养猪发酵床及微生物菌剂研究进展

毛同辉 罗 杰 杨仕钰 燕志宏

(1 铜仁市畜牧技术推广站，贵州铜仁 554300；2 铜仁职业技术学院，贵州铜仁 554300；3 贵州大学动物科学学院，贵州贵阳 550025；4 贵州煜宏生物科技有限公司，贵州贵阳 550016）

生猪产业是我国的核心养殖产业，其粪污问题是制约养猪业发展的主要问题之一。发酵床养殖技术从2000年引入我国北方地区，具有零污染、零排放、零臭气的粪污治理特点，其主要由锯末、稻壳、秸秆等辅料组成[1]，通过接种微生物菌剂激活发酵床，开展畜禽养殖，使微生物与畜禽粪污、农业秸秆等同时进行好氧发酵和厌氧发酵。主要有同位发酵床和异位发酵床2 种养殖模式[2]，同位发酵床是指将生猪养殖在发酵床上，异位发酵床是指将生猪粪污打成粪浆排入发酵床，两者最大的差异主要是在发酵工艺和使用的微生物菌剂上的差别，前者以厌氧与好氧结合发酵为主，后者以好氧发酵为主；前者微生物菌剂以好氧菌、厌氧菌为主，后者主要以分解淀粉类好氧菌为主[3]。微生物菌剂的组成对生猪发酵床的运行起到至关重要的作用，本文将从发酵床微生物菌剂的选择及研究情况进行综述，阐述同位发酵床微生物研究及其组成配比，为微生物发酵畜禽粪污使其资源化利用提供思路和参考。

1 养猪发酵床研究进展

养猪发酵床是一种新型的生态环保养猪技术，可以有效解决养猪生产中的粪便处理和环境污染问题，发酵床的养殖形式主要有同位发酵床和异位发酵床2 种。同位发酵床是将猪养殖在发酵床上，其主要由好氧发酵层和厌氧发酵层组成，最大特点是不需要较多管理也能达到养殖无污染的目的。同位发酵床一般高度为80 cm，其中下部40 cm 为厌氧发酵层，日常管理一般不需要翻耙至该层，上部40 cm 为好氧发酵层，日常管理中需将粪污翻耙发酵。赵广伟[4]等研究表明，同位发酵床饲养三元杂交猪能提高商品猪饲料转化效率和改善猪肉品质，发酵床微生物显著改善养猪环境中的有害气体及有害因子[5]，提升养猪福利。蔡梦[6]等通过研究发酵床养猪对主要寄生虫的防控效果，发现在发酵床养猪模式下，采用进猪前垫料堆积发酵，猪群饲养中定期驱虫，同时注意养殖管理器具消毒，可有效降低寄生虫病的发生。叶世豪[7]等在同位发酵床上添加农业秸秆做垫料，发现秸秆垫料组的微生物丰富度和多样性都要高于对照组，秸秆垫料的微生物有机质相关代谢更加活跃，更有利于发酵床的高温运行和有机肥形成。董丽艳[8]研究表明生物发酵床技术可有效改善猪的健康状况，减少保育猪的疾病发生率，有利于提升养殖场的经济效益。王浠[9]等在对北方冬季发酵床的特征进行研究时，发现发酵床不同功能区对发酵床垫料的理化性质和温度的影响效果较为显著，在北方冬季可以添加一些菌剂和增加翻耙频率来维持微生物作用效果。因此，使用同位发酵床养猪可以提升猪肉品质、预防疾病、改善养猪环境，具有推广应用的价值。

2 发酵床微生物组成

发酵床垫料主要以高纤维素、高木质素原料为主，通过接种微生物菌剂使得生猪粪污能在发酵床上高效分解代谢，达到零污染、零排放、零臭气的目的，猪粪中含有较高养分，其养分主要为N、P2O5、K2O，含量分别为0.20%～5.19%、0.39%～9.05%、0.94%～6.65%[10]，是非常优质的发酵原料及养分来源。发酵床微生物菌剂一般由芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、丝状真菌、光合菌等组成[11]。

2.1 枯草芽孢杆菌

枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）主要在发酵床中起到降解粪臭素、吲哚等猪粪臭味物质，分解猪粪中多余淀粉及多糖类物质，同时起到一定的硝化作用[12]，是发酵床微生物菌剂的主要组成菌株，具有生长条件简单、耐温度变化大、复活速度快、生长快速和分泌酶活性强等特点，还能产生脂肽类、氨基酸和磷脂类等多种抗菌素和酶，具有广谱抗菌活性[13]。

