應用發酵牛糞墊料提高奶牛生產性能的研究

摘要

[目的] 評估發酵牛糞對奶牛的安全性，并檢驗其在生產中的應用效果。[方法] 比較發酵前后牛糞水分的變化，檢測其細菌種類和數量，評價發酵牛糞的安全性。[結果] 發酵牛糞沒有能誘使奶牛發病的致病菌。臨床應用時，試驗組牛舍NH3含量稍高于對照組；試驗組乳房炎和肢蹄病的發病率均低于對照組。2組隱性乳房炎增幅近似；試驗組牛體清潔度評分優于對照組；試驗組躺臥率高于對照組；發酵牛糞對奶牛的奶產量基本沒有影響。[結論] 發酵牛糞作為牛床墊料是可行且安全的。

關鍵詞發酵牛糞；細菌數；乳房炎發病率；體細胞數；躺臥率；牛體清潔度

中圖分類號S851.2+4文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）26-159-04

Abstract [Objective] The research aimed to evaluate the safety of fermented cow dung to dairy cows and test its application effects in the production. [Method] The changes of water content in cow dung before and after the fermentation were compared. And the kinds and number of bacteria were detected and the safety of the fermented cow dung was evaluated. [Result] The pathogen that could induce the incidence of dairy cows wasn’t found in the fermented cow dung. In the clinical application， NH3 content in the shed of dairy cow in test group was higher than that in control group. The incidence of mammitis and limb hoof disease in test group was lower than that in control group. The incidence of recessive mastitis in test group and control group had similar increasing amplitude. The score of cleanness of cow body in test group was better than that in control group. The recumbency rate of dairy cows in test group was higher than that in control group. Basically， the fermented cow dung had no effect on the milk yield of dairy cows. [Conclusion] It was feasible and safe to use the fermented cow feces as the beddings.

Key words Fermented cow dung； Bacterial count； Incidence of mammitis； SCC； Recumbency rate； Cleanness of cow body

隨著乳品市場需求日益擴大，規模化、集約化的奶牛場越來越多，乳品產量不斷提高，生產成本不斷降低，但同時牛糞處理的壓力也越來越大。據統計，在奶牛養殖生產過程中，每頭成年奶牛24 h排出的糞尿總量一般占體重的10%～12%，一年內排出的糞尿在20 t左右[1]。在集約化奶牛養殖牧場，牛糞不能妥善處理，形成了龐大的污染源，并且問題越來越嚴重。這些問題不僅給奶牛和員工的健康帶來隱患，還影響著牛奶品質和產量。目前80%以上的牧場沒有綜合利用和污水處理設施[2]，因此對奶牛場污糞的處理迫在眉睫。

牛床是奶牛場最重要的硬件設施之一。目前，傳統墊料因為資源短缺而價格不斷攀升，購買優質的牛床墊料已越來越難。因此，尋找經濟、安全、舒適、環保、可再生的墊料也已成為牧場日益突出的難題。

筆者通過檢測發酵牛糞的發酵溫度和持續時間、濕度，并檢驗其細菌種類及含量，以評價其安全性，在臨床試驗中收集牛舍有害氣體含量、牛群躺臥率、肢蹄病、臨床乳房炎、隱性乳房炎、牛體清潔度、牛奶體細胞數、奶產量及奶成分含量等試驗數據，綜合評價其臨床應用效果。

1材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1試驗動物及飼養管理模式。分別選取2組泌乳天數相近的牛群（3區和4區）。3區中泌乳盛期的奶牛占12.50%，泌乳中期的奶牛占73.86%，泌乳后期的占13.64%；4區中泌乳盛期的奶牛占15.96%，泌乳中期的占45.74%，泌乳后期的占38.30%。3區為對照組，共100個牛床，鋪設木屑；4區為試驗組，共92個牛床，鋪設發酵牛糞。

試驗牛群的日糧相同，飼養管理方式為TMR飼喂，每天定時定量喂料3次，飲水槽自由飲水；每天3次清潔工對臥床進行維護，去除糞便污染的墊料，墊料每3 d添加1次，糞便由刮糞板自動清理；擠奶廳集中擠奶，每天擠奶3次。

