蚯蚓粉、絲蘭提取物對生長豬生長性能、養(yǎng)分消化代謝及糞尿發(fā)酵期間惡臭物質(zhì)和有害氣體排放的影響

蒲施樺 龍定彪* 劉作華 朱佳明 簡 悅 曾雅瓊 王 穎

(1.重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 2402460；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南地區(qū)養(yǎng)殖工程科學(xué)觀測實驗站，重慶 2402460；3.西南大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，重慶 2402460)

隨著規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖模式的快速升級，養(yǎng)殖業(yè)的污染排放已經(jīng)成為繼工業(yè)污染和城鎮(zhèn)生活污水排放之后的第三大污染。第二次全國污染普查公報顯示，畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放污水的化學(xué)需氧量(COD)和氨氮分別占農(nóng)業(yè)源污水排放量的93.76%和51.30%，目前仍是主要的農(nóng)業(yè)污染源。飼糧營養(yǎng)不均衡、飼料配制加工不合理、養(yǎng)分吸收消化效率不高等多方面原因?qū)е铝松i養(yǎng)殖糞污中惡臭氣體、抗生素、微量元素和部分營養(yǎng)素的超標(biāo)排放，尤其是養(yǎng)殖糞污中的4類化合物，即揮發(fā)性脂肪酸、酚類物質(zhì)、吲哚類和硫醇類物質(zhì)，嚴(yán)重威脅人畜健康[1-2]。因此，降低養(yǎng)殖糞污的惡臭物質(zhì)產(chǎn)量，對于緩解糞污處理壓力，促進綠色生豬養(yǎng)殖具有重要意義。絲蘭提取物作為一種天然植物性添加劑，能通過改善動物腸道微生態(tài)平衡，增強動物對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，達到降低糞便氨氣濃度，改善畜禽生長性能的作用[3-5]，在畜禽養(yǎng)殖除臭方面的應(yīng)用較為廣泛。王俐[6]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加絲蘭提取物可使豬舍氨氣濃度降低33%～46%。Matusiak等[7]也發(fā)現(xiàn)，添加絲蘭提取物能有效降低家禽糞便中惡臭氣體濃度。蚯蚓粉作為新型動物飼料添加劑，可以提高畜禽的生長性能以及產(chǎn)品品質(zhì)，增加畜禽的免疫力，但其在畜禽養(yǎng)殖除臭方面的應(yīng)用僅見零星報道[8]。曾正清等[9]研究表明，在豬飼糧中添加蚯蚓粉能夠降低豬糞尿中干物質(zhì)含量和吲哚濃度。為此，本試驗擬探討在飼糧中單獨添加蚯蚓粉、絲蘭提取物及二者組合添加對生長豬生長性能、養(yǎng)分消化代謝以及糞尿發(fā)酵期間惡臭物質(zhì)和有害氣體排放的影響，為蚯蚓粉和絲蘭提取物在養(yǎng)殖糞污除臭減排方面的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

蚯蚓粉：粗蛋白質(zhì)含量≥52.4%，干物質(zhì)含量≥91.5%；絲蘭提取物：皂角苷含量≥10.5%。

1.2 試驗設(shè)計

采用雙因素試驗設(shè)計，將56頭30～35 kg的健康杜長大(DLY)豬按照體重相近、性別一致等原則隨機分為4組，每組14個重復(fù)，每個重復(fù)1頭豬。4個組分別飼喂不同的飼糧：對照組飼喂基礎(chǔ)飼糧，基礎(chǔ)飼糧為參照NRC(2012)配制的粉狀配合飼料，其組成及營養(yǎng)水平見表1；另外3個組分別飼喂在基礎(chǔ)飼糧中添加0.500%蚯蚓粉(蚯蚓粉組)、0.012%絲蘭提取物(絲蘭提取物組)以及0.500%蚯蚓粉+0.012%絲蘭提取物(蚯蚓粉+絲蘭提取物組)的飼糧。采用舍飼散養(yǎng)，自由飲水，自由采食(自動飼喂系統(tǒng)可準(zhǔn)確記錄每頭豬每次的采食量)，保證料槽隨時有料。圈舍定期沖洗打掃，濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)控制舍內(nèi)溫?zé)岘h(huán)境。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.3 消化代謝試驗

