藍(lán)江林 劉波 吳小彬 陳崢 史懷

摘 要：為了篩選更多可用養(yǎng)豬微生物發(fā)酵床墊料的材料，以谷殼/鋸糠墊料和椰糠墊料為研究對(duì)象，分析飼養(yǎng)了保育豬12個(gè)月后不同墊料的營(yíng)養(yǎng)成分、微生物含量及揮發(fā)性物質(zhì)的差異性。結(jié)果表明：飼養(yǎng)保育豬12個(gè)月后，2種墊料腐熟程度均較低，椰糠墊料的有機(jī)質(zhì)、腐植酸、胡敏酸、富啡酸、全氮和全鉀（K2O）的含量均高于谷殼/鋸糠墊料。椰糠墊料可培養(yǎng)微生物含量為0.15×107 cfu·g-1，顯著低于谷殼/鋸糠墊料（3.60×107 cfu·g-1），未檢測(cè)到沙門氏菌。2種墊料檢測(cè)揮發(fā)性物質(zhì)（匹配度≥90）種類少，含量低;其中椰糠墊料的揮發(fā)性物質(zhì)2種，分別為1，4二氯苯（3.91%）和D樟腦（1.667%）;谷殼/鋸糠墊料中的揮發(fā)性物質(zhì)3種，分別為1，3二氯苯（3.65%）、左旋樟腦（1.36%）和B柏木烯（0.66%）。2種墊料使用12個(gè)月后均可作為良好的腐殖酸原料（NY/T1106-2010《含腐植酸水溶肥料》）或有機(jī)肥原料（NY/T525-2021《有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)》）。

關(guān)鍵詞：保育豬;養(yǎng)豬微生物發(fā)酵床墊料;異質(zhì)性;揮發(fā)性物質(zhì)

中圖分類號(hào)：S 828?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?? 文章編號(hào)：0253-2301（2022）02-0015-05

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2022.02.003

Heterogeneity Analysis on Two Different Kinds of Mattresses ofMicrobial Fermentation Bed for Pig Breeding After Using

LAN Jiang-lin， LIU Bo， WU Xiao-bin， CHEN Zheng， SHI Huai

（Institute of Agricultural Biological Resources， Fujian Academy ofAgricultural Sciences， Fuzhou， Fujian 350003， China）

Abstract： In order to screen more materials that could be used as the mattresses of microbial fermentation bed for pig breeding， by taking the hull/saw bran bedding and coconut bran bedding as the research objects， the differences of nutritional components， microbial content and volatile substances of different bedding materials after raising the nursery pigs for 12 months were analyzed. The results showed that raising the nursery pigs for 12 months， the two kinds of bedding materials had lower degree of maturity， and the contents of organic matter， humic acid， humic acid fraction， fulvic acid， total nitrogen and total potassium （K2O） in the coconut bran bedding were higher than those in the hull/saw bran bedding. The content of culturable microorganisms in the coconut bran bedding was 0.15×107 cfu·g-1， which was significantly lower than that in the hull/saw bran bedding （3.60×107 cfu·g-1）， and no salmonella was detected. There were few types and low contents of volatile substances （matching degree≥90） detected in the two bedding materials. Among them， there were two kinds of volatile substances in the coconut bran bedding， which were 1，4-dichlorobenzene （3.91%） and D-camphor （1.667%）， respectively; and there were three kinds of volatile substances in the hull/saw bran bedding， which were 1，3-dichlorobenzene （3.65%）， lumbar camphor （1.36%） and B-cedrene （0.66%）， respectively. The two kinds of bedding materials could be used as the good raw materials of humic acid （NY/T1106-2010 ″water-soluble fertilizer containing humic acid″ or the raw materials of organic fertilizer （NY/T525-2021 ″standard of organic fertilizer″） after being used for 12 months.