1.1.2試驗儀器。

恒溫振蕩培養箱，型號KYC100C，為上海福瑪實驗設備有限公司產品；電子天平，型號TD1102，為北京賽多利斯儀器系統有限公司產品；

乳成分分析儀，型號UL40AC，為杭州浙大優創科技有限公司產品；電熱壓力蒸汽滅菌器，型號LDZX40B，為上海申安醫療器械廠產品；

混合氣體檢測儀，型號MX6 iBrid，為美國英思科公司產品；溫度記錄儀，型號U23001，為美國Onset公司產品；4 ℃冰箱，型號YC260L，為

中科美菱低溫科技有限公司產品。

1.2試驗方法

1.2.1發酵牛糞的溫度測定。

發酵罐中的溫度由BRU設備自帶的溫度檢測儀器檢測，并顯示在液晶屏幕上；堆積的成品發酵牛糞每天在8：00和15：00用溫度計測定堆體的溫度。堆體溫度測定取上、中、下3個點，深度在30 cm左右。

1.2.2細菌檢測。

1.2.2.1細菌計數。

每天分早、中、晚3個時段采集BRU發酵出口處的糞樣。采樣時，用無菌手套取樣，放入密封袋，排除袋內多余氣體，放入4 ℃冰箱待檢。①牛糞懸液的制備：10 g牛糞樣品，加入90 ml無菌去離子水稀釋，靜止30 min后過濾；②樣品稀釋液的制備：取無菌平皿，用 記號筆 標 明103、104、105 （稀釋度）各3套。另取6支盛有990 μl無菌水的EP管，依次標為101、102、103、104、105、106。用移液器將充分混勻的菌懸液吸取110 μl待測樣品精確地放至101的試管中，使菌液充分混勻，即為10倍稀釋。以此類推直至稀釋到106；③將上述不同稀釋度菌液的平皿中倒入MH培養基中，置于37 ℃恒溫培養箱中培養；④培養48 h后，取出培養平板，計算出同一稀釋度3個平板上的菌落平均數。

1.2.2.2細菌鑒定。挑取MH培養基上的菌落涂片染色，用顯微鏡觀察其形態特征。

1.2.3濕度測定。采集固液分離后，發酵出口處及堆體中30 cm深度的糞樣，放入密封袋中待測。烘干水分，直至恒重，記為質量M1；稱取糞樣質量為M2，在103 ℃烘箱中烘至恒重，稱重并記為M3。按照以下公式計算含水率：

含水率（%）=M3-M1M2×100%

1.2.4牛群健康狀況調查。查閱病牛記錄，統計發病情況，主要統計乳房炎和肢蹄病方面的數據。

1.2.5牛舍氣體檢測。

每天17：00用混合氣體測定儀檢測試驗區和對照區的有害氣體含量，并及時記錄。

1.2.6躺臥率測定。每天2次統計2組牛群的躺臥率，每次統計時間分別為早潮和中潮擠奶結束后2 h（約9：00和17：00）。統計臥床牛的數，除以當天全區的奶牛總數，得到躺臥率。

1.2.7牛體清潔度評分。

清潔度評分選擇乳房前附著、前2個乳頭的部位和后腿部分（主要包括腿部靠近乳房部分）進行評分。乳房清潔度評分依次為1、2、3、4分，分別表示前乳房部分沒有污物、有少許污物、污物中等、污物較多4種情況；腿部清潔度評分依次為1、2、3、4分，分別表示后腿部分沒有污物、有少許污物、污物較多、布滿污物4種情況[3]。

1.2.8隱性乳房炎檢測。

臨床試驗期間，每隔半個月，對3區和4區奶牛采用加利福尼亞法（CMT）進行隱性乳房炎檢測。用碘伏清洗每個乳頭，并棄去開始擠出的乳汁，取每個乳頭擠出2～5 ml乳汁到診斷盤相應的平皿中。在每一個小平皿中加入3 ml檢測試劑，隨后將診斷盤呈同心圓搖動20 s左右，觀察小平皿中乳汁是否有凝集現象，若出現凝集則判斷為陽性。判斷標準見表1。

1.2.9乳成分分析。

在試驗中期和末期對試驗組和對照組奶牛進行DHI采樣分析。在50 ml專用采樣瓶中加入重鉻酸鉀0.03 g，采用全天3次擠奶的混合奶樣，早、中、晚比例為4∶3∶3，并送至上海光明乳業集團DHI實驗室進行測定。

2結果與分析

2.1發酵牛糞的篩選及安全性評估

2.1.1溫度。

2.1.1.1牛糞發酵的溫度變化。

從圖1可以看出，牛糞在固液分離以后，溫度接近環境溫度（23 ℃），進入發酵倉后溫度迅速上升，在4 h時，溫度超過60 ℃；此后溫度上升較緩慢，在7 h時達到最高溫68.7 ℃，并一直平穩地持續到14 h，