在飼養(yǎng)試驗第61天，每個組挑選5頭中等體況的豬進行消化代謝試驗，代謝籠中豬只自由采食和飲水，預(yù)試期4 d，正試期4 d。正試期準(zhǔn)確記錄投料量、剩料量和采食量，采用全收糞法，每天完整收集豬糞便和尿液，置于冷庫中保存。樣品采集結(jié)束后將每頭豬的糞便、尿液分別混合均勻，四分法取新鮮糞樣500 g，等比例取樣法取尿樣250 mL，分別加10%硫酸固氮，糞樣放入(65±5) ℃的烘箱中烘至恒重，同時采集飼糧樣粉碎過40目篩。所有樣品置于-4 ℃冰柜保存?zhèn)溆谩?/p>

1.4 發(fā)酵糞便試驗

消化代謝試驗結(jié)束后，06：00開始收集代謝籠中每個重復(fù)豬只的糞便和尿液，隨排隨收，持續(xù)至第3天06：00，將每次收集的糞尿放在-20 ℃的冷庫中保存，第3天早上收集結(jié)束后將同一只豬的糞、尿分別混合均勻，每頭豬的糞尿混合物(糞便∶尿液∶蒸餾水=1∶1∶1)分裝入500 mL的抽濾瓶，每瓶裝入300 g混合樣品，每頭豬的混合樣品共分裝6瓶，共計分裝120個抽濾瓶。裝樣后的抽濾瓶用橡膠塞塞緊，用凡士林進行密封，抽濾口用乳膠管插好，利用旋片式真空泵對抽濾瓶抽真空，每個抽濾瓶抽至真空環(huán)境后將末端乳膠管用止水夾夾緊。將處理完的抽濾瓶置于溫度35 ℃、相對濕度55%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進行厭氧發(fā)酵，分別在發(fā)酵第5、10、15、20、25和30天測定抽濾瓶內(nèi)發(fā)酵物的pH、有機質(zhì)和總氮含量以及氨氣、硫化氫、乙酸、丙酸、丁酸、異戊酸、戊酸、吲哚、對甲酚和三甲基吲哚的濃度。

1.5 檢測指標(biāo)

生長性能：在試驗第1天和第81天早上分別對每頭豬空腹稱重，在稱重的前1天17：30停料并結(jié)算飼糧，計算平均日增重(average daily gain，ADG)、平均日采食量(average daily feed intake，ADFI)和料重比(feed/gain，F(xiàn)/G)。

養(yǎng)分消化代謝指標(biāo)：飼糧和糞便中干物質(zhì)含量采用常壓恒溫干燥法測定，參考GB/T 6435—2006；有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀滴定法測定，參照NY 525—2012。飼糧和糞便中粗蛋白質(zhì)和尿氮含量采用凱氏定氮法測定，參照GB/T 6432—1994。養(yǎng)分表觀消化率和粗蛋白質(zhì)表觀代謝率的計算公式如下：

某養(yǎng)分表觀消化率(%)=100×(采食量×
飼糧中該養(yǎng)分含量-糞便總量×
糞便中該養(yǎng)分含量)/(采食量×飼糧中
該養(yǎng)分含量)；
粗蛋白質(zhì)表觀代謝率(%)=100×(采食量×
飼糧中粗蛋白質(zhì)含量-糞便總量×糞便中
粗蛋白質(zhì)含量-尿液總量×尿中
粗蛋白質(zhì)含量)/(采食量×飼糧中
粗蛋白質(zhì)含量)。

