王 珊,顧亞蘭,張振斌,甄永康,陳逸飛,王夢芝*，陳 寧

(1.揚州大學 動物科學與技術學院，江蘇 揚州 225009；2.新疆農墾科學院 畜牧獸醫(yī)研究所，石河子832000)

近年來，奶牛養(yǎng)殖業(yè)日漸規(guī)范化和集約化，同時也面臨糞污處理壓力、生態(tài)環(huán)境保護和奶業(yè)可持續(xù)發(fā)展等問題。有數據表明，乳制品行業(yè)從生產到零售，約80%至95%的全球變暖、土地富營養(yǎng)化和酸化，來自于農場生產階段[1-2]。因此，現代規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖場糞污的無污染處理和資源化利用是改善養(yǎng)殖環(huán)境和把握奶牛養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵所在。奶牛場的污水主要來自牛舍和擠奶廳的尿液、糞便，同時還包括沖刷排泄物被污染的水。這些有機污水的酸堿離子會惡化養(yǎng)牛場的環(huán)境，污染地下水[3]。據報道，每頭奶牛日產糞尿約58.93 kg，一個大型養(yǎng)殖場每天約產生30 t糞便，且牛糞含水量高、通氣性差，加之質地細密、養(yǎng)分含量低，其分解較為緩慢，長期堆放會產生大量有害細菌和惡臭氣體，還會造成病原微生物和重金屬污染[4-5]。

發(fā)酵床養(yǎng)殖技術是對活性強大的有益功能微生物復合菌群的利用，讓發(fā)酵床具有長期穩(wěn)定的轉化作用[6-7]。菌群中需要含有不同種類的菌種以進行分工發(fā)酵, 分解糞便中所含糖類、淀粉、纖維素等不同有機物質[8]。浙江海寧某1000頭牛場使用發(fā)酵床300 d后，發(fā)現微生物發(fā)酵床組的奶牛單產提高18.2%；乳房炎發(fā)病率降低47.0%，奶牛產奶高峰期延長22 d[9]。國輝等[10]研究表明采用異位發(fā)酵床處理，墊料中的全氮、全磷、全鉀、有效磷和有效鉀含量分別提高了74.56%、120.20%、70.05%、163.20%和78.52%，有利于有機肥料的生產。Krishna等[11]研究表明，發(fā)酵床能夠減少禽類的死亡率，提高日增重。目前國內外規(guī)?；膛龃蠖嗖捎蒙谑斤曫B(yǎng)，采用發(fā)酵床養(yǎng)殖奶牛規(guī)模較小，相關研究也多停留在推廣發(fā)酵床養(yǎng)殖奶牛技術上，對其墊床的理化與衛(wèi)生指標分析涉及尚不多。為此，本研究選擇長三角地區(qū)一家發(fā)酵床飼養(yǎng)方式的奶牛場，跟蹤4個季節(jié)和發(fā)酵床不同位置進行采樣與測定，以進一步研究該飼養(yǎng)方式的墊床理化與衛(wèi)生狀況，判斷是否適合于泌乳奶牛排泄物的發(fā)酵降解和后期有機肥料的生產。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

本試驗于2017年8月至2018年4月期間在長三角地區(qū)某2 000頭規(guī)?；袊伤固鼓膛龅陌l(fā)酵床牛舍內分4個季節(jié)和發(fā)酵床不同方位進行跟蹤采樣與測定。該場位于江蘇省中部地區(qū)，長江下游段江北。牛舍為東西走向，長40 m、寬25 m(布局參照圖1)，飼養(yǎng)100頭、胎次為1～4胎且泌乳期為10～290 d不等的奶牛。測定時其發(fā)酵床已經使用15個月，墊料厚度為35～45 cm，由鋸木屑、稻殼、秸稈按2:1:1的比例混勻組成，并接種有EM菌種(酵母菌、芽孢桿菌、乳酸菌、放線菌等)。墊床每3個月補充一些新墊料，并且2年清除一次。

