吴传文1 牛玉娟1 相伟2 曾勇庆1*

（1山东农业大学动物科技学院，山东泰安 271018；2山东省泗水县大黄沟乡兽医站，山东泗水 273211）

发酵床养猪技术的研究与应用状况

吴传文1 牛玉娟1 相伟2 曾勇庆1*

（1山东农业大学动物科技学院，山东泰安 271018；2山东省泗水县大黄沟乡兽医站，山东泗水 273211）

随着养猪业的发展，粪污对环境质量构成了严重威胁。发酵床是以生态学、微生物学、发酵工程学等学科为技术依托，利用活性微生物菌将动物的粪尿废弃物进行无害化处理和资源化利用，实现低污染、少排放的生态养殖模式。近年来，虽然发酵床技术在养猪生产中得到推广，但其在生产中依然存在需要探讨的问题，为此，本文对发酵床养猪技术的背景、原理、发展状况及其在养猪生产中的应用效果和存在问题等作一综述。

发酵床技术；养猪；粪污污染；应用；存在问题

随着畜牧养殖业的不断发展，生产规模不断扩大，养殖业在通过规模化、集约化的饲养方式实现生产效益提高的同时，也产生了粪便与污水大量排放等环境污染问题，严重制约着养殖业的健康发展。发酵床养猪技术因其能够将动物的粪尿废弃物进行无害化处理和资源化利用而在国内外应用日渐广泛，也取得了较好的应用效果，但其在生产中依然存在需要探讨的问题；因此，本文就当前发酵床养猪技术的状况进行了综述。

1 发酵床养猪的背景

1.1 养猪业粪污的危害

根据农业部统计显示，2011年，中国猪的平均存栏量为4.68亿头（其中当年底母猪存栏4 929万头），总出栏量为6.62亿头，出栏率为141%[1]。随着农业结构调整力度的不断加大，发展集约化、规模化的养猪场逐渐成为趋势，但因缺乏资金和技术，大多数养猪场仍将产出的大量猪粪尿不加处理，直接排放，从而对周边环境构成了严重威胁。2010年《全国第一次污染源普查公报》显示，我国最重要的农业污染源之一是畜禽养殖业的污染排放，其中，规模猪场排泄物对环境的污染主要包括以下几个方面。

1.1.1 对水环境的污染

畜禽类便中的氮、磷一旦通过各种原因如雨水冲刷或下渗流入河流湖泊，则会以硝酸盐、磷酸盐等无机物的形式造成地表、地下水源的污染，进而造成藻类及其他水生植物大量繁殖，出现水体富营养化现象，而富营养化现象会导致水体中的溶解氧含量大大降低，从而引起水生动物因缺氧而死亡，动物的尸体长期在水中浸泡腐烂后，会进一步加剧水体恶化。

1.1.2 对土壤的污染

猪粪便对土壤的污染主要是氮、磷元素的污染，植物性饲料原料中的磷主要以植酸磷的形式存在，它不易被猪体消化吸收而随粪便排出体外；这些氮和磷进入土壤后转化为对土壤有污染作用的无机盐，而这些无机盐不易被移动，长期在土壤下层富积，引起土壤板结[2,3]。

1.1.3 对大气环境的污染

养猪场周围常有恶臭的气味，主要是由猪的粪尿、垫料、呼吸气体、污水、猪皮肤分泌物等[4]造成的。

1.1.4 对病原传播的影响

粪便中含有大量的病原菌、寄生虫及卵，如果处置不当，会经一定的途径传染给其他健康猪，甚至传染给人。近年来，人畜共患病如布氏杆菌病、禽流感、狂犬病、结核病、土拉杆菌病、钩端螺旋体病、沙门氏菌病等给人类的生命及财产安全造成了极大的损失[5]。

因规模化猪场排泄物对环境的污染，现在亟需解决大量生猪排泄物的处理问题。

1.2 国内外畜禽排泄物的处理方法

目前，国内外处理畜禽排泄物的常用发酵方法有沼气发酵、普通堆肥发酵、序批式活性污泥法以及塔式发酵等4种。

沼气发酵主要是厌氧发酵，所产生的甲烷气体可用于发电或直接作为燃料，沼渣可作为有机肥料，沼液可用于农田灌溉；但现在的沼气工程发展还存在一些缺陷，沼气发酵也容易产生二次污染，其原因是固体发酵原料进出料较为困难，沼液、沼渣无法消纳或转运。