Key words： Nursery pigs; Mattress of the microbial fermentation bed for pig breeding; Heterogeneity; Volatile substances

我國(guó)是畜禽養(yǎng)殖大國(guó)，每年畜禽糞污排放量大約為38億t，但是畜禽糞便的還田利用率僅有約50%，已經(jīng)成為中國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染主要來(lái)源之一[1-2]。目前常用的畜禽糞污處理方法主要有生產(chǎn)有機(jī)肥、作為飼料轉(zhuǎn)化、作為燃料使用和沼氣發(fā)酵等，但都存在一定的局限性，不能從根本上解決養(yǎng)殖造成的污染問(wèn)題[3-7]。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的微生物發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)因其源頭消納糞污，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖過(guò)程的清潔環(huán)保，受到了許多養(yǎng)殖戶和研究人員的關(guān)注。該技術(shù)是以有機(jī)墊料為載體，使微生物與養(yǎng)殖糞污有效結(jié)合，充分發(fā)酵，源頭消納，去污除臭，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖全過(guò)程的清潔環(huán)保，用后的墊料還可資源化循環(huán)利用，是當(dāng)前生豬養(yǎng)殖污染治理的主推技術(shù)之一[8-11]。常規(guī)微生物發(fā)酵床制作以鋸糠和谷殼為主要原料，但隨著技術(shù)規(guī)模化的大面積推廣應(yīng)用，單一的墊料配方成為技術(shù)推廣應(yīng)用的地區(qū)差異限制因素，篩選多元化的發(fā)酵床墊料配方勢(shì)在必行。本研究團(tuán)隊(duì)在墊料篩選研究過(guò)程發(fā)現(xiàn)，椰糠吸水性好，纖維彈性大，透氣性強(qiáng)，耐腐蝕，可作為墊料基材使用[12-14]。實(shí)際養(yǎng)殖試驗(yàn)也表明，椰糠是一種良好的墊料基材，有廣闊的推廣應(yīng)用前景。為了對(duì)比不同基材的墊料使用后的性狀差異性，本研究以谷殼/鋸糠墊料和椰糠墊料為研究對(duì)象，分析了飼養(yǎng)保育豬12個(gè)月后不同墊料的營(yíng)養(yǎng)成分、微生物含量及揮發(fā)性物質(zhì)的異質(zhì)性，為發(fā)酵床墊料的多元化選擇提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

樣品采自南平市峽陽(yáng)豬場(chǎng)，采用原位微生物發(fā)酵床，墊料厚度為80 cm，豬舍1墊料為100%椰糠，豬舍2墊料為谷殼/鋸糠按1∶1比例混合。每個(gè)豬舍分為4欄，每欄面積40～50 m2，飼養(yǎng)保育豬30～40頭，飼養(yǎng)12個(gè)月。日常墊料管理措施為每天翻扒局部糞便堆積處，使糞便疏散，避免局部過(guò)濕;及時(shí)補(bǔ)充水分保持墊料適宜濕度;每2 d表層20 cm左右翻耕1次，每半月深翻1次（40 cm左右），每2個(gè)月深翻1次，日常根據(jù)墊料損耗程度及時(shí)調(diào)整補(bǔ)充新鮮墊料。

樣品采集：采集時(shí)間為7月，選取每個(gè)豬欄中心點(diǎn)為采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)直徑約50 cm，將墊料上下縱深翻勻，取樣品500 g，再將4個(gè)豬欄樣品充分混合于無(wú)菌袋中封存待用。

1.2 微生物發(fā)酵床墊料營(yíng)養(yǎng)特性分析

取2個(gè)豬舍墊料樣品各50 g，送至福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所測(cè)試技術(shù)中心進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 發(fā)酵床墊料可培養(yǎng)微生物分離檢測(cè)

取2個(gè)豬舍墊料樣品各10 g，采用稀釋涂板法分離墊料中的細(xì)菌、真菌、放線菌、大腸桿菌、沙門氏菌[15]。

1.4 微生物發(fā)酵床墊料揮發(fā)性物質(zhì)收集與分析

1.4.1 樣品處理 （1）SPME老化：使用前將SPME 萃取頭旋入萃取柄，用丙酮浸泡萃取頭30 min后，將SPME萃取頭在氣質(zhì)聯(lián)用儀的進(jìn)樣口250℃老化30 min。（2）揮發(fā)性氣味收集：取2個(gè)豬舍墊料樣品各50 g置于250 mL的錐形瓶中，將老化后的SPME萃取頭插入樣品瓶頂空部分，收集45 min后將萃取頭收起，插入氣相色譜進(jìn)樣口檢測(cè)。