揮發(fā)性脂肪酸濃度：從每個抽濾瓶中取發(fā)酵物4 mL于5 mL的離心管中，在10 000 r/min下離心10 min。用移液槍取離心后樣品的上清液2 mL在15 000 r/min下離心10 min，再次取離心后樣品的上清液1 mL加0.4 mL的5%甲酸，裝入1.5 mL的離心管，置于-20 ℃冰箱冷凍過夜，常溫解凍3 h后在15 000 r/min下離心10 min，用一次性5 mL注射器吸取上清液并經(jīng)0.45 mm濾膜過濾，濾液供氣相色譜分析。每個樣品取1 μL濾液進入氣相色譜儀，測定乙酸、丙酸、丁酸、異戊酸和戊酸的濃度。

臭味物質(zhì)濃度：從每個抽濾瓶中取發(fā)酵物2.2 g于5 mL的離心管中，加入2.2 mL提取液(三氯甲烷∶丙酮=1∶1)，搖勻，置于40 ℃的水浴鍋提取1 h，每間隔20 min搖勻1次，提取結(jié)束后在10 000 r/min下離心1 min，用一次性5 mL注射器吸取下層清液經(jīng)0.45 mm濾膜過濾，濾液供氣相色譜分析。每個樣品取1 μL濾液進入氣相色譜儀，測定吲哚、三甲基吲哚和對甲酚的濃度。

氨氣和硫化氫濃度：用采氣泵從每個抽濾瓶中抽取100 mL氣體，用氣體檢測管測定抽樣氣體中氨氣和硫化氫的濃度。

總氮含量：發(fā)酵物中總氮含量參照GB/T 6432—1994，使用全自動凱氏定氮儀測定(KJELTEC 2300，上海)測定。

有機質(zhì)含量：發(fā)酵物中有機質(zhì)含量參照《有機肥料》(NY 525—2012)，采用重鉻酸鉀容量法測定。

碳氮比(C/N)：指有機碳的總含量與氮的總含量的比值，有機碳計算參考《有機肥料》(NY 525—2012)中的系數(shù)1.724，即碳氮比=(有機碳/1.724)/總氮。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件的GLM程序?qū)?shù)據(jù)進行單因素方差分析、Duncan氏法多重比較以及雙因素有重復(fù)方差分析，P<0.05和P<0.01分別為差異顯著和極顯著標(biāo)準(zhǔn)，試驗數(shù)據(jù)以平均值(mean)和均值標(biāo)準(zhǔn)誤(SEM)或者平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Graphpad Prism 7.0進行數(shù)據(jù)圖處理。

2 結(jié) 果

2.1 蚯蚓粉、絲蘭提取物對生長豬生長性能的影響

由表2可知，單獨添加蚯蚓粉對生長豬的末重、平均日采食量、料重比和平均日增重均無顯著影響(P>0.05)；單獨添加絲蘭提取物可顯著降低生長豬的平均日采食量和料重比(P<0.05)，其料重比較對照組下降17%，但對末重和平均日增重?zé)o顯著影響(P>0.05)；組合添加蚯蚓粉和絲蘭提取物可顯著降低生長豬的平均日采食量(P<(220.05)，但對末重、平均日增重和料重比無顯著影響(P>0.05)。

表2 生長豬的生長性能

2.2 蚯蚓粉、絲蘭提取物對生長豬養(yǎng)分消化代謝的影響

由表3可知，單獨添加蚯蚓粉或絲蘭提取物對干物質(zhì)和有機質(zhì)表觀消化率均沒有顯著影響(P>0.05)，但能顯著提高粗蛋白質(zhì)表觀消化率及粗蛋白質(zhì)表觀代謝率(P<0.05)，其中蚯蚓粉組較對照組分別提高了4.8%和17.5%，絲蘭提取物組較對照組分別提高了3.9%和17.0%。組合添加蚯蚓粉和絲蘭提取物對有機質(zhì)表觀消化率無顯著提高作用(P>0.05)，但能顯著提高干物質(zhì)和粗蛋白質(zhì)表觀消化率以及粗蛋白質(zhì)表觀代謝率(P<0.05)，較對照組分別提高了6.3%、6.5%和20.8%。