普通堆肥发酵是将粪便集中堆积于贮粪场，用泥土或塑料薄膜覆盖进行发酵，发酵温度达60℃以上并保持一定时间，可杀灭病原微生物和虫卵，减少臭味和蚊蝇的孳生，发酵处理后的粪便可作为有机肥料用于周边的种植业。传统的堆肥方式虽简单易行，但也存在以下缺点：堆放时间需20～30天甚至更长，分离效率较低，占地面积大，机械运输量大，劳动强度高，费工费时，经济上不合算，而且生产时也常伴有污染问题，其虽减少了氨的挥发，但无法达到完全无害化，氨气的挥发、重金属对于农作物的污染等问题严重危害人体的健康，尤其是堆肥方法无法用于尿液和污水的处理。

序批式活性污泥法（SBR）是将猪粪水经固液分离、厌氧消化两级处理后送入SBR好氧系统，其对化学需氧量（COD）的去除率可达70%，对生物需氧量（BOD）的去除率可达80%以上，出水可以达标排放[6]。

塔式发酵是将粪便引入多层发酵塔，通过接种快速发酵菌剂、不断充氧、自动翻动来发酵，其优点是发酵时间短（约需5天）、占地面积小、机械化程度高，但对设备的要求高、投资大、使用寿命短。

2 发酵床养猪技术概况

20世纪70年代，在日本、韩国先后兴起了发酵床养猪技术，此技术主要是利用微生物发酵垫料和猪粪尿，将猪粪尿直接降解，从而避免了环境污染。这一技术引起很多国家的重视，20世纪90年代末期，发酵床养猪技术引入中国，得到迅速推广和应用，并取得了较大成效[7]。

2.1 发酵床技术的定义及原理

发酵床养猪是指利用垫料里添加的活性有益微生物，发酵分解猪所产生的大量粪尿，从根源上减少有害气体的产生，改善猪舍内部环境，减轻粪尿造成的污染[8]。其做法是先在猪舍内铺垫以锯末、稻壳等原料为主的复合垫料，然后将酵母菌、枯草芽孢杆菌等多种有益微生物按照一定比例与垫料、适量的辅助材料以及活性剂混合，通过发酵形成有机垫料，最后将有机垫料按一定厚度均匀地铺垫在猪圈内。通过上述处理，猪所排出的粪尿，在发酵床中微生物的作用下分解、转化，进而被微生利用，从而降低养殖场对环境的污染[9]。这种做法在国外被称为“Pig on litter”、“Breeding pig on litter”、“Deep litter system”及“In situ decomposition of pig manure”[10]。

2.2 国内外发酵床技术的状况

20世纪70年代日本建立了第一个发酵床，该发酵床用木屑、稻壳作垫料，采集适合在垫料环境中生存且能够分解粪尿的微生物如酵母菌、枯草芽孢杆菌等，对其进行培养、扩繁，形成有较强活力的微生物母种，将微生物母种与木屑、辅助材料及活性剂按照适当比例充分混合发酵形成有机垫料[11]。在欧洲，大量试验研究结果表明垫料可有效减少氨以及其他气体的挥发；同时有研究表明，微生物菌剂的接种与锯末作垫料有利于加快粪便的降解并使降解效果更加稳定[12]。在20世纪90年代美国夏威夷根据当地夏季高温的特点，进行了发酵床垫料厚度的改进，发现发酵床养殖的动物数量应与发酵床垫料的面积与厚度有一定的比例才可以实现发酵床的可持续运转[13]，并在世界各国得到认可与推广。

我国的江苏、山东、吉林、福建等省市在20世纪90年代末期和21世纪初从日本、韩国等地引进发酵床养猪技术，并取得了一定的效果。当前，山东养猪业对于发酵床的应用主要有以下几种方式：①猪群的饲养完全在发酵床上进行；②只有特定阶段的猪如保育猪、生长育肥猪等在发酵床上饲养；③发酵床与漏缝地板的集合使用，猪只避免与发酵床接触，发酵床主要用于分解、转化粪尿。这几种方式在山东均被成功应用。发酵床技术可以用于多种畜禽养殖，但目前发酵床技术多用于养猪，该技术现已推广到养鸡领域，推出了发酵床养鸡技术。

2.3 发酵床菌种

发酵床垫料中影响粪便降解、发酵温度及病原菌状况的主要因素是优势菌群的形成。研究表明：优势菌群主要为兼性好氧菌，如芽孢杆菌、酿酒酵母、大肠埃希菌、产气肠杆菌等；产能方式分别为有氧呼吸作用、无氧呼吸作用和无氧发酵等，但以有氧生长为主。