圖1 發(fā)酵床奶牛舍平面示意圖

1.2 試驗設計

分別在2017年8月23號(夏)、10月26號(秋)，2018年1月26號(冬)、4月26號(春)進行采樣，所選取的采樣日均為該季節(jié)一段時間各條件均穩(wěn)定的一個晴天。

采樣均在采樣日上午10點進行；在采樣牛舍的東西南北不同方位各設3個采樣點重復。在采樣點測定墊料的表層溫度等物理指標；并采集1 kg墊料樣品，每個方位樣品混勻后帶回實驗室，測定含水率等化學指標，以及4種霉菌毒素指標。

1.3 測定指標

墊料物理指標的測定：采用酒精溫度計對墊料的表層溫度(0～1 cm)、深層溫度(20～30 cm)進行測量；范圍為6.5～8.0的pH試紙測量墊料的pH值；采用1 L容量筒測墊料容重；采用1 m鋼尺測定墊料深度。

墊料化學指標的測定：參照賀建華[12]的方法，對墊料樣品進行含水率、吸附水、粗灰分、粗蛋白、有機物、C、總N、總P、C/N含量測定。

墊料霉菌毒素指標測定：使用黃曲霉毒素檢測試劑盒(德國CNW公司，SNEQ-C110119)、嘔吐毒素檢測試劑盒(德國CNW公司，SNEQ-C11002)、赭曲霉毒素檢測試劑盒(德國CNW公司，SNEQ-C11019)、赤霉烯酮檢測試劑盒(德國CNW公司，SNEQ-C11012)，參照試劑盒說明測定。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數據先經EXCEL初步處理后，采用SPSS 18.0軟件中單因素方差分析程序分析比較發(fā)酵床四季和不同方位各項指標，差異顯著時用鄧肯氏法進行多重比較。P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 墊料物理指標的季節(jié)變化

由表1可知，夏季的表層溫度顯著高于其他3個季節(jié)(P<0.05)，冬季表層溫度顯著低于其他3個季節(jié)(P<0.05)，四季的表層溫度有顯著差異(P<0.05)；夏季的深層溫度顯著高于其他3個季節(jié)(P<0.05)，冬季深層溫度顯著低于其他3個季節(jié)(P<0.05)，四季的深層溫度有顯著差異(P<0.05)；四季的pH均差異不顯著(P>0.05)；秋季和冬季的容重顯著高于春季和夏季(P<0.05)；春季和冬季的墊料深度顯著高于夏季和秋季(P<0.05)。

2.2 墊料化學指標的季節(jié)變化

由表2可知，夏季的吸附水顯著低于其他3個季節(jié)(P<0.05)；冬季的吸附水顯著高于其他3個季節(jié)(P<0.05)，夏季的吸附水顯著高于春秋季(P<0.05)；冬季的粗灰分顯著低于其他3個季節(jié)(P<0.05)；秋季的粗蛋白顯著高于其他3個季節(jié)(P<0.05)；春季的C顯著高于其他3個季節(jié)(P<0.05)；秋季的總N顯著高于其他3個季節(jié)(P<0.05)；四季的總P無顯著差異(P>0.05)。