從發酵口排出。發酵牛糞在傳送帶輸送過程中，溫度很快降至47 ℃左右。牛糞在發酵罐中經歷60 ℃以上的時間超過10 h。

2.1.1.2成品發酵牛糞堆放后的溫度變化。從圖2可以看出，成品發酵牛糞堆體高度約2.4 m，隨著發酵牛糞的堆儲時間不斷推移，堆體溫度先升高到最高值，然后逐漸下降，最后趨于穩定。牛糞堆體在第2天就達到50 ℃以上，快速進入高溫期，直到第8天升到最高溫72 ℃，維持3 d后開始小幅度的降溫，一直到40 d左右，溫度才趨于穩定。牛糞堆體整個堆儲期間，溫度高于50 ℃的天數持續了35 d，達到無害化要求標準[4]。

2.1.2濕度。

試驗發現，固液分離后的牛糞含水率為61.64%，比發酵出口處牛糞的含水率（59.81%）稍高，但二者都在60%左右。然而，牛糞堆體的含水率為57.63%。在10 d內，堆體水分的降低幅度很小，僅比出口處的牛糞略低。

2.1.3細菌計數及鑒定結果。

該試驗結果表明，早、中、晚3個時段采集的發酵出口糞樣細菌數分別為2.7×105、8.2×105和7.4×105 CFU/g，早晨的細菌數明顯比中午和晚上少。究其原因，可能是因為存放樣品的保溫箱保溫效果降低，沒有起到抑制細菌生長的作用。

通過肉眼觀察培養基上的菌落發現其形態均相同，根據其形態特征，可判定為嗜熱芽孢桿菌。因為嗜熱芽孢桿菌對奶牛沒有致病性，所以其數量對發酵牛糞臨床應用的安全性的影響可以忽略不計。

綜合以上溫濕度數據及細菌種類和含量的測定結果，新生產的發酵牛糞要優于堆放時間久的牛糞，因此新糞的綜合安全性評分最高。

2.2臨床應用效果

2.2.1牛舍有害氣體的檢測 。試驗組和對照組圈舍內空氣均無刺鼻氣味。從表2可以看出，試驗組牛舍的NH3含量高于對照組，但試驗組比對照組穩定，對照組波動較大。2個牛舍其他有害氣體含量檢測結果均為0。

2.2.3牛體清潔度評分。

2.2.3.1乳房部分。

從表4可以看出，試驗組乳房清潔度評分平均值為1.39，對照組為1.65分，即2組牛群乳房部分的清潔程度介于沒有污染物（1分）和少許污物（2分）之間，但對照組稍高于試驗組。試驗組和對照組的乳房清潔度評分1分所占的比例最大（分別為65.67%和45.93%），2分次之（30.73%和45.35%），4分所占的比例最小（分別為0.6%和1.75%），即全身布滿污物的奶牛數目最少。2組牛舍沒有污物（1分）和少許污物（2分）的奶牛數目均超過了90%，乳房部分清潔度良好。其中，試驗組牛舍中的1分比例居多，對照組牛舍的2分比例居多，試驗組總體情況要好于對照組。

2.2.3.2后腿部分。由表5可知，試驗組牛群后腿清潔程度評分平均值為2.25，介于少許污物（2分）和污物較多（3分）之間；對照組平均分數為1.98，介于沒有污物和少許污物之間。后腿部分的評分中2組牛舍為2分所占比例最多，但試驗組（3分）次之，對照組（1分）最少。試驗組和對照組中1分和2分的奶牛數目均超過70%，2組4分最少，分別為5.42%和2.33%。綜上可知，腿部的清潔度要比乳房部分評分低。

2.2.4牛奶產量的比較。

從圖3可以看出，2組牛群日均奶產量都超過35 kg，且產量變化趨勢相似。在試驗過程中，試驗組日均奶產量多數時間要低于對照組，但在5月6日以后日均奶產量與對照組基本持平。同時試驗組仍然要低于對照組，說

明在試驗過程中奶產量少于對照組與使用牛糞墊料的關系不大。通過分析牛群泌乳信息發現，試驗組泌乳后期的牛只比對照組多24.66%，且泌乳中期的牛比對照組少28.12%，因此日均產量低于對照組的原因可能與泌乳期有關。

