模擬豬舍發(fā)酵床墊料的篩選

張強龍，滾雙寶，趙芳芳，蔡婷

(甘肅農業(yè)大學動物科學技術學院，甘肅 蘭州　730070)

模擬豬舍發(fā)酵床墊料的篩選

張強龍，滾雙寶，趙芳芳，蔡婷

(甘肅農業(yè)大學動物科學技術學院，甘肅 蘭州730070)

摘要：為了探索能替代發(fā)酵床原料稻殼和鋸末的新型墊料，比較分析不同墊料配比對發(fā)酵效果的影響，試驗采集了蘭州當?shù)氐耐林⑸镉米靼l(fā)酵床菌種，并設定了8種墊料配比組合，分別為：按稻殼和鋸末質量比1∶1制作的常規(guī)墊料(CK)、70%常規(guī)墊料+30%玉米秸稈(A1)、50%常規(guī)墊料+50%玉米秸稈(A2)、30%常規(guī)墊料+70%玉米秸稈(A3)、70%常規(guī)墊料+30%玉米芯(B1)、50%常規(guī)墊料+50%玉米芯(B2)、30%常規(guī)墊料+70%玉米芯(B3)、40%常規(guī)墊料+30%玉米秸稈+30%玉米芯(AB).在摸擬發(fā)酵床條件下，通過測定墊料表面溫度、25 cm處溫度、墊料表面濕度、氨氣含量等指標，選擇最佳墊料配比.結果表明：B3組墊料表面平均溫度最高(15.9±0.56)℃，與A3、AB組差異不顯著(P>0.05)，與其他組差異顯著(P<0.05)；AB組墊料25 cm處平均溫度最高(32.3±2.97)℃，與A3、B3組差異不顯著(P>0.05)，與其他組差異顯著(P<0.05)；AB組墊料氨氣平均含量(6.84±0.37)mg/m3均顯著低于其他組(P<0.05).綜合評價，AB、B3、A33組發(fā)酵效果相對較好.

關鍵詞：豬舍；發(fā)酵床；氨氣；環(huán)境質量；墊料

第一作者：張強龍(1990-)，男，碩士,研究方向為動物遺傳育種與繁殖.E-mail：805808742@qq.com

Screening on different litter ratios of simulate pig

fermenting-bed system

ZHANG Qiang-long,GUN Shuang-bao,ZHAO Fang-fang,CAI Ting

(College of Animal Science and Technology,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

Abstract：In order to explore a new litter ratio which can replace traditional litter,comparative analysis was made the effect of different litter ratio on fermenting-bed system.This experiment collected local indigenous microorganisms applied to fermentation bed,and set the ratio of 8 kinds of combinations,including: according to the rice hulls and sawdust,weighting ratio 1∶1 made for traditional litter (CK),70% traditional litter+30% corn straw (A1),50% traditional litter+ 50% corn straw (A2),30% traditional litter+70% corn straw (A3),70%traditional litter+30% corncod (B1),50% traditional litter +50% corncod (B2),30% traditional litter+70% corncod (B3),40% traditional litter+30% corn straw+30% corncod (AB).Under the experimental condition,litter surface temperature,25 cm deep temperature,RH in barrel,NH3concentration were determined in order to screen the optimum combination.Results showed that the B3 surface temperature was the highest(15.9±0.56) ℃,contrast with A3 and AB were no significant(P>0.05),versus other groups were significant(P<0.05).The AB's 25cm deep temperature was the highest(32.3±2.97) ℃,contrast with A3and B3were no significant(P>0.05),versus other groups were significant(P<0.05).The AB's NH3concentration was the lowest(6.84±0.37) mg/m3,versus other groups were significant(P<0.05).Comprehensive analysis suggests that A3,B3and AB have a better fermentation effect.

