返回首页
当前位置: 主页 > 猪场管理 >

生物发酵床养猪技术研究进展

时间:2009-12-28来源:未知 作者:养猪人 点击:
陈永明,董佃朋,李坤 (福建洛东生物技术有限公司, 福建 350003) 摘要:生物发酵床(舍)养猪模式已经在国内迅速发展起来,该技术以其有效解决猪排泄物污染问题,降低养猪成本

 

陈永明,董佃朋,李坤

(福建洛东生物技术有限公司, 福建 350003)

  摘要:生物发酵床(舍)养猪模式已经在国内迅速发展起来,该技术以其有效解决猪排泄物污染问题,降低养猪成本和提高猪肉品质等优势,得到了国家和广大养猪用户的认可。自引进至今,该技术在科研工作者和技术人员的共同努力下从理论体系和实践操作上进一步完善。本文从概念、原理、影响因素、发酵床的制作与管理以及猪的日常管理等六个方面对生物发酵床养猪技术进行了系统论述。

关键词:生物发酵床;养猪技术;纳豆芽孢杆菌

  1 引言

  我国的养猪业已经逐渐走向规模化和产业化,但目前尚存在一些问题,具体表现在四个方面:首先,饲料资源不足,饲料转化率下降;其次,猪的疾病频发,用药成本增加;再次,抗生素和高铜高锌的添加破坏了猪的微生态平衡,猪肉的药物残留超标;第四,猪的排泄物造成严重的环境污染。国内科研工作者和技术人员采取各种措施解决以上问题,归纳起来分为3种:(1)采用发酵饲料养猪;(2)在饲料中添加微生态制剂;(3)采用沼气池或室外堆肥法处理猪粪。但需要同时采取这几种措施才能实现既定的效果,其设备成本高,操作复杂。近几年国内兴起的生物发酵床(舍)养猪技术能够从根本上一次解决以上四个问题,且投资小,操作简便;与传统养猪技术相比,充分体现了其经济、生态和社会效益。

  洛东生物发酵床养猪技术源于日本,由畜禽排泄物的堆肥化处理技术演变而来,经过30多年的发展,已经形成了稳定的技术体系,以其系统稳定、环保、成本低、增强机体抗病能力等技术优势,受到日本政府和养猪界的好评。该技术于2005年4月份引进中国,首先在福建省莆田市优利可农牧发展有限公司试养成功,随后在全国迅速发展起来,现已遍及我国25省,存栏数达200万头以上。2007年12月通过国家专家小组验收,其结论为:“该技术所用酵素能使猪粪尿在猪圈内充分降解,实现清洁生产,无污水排出,同时改善了猪体内的微生态平衡,提高饲料吸收率,增强抗病能力。与传统方法相比,投资少、饲养成本低,可适用于大、中、小型猪场。”

  经过3年多的迅速发展,洛东生物发酵床养猪技术逐渐中国化,科研专家对技术原理作出了科学的解释,技术员和猪场管理人员因地制宜,在许多技术环节作了改进,现从该技术的概念、原理、发酵床的制作和管理等方面作出系统的阐述。

  2 洛东生物发酵床养猪技术的概念

  生物发酵床养猪是由体内和体外两个系统相互作用共同来保障猪的健康生长,在体内通过改善消化道微生态平衡提高猪的抗疾病能力和营养利用效率;在体外,猪将排泄物直接排放在生物发酵床上,为发酵床中的好氧微生物提供生长和繁殖的营养,同时形成以纳豆纳豆芽孢杆菌为主的优势有益菌群为猪创造了良好的生活环境。

  该技术使用的菌剂为洛东酵素,这是一种由纳豆芽孢杆菌、酵母菌、淀粉酶和蛋白酶组成的专门应用于生猪生产的微生物生态体系改良剂。其主要用于添加在猪饲料和发酵床中,改善猪体内外的微生物生态平衡。

  目前,国内对于生物发酵床养猪技术的概念较为混杂,推广利用生物进行养猪的技术的厂家达30余家,从菌种使用的角度,归纳有以下三种类型:(1)自然型。该技术所用的菌种由野外采集,未经分离纯化,对其微生物的种类和安全性无法详细了解。(2)复合型。这类菌剂由纯培养的好氧菌与厌氧菌复合而成,该菌剂只适于添加在饲料中,在发酵床中难以发挥其功效。(3)好氧型。该菌剂由纯培养的好氧菌一种或几种复合而成,适于添加在饲料中和在发酵床中进行好氧发酵。

  3 技术原理

  生物发酵床养猪技术通过有益微生物的活动可促进猪对营养的吸收、抑制病原微生物的生长繁殖,发酵床可为猪创造舒适的生活环境,全面改善猪胃肠道和发酵床的微生物生态系统,从而达到猪的健康、快速生长,无粪便、污水和臭气排放的目的。

  3.1 微生物的选择

  菌种的选择是关系生物发酵床养猪技术成败的关键。首先,需要该微生物能够耐受较高的温度,发酵床在放猪前的发酵阶段产生的发酵热可使料温高达80℃;其次,需要该微生物属于好氧微生物,好氧菌可将猪粪中的营养物质彻底分解为二氧化碳和水,且发酵床的原料疏松透气,减少了厌氧菌的生存的空间;第三,需要该微生物具有很强的蛋白酶和脂肪酶活性,猪粪中主要的速效营养物质是粗蛋白和粗脂肪,只要将这两种成分迅速降解,猪粪中的其他成分可以转化为垫料的一部分,实现无害化;第四,需要该微生物具有低营养的耐受力,由于发酵床原料是粗纤维含量高的稻壳和锯末,营养含量低,要求菌种仍保持强的繁殖能力。

  经过多年的筛选得出,纳豆芽孢杆菌是最适用于发酵床的微生物。纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)是从日本传统食品纳豆中分离出来的芽孢杆菌,其原始菌株与枯草芽孢杆菌相同,是枯草芽孢杆菌的一个亚种,属于好氧菌。纳豆芽孢杆菌能产生具有高活性的蛋白酶——纳豆激酶,其在环境不适宜的条件下产生芽孢能耐酸碱、耐高温(100℃)及耐挤压,在饲料制粒过程及酸性胃环境中,均能保持高度的稳定性;其产生的抗菌物质对猪的病原菌具有更强的抑制作用[1]。