表3 生長豬的養(yǎng)分消化代謝指標(biāo)

2.3 蚯蚓粉、絲蘭提取物對生長豬糞尿發(fā)酵期間有機質(zhì)、總氮含量和碳氮比的影響

由表4可知，各組生長豬糞尿中總氮和有機質(zhì)含量隨著發(fā)酵時間的延長呈整體下降趨勢。在發(fā)酵期間(除第10天外)，蚯蚓粉組糞尿中總氮含量均顯著高于其他組(P<0.05)，其中發(fā)酵第15天時各試驗組的總氮含量顯著高于對照組(P<0.05)，并達到最高值；在發(fā)酵第5、10、15、20天時，各試驗組的有機質(zhì)含量均顯著高于對照組(P<0.05)。由上述結(jié)果可知，單獨添加絲蘭提取物對發(fā)酵期間糞尿中碳氮比有顯著的增加作用，而單獨添加蚯蚓粉對發(fā)酵期間糞尿的碳氮比有顯著的降低作用。組合添加蚯蚓粉和絲蘭提取物對發(fā)酵期間糞尿中總氮含量的協(xié)同增加作用顯著，但對有機質(zhì)含量及碳氮比的協(xié)同作用不顯著。

表4 生長豬糞尿發(fā)酵期間有機質(zhì)、總氮含量及碳氮比變化

2.4 蚯蚓粉、絲蘭提取物對生長豬糞尿發(fā)酵期間揮發(fā)性脂肪酸濃度及pH的影響

由表5可知，在發(fā)酵前期(第5～10天)，對照組和蚯蚓粉組糞尿中乙酸、丙酸及丁酸濃度顯著高于絲蘭提取物組和蚯蚓粉+絲蘭提取物組(P<0.05)，并達到最大值，同時對照組與蚯蚓粉組糞尿中異戊酸和戊酸濃度差異不顯著(P>0.05)；發(fā)酵中期(第15～20天)，絲蘭提取物組和蚯蚓粉+絲蘭提取物組糞尿中乙酸、丙酸和丁酸濃度有所升高，并達到最大值，但仍顯著低于對照組和蚯蚓粉組(P<0.05)，蚯蚓粉組和絲蘭提取物組糞尿中戊酸和異戊酸濃度有所降低，但兩者差異不顯著(P>0.05)；發(fā)酵后期(第25～30天)，對照組和蚯蚓粉組糞尿中乙酸、丙酸及丁酸濃度顯著高于絲蘭提取物組和蚯蚓粉+絲蘭提取物組(P<0.05)。從整個發(fā)酵過程來看，各組糞尿的pH均基本呈現(xiàn)先降低后趨于穩(wěn)定的趨勢，其中對照組和蚯蚓粉組在發(fā)酵第10天達到最小值，絲蘭提取物組和蚯蚓粉+絲蘭提取物組在發(fā)酵第15天達到最小值。從發(fā)酵期間各組糞尿中揮發(fā)性脂肪酸濃度和pH整體變化來看，單獨添加絲蘭提取物或組合添加蚯蚓粉和絲蘭提取物能降低糞尿中乙酸、丙酸和丁酸濃度，緩解pH的降低速率，但單獨添加絲蘭提取物會增加糞尿中異戊酸濃度。