Key words：piggery；fermenting-bed system;ammonia;environmental quality;litter

隨著養(yǎng)豬業(yè)向規(guī)模化、集約化發(fā)展，糞污無害化處理已成為當前養(yǎng)豬業(yè)的一個重要問題.據(jù)統(tǒng)計，一個10萬頭豬場日產鮮糞80 t、污水260 t、159 kg氨氣、14.5 kg硫化氫[1]，如處理不當，將對環(huán)境產生嚴重污染.發(fā)酵床養(yǎng)豬是應用生態(tài)學原理，將微生物技術、發(fā)酵技術和養(yǎng)殖技術相結合的一種新型現(xiàn)代養(yǎng)豬模式[2-4].由于制作發(fā)酵床需要消耗大量的鋸末和稻殼，而鋸末和稻殼資源有限，從而制約了該項技術的廣泛推廣與應用.近年來，國內學者圍繞發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料配方開展了大量研究工作.馬平等[5]和張學峰等[6]通過測定核心溫度、墊料含水量、MCP含量等指標，結合成本因素認為：鋸末、玉米秸稈比例為5∶5、4∶6，鋸末、稻殼比例為5∶5，鋸末、稻殼、玉米秸稈比例為5∶2∶3、5∶4∶1、4∶5∶1、3∶6∶1的發(fā)酵效果均較好，但鋸末的添加比例仍然較高；且目前有關墊料配方的報道中，對氨氣揮發(fā)效應，以及利用玉米芯替代傳統(tǒng)墊料中鋸末和稻殼的研究相對較少.鑒于此，為進一步探討豬用發(fā)酵床墊料配比，本試驗利用鋸末、稻殼、玉米秸稈和玉米芯等為試驗材料，通過測定墊料表面溫度、核心溫度、墊料表面濕度、氨氣含量等指標，結合墊料制作成本，選擇最佳墊料配比，以期為其在西北地區(qū)推廣應用提供科學依據(jù).

1材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1發(fā)酵床菌種及營養(yǎng)液選擇蘭州落葉豐富、腐殖質較多的區(qū)域，將八成熟米飯捏成團狀，裝入木盒，用宣紙封好.用樹葉和腐殖質土將其埋好，放置7 d左右，米團上長滿白色菌絲，立即將稀軟的米團與紅糖以3∶1的比例混合均勻，裝入瓷壇，用宣紙封口.經6 d左右轉化為漿狀，形成土著發(fā)酵菌原菌.菌種不經純化，室溫條件下，將原菌與小麥麩皮混合均勻，噴灑稀釋后的營養(yǎng)液，保持含水量在60%左右.2～3 d后表面會長滿白色的菌絲，即為發(fā)酵床用土著菌種.土著微生物成分非常復雜，主要為酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌屬的不同種類等.擴繁后的菌種只需陰干即可，裝入編織袋備用，一般要求3個月左右使用完，最好現(xiàn)配現(xiàn)用.

參照黎朝燕的方法[7]，以蘋果、芹菜、紅糖、大蒜、生姜、啤酒、淘米水和牛奶為原料，將不同原料按一定比例配合，經腌漬、發(fā)酵制成5種營養(yǎng)液，并將其等體積混合，用水500倍稀釋備用.

1.1.2發(fā)酵床墊料玉米秸稈、玉米芯、稻殼、鋸末購自甘肅省定西市，鮮豬糞來自蘭州某養(yǎng)豬場.

1.2試驗設計

試驗采用單因子隨機試驗設計，每組5 d為1期，共6期，總計30 d.按照墊料總質量相同原則，共設8個處理，每個處理3次重復.處理1組為常規(guī)墊料組稻殼、鋸末重量比為1∶1(CK)；處理2組用30%玉米秸稈替代常規(guī)墊料(A1)；處理3組用50%玉米秸稈替代常規(guī)墊料(A2)；處理4組用70%玉米秸稈替代常規(guī)墊料(A3)；處理5組用30%玉米芯替代常規(guī)墊料(B1)；處理6組用50%玉米芯替代常規(guī)墊料(B2)；處理7組用70%玉米芯替代常規(guī)墊料(B3)；處理8組用30%玉米秸稈+30%玉米芯替代常規(guī)墊料(AB).試驗處理設計方案見表1.

表1　試驗處理設計方案

1.3發(fā)酵床的制作及日常管理

1.3.1模擬發(fā)酵床的制作依據(jù)試驗設計，計算8個處理組每種墊料原料用量，依次稱質量后，加入2 kg土著菌種，噴灑稀釋后的營養(yǎng)液，攪拌均勻，保持墊料含水量在60%～65%.然后堆成堆體，略微按壓堆體表面，用編織袋覆蓋其表，發(fā)酵10 d，期間翻動2次.發(fā)酵溫度比較穩(wěn)定時，將8個處理組的墊料分別加入高90 cm、直徑60 cm的塑料圓桶中，制作70 cm厚的模擬發(fā)酵床.

1.3.2模擬發(fā)酵床日常管理為防止發(fā)酵床墊料板結，每3 d將表層翻動1次.豬糞總共添加6次，分別在第1、6、11、16、21、26天下午18∶00時添加2 kg豬糞分別記為1～6期，豬糞添加量按照飼養(yǎng)密度1 m2/頭、排糞量1.5 kg/d·頭計算[8]，根據(jù)圓桶實際面積，每次添加5 d的豬糞量.試驗用豬糞為50 kg左右育肥豬的當天糞便.