  洛东生物发酵床养猪技术所使用的酵素主要成分是纳豆芽孢杆菌和酵母菌,纳豆芽孢杆菌具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性,能降解植物性饲料复杂的碳水化合物;由于猪饲料中淀粉的含量最高,特意在酵素中添加了具有更高淀粉酶活性的酵母菌,增强了猪只对淀粉的消化。纳豆芽孢杆菌能使肠道酸化而有利于铁、钙及维生素D等的吸收,并分泌多种维生素,保证肠功能正常运作[2]。

  3.2 微生物在猪体内的作用

  猪消化道微生态系统的改善是通过在饲料中添加菌剂实现的,酵素在消化道内的作用机制从以下5方面论述:

  (1)维持微生态平衡

  纳豆芽孢杆菌和酵母菌都属于好氧菌,它们的生长和繁殖消耗肠道内氧气,减少有害好氧菌的生存机会,促进了有益厌氧菌(乳酸菌、双歧杆菌等)的活动;陈兵等[3]研究表明,纳豆芽孢杆菌能有效调整大白鼠肠道菌群数量的变化,起到维持肠道微生态平衡的作用;金燕飞也得出相同的结论[4]。

  由于纳豆芽孢杆菌等好氧菌的大量补充,为猪肠道内的乳酸菌和双歧杆菌提供了厌氧环境和营养,使有益菌群在肠道黏膜上形成一层正常的微生物屏障,避免致病菌的入侵。纳豆芽孢杆菌促进了乳酸菌和双歧杆菌等有益厌氧菌的活动,产生各种有机酸,降低肠道pH,减少大肠杆菌、变形杆菌等有害菌的生长。已有报道指出,在乳酸菌的作用下,大肠杆菌、克雷伯菌、变形杆菌等致病菌的细胞壁被破坏,变成无致病性的L型细菌[5]。因此,纳豆芽孢杆菌等有益菌可以产生抑菌物质和各种有机酸,能够有效的抑制病原菌的生长繁殖,减少致病菌的数量[1,6,7]。纳豆芽孢杆菌的抑菌作用不但源于生物间的拮抗作用,还由于其能产生多种抗菌素如2,6-吡啶二羧酸,杆菌肽,多黏菌肽,这些物质对痢疾杆菌、原发性大肠杆菌O157、O111、O144、伤寒菌、沙门氏菌等有害菌,清除毒素作用,维持肠道微生态平衡。杨晓斌等[7]表明,纳豆芽孢杆菌对沙门氏寒菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌三种致病菌有较强的抑制性,周映华等[1]也有类似报道。

  (2)提高饲料转化率

  首先,高活性的消化酶促进了营养物质的消化。酵素中含有高活性的淀粉酶和蛋白酶,同时纳豆芽孢杆菌和酵母菌也分泌大量蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等,两方面共同促进了营养物质的分解,转化成易被猪吸收利用的小分子物质;纳豆芽孢杆菌分泌高活性的纳豆激酶,具有很高的纤维蛋白的分解活性,其分解产生的短肽更容易被胃肠道吸收[8];在高活性淀粉酶的作用下,淀粉在消化道内的分解更为迅速;同时,芽孢杆菌分泌纤维素酶,使猪可以利用部分纤维素。陈兵等表明饲粮中添加适量的纳豆芽孢杆菌剂能提高AA鸡十二指肠消化酶的活力,并且可以显著提高肉用仔鸡生长性能[9]。邝哲师等[10]用纳豆芽孢杆菌饲喂仔猪,使胃蛋白酶活性提高58.68%,胰淀粉酶活性提高24.05%,回肠内蛋白酶和淀粉酶活性分别显著提高61.0%和20.30%。因此,猪饲料中添加适量的纳豆芽孢杆菌菌剂可显著提高猪的采食量,降低料肉比[11]。

  其次,益生菌的代谢产物促进了营养物质的吸收。纳豆芽孢杆菌和酵母菌代谢产生的维生素、氨基酸和促生长因子促进动物机体的物质代谢[12],叶成远和张惠云[6]研究表明,添加芽孢杆菌能使肠道酸化而有利于铁、钙及维生素D等的吸收,促进动物生长,缩短饲养周期。纳豆芽孢杆菌和酵母菌等有益菌代谢活动产生大量有机酸(丙酸、丁酸、乳酸),调节肠道内容物及黏膜中微生物区系,以维持仔猪肠黏膜正常的形态结构[13]。有机酸的增加可以刺激猪肠道的蠕动,促进对饲料消化。饲喂纳豆芽孢杆菌能显著促进鸡小肠黏膜皱裂增多,绒毛长度增加,黏膜隐窝加深,小肠吸收面积增大[14]。

  (3)降低有害气体排放

  动物肠道的大肠杆菌、变形杆菌和铜绿假单孢杆菌等对氨基酸具有脱羧作用,以致产生有毒的胺,纳豆芽孢杆菌产生的抑菌物质可以有效抑制这些产胺菌的活动[5]。纳豆芽孢杆菌等有益菌通过产生各种有机酸(乙酸、乳酸等),降低猪肠内的pH,抑制大肠杆菌、变形杆菌等有害菌的生长繁殖,从而减少了猪粪中氨气和臭味素的含量;此外,纳豆芽孢杆菌还产生降解硫化氢的酶和氨基酸氧化酶。黄俊文等[13]表明,18日龄断奶仔猪饲料添加1mg/kg纳豆菌能降低仔猪血清尿素氮,改善饲料转化率;Mongkol等[14]研究表明在肉仔鸡饲料中添加0.5%的纳豆芽孢杆菌28d后,其血氨浓度显著降低。因此,纳豆芽孢杆菌等有益菌能够有效避免蛋白质的无效分解,提高肠道对营养物质的吸收利用,使猪粪中的氨浓度降低70%以上。

