导  读

微生物发酵床是利用微生物发酵技术，在猪舍中铺设谷壳、锯末、秸秆、椰糠等有机物垫料，添加微生物菌剂，使用微生物对有机物垫料和猪的粪便进行发酵、降解，从而免去猪舍冲洗过程，控制猪粪等污物的排放，达到无臭味、无公害、环保的目的，提高猪的免疫力和生产性能，为猪的健康、生态生产及高效养殖创造良好条件，有效增加养猪业的经济、生态、社会效益。

微生物发酵床养猪发展至今，出现了：(1)原位微生物发酵床(in situ fermentation bed)，利用农业副产物，如谷壳、锯末、秸秆、椰糠等配方形成有机物垫料，铺满猪舍，猪养殖其上，粪便排在垫料上，通过微生物分解消纳，实现无臭味、零排放；(2)异位微生物发酵床(displaced fermentation bed)，在传统猪舍的周围，建造一个独立的微生物发酵床，铺设有机物垫料，将猪舍的排泄物引导到异位微生物发酵床内，通过翻堆机将排泄物与发酵垫料混合，进行发酵，消纳粪污，消除臭味；(3)高位微生物发酵床(separated fermentation bed)，高位微生物发酵床基本原理是：选择垫料组合(常用的垫料原料有锯末、秸秆、稻壳等)制成微生物发酵床，在发酵床床体上方2m铺设漏缝地板，猪不直接接触发酵床，在漏缝地板上进行生猪养殖，猪通过漏缝地板将粪尿直接排放在下面的发酵床里，经发酵床里有益微生物菌落的发酵，翻料机等机械翻耙，猪粪尿和垫料充分混合并得到高效的分解和转化，不再需要对猪的粪尿排泄物进行人工清理、冲洗，垫料使用3年后，废弃垫料生产优质有机肥，真正实现粪污零排放和资源循环再利用；(4)饲料微生物发酵床(feed fermentation bed)，就是本文设计的新型微生物发酵床，它是利用猪可饲性农业副产物为垫料，铺满猪舍，猪养其上，粪便排泄其上，粪便作为可饲性垫料的补充氮源，与饲料垫料一同发酵，形成发酵饲料，猪取食发酵饲料垫料，外加补充饲料，猪可健康生长，形成无臭味、无排放、无清理，循环利用的饲料发酵床。 

1 发酵床猪舍设计

饲料微生物发酵床猪舍的设计与原位微生物发酵床的设计类似。以200 m2的饲料微生物发酵床猪舍为例，猪舍的长20 m，宽10 m，肩高3.5 m，顶高4.5 m。发酵床周围留1 m走道，留1 m的饮水台。发酵床沿着饮水台建造。垫料深度50 cm，比原位微生物发酵床略浅，有利于饲料发酵床的管理。饲料可以通过人工和自动饲喂机直接投放到饲料垫料上。该猪舍的基本构造设计见图1～3。

2 发酵床垫料选择

饲料发酵床垫料不仅作为消纳猪粪的基质，同时作为发酵饲料的基质原料，因此垫料应具有猪的可饲性。经过发酵可被猪饲用的材料，如菌糠、菇柄、麦皮、豆粕、油粕、酒糟、谷壳粉，秸秆粉等农业副产物可作为发酵床的垫料原料。而经发酵不可被猪饲用的原料，如锯糠、椰糠等，不能作为饲料发酵床的垫料原料。

作为饲料发酵床垫料的原料，一般来源于农副产品加工的下脚料，对于猪来说具有可饲性，具有丰富的营养。通常，C／N比与可饲性成反比，C／N比低可饲性好，反之亦然。C／N比约为20或低于20的原料作为猪饲料较好，如菌糠(C／N=20)，豆秸(20.4)，麦麸(20.3)，米糠(19.8)，马粪(21.1)，牛粪(21.7)，猪粪(12.6)，鸡粪(10)，酒糟(8)，豆饼(6.7)，花生饼(7.6)，菜籽饼(9.8)等，经过微生物发酵都可以作为猪的饲料；C／N比高的原料，经过发酵腐熟也可以作为猪饲料，如稻草(58.7)，麦秸(96.9)，玉米粒(97.3)，玉米芯(88.1)，棉籽壳(27.6)，甘蔗渣(84.2)等原料，常见猪可饲性垫料见表1。