1.4測定指標及方法

1.4.1物理性狀每天定期觀察墊料顏色、水分狀況、下沉狀況以及是否腐爛、變質等.

1.4.2墊料表面溫度每天12∶00使用溫度計直接測定墊料表面的溫度，同時測量室內環(huán)境溫度，計算每5 d的溫度平均值作為每期的表面溫度.

1.4.3發(fā)酵床25 cm處溫度每天12∶00從墊料表面插入(25 cm深)溫度計記錄溫度，計算每5 d的溫度平均值，分析每期內8個處理組間的溫度差異.

1.4.4墊料表面相對濕度每天12∶00使用溫濕度計測定墊料表面的濕度，同時測量室內濕度，計算每5 d的相對濕度平均值.

1.4.5NH3濃度每天上午9∶00蓋住桶蓋2小時，11∶00準時采集氣體.使用TMP-1500型大氣采樣器采樣，采用中華人民共和國國家標準GB/T 18204.25-2000規(guī)定的納氏比色法測定.并計算每5 d的氨氣含量平均值，分析每期內8個處理組間平均數(shù)的差異顯著性.

1.4.6經濟效益計算各處理組的墊料制作成本，考評墊料配比效益.

1.5統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel整理，并用SPSS 17.0軟件進行方差分析和Duncan法多重比較.

2結果與分析

2.1發(fā)酵床物理性狀

前10 d，8個處理組墊料水分適宜，顏色均呈淡黃色.10～20 d內，各處理組墊料的顏色逐漸加深，水分下降.20 d后B3處理墊料下沉最快，CK最慢.試驗中，各處理組墊料均未發(fā)生霉變、腐爛等現(xiàn)象.

2.2發(fā)酵床表面溫度

由表2可知，1～6期內，8個處理各期墊料表面溫度均顯著高于室內溫度.其中，第1期A2、B3兩組溫度最高,分別為(15.1±1.70)℃、(15.1±1.08)℃，與A1、B1、CK組差異顯著(P<0.05)，與A3、B2、AB組差異不顯著(P>0.05)；第2期B3組溫度最高,為(16.2±0.26)℃，與A1、B1、CK組差異顯著(P<0.05)，與A3、AB、A2、B2組差異不顯著(P>0.05)；第3期B3組溫度最高,為(16.7±0.73)℃，與A1、B1、CK組差異顯著(P<0.05)，與A2、A3、B2、AB組差異不顯著(P>0.05)；第4期B3和AB組溫度較高，分別為(16.0±0.34)℃，(16.0±0.47)℃，與A1、A2、B1、CK組差異顯著(P<0.05)，與A3、B2組差異不顯著(P>0.05)；第5期AB組溫度最高，為(15.5±0.75)℃，與A1、A2、B1、B2、CK組差異顯著(P<0.05)，與A3、B3組差異不顯著(P>0.05)；第6期AB組溫度最高為(16.4±0.96)℃，與A1、A2、A3、B2、CK組差異顯著(P<0.05)，與B1、B3組差異不顯著(P>0.05).從平均溫度來看，A3、B2、B3和AB組平均溫度均超過了15 ℃，顯著高于CK、A1和B2組，其中AB和B3組試驗全期能保持較高而穩(wěn)定的溫度.

表2　發(fā)酵床表面溫度

同列數(shù)據(jù)肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05).

2.3發(fā)酵床25 cm處溫度

由表3可知，CK組1～6期25 cm處溫度均低于其他7個組，且2～6期期間與其他7組間顯著差異(P<0.05).其他各組在不同期溫度存在差異，其中，第1期AB組溫度最高,為(36.9±4.86)℃，與A2、A3、B3組差異不顯著(P>0.05)，與A1、B1、B2組差異顯著(P<0.05)；第2、3期A3組溫度最高，分別為(35.7±2.58)℃、(32.4±1.14)℃，與同期B3、AB組差異不顯著(P>0.05)，與A1、A2、B1、B24組差異顯著(P<0.05)；第4期B3組溫度最高，為(31.8±1.15)℃，與A3、AB組差異不顯著(P>0.05)，與A1、A2、B1、B2組差異顯著(P<0.05)；第5期AB組溫度最高，為(29.9±1.43)℃，僅與B3組差異不顯著(P>0.05)，與其他組均存在顯著差異(P<0.05)；第6期AB組溫度最高，為(29.1±0.56)℃，僅與A3組差異不顯著(P>0.05)，與其他組差異均顯著(P<0.05).從平均溫度來看，A3、B3和AB組差異不顯著(P>0.05)，但與其他組差異顯著(P<0.05)；且A3、B3和AB組1～4期溫度保持在30 ℃以上，5～6期均有所下降，但AB、B3兩組下降幅度較小.綜合評價，AB、B3、A33組的內部溫度較高，發(fā)酵效果較好.