  (4)提高机体免疫力

  芽孢杆菌对动物机体产生的免疫刺激作用已被证实。Duc[15]等研究表明,给鼠口服芽孢杆菌,刺激了鼠全身性的IgG反应。Inooka等[16]研究表明,纳豆芽孢杆菌能够增强雏鸡抗绵羊红细胞抗体的产生,该菌能显著提高仔鸡脾脏T、B淋巴细胞比例,增强鸡的细胞免疫功能。由于有益菌的菌体或细胞壁抗原表位作用,激活免疫细胞,增强吞噬细胞的吞噬能力和B细胞产生抗体的能力,从而增强了机体的抗病能力。

  纳豆芽孢杆菌对机体非特异性免疫功能也有较强的促进作用。周国勤等[17]以鱼为研究对象,在投喂纳豆芽孢杆菌培养物的受试鱼上发现类血液NBT阳性细胞数量和血清溶菌酶活力显著上升,表明纳豆芽孢杆菌及其发酵产物可明显提高鱼类的非特异性免疫功能。

  (5)不可定植性

  由于纳豆芽孢杆菌和酵母菌都属于好氧微生物,并非是猪肠道内的原籍菌,不能在肠道内长期定植,只在肠道上段迅速发育转变成具有新陈代谢作用的营养型细胞[18],部分菌种会随猪粪一起排泄到体外。因此,只有定时、定量的饲喂猪只,才能保持其肠道内形成正常的有益微生物屏障和各种有机酸、酶类的产生。

  3.3 微生物在发酵床中的作用

  发酵床是猪体外微生物生长和繁殖的主要场所,发酵床通过好氧有益微生物的活动产生发酵热杀灭病原菌,形成以纳豆芽孢杆菌为主的有益菌群(纳豆芽孢杆菌活菌数达108个/g垫料),起到争夺养分和占位的作用,并产生抗菌物质抑制病原菌的生长;发酵床的主要成分是稻壳和锯末,其营养含量低,猪粪尿成为发酵床微生物代谢的主要营养来源,从而实现了粪尿的零排放。现从以下3方面介绍发酵床的作用特性:

  (1)发酵热对有害微生物的灭活作用

  在垫料的堆积发酵阶段,垫料中纳豆芽孢杆菌、酵母菌、发酵床原籍嗜热菌等有益好氧菌迅速利用米糠或麸皮产生的大量发酵热,使垫料温度达到60℃以上,此时纳豆芽孢杆菌以芽孢形式抵抗高温,其芽孢可以耐受100℃[7,19,20],与耐热或嗜热的有益微生物共存。垫料堆积发酵的时间一般为10d左右,发酵热可以杀死大部分病原微生物(表1)。

1 病原微生物的灭活温度和时间

病原微生物
温度(℃)
时间
失活所占比例(%)
蓝眼病病毒(BEP)
56
4h
100
凝血性脑脊髓炎病毒(HEV)
56
30min
100
猪流行性腹泻病毒(PDE)
60
30min
100
猪细小病毒(PPV)
60
30min
100
蓝耳病病毒(PRRS)
56
6~20min
100
伪狂犬病病毒(PR)
4-37
1-7d
100
伤寒沙门氏杆菌
55~60
30min
100
志贺氏杆菌
55
60min
100
化脓性链球菌
54
10min
100
结核分支杆菌
66
15~20min
100
大肠杆菌
60
15~20min
100
沙门氏菌
60
15~20min
100

注:来源于综合《猪病学》B.E.斯特劳2000第8版和本公司实验数据。

  (2)微生物对猪粪尿的分解

  猪将粪尿直接排泄于发酵床,垫料中以纳豆芽孢杆菌为主的有益微生物将猪粪中的营养物质和有害成分分解为二氧化碳和水等。

  猪粪的主要成分包括:纤维素17%,半纤维素20%,粗蛋白12%,粗脂肪5%,木质素5%,粗灰分17%。菌种生长的同时会产生蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等高活性的胞外酶,可迅速分解粪尿中的粗蛋白、粗脂肪和半纤维素为短肽、氨基酸和单糖等小分子物质,这些物质被优势有益菌群吸收用于菌体的生长和繁殖;而难分解物质纤维素和木质素滞留为垫料的一部分。图1展示了猪粪的分解过程。

  纳豆芽孢杆菌对猪粪的分解起到了关键作用,它能够分泌高活性的胞外酶,如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶等[21]。猪粪中的蛋白质在蛋白酶作用下分解为寡肽和氨基酸,其可以作为营养物质被微生物吸收利用;也可经过脱氨作用生成氨气,在垫料原籍菌亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用下发生硝化作用生成硝酸盐,部分硝酸盐和亚硝酸盐可由反硝化细菌发生反硝化作用生成氮气[22]。猪尿中的尿素在微生物脲酶的作用下分解产生的氨,进行硝化和反硝化作用转化为氮气释放。脂肪酶将脂肪分解为丙三醇和脂肪酸,作为垫料中的微生物利用的碳源,有氧条件下可彻底分解为CO2和H2O。猪粪中的纤维素分解困难,在纤维素酶的作用下与垫料中的纤维素一同缓慢分解。发酵初期,垫料中含有的少量淀粉可以在酵素高活性淀粉酶的作用下分解为葡萄糖,作为微生物代谢的能量。

  生物发酵床养猪技术可以有效去除猪粪的臭味,猪肠道中和圈舍臭味主要由氨、硫化氢、吲哚、尸胺、腐胺、组胺、酚等有害物质。首先通过给猪饲喂纳豆芽孢杆菌和,酵母菌降低猪体内蛋白质的无效分解,避免氨气、硫化氢等有害气体的大量产生[13,14,23]。猪排泄到垫料中的粪尿,在发酵床微生物的综合作用下可以将各种粪臭味消除,其作用的机制尚待进一步研究。

 

  (3)垫料中的微生物生态平衡

  垫料中存在多种微生物,微生物的特性包括pH、温度、种群数量和代谢产物等会影响微生物间的作用关系,种群之间形成稳定的生态平衡对于正常菌群的功能发挥有重要作用。通过向垫料中添加纳豆芽孢杆菌和酵母菌,形成垫料中纳豆菌及与其起协同作用原籍菌的优势有益微生物群落。由于纳豆芽孢杆菌等有益菌产生的抗菌素(如2,6-吡啶二羧酸、杆菌肽)和有机酸(如丁酸、丙酸、戊酸),抑制了大肠杆菌、沙门氏杆菌、金黄色葡萄球菌等有害菌的生长繁殖[1,7]。当猪在垫料上活动时,可在猪皮肤表面粘附一层以纳豆芽孢杆菌为主的稳定的微生物屏障,避免致病菌经皮肤感染猪只。