表5 生長豬糞尿發(fā)酵期間揮發(fā)性脂肪酸濃度及pH變化

2.5 蚯蚓粉、絲蘭提取物對生長豬糞尿發(fā)酵期間對甲酚、吲哚與三甲基吲哚濃度的影響

由表6可知，在發(fā)酵前期和中期(第5～20天)，各試驗組糞尿中對甲酚(絲蘭提取物組第10天除外)和三甲基吲哚濃度(蚯蚓粉組和絲蘭提取物組第10天除外)顯著低于對照組(P<0.05)，其中蚯蚓粉組的對甲酚濃度最低，并顯著低于絲蘭提取物組(P<0.05)；蚯蚓粉組和絲蘭提取物組糞尿中吲哚濃度顯著高于對照組(P<0.05)。在發(fā)酵后期(第25～30天)，蚯蚓粉組和絲蘭提取物組糞尿中三甲基吲哚和對甲酚濃度有所升高，并在發(fā)酵第30天達到最大值，且這2組的三甲基吲哚濃度顯著高于對照組(P<0.05)；絲蘭提取物組和蚯蚓粉+絲蘭提取物組糞尿中吲哚濃度顯著高于對照組(P<0.05)。上述結(jié)果說明，整個發(fā)酵期間，單獨添加絲蘭提取物或蚯蚓粉以及二者聯(lián)合添加均能降低糞尿發(fā)酵過程中對甲酚的產(chǎn)生，且單獨添加蚯蚓粉或絲蘭提取物均會促進糞尿發(fā)酵過程中吲哚和三甲基吲哚的產(chǎn)生，而組合添加蚯蚓粉和絲蘭提取物則會降低糞尿發(fā)酵過程中吲哚和三甲基吲哚的產(chǎn)生。

表6 生長豬糞尿發(fā)酵期間對甲酚、吲哚與三甲基吲哚濃度變化

2.6 蚯蚓粉、絲蘭提取物對生長豬糞尿發(fā)酵期間氨氣及硫化氫濃度的影響

由表7可知，在發(fā)酵期間，各試驗組糞尿中硫化氫濃度整體呈現(xiàn)上升趨勢，并在第20～25天內(nèi)出現(xiàn)平緩期；而糞尿中氨氣濃度則呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，并在第10天達到最高。在相同發(fā)酵時間點，各試驗組糞尿中硫化氫濃度均顯著低于對照組(P<0.05)，以蚯蚓粉+絲蘭提取物組最低，并在發(fā)酵前期(第5～10天)的協(xié)同效應(yīng)顯著(P<0.05)。在發(fā)酵前期和中期(第5～20天)，各試驗組糞尿中氨氣濃度低于對照組，且在發(fā)酵第10天3個試驗組與對照組的差異均達到顯著水平(P<0.05)；在發(fā)酵后期(第25～30天)，各組糞尿中氨氣濃度差異不顯著(P>0.05)。上述結(jié)果說明，在整個發(fā)酵期間，單獨添加絲蘭提取物或蚯蚓粉均能降低糞尿發(fā)酵過程中的氨氣和硫化氫的產(chǎn)生，二者聯(lián)合添加時協(xié)同降低效應(yīng)不顯著。

表7 生長豬糞尿混合物發(fā)酵期間氨氣和硫化氫濃度變化

3 討 論

3.1 蚯蚓粉和絲蘭提取物對生長豬生長性能的影響

蚯蚓粉和絲蘭提取物作為飼料添加劑，在畜牧養(yǎng)殖領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛[10]。本研究發(fā)現(xiàn)，在生長豬飼糧中單獨添加0.500%蚯蚓粉對于生長豬的平均日采食量、平均日增重和料重比均無顯著影響，單獨添加0.012%絲蘭提取物顯著降低了生長豬的平均日采食量和料重比，對平均日增重?zé)o顯著影響；而組合添加蚯蚓粉和絲蘭提取物僅顯著降低了生長豬的平均日采食量。張泳楨等[11]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在30～40 kg生長豬飼糧中添加0.33%、0.66%的蚯蚓粉對豬只生長性能無顯著影響，而添加0.99%的蚯蚓粉顯著提高了豬只的平均日增重，降低了料重比；Panetta等[12]在41 kg生長豬飼糧中添加0.062 5%的絲蘭提取物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對平均日增重、平均日采食量和料重比無顯著影響；而徐麒麟等[13]和Gebhardt等[14]的研究結(jié)果顯示，飼糧中添加蚯蚓提取物或者絲蘭皂苷，能顯著提高豬只的平均日增重，降低料重比。造成這種結(jié)果的差異可能與蚯蚓粉和絲蘭提取物的添加量不同有關(guān)。