2.3 墊料霉菌毒素的季節(jié)變化

由表3可知，所測定的黃曲霉毒素B1、嘔吐毒素、赭曲霉素在季節(jié)間均無顯著差異(P>0.05)，冬季赤霉烯酮毒素顯著高于春季與秋季(P<0.05)。

表1 發(fā)酵床牛舍墊料物理指標的季節(jié)變化

表2 發(fā)酵床牛舍墊料化學指標的季節(jié)變化

表3 發(fā)酵床牛舍墊料霉菌毒素含量的季節(jié)變化

表4 發(fā)酵床牛舍墊料不同方位物理指標的方位變化

2.4 墊料物理指標的方位差異

由表4 可知，不同方位發(fā)酵床墊料的表層溫度、深層溫度、pH、容重、深度等均無顯著差異(P>0.05)。

2.5 墊料化學指標的方位差異

由表5 可知，不同方位的含水率、吸附水、粗灰分、C、總P、總N等均無顯著差異(P>0.05)。

2.6 墊料霉菌毒素的方位變化

由表6可知，黃曲霉毒素B1、嘔吐毒素、赭曲霉素、赤霉烯酮等在方位間均無顯著差異(P>0.05)。

3 討論

3.1 墊料物理指標的季節(jié)和位置變化

表層墊料是牛群躺臥的直接接觸地，所以表層的溫度也影響牛群的正常生產生活狀態(tài)。牛的生長繁殖適宜溫度為5～15 ℃, 當溫度高于25 ℃時，牛群便感覺不適，體感處于高溫狀態(tài)[13]。本研究中，夏季的表層溫度最高，說明牛群不喜歡躺臥，這與夏季的容重和墊料深度結果相符。墊料深層溫度的高低代表墊料的發(fā)酵程度。溫度會隨墊料深度的增加而增加，發(fā)酵床達到發(fā)酵溫度為40 ℃[14]。本研究20 ～ 30 cm深層的發(fā)酵溫度高于表層的溫度，說明深度越深發(fā)酵床因微生物的發(fā)酵而變化，受表層環(huán)境的影響不是很大，這與劉宇峰等[15]研究相符。本試驗測定的發(fā)酵床墊床深層溫度低于40 ℃，這一方面可能是牛場增補新墊料，尚未充分發(fā)酵所致；另一方面也可能是因為測定點處有較多牛只躺臥，墊料略有板結，而造成的含氧量較低發(fā)酵不充分所致。墊料pH為6.5 ～ 8.5之間時適合耗氧微生物生長，有利于發(fā)酵床的發(fā)酵，最好為7.5左右最適合微生物發(fā)酵[15]。本研究均在此范圍之間，這與劉宇峰等[15]研究相符，說明此發(fā)酵床適合耗氧微生物發(fā)揮其作用，有利于墊料糞便等的降解。墊料容重是由墊料孔隙和墊料固體的數量來決定的，容重越大表明墊料中孔隙少，氧氣含量少，反之則表示墊料通透性好，含氧量高[16]。本研究中，秋冬季節(jié)容重大，春夏季節(jié)容重小，可能是因為秋冬季節(jié)天氣較寒冷，牛群喜歡在墊料上躺臥行走。墊料的深度也反映了牛群在墊料的躺臥情況，夏秋季節(jié)墊料的深度較高，春冬墊料的深度較低，說明春冬季節(jié)牛群喜歡在墊料上躺臥，可能是因為發(fā)酵床發(fā)酵冬天相對較暖和，這與容重測出來的結果相對應。

表5 發(fā)酵床牛舍墊料化學指標的方位差異

表6 發(fā)酵床牛舍墊料霉菌毒素含量的方位差異

3.2 墊料化學指標的季節(jié)和位置變化

適宜的水分含量是發(fā)酵床發(fā)酵必不可少的條件，當水分含量為50%～60%時，有利于發(fā)酵床效率的提高。當水分過高時，墊料中的氧含量會降低，墊料進行過多的無氧發(fā)酵，糞便等有機物降解不完全便會產生惡臭氣味，影響整體的發(fā)酵。相反如果水分過少，微生物大量死亡，降低發(fā)酵的進程[17]。本研究墊料的水分均在此范圍，有利于維持發(fā)酵床的快速降解。夏季含水率最低，可能和季節(jié)有關。發(fā)酵床中吸附水主要由液體分子在固體表面吸附達到熱力平衡而表現出來，吸附水在冬季含量最高，可能是因為氣體接觸的固體表面上保留著一些被吸附的氣體分子，溫度越低被吸附的分子也越多[18]。據張慧林等[19]、常玲玲等[20]研究表明在秋冬產犢季節(jié)奶牛乳脂率和乳蛋白率逐漸增多，泌乳量增加。本研究夏季氮含量較少，秋季氮含量較多，可能是因為長三角地區(qū)夏季天氣較為炎熱，泌乳奶牛存在一定熱應激現象，進而導致奶牛代謝維持需求有7%～25%的提高，而產奶量下降7.7%～17.6%[21-22]；而秋季奶牛產奶量提高，依據以奶定氮的飼養(yǎng)原則，牧場對奶牛日糧氮的補充量較多。Powell等[23]研究也表明，蛋白飼料攝入較多，飼料蛋白有效利用率減少，糞尿中的氮排放增多16%～36%。