表3　發(fā)酵床25 cm處溫度

同列肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05).

2.4發(fā)酵床相對濕度

由表4可知，1～6期內，8個處理組相對濕度差異均不顯著(P>0.05)，但與室內濕度差異顯著(P<0.05).由此可知，墊料表面相對濕度顯著高于室內環(huán)境.

2.5發(fā)酵床氨氣濃度

由表 5可知，CK組1～6期氨氣含量均高于其他7個組.各組在不同期氨氣含量存在差異，其中，第1期的AB、B3、B2、A3組，第2期的AB、B3組，第3、4期的AB、B3、A3組，第5期的AB、B3組，第6期的AB組氨氣含量均顯著低于同期其他組(P<0.05).從平均值來看，8個處理組在1～6期內，AB組氨氣含量最低，為(6.84±0.37)mg/m3，顯著低于其他組(P<0.05).綜合評價，以AB組抑制氨氣排放的能力最強，B3組次之，A3組后期抑制氨氣能力減弱.

表4　發(fā)酵床表面相對濕度

同列數(shù)據(jù)肩標*表示差異顯著(P<0.05).

表5　各周期中桶內發(fā)酵床氨氣的濃度

同列數(shù)據(jù)肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05).

2.6發(fā)酵床經濟成本

由表6可知，每立方米墊料的制作成本，CK最高為170.00元/m3，A3和B3處理最低，都為121.00元/m3.

表6　成本分析

鋸末0.60元/kg，稻殼1.60元/kg，玉米秸稈0.60元/kg，玉米芯0.60元/kg，每處理干墊料均為28.0 kg.

3討論

1)發(fā)酵床墊料是微生物發(fā)酵的載體，通過觀察墊料顏色、松軟程度、下沉狀況等物理性狀，可以判斷發(fā)酵是否正常.本試驗中，墊料顏色逐漸加深、墊料下沉、墊料松軟無板結，表明微生物發(fā)酵正常，且持續(xù)消耗墊料，這也與欒炳志等[8]的研究結果一致.在生產實踐中，應適時添加新墊料和菌種，以維持發(fā)酵的順利進行.

2)墊料表面溫度是豬趴臥在上面時直接感受到的溫度，溫度適宜時，可以增加豬的舒適度，減少應激反應.本試驗中，各處理墊料表面溫度的維持相對穩(wěn)定，其中AB、A3、B3表面溫度相對較高，這與其核心溫度較高有關；而試驗也證明AB、A3、B33組墊料25 cm的處溫度確實高于其他各組.墊料表面溫度高于圈舍環(huán)境溫度，會向圈舍環(huán)境散發(fā)熱量.梅冬林等[9]測定了北方冬季11月份時非供熱豬舍內的環(huán)境狀況比較，發(fā)酵床豬舍可以達到很好的保溫效果.

3)核心溫度是衡量發(fā)酵效率的一個重要指標[10]，其穩(wěn)定維持是保證高效發(fā)酵的前提.馬平等[5]研究表明，常規(guī)墊料與玉米秸稈、鋸末、稻殼的比例為3∶5∶2的墊料配方差異不顯著(P<0.05)，與本研究結果相反.本研究中CK組核心溫度最低，一方面與墊料原料的基本理化性質有關，另一方面，也可能與本地土著微生物菌群的活性有關.A2、A3組前期溫度較高，而分別在第3、5期溫度下降迅速.可能前期一定比例的玉米秸稈替代常規(guī)墊料有利于發(fā)酵的形成、熱量的提升；后期溫度下降可能是墊料中含大量的玉米秸稈，產生的熱量散失較快，經翻耙墊料后，升溫保溫能力降低.因此，在實踐生產中，應在20 d時添加菌種營養(yǎng)液，維持高溫發(fā)酵，以免形成“死床”.與此同時，選擇適應當?shù)丨h(huán)境條件的、產酶活力和降解率高的、安全的發(fā)酵床菌種，仍需要進一步的研究和探討.