3.2 蚯蚓粉和絲蘭提取物對生長豬養(yǎng)分消化代謝的影響

動物對飼糧中養(yǎng)分的吸收利用不僅決定動物的生長性能，還是糞便惡臭物質(zhì)產(chǎn)生量的一個重要影響因素[15]。研究表明，蚯蚓粉和絲蘭提取物對飼糧養(yǎng)分的消化吸收均有促進作用[16-17]。朱宇旌等[18]在飼糧中添加5%蚯蚓粉后顯著提高了肉雞的粗蛋白質(zhì)、粗脂肪表觀代謝率。丁曉等[19]在飼糧中添加100 mg/kg蚯蚓粉后顯著提高了肉雞的粗蛋白質(zhì)表觀代謝率和表觀消化率。絲蘭提取物中的皂角苷可增強動物腸道內(nèi)微生物的作用與繁殖，促進蛋白質(zhì)的消化吸收，從而起到氮減排作用[20-23]。Min等[24]研究顯示，在飼糧中添加120 mg/kg絲蘭提取物可顯著提高生長豬的干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、必需氨基酸表觀消化率；以上這些結(jié)果均與本研究結(jié)果相一致。在本研究中發(fā)現(xiàn)，添加蚯蚓粉或者絲蘭提取物，對于生長豬的干物質(zhì)、有機質(zhì)、粗蛋白質(zhì)表觀消化率以及粗蛋白質(zhì)表觀代謝率，較對照組均有不同程度的提高，其中粗蛋白質(zhì)表觀消化率及表觀代謝率的提升效果顯著；當(dāng)兩者組合添加時對于飼糧中養(yǎng)分的消化吸收具有協(xié)作提升效應(yīng)。這可能是由于絲蘭提取物與蚯蚓粉均能顯著提升動物十二指腸絨毛長度和隱窩深度，提高蛋白酶、脂肪酶活性[25]，而蚯蚓粉和絲蘭提取物組合添加對促進動物腸道對蛋白質(zhì)消化吸收起到了一定的協(xié)同作用。

3.3 蚯蚓粉和絲蘭提取物對生長豬糞尿混合物發(fā)酵期間有機質(zhì)和總氮含量的影響

厭氧發(fā)酵作為畜禽糞尿處理的有效途徑之一[26-28]，糞便中有機質(zhì)和總氮含量是影響其發(fā)酵效果的2個重要因素[29-30]。賈月慧等[31]研究發(fā)現(xiàn)，豬糞便在厭氧發(fā)酵過程中有機質(zhì)含量會隨著發(fā)酵時間的延長而降低。這與本試驗結(jié)果相一致。隨著厭氧發(fā)酵時間的延長，糞尿中有機質(zhì)和總氮含量均整體呈現(xiàn)下降趨勢，這主要是由于糞便中的有機質(zhì)和氮素被厭氧微生物有效利用，以甲烷、硫化氫以及揮發(fā)性有機物等形式損失。碳氮比是糞便厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣的重要考核指標(biāo)，當(dāng)厭氧發(fā)酵中碳氮比為16時[32-33]，較適合厭氧微生物能源利用轉(zhuǎn)化，促進發(fā)酵產(chǎn)氣量。由于單一畜禽糞便原料本身缺少碳源，并不利于厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣，尤其是新鮮豬糞的碳氮比相對于牛糞、鴨糞更低，一般在12左右。而本試驗對發(fā)酵糞尿中成分測定后發(fā)現(xiàn)，單獨添加絲蘭提取物能增加發(fā)酵糞尿中有機質(zhì)含量，能維持發(fā)酵期間的平均碳氮比在16.1左右，有利于發(fā)酵后期有機氣體(甲烷等)生成，減少揮發(fā)性氨氣產(chǎn)生；而蚯蚓粉和絲蘭提取物的組合添加雖能增加發(fā)酵糞尿中的碳氮比，但協(xié)同效果不顯著。