2.2 地衣芽孢杆菌

地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）主要在发酵床中抑制病原菌及杂菌的孳生，能将粪便中多余的蛋白类物质分解为可利用的氨基酸类物质，能产生抗逆性内生孢子，可以产生脂肽类、肽类、磷脂类、多烯类和氨基酸类等多种抗生素，对多种病原菌起到很好的抑制作用[14]，同时能分泌淀粉酶、β-半乳糖苷酶、纤维素酶、几丁质酶、果聚糖酶、麦芽糖淀粉酶、多聚糖降解酶、碱性蛋白酶、锌蛋白酶等多种胞外酶[15]。

2.3 乳酸链球菌

乳酸链球菌（Streptococcuslactis）是饲料添加剂目录中的益生菌，能产生大量的细菌素及酸类物质，是一种兼性厌氧菌，在发酵床上可以利用粪便中的粪臭素以抑制杂菌的孳生，具有产酸、耐碱、耐胆碱盐、耐酶解的特征。曾正清[16]研究表明乳酸链球菌具有降低粪尿中乙酸、丙酸、异戊酸、对甲酚和吲哚含量的作用，同时能增加生物产气量。

2.4 酵母菌

酵母菌（Saccharomyces）发酵猪粪的菌株主要有酿酒酵母、产朊假丝酵母、假丝酵母、海洋红酵母等，其功能性较广，在发酵床中主要产生柠檬酸、丁二酸、葡萄糖酸、苹果酸、衣康酸、富马酸、丙酮酸和丙酸等有机酸，能有效抑制霉菌的孳生，降低猪粪中重金属含量[18]。猪粪中含有大量养分的同时也含有较多的重金属，最为典型的是铜（Cu）、锌（Zn）等，养猪场利用发酵床发酵猪粪污的同时也需要思考重金属超标的问题，以防发酵垫料变成危肥。何莫斌[17]等研究表明，使用含酵母菌的饲料饲喂猪能显著降低猪粪中Cu、Zn 含量，主要原理是Cu、Zn 与酵母菌螯合形成酵母铜、酵母锌，从而达到降低重金属污染的效果。

2.5 丝状真菌

丝状真菌（Filamentousfungus）形态特点是丝状、无光合作用、异养型真核微生物，菌丝较发达，不产生大型肉质子实体结构，菌丝是丝状或管状结构，由坚硬的含几丁质的细胞壁包被，霉菌的菌丝分为有隔膜菌丝和无隔膜菌丝2 种，在发酵床上主要应用的丝状真菌有黑曲霉（Aspergillusniger）、米根霉（Rhizopusoryzae），主要分解发酵床上猪粪及农业秸秆的纤维素类物质，同时也能通过生物沥浸去除猪粪中的重金属[19]，为发酵床其他微生物菌剂提供更多能量来源和维持发酵床的可持续运行。

3 发酵床微生物研究进展

微生物的组合及配比直接影响到发酵床的功效，因发酵床发酵工艺的不同，菌剂组成及配比均不相同，同位发酵床主要以好氧型和厌氧型菌株为主，异位发酵床主要以好氧型菌株为主，其微生物组成上差异较大。宦海琳等[20]研究表明，不动杆菌属、假单胞菌属与纤维素、半纤维素和木质素含量呈显著正相关，冰冷杆菌属、嗜冷杆菌属与纤维素含量呈显著正相关，垫料纤维素是影响微生物发酵床细菌群落的重要因素。刘国红等[21]研究养猪发酵床垫料中芽孢杆菌空间分布情况，结果表明，微生物发酵床的芽孢杆菌种类丰富、数量高，是一个天然的菌剂“发酵罐”，有望直接作为微生物菌剂，应用于土壤改良、作物病虫害防控、污染治理等领域；Ma 等[22]研究分解家畜和家禽粪便气味的微生物菌群，发现枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和酿酒酵母对氨和硫化氢气体的去除率最高，分别达到90.80%、96.58%和99.74%。Tramice 等[23]研究淀粉分解杆菌（Anoxybacillus amylolyticus）时，发现其是一种中度嗜热微生物，产生一种能水解淀粉的胞外多聚糖和胞外淀粉酶，发酵分解淀粉不仅可以通过酶催化，也能通过产热激活N-酰基同环素内酯家族基因，从而加快淀粉的分解速率；武美晓[24]通过筛选奶牛生物发酵床功能菌株，筛选出了草酸青霉（Penicilliumoxalicum）、黑曲霉（Aspergillusniger）、放线菌（Actinomycetes）等对牛发酵床中粪污氨气、硫化氢去除和纤维素、木质素等具有降解功能的菌株。

4 小结及展望

同位发酵床对于养猪业是一项新型无污染的环保养猪技术，不仅能提升生猪养殖福利，还能解决环保问题。目前还存在管理模式混乱，发酵床菌种组成及其比例相关研究较少，难以确定其菌株选择等问题，需要不断深挖发酵床管理技术、微生物组成等关键因素，使同位发酵床养猪技术得到提高。本文重点阐述了近年来养猪同位发酵床的研究进展及微生物组成研究情况，为微生物发酵畜禽粪污资源化利用提供思路和参考。