保障生態(tài)安全的無害化養(yǎng)豬：微生物發(fā)酵床工程化技術(shù)體系

劉 波（福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物資源研究所 研究員）

過去我國生豬養(yǎng)殖規(guī)模較小，都是一家一戶散養(yǎng)，生態(tài)的緩沖能力較強，豬糞排放時農(nóng)民還要肥水不流外人田?，F(xiàn)在隨著集約化養(yǎng)殖的發(fā)展，養(yǎng)殖污染日趨嚴(yán)重，引起了各行各業(yè)及民眾的廣泛重視。但其中有一個問題一直未被重視，即飼料中30%的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化成豬肉，剩下的70%都成為污染。所有相關(guān)研究關(guān)心的都是30%的飼料如何高效利用，忘記了其余的70%?，F(xiàn)在集約化養(yǎng)殖產(chǎn)生大量糞污造成的環(huán)境污染，我們用種養(yǎng)結(jié)合、沼氣發(fā)酵來解決，但做到最后，污染問題還未完全解決。

今后，腐殖質(zhì)產(chǎn)業(yè)將發(fā)展迅速，生豬產(chǎn)業(yè)也將發(fā)生巨大變化，成為腐殖質(zhì)產(chǎn)業(yè)的龍頭，養(yǎng)豬不再是為生產(chǎn)豬肉，而是為生產(chǎn)豬糞，不再是豬糞的污染治理，而是豬糞的有效利用。腐殖質(zhì)產(chǎn)業(yè)和生態(tài)安全關(guān)系密切，綠色食品、有機食品、生態(tài)安全等都是缺乏腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)和地球安全、生態(tài)安全、環(huán)境安全、糧食安全、食品安全等密切相關(guān)，也和綠色農(nóng)業(yè)、健康食品、優(yōu)美環(huán)境、生活品質(zhì)、人的壽命等密切相關(guān)。農(nóng)業(yè)廢棄物是放錯位置的資源，把廢棄物變成腐殖質(zhì)的產(chǎn)業(yè)關(guān)系重大。生豬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楦迟|(zhì)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)原理就是微生物發(fā)酵床人工腐殖質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)，用微生物發(fā)酵床改變生豬產(chǎn)業(yè)的觀念，用豬肉生產(chǎn)的體系作為微生物反應(yīng)器，主要目的是生產(chǎn)腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)在自然界產(chǎn)生需要六百年，而在微生物發(fā)酵床人工腐殖化只需要一年，還附帶把豬肉生產(chǎn)出來。腐殖質(zhì)可以做育苗基質(zhì)、食用菌棒、生物肥藥、有機肥料等，其整個技術(shù)路線包括飼用益生菌的研究、豬糞降解菌的研究、墊料生物防治研究、豬舍設(shè)計管理規(guī)程、豬舍遠程監(jiān)控技術(shù)、墊料替代和資源化八部分。

作為關(guān)鍵技術(shù)的遠程監(jiān)控微生物發(fā)酵床零污染養(yǎng)豬技術(shù)注重豬舍結(jié)構(gòu)、溫濕調(diào)控、墊料資源、遠程監(jiān)控、操作規(guī)程、資源轉(zhuǎn)化以及飼用益生菌和環(huán)境益生菌兩種微生物。

對微生物發(fā)酵床零污染養(yǎng)豬技術(shù)的優(yōu)點有多種誤導(dǎo)，片面宣傳其優(yōu)點并不不利于其發(fā)展，其中說五省 （省水、省工、省料、省藥、省電）其實并不省，特別是不省工；四提 （提高品質(zhì)、提高抵抗力、提前出欄、提高肉料比）能做到；三無 （無臭味、無蠅蛆、無環(huán)境污染）也確實，到目前為止，僅從防治污染角度來講，沒有一個技術(shù)能超過微生物發(fā)酵床；兩增 （增加經(jīng)濟效益，增加生態(tài)效益）則是做的好才能增；一少 （減少豬肉藥物殘留）可做到；零污染 （零排放，沒有污水和糞便向外排放）也可做到。