中國畜牧業(yè)生產氮磷排放量占到全國氮磷總排放量的54%～78%[24]，并且造成了一系列環(huán)境污染，如PM2.5污染，地下水質量退化和地表水富營養(yǎng)化[25-26]。本研究中北面的粗蛋白和氮含量低于其它3個方位，這可能是因為北邊飼養(yǎng)的為泌乳期較后期的奶牛，其日糧氮含量較低。而Mutsvangwa等[27]研究指出，氮攝入量較少的奶牛尿液中的總氮和尿素氮排泄量都更低。發(fā)酵床對墊料磷有一定的分解作用，尤其是總磷中的植酸磷可在植酸酶的作用下水解為肌醇和無機磷被微生物利用[28]。據報道，育肥豬每日磷排放量較高約5 g，占糞尿排放總量0.8%左右[29]，而采用發(fā)酵床養(yǎng)殖生豬26月后，其墊床墊料總磷為2.47%[30]。本試驗中，發(fā)酵床墊料總磷含量為0.92%～1.05%，相比上述發(fā)酵床墊料而言為低。其可能的原因一是畜禽飼料中70%左右的磷以植酸磷形式存在，奶牛等反芻動物瘤胃的微生物可分泌植酸酶而有效地利用植酸磷[31]，其糞便中磷的含量低于生豬等單胃動物[32]；二是該牛場墊料鋸木屑比例相對偏高(80%左右)，而鋸木屑含磷量較低。這在一定程度上說明該牛場的發(fā)酵床墊料含磷量低而利于環(huán)境的保護。微生物分解墊料中的有機物需要足夠的碳源和氮源，C/N反映了發(fā)酵床的發(fā)酵速度。當發(fā)酵床C/N為25～35:1時發(fā)酵效果較好，20～50∶1時發(fā)酵較穩(wěn)定[33]。本研究發(fā)酵床四季C/N基本在此范圍之內，說明發(fā)酵床可以對一些糞便的降解起作用，后期發(fā)酵可以再補充些氮源以提高發(fā)酵效率。

3.3 墊料霉菌毒素的季節(jié)和位置變化

霉菌毒素可使細胞程序性死亡，使家畜免疫系統(tǒng)降低，造成奶牛對一些傳染病抵抗力下降，從而增加生產成本[34]。國標黃曲霉毒素B1應用于飼料等原料應≤10 μg/kg、嘔吐霉素含量應用于飼料等原料應≤1 mg/kg、赭曲霉毒素含量應用于飼料等原料應≤100 μg/kg、赤霉烯酮應用于飼料等原料應≤0.1 mg/kg[35]。本研究中，所測定的四種毒素含量均在國標之內。甄陽光[36]研究表明，不同季節(jié)霉菌毒素含量有相應的變化；水分含量較高也能夠促進霉菌毒素的產生[37]。本研究中，冬季赤霉烯酮含量相對較高，這可能是因為冬季的水分含量也相對較高，而高溫干旱情況下產生的孢子在冬季逐漸生長。這提示，發(fā)酵床養(yǎng)牛應在冬季適當的降低墊料水分以抑制霉菌毒素的生長。

4 結 論

基于對長三角地區(qū)該發(fā)酵床奶牛舍墊料理化指標和霉菌毒素的季節(jié)變化和方位差異的分析，其墊床墊料在四季間有一定的波動變化，但其pH在7.11～7.40范圍、含水量在48.06%～62.32%范圍，碳氮比在37.99～53.31:1范圍，適合于墊床的微生物發(fā)酵；而且其霉菌毒素含量較低，適合于泌乳奶牛排泄物的發(fā)酵降解，也可用于后期有機肥料的生產。