  综上所述,经纳豆芽孢杆菌、酵母菌等有益好养菌的活动,可杀死或抑制大部分有害微生物,同时将猪粪分解利用或转化为无害气体,大大减少蚊蝇等害虫的滋生,显著改善了猪群生活及周围的环境,为优质猪肉的生产奠定了基础。

  4 影响微生物活动的环境因素

  4.1 温度

  温度是影响微生物生长的一个重要因子,温度过高或过低都不利于微生物的生长。最适于纳豆芽孢杆菌生长的温度为37℃,在发酵床的管理阶段0~20cm垫料层恰能满足其对温度的要求。但在垫料发酵需要高温(70℃左右)的过程,因此要求纳豆芽孢杆菌对高温具有强的耐受力。纳豆芽孢杆菌在制取菌剂时,高温干燥是必需的过程,金燕飞等[20]报道,干燥温度65℃和时间60min时对产品中纳豆芽孢杆菌的活菌数无影响。杨晓斌等[7]证明,纳豆菌经93~98℃高温处理5min后,仍具有90%的存活率。与营养细胞相比,纳豆芽孢杆菌芽孢的耐热性、对紫外线和离子辐射的抗性要高100多倍[24]。因此,纳豆芽孢杆菌可以耐受垫料堆积发酵阶段的高温。

  4.2 水分

  发酵床垫料的含水量是影响微生物生长和繁殖的重要因素,根据许多猪场多年的养殖经验,垫料的含水量在45%左右最为适宜。如果低于45%,猪粪尿的分解速率会下降,垫料过干会导致发酵床的表面起粉尘,引起猪的呼吸道疾病;若含水量达到50%~60%,会使稻壳和锯末分解过快,缩短发酵床的使用寿命;高于65%则会导致垫料的厌氧发酵,产生有害气体,不利于猪只健康。

  4.3 氧气

  垫料中的微生物主要是好氧微生物,其进行好氧发酵,因此要保持垫料一定的通气性。孙梅[19]等在250ml三角瓶中分别装培养基25ml、50ml,对纳豆芽孢杆菌进行摇瓶培养24h,比较摇瓶装量25/250ml和50/250ml,在菌体生长前期,两者相似,进入对数生长期后,供氧对菌体生长影响显著,通气量大的25/250ml装量菌体生长快,活菌数量高,表明通气量大(通气时间长),溶氧水平高,有利于菌体的生长(图2)。

  在猪消化道中活动的纳豆芽孢杆菌和酵母菌,利用饲料中残余的少量氧气进行代谢活动,由于低氧的限制作用而不能大量繁殖。从客观上说,促进了消化道中乳酸菌、双歧杆菌等有益厌氧菌的活动。

  4.4 营养

  为了保证发酵床有较长的使用寿命,一般采用低营养的稻壳和锯末为原料,其主要成分是纤维素和木质素,在微生物的作用下降解缓慢。限制发酵床中微生物代谢的主要营养是碳源和氮源,在发酵床中发酵的好氧微生物属于化能异养型,垫料中可以为微生物提供碳源和氮源的主要是猪粪尿和米糠、麸皮等物质。
垫料发酵初期,微生物群落主要依靠米糠中的营养维持生长和繁殖;进入正常的养猪管理以后,猪粪尿是微生物活动的主要营养来源,所以在垫料的管理过程中,需要将猪粪及时在发酵床上分散均匀,以保证发酵床功能的正常运作。

  4.5 酸碱度

  酸碱度(pH)是影响微生物活动很重要的一个因素,pH会影响微生物细胞对营养物质的吸收、酶的活性及有害物质的毒性。纳豆芽孢杆菌对消化道的pH环境,具有较强的耐受性。杨晓斌等[7]进行纳豆芽孢杆菌的耐酸性试验表明,在pH6.0~7.6的范围内,存活率都可以达到86%以上;在pH2.1~5.1的范围内,pH对菌株的存活率影响较大。就动物小肠段5~7的pH而言,纳豆芽孢杆菌有较好的适应性。

  从图3可以看出,纳豆芽孢杆菌生长最适宜的pH为7.0~7.5[19]。为保证垫料中纳豆芽孢杆菌等有益菌生理活动的正常进行,要求垫料原料、水源等物质的pH在7.0左右。

  4.6 有害物质

  在生猪生产中,为追求猪生长速度而在饲料中过量添加铜(250~400mg/kg)、锌(2500~3000mg/kg)等微量元素,是目前我国养猪业中普遍存在而又急需解决的问题。铜、锌等作为微量元素,猪对其需求量较少,能够满足猪正常生理活动的铜和锌量分别为4~6mg/kg、100~125mg/kg[25]。已有大量报道,饲喂高铜、锌的猪,每天排出的铜、锌占食入量的90%以上[26]。据张凯和孙智杰[27]报道,在培养基中添加6.5mg/kg的锌会抑制纳豆芽孢杆菌的生长;在添加250mg/kg的铜使猪粪中的细菌总数减少60%,铜离子是淀粉酶等许多酶的抑制剂,对纳豆芽孢杆菌的生长和产酶有强烈的抑制作用。因此,过量添加铜和锌不仅造成浪费,造成重金属污染,同时对纳豆芽孢杆菌等有益菌有强的抑制作用,破坏了猪胃肠道和垫料中的微生态平衡。

  抗生素具有很强的杀菌作用,其作为猪饲料的添加剂来保证猪群的健康,但抗生素的长期使用会造成猪肉品质的严重下降,同时造成有害微生物产生抗药性,不利于纳豆芽孢杆菌等有益微生物的生长繁殖、破坏微生态平衡。纳豆芽孢杆菌对不同抗生素的敏感性存在很大差异。金燕飞研究指出[4],氯霉素对纳豆芽孢杆菌的抑菌最低浓度(MIC)值是37.5μg/ml,青霉素对纳豆菌的MIC值是0.2μg/ml,该菌对青霉素更敏感。抑菌圈大小可体现出微生物对抗菌药物的敏感程度(表2),0mm为不敏感,小于10mm为低敏感,10~15mm中度敏感,大于15mm为高度敏感。从表2中可以看出,除黄芪多糖注射液和伊维菌素注射液外,纳豆芽孢杆菌对绝大多数抗菌药物高度敏感[1]。因此,应该避免抗生素的长期使用对纳豆芽孢杆菌等有益微生物活性的降低作用。