1 微生物發(fā)酵床環(huán)境益生菌和飼用益生菌的研究

1.1 環(huán)境益生菌的研究

環(huán)境益生菌的培養(yǎng)基為木屑、谷殼、秸稈粉等，要求其能對糞便-尿液進行分解轉(zhuǎn)化，消除惡臭如氨、硫化氫、吲哚、糞臭素等氣體，使豬床升溫殺死病原菌并凈化環(huán)境，給豬創(chuàng)造相對舒適的生態(tài)環(huán)境。分離環(huán)境益生菌的菌株以本土微生物為好，可從土壤、豬糞、豬舍、堆肥中直接分離。

篩選的益生菌集中在芽孢桿菌、酵母菌和真菌上，篩選標(biāo)準(zhǔn)為適應(yīng)高溫 （45℃以上）生長、能在缺碳和缺氮的情況下生長。因為新建的微生物發(fā)酵床里沒有氮，只有碳；發(fā)酵床運行一段時間后氮素大量增加，碳素則大幅減少，微生物需要在這種情況下存活。初步篩選出的菌種應(yīng)在做溫度、碳源和氮源適應(yīng)性比較試驗后選出的優(yōu)秀菌株作為環(huán)境益生菌進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

1.2 飼用益生菌的研究

飼用益生菌要求其性能穩(wěn)定、無毒無害，可協(xié)同分解養(yǎng)分；具有抗病功能，可抵抗酸性，拮抗病菌，增強免疫；具有促生長功能，能防止臭味，改善機體狀態(tài)。

飼用益生菌具有的抗菌作用對腸道保健非常重要。使用大腸桿菌作為篩選靶標(biāo)，篩選出的益生菌進行抑菌學(xué)鑒定及機理研究，包括抑菌濃度效應(yīng)、有效成分分析以及發(fā)酵條件影響等，同時進行動力學(xué)研究 （包括定植部位、濃度動力學(xué)和時間動力學(xué)等）和效果研究 （包括控病效果、免疫效果和增重效果等）。最后將其產(chǎn)業(yè)化，生產(chǎn)出的活菌制劑喂豬。

2 微生物發(fā)酵床基質(zhì)墊層微生物發(fā)酵動態(tài)

微生物發(fā)酵床現(xiàn)在碰到的最大問題就是會出現(xiàn)死床，農(nóng)民總結(jié)養(yǎng)床就是養(yǎng)豬，微生物發(fā)酵床養(yǎng)好了就能養(yǎng)豬。要養(yǎng)好床就要了解微生物過程中相關(guān)動態(tài)參數(shù)，用生物標(biāo)記知道各種微生物在不同墊層 （分成4層）的動態(tài)變化，并用此法研究微生物的群落變化及不同微生物在不同墊料結(jié)構(gòu)的群落。用生物標(biāo)記特征指數(shù) （B）來衡量微生物發(fā)酵床的好壞，同時測定微生物菌種處理發(fā)酵指數(shù) （F）的變化。

生物標(biāo)記特征指數(shù) （B）=（細菌×真菌）/（原生生物×放線菌）

微生物菌種處理組發(fā)酵指數(shù) （F）=耗氧/厭氧

生物標(biāo)記含量的變化可顯示真菌、兼性菌、耗氧菌的變化動態(tài)，研究不同時期內(nèi)微生物發(fā)酵床不同微生物菌種的變化動態(tài)，研究不同時間 （如1個月、6個月和24個月）微生物發(fā)酵床的亞群落變化，不同月份微生物亞群落的不同可以指示發(fā)酵床的某些動態(tài)變化。

用鹽梯度懸浮法來研究微生物發(fā)酵過程及發(fā)酵程度的表觀現(xiàn)象，用0%、5%、10%、15%、20%的鹽梯度溶液，加入墊料，根據(jù)微生物成活的數(shù)量和程度建立模型，判別墊料的發(fā)酵程度。由此建立一整套墊料發(fā)酵程度判別方法，科學(xué)指導(dǎo)微生物發(fā)酵床的實際生產(chǎn)。