2.2.5體細胞數目。

由表6可知，試驗組檢測奶牛共44頭，對照組42頭。試驗后期試驗組中SCC大于50×104個/ml的牛有14頭，比試驗前增加7頭，而對照組僅增加1頭。

2.2.6發病情況。

由表7可知，4～5月全群臨床乳房炎和肢蹄病的發病率較前1個月有很大提高，但試驗組的臨床乳房炎和肢蹄病的發病率均低于整體水平，乳房炎發病率雖有所提升，

但增長幅度要低于整體漲幅，肢蹄病的發病率也低于對照組。牛群整體發病率的提高可能與當地氣溫的升高有很大關系，5月較3～4月溫度高，再加上牛舍內糞尿多，容易滋生病原微生物，進而促使疾病的發生。

由表8可知，試驗組個體陽性檢出率不斷升高，從初期的25.27%升至末期的37.04%，但由中期到末期的增幅明顯小于初期到中期的幅度；乳區陽性率增幅很小，中期和末期基本持平。對照組試驗中期的個體陽性率比初期低5.97%，末期比中期的陽性率高出12.9%，而同期檢測的試驗組卻只高出0.2%；試驗前期和中期的乳區陽性率高于試驗組，試驗后期稍次之。3討論

3.1影響發酵牛糞的安全性因素

生產發酵牛糞過程中的溫度變化、成品的濕度以及在運輸途中的污染情況均影響其安全性。溫度作為堆肥中微生物活性變化的宏觀指標[5]，對微生物活性有重要影響。發酵溫度高能殺死大量病原菌、蟲卵和雜草種子[6]，絕大多數能導致奶牛乳房炎的細菌，如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、無乳鏈球菌和沙門氏菌等，在高于60 ℃的環境下存活時間均小于2 h。發酵牛糞和木屑都是有機物質，容易孳生細菌。在臨床應用上，木屑和發酵牛糞的初始含水率都比較高，有利于微生物的生長，加上牛糞的成分基本是未消化完全的飼料，營養程度高較木屑高，更便于致病菌的繁殖。

3.2發酵牛糞對牛舍NH3含量的影響

牛舍中的NH3主要是由奶牛的糞尿產生，其中通過糞便排出體外的比例約占總量的29%。糞中的蛋白質、氨基酸，經微生物同化硝酸鹽的還原作用產生NH3[7]。試驗組NH3含量比對照組稍高的原因可能是奶牛將糞尿排到牛床上，經過踩踏，將其與發酵牛糞混合在一起，發生還原反應的時候夾雜著發酵牛糞一起進行。

3.3牛糞墊料的舒適度

該試驗中2組都提供多于牛頭數的床位，以避免牛群受密度因素的影響而干擾選擇。從躺臥率來看，試驗組躺臥率高于對照組，其根本原因在于發酵牛糞比木屑柔軟，奶牛更喜歡趴臥在松軟的牛床上。木屑顆粒雖細，但里面摻雜沒有完全粉碎的木塊。當奶牛躺下時皮膚接觸木塊的棱角，會使牛不舒服，縮短躺臥時間，有時甚至會刺破皮膚，引起感染。

3.4發酵牛糞對奶牛發病情況的影響

奶牛一天有近一半的時間趴臥在牛床上，牛床環境的好壞對奶牛的影響直接表現在肢蹄病及乳房炎等疾病上。牛床衛生狀況得不到保障，奶牛體表和乳頭會粘上臟物。這些臟物在擠奶前不能及時沖洗掉，擠奶過程中可能會進入乳導管內，會誘發乳房炎等多種疾病的發生。多數隱性乳房炎的乳腺表面無紅、腫、熱、痛等臨床現象，但乳房組織已對致病菌、化學藥物及機械性損傷等外界不良條件產生了炎癥反應[8]。發酵牛糞顆粒體積小于木屑，比木屑更容易進入乳導管，進而引發感染，但使用牛糞墊料的牛體清潔度整體要高于使用木屑墊料的牛群，表明牛群受感染的可能性要小于木屑墊料。

另外，牛床底部多是堅硬光滑的水泥地面，奶牛長時間在上面趴臥會增加蹄趾的損傷和感染的機率[9]。因此，在提供可選擇的條件下，奶牛會臥在柔軟床墊的牛床上，在牛床上趴臥的時間增多，奶牛的肢蹄受傷的幾率就減少[10]。

4結論

該試驗結果表明，發酵牛糞作為牛床墊料在臨床上的初步應用是較為成功的，達到了預期效果。

在環境不斷惡化、資源持續緊張的大前提下，對奶牛糞便采取有效的處理措施，用產業化、循環利用的生產手段，將

污染因素變成環保、可循環利用的經濟增值因素[11]。利用