3.4 蚯蚓粉和絲蘭提取物對生長豬糞尿發(fā)酵期間pH、揮發(fā)性脂肪酸與惡臭物質(zhì)生成的影響

糞尿厭氧發(fā)酵過程中必然會經(jīng)歷水解發(fā)酵、產(chǎn)氫產(chǎn)酸以及產(chǎn)甲烷3個階段[34]，而過高濃度的揮發(fā)性脂肪酸對厭氧發(fā)酵水解以及后期產(chǎn)甲烷階段具有一定抑制作用[35-36]。在本試驗的厭氧發(fā)酵期間，蚯蚓粉組和對照組所產(chǎn)生的乙酸、丙酸以及丁酸濃度顯著高于絲蘭提取物組以及蚯蚓粉+絲蘭提取物組。當(dāng)糞尿發(fā)酵在水解階段的微生物會將有機物大分子降解呈小分子，而產(chǎn)氫產(chǎn)酸則是將水解發(fā)酵產(chǎn)生的中間產(chǎn)物分解成大量的乙酸、丙酸和原子氫等產(chǎn)物，以刺激甲烷菌繁殖。從各試驗組揮發(fā)性脂肪酸濃度隨發(fā)酵時間的變化可以看出，對照組和蚯蚓粉組在產(chǎn)氫產(chǎn)酸期在發(fā)酵第10天左右，而絲蘭提取物組和蚯蚓粉+絲蘭提取物組則在發(fā)酵第15～20天。由此可見，絲蘭提取物組生長豬糞尿在發(fā)酵期間的揮發(fā)性脂肪酸生成速率慢于對照組和蚯蚓粉組。但當(dāng)揮發(fā)性脂肪酸的生成速度大于其被甲烷菌利用而生成甲烷的速度，會導(dǎo)致發(fā)酵糞尿pH降低，從而抑制甲烷產(chǎn)生。從各組的pH發(fā)現(xiàn)，對照組和蚯蚓粉組糞尿在產(chǎn)氫產(chǎn)酸期pH在6.0～6.4，而絲蘭提取物組和蚯蚓粉+絲蘭提取物組產(chǎn)氫產(chǎn)酸期pH在6.6～7.0。而畜禽糞尿厭氧發(fā)酵pH在6.8～7.4較為有利[37-39]，其中豬糞尿在發(fā)酵過程中的產(chǎn)酸尤為明顯，一般發(fā)酵液pH會降至6.4左右，從而嚴(yán)重制約產(chǎn)氣[40-41]，這與本研究的結(jié)果相一致。從厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的糞臭素濃度變化來看，蚯蚓粉能顯著降低糞尿在發(fā)酵期間產(chǎn)生的對甲酚，這可能是蚯蚓粉能夠促進畜禽腸道對氨基酸的消化吸收，降低了糞尿中氨基酸的含量有關(guān)；絲蘭提取物和蚯蚓粉均能顯著降低糞尿發(fā)酵后期(第25～30天)三甲基吲哚濃度，增加吲哚濃度，這可能與這2組的發(fā)酵液后期pH升高至7.7～8.0，促進了大部分色氨酸轉(zhuǎn)化成吲哚，抑制了色氨酸轉(zhuǎn)化為三甲基吲哚有關(guān)；此外，還可能是蚯蚓粉中的抗菌肽以及絲蘭提取物中的抑菌成分抑制了糞尿發(fā)酵過程中的腐敗菌，從而降低了甲酚和三甲基吲哚的產(chǎn)生[42-44]。綜上可見，絲蘭提取物對于發(fā)酵期間生長豬糞尿的過量產(chǎn)酸有一定的抑制作用，有利于豬糞尿發(fā)酵期間產(chǎn)甲烷菌的生長；蚯蚓粉則能降低發(fā)酵期間生長豬尿糞中對甲酚和三甲基吲哚濃度；而組合添加蚯蚓粉和絲蘭提取物對于發(fā)酵期間生長豬尿糞揮發(fā)性脂肪酸以及惡臭物質(zhì)產(chǎn)量有協(xié)同降低作用。