2  纳豆芽孢杆菌对不同抗菌药物的敏感性(周映华等,2007)

药物
抑菌圈(mm)
复方烟酸诺氟沙星注射液
42.4
黄芪多糖注射液
0.0
乳酸环丙沙星注射液
45.0
复方酒石酸泰乐菌素注射液
30.3
复方壮观-林可霉素注射液
34.5
恩诺沙星注射液
36.0
伊维菌素注射液
8.0
泰乐菌素注射液
32.6
对乙酰氨基酚注射液
18.4
磺胺对甲氧嘧啶钠注射液
25.2
博落回注射液
34.4
长效盐酸土霉素注射液
27.4

  5 猪舍建设要求

  洛东生物发酵床的建造比传统猪舍更为简单节省,比传统猪舍减少了增温设备、间隔护栏、沼气池等,增加的是需要配备更加有效的通风和降温设备。以下是标准的生物发酵床的建设要求:

  (1)猪舍高度4.0~4.2m;

  (2)舍顶用隔热保温材料覆盖;

  (3)保证舍内外空气充分交换,若自然通风不足时,应配备强制通风设施;

  (4)要有足够的采食和饮水空间;

  (5)设计的饮水台向外倾斜,保证猪饮水时的滴水不能流入垫料内;

  (6)防止猪舍外部的水源流入舍内;

  (7)配备猪隔离舍。

  6 发酵床制作与使用

  发酵床的垫料是有益微生物活动和猪粪尿分解的载体。目前,制作发酵床的原料主要是稻壳和锯末,二者主要成分为纤维素、木质素;锯末具有较强的保水性能,稻壳是良好的通气材料,将二者按一定比例配制混匀,易于调节有益好氧微生物正常生理活动所需要的水分和氧气。为促进发酵前期菌剂中微生物的快速生长繁殖,通过添加米糠、麦麸等易分解营养物质来实现。发酵床中各原料的配比见表3。
 
3 发酵床中原料的组成比例(体积比)
季节
稻壳
锯末
米糠(kg/m3)
洛东酵素(kg/m3)
冬季
50%
50%
6.0~7.0
0.2~0.25
夏季
60%
40%
5.0~6.0
0.20

  对于发酵床的厚度,由猪的废物排泄量、养殖密度、各地区气候等因素决定,不同类别的猪群对发酵床的厚度要求存在差异,其厚度不得小于60cm,各类别猪的所需要发酵床体积、面积见表4。
 
4 不同猪群对生物发酵床(垫料)的体积和面积要求
猪只类别
垫料厚度(cm)
垫料体积(m3/头)
垫料面积(m2/头)
妊娠母猪
90~120
1.3以上
0.9~1.4
哺乳母猪
80~90
1.5以上
1.7~1.9
种公猪
55~60
1.5~1.6
2.5~2.9
保育舍猪
55~60
0.2~0.3
0.3~0.5
生长猪
80~90
0.7~0.9
0.78~1.0
育肥猪
80~90
1.0~1.2
1.1~1.5
后备猪
80~90
1.0~1.2
1.1~1.5
 
  6.1 发酵床原料选择与制作

  为避免发酵床原料问题影响有益微生物的活动,对发酵床原料的选择及水质有一定要求。所选用的稻壳、锯末等原料首先满足新鲜、无霉变、无腐烂、无异味、无毒等要求。锯末应当是原木生产的粉状木屑,凡是木料通过熏蒸杀虫和油漆后的木制木屑或锯末均不能使用,这些有毒物质不利于猪的健康和发酵床微生物的活动;凡掺杂掺假的米糠不能使用,制作所用水的pH在6.0~8.0。
   通常情况下,干燥疏松的稻壳和锯末制成的垫料经生物发酵后,体积会下沉10cm左右,当发酵好的垫料经猪只踩踏后,其体积又会下沉10cm左右,因此,在计算实际垫料的用量时,多预算20%的体积数量进行发酵。发酵床的制作工艺流程见图4。
 
 
 
  操作步骤:
 
  (1)干原料的铺垫摊开
  第一层铺稻壳,按设定好的稻壳高度铺平;第二层按设定高度铺好锯末。同时,制作“酵素米糠”:将按比例计算好的米糠摊平,将洛东酵素铺在上面,混合均匀,然后将“酵素米糠”混合物均匀地铺散在锯末上面。
 
  (2)第一次垫料混合
 
  将铺设好的垫料边加水边混合。第一次加水量要少一点,如果锯末的水分较高,则加水量要少些,加水混合后的垫料以不起粉尘为宜。第一次混合要使稻壳、锯末、水分达到基本均匀,如果有结块的稻壳或锯末应打散。
 
  (3)第二次垫料混合
 
  将第一次混合好的垫料进行喷洒水,一边洒水一边混合,以便控制水分适度。垫料中的水分在45%左右(即手紧握垫料松开后能散开,手掌上有明显的水迹)为好,本次混合的均匀度和水分含量多少是关系到垫料是否发酵成功的关键。
 
  (4)第一次垫料堆积发酵
 
  将第二次混合好的垫料进行梯形堆积。根据垫料数量的大小,尽可能集中堆积。应尽量减少外表面积和触地面积,堆积的高度不得低于1.5m。
 
  (5)发酵垫料的保湿和升温
  当空气干燥时,考虑在垫料上盖上编织袋或麻袋保湿。堆积的垫料底部和顶部不要盖,以便空气进出。如果气温小于0℃时,应当考虑在垫料中加热水瓶帮助升温。
 