3 发酵床垫料配方

一般五谷杂粮作物的茎秆籽粒如稻秆、稻壳、玉米秆、玉米芯、花生壳、杂草等的碳氮比都很高，可以达到60～100：1；豆科作物的茎秆、豆粕、花生粕、菜籽油粕等的碳氮比都较小，碳氮比为15～20：1之间。碳氮比大的有机物分解利用较困难或速度很慢。因为微生物自身的碳氮比大约是5：1，因此，当微生物分解有机物时，同化5份碳时，约需要同化1份氮；而在同化1份碳时，需要消耗5份有机碳来取得能量，所以微生物吸收利用1份氮时需要消耗利用25份有机碳。也就是说，微生物对有机质的正当分解的碳氮比的25：1。如果碳氮比过大，微生物的分解作用就慢。所以在配制饲料垫料时，考虑到碳氮比的搭配，一般配制的垫料碳氮比可以考虑在40~60：1之间，所缺乏的氮源可以通过猪粪的补充来弥补。

饲料垫料配方一：稻壳粉50％、蘑菇菌糠49％、酒糟1％、芽胞杆菌发酵剂0.1％、食盐(2 kg)、适量矿物质和微量元素、适量；配方二：玉米芯粉50％、杏孢菇菌糠40％、糖渣10％、芽胞杆菌发酵剂0.1％、食盐(2 kg)、适量矿物质和微量元素；配方三：花生壳粉50％、金针菇菌糠49％、豆粕1％、芽胞杆菌发酵剂0.1％、食盐(2 kg)、适量矿物质和微量元素。根据配方备料，将各种原料混合搅拌，加入食盐(2 kg)、矿物质、微量元素、芽胞杆菌发酵剂，边搅拌边添加水分，使湿度达到45％，填入发酵床发酵5 d，进猪饲养。

4 发酵床垫料管理

猪群养殖在饲料微生物发酵床上，其粪便排泄在饲料垫料上，既可以补充饲料氮源，通过猪群翻拱搅拌、混合发酵而提高饲料垫料的发酵水平，又可以保存健康猪群肠道粪菌群落，作为饲料垫料微生物添加，提供给猪群取食，消除了猪粪臭味。同时，当猪群集中在某一位置排便时，需通过人工分散；根据垫料发酵情况，及时通过翻耕、调整通气量、补充水分，保持垫料湿度为45％左右。

饲料微生物发酵床垫料的管理与原位微生物发酵床垫料管理具有相似的地方，即保持垫料的湿度(45％)和维持通气量(经常性翻耕)，一般每3 d将饲料发酵床表面垫料翻钯1次，猪的日常活动翻拱有助于垫料的疏松。饲料发酵床需要添加一定量的猪粪作为补充氮源，猪的密度与猪粪添加量有关，当猪小的时候(20 kg以下)，猪粪排泄量少，养殖密度可以大点，每平方米4头小猪；当中猪时(20～50kg)，猪粪排泄量增加，养殖密度可以小点，每平方米2头中猪；当大猪时(50～100 kg)，猪粪排泄量大，养殖密度要降低，每平方米1头大猪。

猪养殖在饲料垫料上，其粪便排泄在饲料垫料上，作为饲料垫料氮源的补充，迅速作为垫料的一部分参与发酵，使得饲料垫料碳氮比(初始为40～60：1)在增加猪粪后趋向于适合微生物发酵合理的比例25：1，同时有利于猪粪和饲料垫料的发酵。发酵后的饲料垫料就成为猪的发酵饲料，反过来为猪被食用。猪粪排泄不均匀，除了猪的翻拱可以分散一部分猪粪外，还需人工处理，将集中的猪粪均匀地分散在垫料中，提供饲料垫料的发酵能力；当发酵饲料被取食而下沉，要及时地补充饲料垫料原料。发酵床垫料中的发酵饲料可以提供猪饲料的30％，其他所需的70％饲料可以通过添加正常饲料来补充，饲料可以直接撒在饲料发酵床上供猪取食。