1.4.2 檢測(cè)儀器 采用7890A/5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC/MSD）（美國(guó)Agilent公司）、HP5MS色譜柱（美國(guó)Agilent公司）、SPME萃取柄（美國(guó)Supleco公司）、100 μm聚二甲基硅氧烷（PDMS）萃取頭（美國(guó)Supleco公司）、錐形瓶等。試劑：AR丙酮。

1.4.3 色譜條件 GCMS分析條件為進(jìn)樣方式：手動(dòng)進(jìn)樣;色譜條件：采用HP5MS色譜柱，進(jìn)樣口溫度250℃，壓力4.5338 psi，總流量104 mL·min-1，隔墊吹掃流量3 mL·min-1，不分流;升溫程序?yàn)椋?0℃保持2 min，以5℃·min-1上升到280℃保持3 min。質(zhì)譜條件為采集模式：全掃描;EMV模式：相對(duì)值;全掃描參數(shù)：開始時(shí)的質(zhì)量數(shù)50.00 amu，結(jié)束時(shí)的質(zhì)量數(shù)550.00 mu;MS溫度：離子源230℃，MS四級(jí)桿150℃。

物質(zhì)分析：以匹配度大于90（最大為100）為依據(jù)，選取各樣品檢測(cè)到的物質(zhì)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2種不同養(yǎng)豬微生物發(fā)酵床墊料營(yíng)養(yǎng)特性分析

由表2可知，椰糠墊料的pH為7.9，全磷（P2O5）含量（3.54%）略低于谷殼/椰糠墊料（3.60%）;有機(jī)質(zhì)、腐植酸、胡敏酸、富啡酸、全氮和全鉀（K2O）的含量均略高于谷殼/鋸糠墊料。從檢測(cè)結(jié)果可知，這2種基材的墊料使用12個(gè)月后均可作為良好的腐殖酸原料（NY/T1106-2010《含腐植酸水溶肥料》）或有機(jī)肥原料（NY/525-2021《有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)》），具有良好的資源轉(zhuǎn)化利用價(jià)值。

2.2 2種不同養(yǎng)豬微生物發(fā)酵床墊料可培養(yǎng)微生物檢測(cè)分析

由表2可知，使用12個(gè)月的谷殼/鋸糠墊料中全細(xì)菌、真菌、放線菌和大腸桿菌的含量均顯著高于椰糠墊料，級(jí)差為1個(gè)數(shù)量級(jí)，可培養(yǎng)微生物含量達(dá)3.60×107 cfu·g-1;椰糠墊料中可培養(yǎng)微生物含量達(dá)0.15×107 cfu·g-1，未檢測(cè)到沙門氏菌。說(shuō)明使用12個(gè)月的椰糠墊料對(duì)微生物抑制作用要強(qiáng)于谷殼/椰糠墊料。

2.3 2種不同微生物發(fā)酵床墊料揮發(fā)性物質(zhì)的分析

2.3.1 2種微生物發(fā)酵床墊料揮發(fā)性物質(zhì)總離子流圖譜分析 由圖1、圖2可知，橫坐標(biāo)表示各物質(zhì)在氣相色譜中出現(xiàn)特征峰的時(shí)間，縱坐標(biāo)則表示各物質(zhì)的峰高。2個(gè)樣品共檢測(cè)到揮發(fā)性物質(zhì)43種（匹配度≥70），含量較高的物質(zhì)峰都集中在0～25 min。