根据发酵床菌种的来源可分为自然菌种与商品菌种。自然菌种主要是来自当地空气、土壤等固有的菌种，多在通风较好、湿润、肥沃的土壤中采集微生物菌群，一般采集到的菌群主要为好氧型菌、厌氧型菌以及兼性厌氧菌；常用于发酵床的菌群一般为酵母菌、放线菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌等。菌种的采集技术以及菌种的活性是发酵床养猪成功的关键。

此外，也有一些筛选出的商品菌种，如北京好友巡天生物技术公司通过菌种筛选，获得了一组生长性能良好、互不拮抗、并有互惠共生关系的微生物复合体，其具有较高的活性及稳定性，与单一菌株相比，这种复合菌剂处理粪污的能力更高。研究表明复合菌在发酵床中可将木质素、纤维素、半纤维素及少量的脂肪、蛋白质等充分分解，定向产生大量的CO2、热量、有机质及无机养分，充分改善畜舍环境[14]，这种发酵床养猪技术在北京、山东、河北的一些大型养猪场进行了实验研究，取得了明显效果。另有郑耀通等提出了一种以光合细菌群为主的发酵剂，将光合细菌按一定比例与多种细菌真菌混合添加，研究表明效果也较为明显[15]。

2.4 垫料原料的选择与处理

选择垫料原料主要有以下几个注意事项：首先要避免选择发霉变质的垫料原料；其次要鉴别原料是否对猪只具有刺激性，如垫料原料不能有芒刺、刺激性气味及金属碎屑等；第三许多防腐添加剂会损害猪只的健康，应注意选择未经防腐处理的垫料原料，如锯末、米糠及麦麸等。

通常对于垫料原料的处理分为物理处理与生物处理两个阶段，物理处理主要是使大块的垫料原料变成细小的颗粒或者粉末状固体；生物处理主要是通过专用的发酵菌发酵处理垫料原料，使添加的发酵菌种大量增殖，从而抑制霉菌的存在或消除其可能造成的影响；与此同时，发酵产生的生物热可以使垫料堆内温度达到65℃左右，经过一段时间可杀灭垫料中的大部分病原菌、寄生虫等有害微生物，降低垫料可能存在的危害；在发酵过程中，垫料的湿度一般控制在50%～55%；发酵时间根据季节不同略有差异，夏季大约7～10天，冬季时间稍长，一般为10～15天。

3 发酵床技术的应用调查

发酵床在养猪生产中的应用主要是通过提高猪的生长性能、改善猪肉品质、降低环境污染以及降低生产成本而实现经济效益的提高。

3.1 发酵床养猪对猪生长性能的影响

有大量实验研究表明，发酵床养猪能够明显提高猪只的生长性能，改善仔猪的生长发育状况，对料重比和平均日增重均有明显改善。盛清凯等通过研究发现，发酵床养殖模式较常规水泥圈舍饲养模式相比，仔猪保育期平均日增重、饲料转化率显著提高（＜0.05）[16]。高金波等通过试验得出了与之相同的结论，不同垫料（分别以粉碎玉米秸秆、花生壳和锯末为主）发酵床组的增重率较普通水泥圈舍组分别提高4.66%、7.16%和3.56%（＜0.05），且用玉米秸秆和花生壳作为发酵床垫料饲养猪只能明显提高猪对饲料的利用率[17]。韩薇等通过研究发现，发酵床养猪对于改善断奶仔猪发育状况、降低料重比具有显著作用[18]。

3.2 对猪肉品质的影响

利用发酵床养殖法生产的肥育猪，其肉品质也得到了很大提高，在表面上看色泽鲜艳、富有弹性，猪肉大理石纹平均提高7.45%，失水率降低16.30%；口感上肉味鲜美；通过肌肉脂肪实验对比可以发现其肌内脂肪含量适中。发酵床养殖模式明显改善了猪肉品质，生产出真正意义上对人类健康有益的无公害有机猪肉[19,20]。

3.3 对猪舍环境的影响

大量的有益微生物存在于发酵床中，直接发酵猪粪尿，使猪粪尿及时、充分地分解，从而改善猪舍的环境状况。有研究表明：与常规水泥地面圈舍相比，发酵床饲养模式可以减少有毒、有害气体的产生，氨气、硫化氧、吲哚、3-甲基吲哚等臭味气体挥发量大大减少，有毒有害气体以及悬浮颗粒的含量显著降低，圈舍内空气质量明显改善；发酵床垫料中微生物直接发酵猪粪尿，将其转化利用，减少清洗圈舍所浪费的水资源，减少污水对环境的污染；冬季发酵床产生的热量还可以满足猪的生长发育需要，减少采暖能源的消耗，因而减少了对环境的污染[21]。