  (6)检测和记录
  通常情况下,垫料堆积24h后,35cm以下的垫料温度升至40℃,72h应当升至65℃以上,当水分过多、米糠质量较差或数量不够和环境温度过低时上述升温时间会稍有延长。温度的检测点:横向间隔1.5m测一个点,纵向上、中、下三点测定。每个点的温度基本一致,且在65℃以上持续48h以上时,说明本次发酵成功。每次测定温度应当分点做好记录。
 
  (7)第二次发酵
 
  当第一次发酵成功后,将垫料表面和触地25cm左右未发酵的部分移至垫料中心部位进行第二发酵,发酵方法同第一次发酵。当料温持续65℃以上48h后,垫料的发酵完成。温度下降至50℃以下,该垫料便可使用。
正常情况下,垫料的整个发酵过程为10~14d左右。
 
  6.2 发酵床管理
  猪饲养过程中发酵床的正常运作,直接影响到猪群的健康生长及排泄物的分解,垫料的日常管理和维护对于健康养猪和零排放具有重要意义。发酵床的管理与传统养殖方式对粪尿的处理相比更为节省,更为方便。
 
  (1)垫料的翻动
 
  垫料所用的菌种为好氧菌,其正常的生理活动需要氧气的参与。所以,应保持垫料的透气性,每周翻动1~2次,厚度为30cm左右;每月深翻一次,尽可能的翻到底部。把板结的垫料打散铺开,将猪排泄集中区的过多排泄物移到少的地方,保持排泄物的分散的均匀度。
 
  (2)定期发酵
 
  猪每出栏一批或连续使用三个月后,都要重新对垫料进行堆积发酵。堆积发酵时,根据垫料体积的减少情况,适量加入稻壳或锯末。
 
  (3)水分管理
 
  垫料表面应保持一定湿度,若垫料表面太干,会有粉尘出现,易导致猪发生呼吸道疾病,用叉子将粪尿区较湿的垫料垫料分散开。若还无法调节到合理的湿度,可用表面喷水的方法作适当调整。
 
  7 猪的日常管理
 
  7.1 日粮设计
 
  (1)洛东酵素的添加量
 
  A-90在饲粮中添加量为:生长猪(35~65kg)0.15%、育肥猪(65~110kg)0.2%,种公猪、妊娠母猪、哺乳母猪0.2%,后备种猪前期(35~65kg)0.15%、后期(65~130 kg)0.2%。A-120在饲粮中的添加量为:仔猪诱食至10kg体重阶段0.15%,10~20kg体重阶段0.12%,20~35kg体重阶段0.1%。当猪只应激时,可适当增加量。但在任何情况下,都不得减少洛东饲料添加剂的添加量(病猪在隔离舍治疗期间除外)。否则,猪只发病率增高、采食量和日增重下降、饲料转化率降低,垫料中会出现氨味、臭味、粪便分解不彻底、垫料发霉变质等情形出现。洛东酵素添加在日粮中是保证生物发酵床垫料功能的关键。
 
  (2)抗生素问题
 
  由于抗生素既能杀灭病原微生物,也能杀灭有益微生物。因此,在日粮中禁止添加能杀灭纳豆芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、双歧杆菌等益生菌的抗生素,以防添加洛东酵素日粮和生物发酵床垫料的功能失效。当猪只在进入生物发酵床前,应饲喂添加洛东酵素而不含能杀灭益生菌的抗生素的日粮一周,以免将抗生素带入生物发酵床垫料中。
 
  (3)微量元素问题
 
  纳豆芽孢杆菌产生有机酸有利于饲料中的Ca、P、Fe、Cu、Zn、Mn等矿物元素的吸收。在设计日粮时,须认真考虑猪的需要量,无需过高加大剂量。高剂量的铜(250ppm)和锌(2500ppm)不仅影响猪的采食量,也且对洛东酵素中的益生菌和酶产生不利影响。在益生菌的促进作用下,饲料中原有的微量元素完全可以满足猪的需求,无需额外添加。由于受传统观念的误导仍有部分养猪户和预混料生产厂家向饲料中添加过量的铜和锌,导致微生物功能下降,建议采用生物发酵床技术的养猪户在使用预混料时,选购国家知名品牌。
 
  (4)氨基酸问题
 
  使用洛东酵素后,得到促进的双歧杆菌产生苏氨酸、缬氨酸、丙氨酸等氨基酸和B族维生素,增加了日粮中相应氨基酸和维生素的总量,有利于日粮营养的平衡。因此,在设计日粮时,无需考虑这部分营养。
 
  7.2 疾病防控
 
  搞好猪场免疫接种,是预防疫病流行的重要措施,根据本地疫病流行情况,母猪母源抗体状况,仔猪、生长猪、肉猪的发病日龄等因素的综合分析,拟定完整的免疫程序。
 
  尽管纳豆芽孢杆菌等有益菌产生的抗菌物质、有机酸等代谢物质可以抑制病原菌生长繁殖,其菌体或细胞壁的抗原表位作用,激活免疫细胞,增强吞噬细胞的吞噬能力和B细胞产生抗体的能力,但并不能说明对猪的所有疾病均有防治作用。所以,猪场的疫病预防接种仍然按免疫程序正常进行。同时,驱虫、灭蚊蝇,器具、走道等消毒工作也按常规进行,这对纳豆芽孢杆菌等有益微生物的影响较小。无需对垫料进行消毒。对猪群中的病猪要隔离治疗;若无法隔离时,仍按正常措施进行吃药打针,待病猪痊愈后垫料要堆积发酵一次,杀灭垫料中的病原菌。
 
  7.3 度夏管理
 
  猪群安全度夏是猪群管理中的关键问题之一,也是养猪业中难解决的问题。对使用洛东生物发酵床的猪舍,可通过一系列的配套措施来解决猪群的盛夏降温问题。保持猪舍适宜的温度和湿度是保证猪只健康的关键,温度和湿度与猪生长状态的关系见表5。

  (1)加强通风,保证垫料表面湿度
 
  对于新猪场,猪舍高度一般要求4.0~4.2m,屋顶加隔热保温材料,安装排风扇、水帘、滴水设备等,这些都是保证猪群安全度夏的必要措施。一定猪舍高度,使舍内外的自然通风面积加大,加之屋顶的隔热材料,可很好降低舍内温度,保证空气新鲜;若自然通风不足时,应开启排风扇,提高舍内空气流动,要求舍内最高风速不超过1.8m/s,避免风速过高造成猪生病(热伤风),保持风速1.2~1.5m/s为宜。对于改造的猪舍,屋顶应有喷水设备,气温升至38℃以上可喷水降低屋顶温度。通风采用轴向负压式效果最好。
 