2.3.2 2種不同微生物發(fā)酵床墊料揮發(fā)性物質(zhì)分析 由表4可知，2種基材的發(fā)酵床墊料中檢測(cè)到高匹配度（匹配度≥90）的揮發(fā)性物質(zhì)僅5種，但相對(duì)含量均不高。椰糠墊料的揮發(fā)性物質(zhì)2種，分別為1，4二氯苯，相對(duì)含量為3.91%;D樟腦，相對(duì)含量為1.667%。谷殼/鋸糠墊料中的揮發(fā)性物質(zhì)3種，分別為1，3二氯苯，相對(duì)含量3.65%;左旋樟腦，相對(duì)含量1.36%;B柏木烯，相對(duì)含量為0.66%。兩種墊料揮發(fā)性物質(zhì)的含量相差不大，說(shuō)明微生物對(duì)豬糞尿進(jìn)行了有效發(fā)酵，墊料也對(duì)揮發(fā)性氣體均有較好的吸附作用。

3 結(jié)論與討論

微生物發(fā)酵床能夠使豬排泄的糞尿在墊料中原位發(fā)酵分解，技術(shù)的關(guān)鍵在于選擇適宜的墊料，通過(guò)科學(xué)的管理使豬的排泄物與墊料的處理能力達(dá)到平衡，豬糞尿能夠充分發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)源頭消納[8]。不同基材墊料單位時(shí)間內(nèi)的腐熟程度和對(duì)糞污的消納能力均有所差異，有機(jī)質(zhì)、C/N比、總氮、總磷和總鉀等指標(biāo)也隨著墊料中微生物的消納效率而有所差異，反映出墊料的腐熟程度[16-17]。李艷苓等[18]研究表明，以稻殼和椰殼粉混合物為填料的處理總氮含量和有機(jī)質(zhì)含量都低于玉米秸稈為填料的試驗(yàn)組，C/N比高于玉米秸稈為填料的試驗(yàn)組，微生物變化的波動(dòng)較小，相對(duì)更為利于發(fā)酵，同時(shí)釋放的鉀元素和磷元素較多，腐熟程度要好于玉米秸稈填料的發(fā)酵床。在本研究中，飼養(yǎng)保育豬12個(gè)月后，由于飼養(yǎng)密度低，總體排泄量相對(duì)較小，2種墊料的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀的含量均還處于較高的水平，總體腐熟程度都均較低[19-20]。因此，在有效管理措施下，飼養(yǎng)保育豬的墊料使用時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。

良好的墊料基質(zhì)必須能較好地協(xié)調(diào)空氣和水分之間的關(guān)系，保證水分和空氣充足，有利于微生物的生長(zhǎng)，提高糞污的發(fā)酵轉(zhuǎn)化，加快墊料的腐熟。發(fā)酵床墊料中微生物數(shù)量多，種類豐富，是發(fā)酵床健康有效運(yùn)行的保障[21-22]。椰糠墊料中微生物數(shù)量低于谷殼/鋸糠墊料，未檢出沙門氏菌，大腸桿菌數(shù)量（0.3×105 cfu·g-1）遠(yuǎn)低于谷殼/鋸糠墊料（2.5×105 cfu·g-1），健康程度要優(yōu)于谷殼/鋸糠墊料。2種墊料使用12個(gè)月時(shí)的吸附性均較強(qiáng)，能有效減少揮發(fā)性物質(zhì)的擴(kuò)散，檢測(cè)到的揮發(fā)性物質(zhì)（匹配度≥90）僅5種，其中椰糠墊料中揮發(fā)性物質(zhì)2種，谷殼/鋸糠墊料中的揮發(fā)性物質(zhì)3種，種類和含量（0.99%～3.91%）都遠(yuǎn)低于豬糞直接降解或墊料完全腐熟時(shí)所產(chǎn)生的，表明發(fā)酵床養(yǎng)殖有利于保持豬舍良好的空氣環(huán)境，有利于豬健康生長(zhǎng)[23-24]。2種墊料的腐植酸、胡敏酸、富啡酸、全氮和全鉀（K2O）含量均高于腐殖酸（NY/T1106-2010《含腐植酸水溶肥料》）或有機(jī)肥（NY/525-2021《有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)》）的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的資源轉(zhuǎn)化利用價(jià)值。

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（責(zé)任編輯：柯文輝）