用代謝組學(xué)研究豬糞，研究微生物在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的物質(zhì)及排放的氣體，取樣、分析研究它的標(biāo)記性代謝物。可以看到不同發(fā)酵程度產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物不同，以不同時間的代謝關(guān)鍵物質(zhì)建立模型判定其主要作用，找出發(fā)酵床最后變黑的原因。研究發(fā)現(xiàn)：隨著墊料發(fā)酵程度的加深，物質(zhì)的種類和含量均發(fā)生明顯的變化，隨著發(fā)酵程度的加深，墊料揮發(fā)性物質(zhì)變化顯著，其中二丁基羥基甲苯的數(shù)量起到重要的作用。

3 微生物發(fā)酵床對豬病害的生物防治作用

墊料是微生物良好的生長場所，對病害微生物也是如此。研究發(fā)現(xiàn)，以大腸桿菌作靶標(biāo)，用其特異基因型鑒定作為檢測方法，按周期取樣，同時作對照。在一整年的取樣過程中，可以看到在微生物發(fā)酵床上層、中層、下層和底層的大腸桿菌數(shù)量隨時間的推移呈下降態(tài)勢；沙門氏菌也是如此。在墊料各層的變化過程中，大腸桿菌和芽孢桿菌的數(shù)量成反比。在室內(nèi)試驗中，墊料接種大腸桿菌，相同墊料滅菌作對照，可以看到大腸桿菌在墊料中數(shù)量下降，在滅菌墊料中數(shù)量增加。

4 微生物發(fā)酵床對動物和諧生長的促進作用

對仔豬的采食、飲水、躺臥、睡眠、探究行為、探究時間、爭斗行為、爭斗時間的研究結(jié)果表明：常規(guī)養(yǎng)豬模式中豬的爭斗持續(xù)時間是微生物發(fā)酵床的6～7倍，由此建立以下兩個指標(biāo)。

營養(yǎng)指數(shù)=（采食-排泄）/飲水

健康指數(shù)=（睡眠+探究+游走+躺臥）/爭斗

微生物發(fā)酵床養(yǎng)殖的營養(yǎng)指數(shù)稍高于常規(guī)養(yǎng)殖，而微生物發(fā)酵床養(yǎng)殖的健康指數(shù)遠高于常規(guī)養(yǎng)殖，可見微生物發(fā)酵床可以促進豬的和諧生長。

5 微生物發(fā)酵床的制作

生產(chǎn)中微生物發(fā)酵床的制作可采用一擔(dān)谷殼 （50%）+一擔(dān)鋸糠 （47%）+3斤豬糞 （3%）+一擔(dān)菌液 （濕度45%）攪拌即可。碳氮比大于25︰1的原料 （如雜木屑491.8︰1，玉米稈53.1︰1，麥秸96.9︰1，玉米芯88.1︰1，稻草58.7︰1，野草30.1︰1，棉籽殼27.6︰1等）均可作為墊料原料；碳氮比小于25︰1的原料 （如豬糞7︰1，麥麩20.3︰1，米糠19.8︰1，啤酒糟8︰1，豆餅6.76︰1，花生餅7.76︰1，菜籽餅9.8︰1）均可作為營養(yǎng)輔助原料。

6 零污染養(yǎng)豬的操作規(guī)程

發(fā)酵床墊料鋪平進豬，進豬前要給豬消毒、驅(qū)蟲。豬舍管理要注意：飼養(yǎng)密度應(yīng)為1.2～1.5 m2/頭；做好疫苗免疫，控制疾病的發(fā)生，日常檢查豬群，把太小及生病的豬挑出來，單獨飼養(yǎng)；做好通風(fēng)透氣，控制豬舍的溫、濕度，特別是盛夏，采用屋頂灌水，啟用水簾等設(shè)備，以達到防暑降溫的目的；飲水口朝外避免水滴入豬舍；墊料及時噴水，保持墊料45%的濕度；豬進欄后，及時耙散豬糞、補充墊料，每周耙糞調(diào)整墊料2～3次，攪拌深度10 cm以上，到90日時全面翻弄一次；豬飼料中添加飼用益生菌，添加量為豬體重30 kg以下按0.1%，30～60 kg時按0.15%，60 kg以上時按0.2%比例添加；豬出欄后，墊料放置干燥2～3日，方可再次利用。