  盛夏通过表面喷水,保持垫料表层20cm含水量为60%,20cm以下仍为45%。在非排粪区每50~100m2垫料安装一个滴水龙头。当最低气温高于25℃时要滴水,保证滴水1~3 h/d,抑制垫料发酵;最高气温低于30℃时不滴水。
 
5 生物发酵舍室温、湿度与猪生长状态的关系(空气的热量指数ER指数)
室温  湿度
40%
50%
60%
70%
80%
90%
 
根据猪体重
最适合的ER值
40℃
1600
2000
2400
2800
3200
3600
←危险
体重(kg)
最适ER值
38℃
1520
1900
2280
2660
3040
3420
 
10 kg
2100
36℃
1440
1800
2160
2520
2880
3240
 
20 kg
1740
34℃
1360
1700
2040
2380
2720
3060
 
30 kg
1652
32℃
1280
1600
1920
2240
2560
2880
 
40 kg
1566
30℃
1200
1500
1800
2100
2400
2700
←热
50 kg
1482
28℃
1120
1400
1680
1960
2240
2520
 
60 kg
1400
26℃
1040
1300
1560
1820
2080
2340
 
70 kg
1320
24℃
960
1200
1440
1680
1920
2160
←15kg以下
80 kg
1242
22℃
880
1100
1320
1540
1760
1980
 
90 kg
1160
20℃
800
1000
1200
1400
1600
1800
←20-35kg以下
100 kg以上
1000
18℃
720
900
1080
1260
1440
1640
 
 
16℃
640
800
960
1120
1280
1440
←40-85kg以下
 
14℃
560
700
840
980
1120
1260
 
 
12℃
480
600
720
840
960
1080
←90kg以下
 
10℃
400
500
600
700
800
900
 
 
8℃
320
400
480
560
640
720
←冷
 
6℃
240
300
360
420
480
540
 
 
4℃
160
200
240
280
320
360
←过冷
 
2℃
80
100
120
140
160
180
 
 
说明:ER指数=气温×湿度
 
  (2)降低饲养密度,保证供水充足
 
  适宜的饲养密度可保证每只猪有充足的活动空间,避免猪呼吸产生大量热量和热性气体,一般密度以1.5m2/头为宜。同时保证充足供水,饮水温度控制在20℃左右。
 
  (3)降低垫料高度,停止垫料翻动
 
  夏季降低垫料高度20cm(方法:一般春季不添加垫料,至夏季自然降低20cm);新猪舍垫料厚度为60cm。当最低气温高于25℃时,停止翻动垫料,减少发酵热的产生;当最高气温低于30℃时,可翻动垫料。
 
 
  7.3 越冬管理
 
  冬季猪舍保温与排湿是北方养猪的关键问题,传统猪舍需要安装保温设备提高舍内温度,采用生物发酵床的猪舍不用安装增温设备(特别寒冷的地区除外,如东北地区),发酵床产生的发酵热可以满足猪对环境温度的需求,发酵床表面温度比水泥地面高7~9℃,若天气太冷猪会钻入垫料中取暖。为了保持发酵床微生物好氧发酵正常,每3~4d翻动垫料(表面30cm)一次。保育舍和分娩舍采用红外线或电热板取暖即可。
采用生物发酵舍养猪,冬季应考虑排湿问题,首先应当保持垫料不可过湿,保持其含水量为45%左右;集中排湿时间尽量选择在中午,保持空气流速在0.3~0.4m/s。
 
  8 经济效益
 
  采用生物发酵舍养猪技术降低了料肉比、减少了用药量,并使死淘率下降,使育肥猪提前出栏15d左右,显著降低了养猪成本,提高了经济效益。现以洛东生物发酵床养猪模式为例,作出成本计算(表6)。
 
  采用生物发酵床养猪技术的垫料维护成本比传统沼气池低;发酵床的使用寿命一般为3年,垫料起圈后,可作为生物有机肥。
 
洛东生物发酵床养猪的经济效益与传统养猪对比
项目
传统养猪(元)
生物发酵床养猪(元)
节省费(元)
洛东酵素
0
65
-65
人工费
40
20
20
水电费
15
8
7
药费
60
35
25
饲料费
920
837.2
82.8
合计
1035
965.2
69.8
注:采用洛东生物发酵床养猪技术可使仔猪的死淘率下降3%~5%;
所列数据是依据养猪户使用该技术后的总结情况,由于各地区气候、猪品种、疫情、管理水平等差异,养猪成本有所差异,本数据仅供参考。

  9 展望

  在我国目前政策和社会的双重压力下,在经济利益的诱导下,生物发酵床养猪技术有效解决了我国养猪产业面临的养猪成本提高、环境污染严重和猪肉品质下降等问题,实现了养猪业的可持续发展。

  据目前的发展情况看,该技术在我国的发展已进入指数增长期,其发展蕴藏着巨大的潜力。然而该技术还存在两个迫切需要解决的问题:(1)垫料的原料问题。锯末和稻壳的需要量很大,目前发展规模较小的情况下,这些还比较容易获得,规模继续扩大,原料产量有限;同时,稻壳和锯末在各省各地区的分布不平衡,当地有机废弃物未得到有效利用。因此,因地制宜的研发适于当地的发酵床原料配方迫在眉睫。(2)抗生素和铜、锌添加剂问题。抗生素和高铜高锌在饲料中的添加是传统的养猪方式所普遍采用的预防疾病、加速增长和提高外观品质的方法;然而抗生素的大量使用降低猪肉品质,高铜、锌的猪排泄物严重污染环境,不利于生物发酵床养猪的可持续发展。传统观念在人们心目中植根很深,因此,生物发酵床养猪模式与传统的抗生素和高铜高锌的使用观念的斗争需要一长期的过程。