3.5 蚯蚓粉和絲蘭提取物對生長豬糞尿發(fā)酵期間有害氣體生成的影響

豬糞尿厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的氨氣主要來源氨基酸的失氨作用和尿素的分解[45-48]。本試驗中，各組氨氣產(chǎn)生的高峰期在發(fā)酵第10和20天。當(dāng)氨氣濃度到達第1個高峰期(發(fā)酵第10天)之后，開始呈波動下降趨勢，這可能是尿液與糞便混合初期，尿液中的尿素被糞便中的脲酶降解釋放出氨氣；而糞便中的含氮物質(zhì)被降解的速度相對較慢[49]，釋放的時間相對尿素較長。因此，在發(fā)酵第20天糞便中含氮物被微生物降解產(chǎn)生氨氣，達到氨氣產(chǎn)生的第2個高峰期。而大量研究報道，絲蘭提取物中皂甙成分可調(diào)節(jié)腸道，促進動物對于氮素等養(yǎng)分的消化吸收，從而可有效減少動物糞便中氨氣、硫化氫等有害氣體排放[50-52]，Chepete等[53]研究發(fā)現(xiàn)，雞飼糧中添加100 mg/kg的絲蘭提取物能減少糞便中28%～44%的氨氣排放量；梁國旗等[54]研究顯示，在豬飼糧中添加絲蘭提取物能降低尿素氮的分解速度和抑制可溶性硫化的產(chǎn)生，進而降低氨氣和硫化氫的產(chǎn)生。王金旭等[55]在豬飼糧中添加0.02%絲蘭提取物后，舍內(nèi)氨氣濃度降低19.1%，硫化氫濃度降低13.5%。本試驗結(jié)果與上述研究結(jié)果相一致。在整個發(fā)酵期間，單獨添加蚯蚓粉能顯著降低生長豬糞尿中氨氣和硫化氫濃度，而而組合添加蚯蚓粉和絲蘭提取物則有顯著協(xié)同降低效應(yīng)。目前關(guān)于蚯蚓粉在飼料除臭方面的研究尚少，但蚯蚓糞在填料除臭、堆肥除臭方面的應(yīng)用較多[56]，尚麗勤[57]在蚯蚓糞中分離出7株除硫的細菌與4株除硫的真菌，6株除氨的細菌與3株除氨的真菌，且王頌萍[58]研究表明，用蚯蚓糞作為雞舍墊料，對雞舍中硫化氫和氨氣的去除率可分別達到72%和33%。因此，蚯蚓粉對發(fā)酵糞尿中氨氣和硫化氫的抑制效果可能與其中含有的微生物相關(guān)，具體原因尚需要進一步研究。

4 結(jié) 論

飼糧中單獨添加蚯蚓粉或絲蘭提取物能促進生長豬對蛋白質(zhì)的消化吸收，減少糞尿發(fā)酵期間惡臭物質(zhì)及有害氣體的產(chǎn)生，二者組合添加能提高發(fā)酵糞便的生物質(zhì)能源產(chǎn)生，協(xié)同降低糞尿發(fā)酵期間揮發(fā)性脂肪酸、惡臭物質(zhì)和有害氣體的產(chǎn)生。因此，蚯蚓粉和絲蘭提取物組合飼料添加劑可作為源頭減排技術(shù)，有效減少養(yǎng)殖糞污有害物質(zhì)排放，有助于畜禽糞污資源化處理利用。