4)豬群在高溫下，主要依靠蒸發(fā)散熱，如果舍內濕度過高，導致蒸發(fā)散熱受到抑制，體溫升高，采食量下降.本研究中，各組間濕度差異不顯著，但顯著高于室內環(huán)境，這與李蘊玉等[11]的研究結果相一致.研究發(fā)現(xiàn)，墊料底層水分過高，因此在實踐中，在底層墊15～20 cm厚干燥的玉米秸稈，起到墊底以節(jié)省鋸末、稻殼的作用，還可增加墊料的孔隙度.在西北地區(qū)嚴寒的冬季，應注意豬舍的保溫降濕.

5)氨氣濃度是關系到豬舍內空氣衛(wèi)生質量的主要指標，高濃度氨氣對豬群危害很大，主要是誘發(fā)呼吸道和眼部疾病，降低豬群生產水平.王巖等[12]研究發(fā)現(xiàn)，以鋸末抑制氨氣揮發(fā)的效果最好，這與本研究結果相反.本研究CK組鋸末和稻殼的比例較高，墊料的透氣性較好，易散發(fā)熱量難以升溫保溫的同時，也易散失氨氣.且微生物發(fā)酵較弱，沒有充分利用豬糞中的氮素，致使氮素損失嚴重，因此氨氣含量較其他組高.發(fā)酵床墊料中的氮存在多種形式：氨氣氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、氧化氮及有機化合物中的氮等[13].氨氣是由豬糞中的銨態(tài)氮分解產生的，發(fā)酵過程中，氨氣的揮發(fā)是一個連續(xù)的過程，而翻耙是好氧發(fā)酵的必須措施.在有氧狀態(tài)下，經微生物作用，銨態(tài)氮可能轉變?yōu)橄鯌B(tài)氮和有機氮，硝態(tài)氮和有機氮沒有臭味[13-14].同時，墊料中的微生物可利用糞便中的氮源，從源頭上降低氨的含量，減少含氮化合物的分解，保持舍內氨氣的低排放[15].本研究中，AB、B3、A3核心溫度相對較高，微生物發(fā)酵活躍，可能較多的轉化和利用了豬糞中的氮素，降低了氨氣的排放.可見，以一定比例的玉米秸稈和玉米芯替代部分常規(guī)墊料，提高了微生物的發(fā)酵效率，較常規(guī)墊料更有效地降低氨氣的濃度.

6)Oliveira等[16]研究提出，選擇墊料的原則應是：吸水性強、在陽光下易干燥以及來源經濟.傳統(tǒng)的發(fā)酵床制作需要消耗大量的稻殼和鋸末，而這兩種原料相對匱乏，來源日趨緊張，如大規(guī)模制作發(fā)酵床，其成本較高.同時，發(fā)酵床也需要定期噴灑菌種營養(yǎng)液，才能維持其正常發(fā)酵，菌種營養(yǎng)液制作成本較高，也是增加投資成本的一個原因.由表6可知，每立方米墊料的制作成本，A1和B1、A2和B2、A3和B3相同，分別比CK低12.35%、20.59%、28.82%；AB比CK制作成本低 24.71%.如果建造1棟飼養(yǎng)面積200 m2，70 cm深的發(fā)酵床豬舍，常規(guī)墊料CK組，僅墊料原料成本則需要21 560元，分別比A1和B1、A2和B2、A3和B3高2 940元、4 900元、6 860元.本研究中，利用西北地區(qū)較易獲得的玉米秸稈和玉米芯，替代部分傳統(tǒng)原料，可以降低墊料制作成本.

4結論

在西北地區(qū)嚴寒的冬季，發(fā)酵床能有效提高墊料表面的溫度，有利于改善舍內豬群的舒適度.冬季通風條件差時，發(fā)酵床能夠有效維護舍內環(huán)境質量.通過試驗，A3、B3、AB 3組墊料整體發(fā)酵效果較好，但各組均有不足之處，A3墊料在發(fā)酵后期，熱量散失較快，保溫能力變差；B3墊料下沉較快，生產實踐中需時常添加墊料，增加成本；AB墊料制作成本高于A3墊料和B3墊料.由于本結果只是在模擬條件下測定的，具體哪個組更好，將有待于在生產中進行進一步測定和驗證.

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(責任編輯趙曉倩)

收稿日期：2014-06-27；修回日期：2014-07-15

基金項目：科技部支撐計劃(2012BAD14B10)；甘肅省科技創(chuàng)新項目(GNCX-2009-13，GNCX-2012-45)；蘭州市人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科技計劃項目(2014-RC-83).

通信作者：滾雙寶，男，博士，教授，博導，研究方向為動物遺傳育種.E-mail：gunsb@gsau.edu.cn

中圖分類號：S 815.2

文獻標志碼：A

文章編號：1003-4315(2015)03-0001-06