  事物总是在不断发展的,愿广大科研工作者和养猪技术人员不断探索,追求更加适于我国国情的生物发酵床养猪技术,助我国的养猪产业和环保事业迈上一个更高的台阶。

参考文献

[1] 周映华, 李秋云, 陈娴, 等. 不同芽孢杆菌生理功能比较[J]. 饲料博览, 2007, 19: 47 48.
[2] 陈丽花, 陈有荣, 齐凤兰. 纳豆芽孢杆菌的功能及其应用[J]. 食品工业, 2001, (4): 39 41.
[3] 陈兵, 朱凤香, 陈巧云, 等. 纳豆芽孢杆菌分离纯化及对大白鼠肠道微生态系统的影响[J]. 浙江农业学报, 2003, 15(4): 223 227.
[4] 金燕飞. 饲用纳豆芽孢杆菌微生态制剂的研制与开发[D]. 杭州: 浙江大学, 2006.
[5] 李维炯, 倪永珍, 李翎. 微生态制剂的应用研究[M]. 化学工业出版社, p:78 80.
[6] 叶成远, 张惠云. 微生态制剂在水产养殖中的应用[J]. 饲料工业, 2000, 21(3): 25 27.
[7] 杨晓斌, 谢拥葵, 韦燕鹏, 等. 益生菌纳豆芽孢杆菌的筛选[J]. 广州食品工业科技, 2003, 19: 9 13.
[8] Janssen F W, Lund A J, Anderson L E. Colorimetrie Assay for Dipieolinic Acid in Bacterial Spores[J]. Science, 1958, 127(3288): 26 27.
[9] 陈兵, 何世山. 纳豆芽孢杆菌剂对AA 鸡生产性能和十二指肠消化酶的影响[J]. 浙江农业学报, 2003, 15(5): 289 292.
[10] 邝哲师, 田兴山, 张玲华, 等 芽孢杆菌制剂对断奶仔猪体内消化酶活性的影响[J]. 中国畜牧兽医, 2005, 32(1): 17 18.
[11] 陈兵, 缪志伟, 朱凤香, 等. 仔猪日粮中添加纳豆芽孢杆菌的效果试验[J]. 浙江畜牧兽医, 2003, 4: 5 6。
[12] 陈有容, 齐凤兰, 陈丽花. 纳豆芽孢杆菌发酵液生理功能及活性成分[J]. 食品工业, 2003, 4: 42 44.
[13] 黄俊文, 林映才, 冯定远, 等. 纳豆菌、甘露寡糖对仔猪肠道pH、微生物区系及肠黏膜形态的影响[J]. 畜牧兽医学报, 2005, 36(10): 1021 1027.
[14] Mongkol, Samanya, Koh-en Yamauchi. Histological alterations of intestinal villi in chickens fed dried Bacillus subtilis var. natto[J]. ARTICLEC Comparative Biochemistry and Physiology, 2002, 133(1): 95 104.
[15] Duc L H, Huynh A, Hong, et al. Characterization of Bacillus Probiotics Available for Human Use[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2004, 70(4): 2161 2171.
[16] Inooka S, Kimura M. The effect of Bacillus natto in feed on the sheep red blood cell antibody response in chickens[J]. Avian Dis, 1983, 27(4): 1086 1089.
[17] 周国勤, 杜宣, 吴伟. 纳豆芽孢杆菌对鱼类非特异性免疫功能的影响[J]. 水利渔业, 2006, 26(1): 101 103.
[18] 刘学剑. 微生态理论与绿色饲料添加剂的开发应用[J]. 湖南饲料, 2000, (5) :2 7.
[19] 孙梅, 匡群, 施大林, 等. 培养条件对纳豆芽孢杆菌芽孢形成的影响[J]. 饲料工业, 2006, 27(8): 19 24.
[20] 金燕飞, 沈立荣, 冯凤琴, 等. 饲用纳豆芽孢杆菌固体发酵和干燥工艺研究[J]. 中国粮油学报, 2006, 21(5): 120 123.
[21] 邓露芳, 王加启, 卜登攀, 等. 纳豆芽孢杆菌作为益生菌饲用的研究现状[J]. 中国畜牧兽医, 2007, 34(10): 5 8.
[22] 张兰英, 刘娜, 王显胜. 现代环境微生物技术. 清华大学出版社[M]. 2007, p: 166 171.
[23] 王晓霞, 易中华, 计成, 等. 果寡糖和枯草芽孢杆菌对肉鸡肠道菌群数量、发酵粪中氨气和硫化氢散发量及营养素利用率的影响[J]. 畜牧兽医学报, 2006, 37(4): 337 341.
[24] 秦玉昌, 潘宝海, 于荣, 等. 芽孢杆菌对畜禽生产性能的影响[J]. 中国饲料, 2004, (16): 8 10.
[25] 李松岩. 猪饲料中高剂量的铜锌对环境的影响及其控制[D]. 南京农业大学, p: 1 5.
[26] 关受江, 田有庆, 胡明照, 等. 高铜添加剂对猪生长和屠体的影响[J]. 动物营养学报, 1995, 7(3): 64.
[27] 张凯, 孙智杰. 富硒、锌纳豆芽孢杆菌的选育[J]. 生命科学仪器, 2007, 5: 19 22.

  作者简介

  陈永明,1962年5月生,1983年毕业于福州大学工业电气自动化专业,后选修乳制品及营养专业,1992年赴日本学习,2003年开始调查研究日本发酵床养猪技术,2004年底从日本引进洛东生物发酵舍(床)养猪技术进入中国推广,现任福建莆田永明生物环保机械工程有限公司总经理及福建洛东生物技术有限公司董事长兼总经理。

  董佃朋,1986年11月生,2008年毕业于山东农业大学生物技术专业,理学学士,2008年7月加入福建洛东生物技术有限公司,担任实验员,研究发酵床微生物环境。

  李坤,1983年9月生,2008年毕业于山东农业大学生物技术专业,理学学士,2008年7月加入福建洛东生物技术有限公司,担任实验员,研究发酵床微生物环境。

(责任编辑:养猪人)
顶一下
(16)
76.2%
踩一下
(5)
23.8%
------分隔线----------------------------
发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名:密码: 验证码:点击我更换图片
中国养猪网