃肠道蠕动功能，提高动物对蛋白质的利用率和畜禽饲料的转化率，减少蛋白质向氨的转化。同时，EM菌可抑制有害微生物的繁殖，并可分解复杂的有机物，抑制、消除畜禽舍的恶臭气味。