3.4 对经济效益的影响

发酵床养猪对养殖效益的影响主要体现在以下几个面：首先，圈舍的清洗、猪粪尿的清理工作大大减少，节省用工、节约成本；其次，垫料中的微生物多为有益微生物，对于改善猪只肠道内环境有较好作用，进而可降低料重比和饲料成本；第三，发酵床中的微生物可以将粪便内残余的能量等物质转化为菌体蛋白，被猪拱食以后可以提高饲料的利用效率。冯晓艳等通过试验发现由于猪粪尿被垫料中的微生物消化代谢合成一定的能量物质，被猪拱食后可减少精饲料的供应，使猪每千克增重节省饲料0.3 kg，最终使每头猪的饲养成本降低49.2元，经济效益十分明显[22]。

4 发酵床养猪存在的问题

尽管发酵床技术多年前就被推广，但仍存在一些弊端影响该技术的推广。首先，对于发酵床的正常运转与否缺少一套简便易行的监测机制，一旦发酵床停止发酵或者发酵效率降低，有益菌与有害菌的比例就会发生明显变化，致病菌会大量繁殖，影响猪只正常的生产性能；其次，在南方高温高湿的气候条件下，发酵床往往容易因发酵速率过快而产生大量热量，导致圈舍内温度过高，影响猪只采食量，从而影响生产效益。第三，垫料原料日趋短缺，它的选择需要因地制宜。垫料的日常管理和厚度制约着垫料的使用年限，发酵床养猪垫料厚度一般为60～80 cm，如果管理妥善可延长发酵床使用的年限，但如果使用不合理，如圈舍温度与湿度的控制不当、饲料中重金属浓度及维生素含量过高等都会直接影响发酵床中的微生物，显著缩短发酵床的使用年限。此外，对发酵床菌种的选择、垫料原料的挑选、圈舍结构的优化设计等方面仍需要进一步研究完善。

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银监会、农业部文件要求：

持续加大对农业规模化生产和集约化经营的金融支持

【本刊讯】据农业部网站2014年9月15日报道，银监会、农业部日前联合发布《关于金融支持农业规模化生产和集约化经营的指导意见》，要求银行业金融机构适应农业规模化生产和集约化经营服务需要，调整信贷结构，创新产品服务，强化激励考核，确保涉农信贷投放持续增长。

《意见》要求把符合规模化、专业化、标准化要求的联户经营、专业大户、家庭农场、农民合作社等农业规模经营主体作为支持重点。重点支持的领域集中在产业项目、农业基础设施、农产品流通等三方面，具体包括农业科技、现代种业、农机装备制造、耕地整理、农田水利、批发市场建设等。

《意见》要求银行业金融机构构建适应农业规模化生产和集约化经营的服务机制。比如，探索建立专业化的服务部门、专业支行或事业部，实现对专业大户、家庭农场、农村合作社的标准化、批量化营销服务；将各类农业规模经营主体纳入信用评定范围，建立信用档案，将信用评定结果与贷款授信结合起来；为各类农业规模经营主体提供差别化融资方案等。同时要求银行业金融机构加大对农村金融服务的考核力度，对涉农业务进行专项激励考核，适当提高涉农业务的风险容忍度。

《意见》称，积极引导和鼓励金融机构创新涉农金融产品和抵押担保方式，探索土地经营权抵押融资业务；对金融机构优化农村服务网络、在服务薄弱地区设立机构网点开辟准入绿色通道；对涉农贷款占比高的县域法人机构实施弹性存贷比考核，支持银行业金融机构通过发行“三农”专项金融债有效补充涉农信贷资金来源。

S828；S815.2

B

1673-4645(2014)09-0051-05

2014-06-23

山东省现代农业（生猪）产业技术体系建设专项（SDAIT-06-022-02）和山东省农业良种工程重大课题（2013LZ02-015）资助

吴传文（1990-），男，山东临沂人，硕士研究生，主要从事养猪生产与动物遗传育种研究，E-mail:wuchuanwen001@163.com牛玉娟（1989-），女，山东曲阜人，硕士研究生，主要从事动物临床病理学研究，为并列第一作者，E-mail:1742317050@qq.com

*通讯作者：曾勇庆（1964－），男，教授，博士生导师，主要从事养猪生产与遗传育种学研究，E-mail:yqzeng@sdau.edu.cn