5发酵床养猪实施饲料

微生物发酵床养猪技术，在漳州芗城区已经示范2年，由传统猪舍改造而来(图4)；在漳州南靖县已经示范1年，按本文标准新建猪场200 m2，均取得良好的效果。饲料微生物发酵床的垫料深度为60 cm，饲料垫料由食用菌糠(50％)、谷壳粉(15％)、玉米芯粉(10％)、酒糟(5％)、木薯粉(10％)、地瓜粉渣(10％)等组成，同时，加入少许红糖、食盐，并接入芽胞杆菌发酵剂1％。搅拌均匀，用水调整其湿度到45％，铺入发酵床中发酵7d，待发酵床表面温度降低到40℃以下时，猪群可入栏。 

示范从保育猪入栏开始，饲料发酵床垫料表面温度维持在30～40℃，按1头／m2密度饲养。补充饲料直接投放在饲料发酵床上，使用量为正常投放量的70％，每天投放饲料3次。猪群取食饲料、发酵垫料，排便在饲料垫料上。饲养过程管理的主要任务是补充投放饲料，分散垫料猪粪，维持垫料湿度、翻耕饲料垫料。育肥猪养殖过程无需使用化学药物和抗生素，猪群健康，生长快速，节省饲料，消除污染。养殖30 d内，猪的平均初重36.4 kg，末重为59.5 kg，料肉比达2.7：1，均匀度良好，无死亡。发病率为5％，主要表现为发烧，精神沉郁，食欲低下，经治疗均康复或自然康复。

6 讨论

饲料微生物发酵床具有发酵饲料的功能。饲料微生物发酵床，将猪可饲性原料作为含碳原料，猪粪作为含氮原料，促进垫料发酵转化为发酵饲料，提供给猪取食。饲料微生物发酵床含有丰富的微生物(每克超过7千种微生物)，可饲性垫料和猪粪经发酵，消除了臭味和猪粪有毒物质，形成营养丰富的发酵饲料，这种发酵饲料能够替代30％的猪饲料，降低饲养成本，实现猪粪循环利用，达到养殖污染的零排放。胡彩虹等研究了猪粪便细菌群作用下3-甲基吲哚(粪臭素)和吲哚形成，结果表明：在猪大肠菌群作用下L-色氨酸既能直接降解形成吲哚，又能经吲哚-3-乙酸再形成粪臭素，通过改变环境的pH可以调节色氨酸降解为粪臭素和吲哚的相对产量，消除养猪过程中的臭味。英、美、日、加、西德等国都在从事畜禽粪饲料化研究。国内也有相关研究，赵志龙等开展猪粪发酵饲料喂猪的研究，猪粪发酵料配方为猪粪480.0 kg，米糠100.0 kg，麸皮120.0kg，谷壳粉100.0 kg，菌种1.25 kg，将上述配料搅拌均匀，湿度30％～40％，将料装入发酵槽内形成优质猪饲料。邓百万等[113利用食用菌菌种对猪粪进行发酵生产饲料，以滑菇为菌种进行猪粪发酵生产饲料，菌丝生长速度快，菌丝致密且粗壮发达，发酵时间短，对猪粪的除臭效果较好，其发酵饲料的蛋白质、脂肪、总糖含量分别达18.9％、0.77％、16.14％，营养丰富，为猪粪的综合利用开辟了一条新路。

饲料微生物发酵床提供粪菌移植的环境。猪粪一方面提供了发酵氮源，促进饲料发酵，另一方面提供了健康猪肠道粪菌群落，通过猪群取食发酵饲料，“移植”到猪群肠道，达到“粪菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)”的效果。肠道微生物生态系统是哺乳动物体内最复杂和最大的微生态系统，肠道菌群种类多达1 000余种，细菌总数多达100×10^12个，是宿主细胞数量的10倍。其主要由厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和变形菌门构成，其中严格厌氧菌的数量比兼性厌氧菌和需氧菌多2～3个数量级。不同个体消化道中存在主导菌群，采用宏基因组学高通量测序方法可划分为拟杆菌属（Barteroides)型、普氏菌属(Prevotella)型、瘤胃球菌属(Ruminococcus)型三种不同的“肠菌类型”。