7 豬舍副產(chǎn)物資源化技術(shù)體系

豬舍副產(chǎn)物資源化技術(shù)體系是把飼料通過豬及其發(fā)酵床轉(zhuǎn)化為墊料，墊料通過食用菌轉(zhuǎn)化為基質(zhì)，基質(zhì)通過細菌轉(zhuǎn)化為肥料，肥料再通過玉米轉(zhuǎn)化為飼料，以此循環(huán)。循環(huán)過程中產(chǎn)生對人有用的如豬肉、食用菌、玉米等。該體系的產(chǎn)業(yè)要求包括養(yǎng)豬公司、食用菌廠和有機肥廠三個部分，但目前很難做到。

豬糞墊料可直接種蘑菇。蘑菇主要用牛糞做基質(zhì)，由于福建養(yǎng)牛較少，牛糞的價格比蘑菇還高，所以用發(fā)酵3個月到1年的發(fā)酵床墊料直接替代部分牛糞，效果較好。豬糞墊料還可接種功能微生物，發(fā)酵做成抗線蟲、抗病害的生物肥藥，具有營養(yǎng)、抗病、促長、綠色、增效等功能。還可經(jīng)集中加工、造粒生產(chǎn)有機肥。

8 討論

8.1 微生物發(fā)酵床是治理養(yǎng)豬污染的唯一有效方法

豬糞堆肥能處理固形物，但氣體和液體無法治理；沼氣轉(zhuǎn)化可進行碳源轉(zhuǎn)化，但沼渣和氣體無法治理；種養(yǎng)結(jié)合方式對糞肥的消納能力有限，且液體和氣體無法治理；物理處理、化學(xué)處理和微生物法成本均較高，且豬場的氣體、液體無法治理；只有發(fā)酵床法可對固體、液體、氣體、病原同時處理，是治理養(yǎng)豬污染的唯一有效方法。

8.2 發(fā)酵床的缺點

首先發(fā)酵床養(yǎng)豬的產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建改變了單純養(yǎng)豬的業(yè)態(tài)，養(yǎng)豬戶除養(yǎng)豬外還要賣肥料、加工原料、生產(chǎn)食用菌，一般養(yǎng)殖戶無法做到；其次養(yǎng)床就是養(yǎng)豬增加了技術(shù)難度；第三腐殖質(zhì)當(dāng)成副產(chǎn)物觀念上增加了成本，需把腐殖質(zhì)做好并賣出去；第四是周期性墊料填挖增加了工作量；最后墊料資源替代和加工復(fù)雜了養(yǎng)豬過程。

8.3 發(fā)酵床的爭議來源

首先發(fā)酵床改變了傳統(tǒng)養(yǎng)豬觀念，不按規(guī)則出牌。其次發(fā)酵床改變了傳統(tǒng)養(yǎng)豬業(yè)態(tài)，多條產(chǎn)業(yè)鏈交織。第三發(fā)酵床改變了傳統(tǒng)養(yǎng)豬操作規(guī)程，傳統(tǒng)養(yǎng)豬的清掃、消毒等變成了養(yǎng)床就是養(yǎng)豬，不再需要打掃衛(wèi)生、沖水。第四改變了傳統(tǒng)養(yǎng)豬收益，要的是腐殖質(zhì)，注重回收70%的飼料轉(zhuǎn)化成肥料的收益，豬肉只作為效益的平衡，如果豬糞轉(zhuǎn)化好了，收益就非常高，白賺豬肉。第五是改變了傳統(tǒng)養(yǎng)豬結(jié)構(gòu)，腐殖質(zhì)為主，附帶豬肉。第六改變了傳統(tǒng)養(yǎng)豬方式，知識的多樣化要求博士生才能養(yǎng)豬。

8.4 微生物發(fā)酵床人工腐殖質(zhì)工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)是發(fā)展方向

微生物發(fā)酵床人工腐殖質(zhì)工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)要用工業(yè)化的生產(chǎn)技術(shù)來做，用規(guī)模化的機械來生產(chǎn)，以生豬生產(chǎn)為核心，同時擁有墊料加工廠、基質(zhì)加工廠、產(chǎn)品加工廠，生產(chǎn)生物肥料、食用菌棒、育苗基質(zhì)，以豬為生物反應(yīng)器生產(chǎn)人工腐殖質(zhì)，加工產(chǎn)品順帶產(chǎn)生豬肉。此模式要注意產(chǎn)業(yè)鏈的銜接，一是人工腐殖質(zhì)生產(chǎn)：70%的飼料轉(zhuǎn)化為豬糞，接種微生物形成腐殖質(zhì)。二是食用菌產(chǎn)業(yè)：加工為食用菌培養(yǎng)基，將其滅菌后接種食用菌栽培菌袋出售。三是生物肥藥產(chǎn)業(yè)：腐殖質(zhì)、菌糠等副產(chǎn)物接入功能微生物，加工成顆粒劑作為功能性微生物肥料 （生物肥藥）。

8.5 關(guān)于基質(zhì)墊層接種菌種問題

因為基質(zhì)墊層沒有進行消毒，墊料發(fā)酵是個自然接種的過程，其次接入的菌種數(shù)量少，品種單一，難以成為基質(zhì)墊層的功能優(yōu)勢菌群，所以豬場基質(zhì)墊層接種微生物菌種的必要性值得討論，接入的菌種作為先導(dǎo)菌種，可讓墊料和水混合后能夠比較快地發(fā)生作用，產(chǎn)生熱量，作用僅此而已。研究表明，發(fā)酵床到中期、后期，接入的菌株在基質(zhì)墊層發(fā)酵過程幾乎不存在，或者不用接菌本身就有。因此接入菌不能作為生產(chǎn)成本來阻礙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

8.6 關(guān)于基質(zhì)墊層的原料來源與管理

基質(zhì)墊層用量很大，原料來源十分重要，因地制宜地尋找替代品是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵?；|(zhì)墊層的厚度與豬糞的數(shù)量建立的發(fā)酵平衡和養(yǎng)殖輪次是關(guān)鍵，不必硬性規(guī)定厚度，而是根據(jù)實際情況決定厚度。一般可以是20～80 cm，養(yǎng)殖的時間可以根據(jù)發(fā)酵指數(shù)，3～36個月不等。

8.7 關(guān)于零污染養(yǎng)豬遠程監(jiān)控的問題

零污染養(yǎng)豬遠程監(jiān)控，利用GPS、無線通訊、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)溫度、濕度、H2S、CO2、NH3、COD及BOD的系統(tǒng)監(jiān)控，同時結(jié)合養(yǎng)豬防疫、豬場管理、產(chǎn)品追朔制度，建立豬場數(shù)據(jù)中心，對于整個生豬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

8.8 針對微生物發(fā)酵床可能提出的問題

首先墊料來源不是問題，秸稈等都可以替代，問題在于基質(zhì)能否賣出去。其次，發(fā)酵床具有一定的生物防治作用，但還需要科研人員進一步研究動物病害問題。如果微生物發(fā)酵床產(chǎn)生入侵生物問題，造成的危害會很嚴(yán)重，但因發(fā)酵床使用過程中先導(dǎo)微生物不很重要，且我們能按上文所說的指標(biāo)從本地篩選最適合的微生物，實現(xiàn)微生物本土化，解決入侵生物問題。人工腐殖質(zhì)技術(shù)相對傳統(tǒng)養(yǎng)殖投入較高，但能夠掙回70%的飼料成本，高投入、高產(chǎn)出。關(guān)于墊料的重金屬污染問題，我們要清楚發(fā)酵床本身不會產(chǎn)生重金屬污染，重金屬是從飼料中來并積累的，控制重金屬污染的核心是控制飼料中的重金屬含量。最后應(yīng)用機械化操作來降低工人勞動強度。