关于“粪菌移植”国内外有过大量的报道，奥地利维也纳医科大学内科胃肠病学和肝脏病学的Angel Berger等人在5名患有溃疡性结肠炎的患者应用粪菌移植方法进行治疗，并在移植术后不同时间点比较粪便中细菌的组成，结果证实具有抗炎并产生短链脂肪酸作用的普拉梭菌(Faecalibacteriumusnitzii)、卵形拟杆菌(Bacteroidesovatus)等在患者体内成功定植，这是治疗炎症性肠道疾病成功的标志。随后，FMT用于难治性肠病的挽救治疗；于2013年纳入难辨梭菌(Clostridium difficile)感染的临床治疗指南；用于自闭症的治疗；在其他肠外疾病如难治性难辨梭状杆感染、炎症性肠病、腹泻型和便秘型肠易激综合征的治疗。李运喜等研究表明，无特定病原(SPF) 鸡粪菌移植的发酵床养殖模式下，肉鸡生产性能和发育性能均高于传统普通的地面平养模式，而且大肠杆菌抗药性有降低趋势。饲料微生物发酵床通过对垫料和猪粪的发酵，保存了健康猪群粪菌群落，“添加”到发酵饲料内，猪群通过取食，建立猪群肠道微生物平衡，提高猪群抗病能力，促进健康生长。

饲料微生物发酵床实现资源高效的利用。我国养殖业的飞速发展，在为人类提供丰富的肉、蛋、奶类产品的同时，也产生了大量的粪便。我国每年产生畜禽粪便26×10^8 t，是世界上农业废弃物产出量最大的国家，畜禽粪便化学耗氧量的排放量已达7.12×10^7 t，远远超过工业废水与生活污水的排放量之和。畜禽粪便的大量排放，对人类和其他生物一级畜禽自身生存环境的污染愈来愈严重。随着养殖业的不断发展，畜禽饲料短缺的问题越来越严重。因此，开发利用非常规饲料来添补常规饲料的不足是一个重要的发展方向。任何畜禽粪便都是由未消化的饲料养分、体内代谢产物、消化道黏膜、分泌物、肠道微生物及其分解产物等共同组成，畜禽粪便含有大量未消化的蛋白质、B族维生素、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物，通过发酵可以实现循环利用。发酵饲料微生物是由光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌等80余种有益微生物复合培育而成的多功能菌群，在农林、畜牧、环保等领域有着广泛的应用。能利用畜禽粪便中未降解物质如粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、木质素、干物质、钙、磷等合成大量的蛋白质、氨基酸、糖类等营养物质，分泌维生素、消化酶等多种生物活性物质，能抑制粪便中的病原菌。畜禽粪便的再利用及喂饲家畜最早源于20世纪80年代的鸡粪喂猪技术。研究者根据猪、牛有舔食鸡粪的自然现象，通过对鸡粪的理化性质、营养组成分析。消化、饲养试验，筛选出鸡粪处理的最佳技术方法，现在鸡粪已可以作为猪的饲料，并在生产中得到了一定的推广和利用。

随着我国畜牧业的蓬勃发展，生产规模化、集约化趋势越来越明显，在给人类提供丰富的畜禽产品同时，由于规模化养殖场的畜禽粪便和污水多不处理直接用作肥料，某些地区甚至直接排入江河，造成严重的环境污染，如何合理处理畜禽粪便关系着畜牧业的健康发展。畜禽粪便并非完全是不可利用的废物，粪便中有一部分营养物质能被动物直接再吸收，还有一部分物质可通过处理再被动物吸收。该文从畜禽粪便的一种利用方式——饲料化利用，即从畜禽粪便的营养价值、饲料化利用途径、饲料化利用的效果、饲料化利用的安全性四个方面对畜禽粪便饲料化利用进行了阐述。饲料微生物发酵床，将猪可饲性垫料添加猪粪进行发酵，消除猪粪臭味和毒素，提供猪群发酵饲料，无需清理猪粪，简化了发酵床管理，一方面提高了农业副产物的循环利用，另一方面实现了养猪污染的零排放综合治理。

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