2種不同養豬微生物發酵床墊料使用后的異質性分析

藍江林 劉波 吳小彬 陳崢 史懷

摘 要：為了篩選更多可用養豬微生物發酵床墊料的材料，以谷殼/鋸糠墊料和椰糠墊料為研究對象，分析飼養了保育豬12個月后不同墊料的營養成分、微生物含量及揮發性物質的差異性。結果表明：飼養保育豬12個月后，2種墊料腐熟程度均較低，椰糠墊料的有機質、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），未檢測到沙門氏菌。2種墊料檢測揮發性物質（匹配度≥90）種類少，含量低;其中椰糠墊料的揮發性物質2種，分別為1，4二氯苯（3.91%）和D樟腦（1.667%）;谷殼/鋸糠墊料中的揮發性物質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》）或有機肥原料（NY/T525-2021《有機肥標準》）。

關鍵詞：保育豬;養豬微生物發酵床墊料;異質性;揮發性物質

中圖分類號：S 828?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：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

我國是畜禽養殖大國，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%，已經成為中國農業面源污染主要來源之一[1-2]。目前常用的畜禽糞污處理方法主要有生產有機肥、作為飼料轉化、作為燃料使用和沼氣發酵等，但都存在一定的局限性，不能從根本上解決養殖造成的污染問題[3-7]。近年來發展起來的微生物發酵床養殖技術因其源頭消納糞污，實現了養殖過程的清潔環保，受到了許多養殖戶和研究人員的關注。該技術是以有機墊料為載體，使微生物與養殖糞污有效結合，充分發酵，源頭消納，去污除臭，實現了養殖全過程的清潔環保，用后的墊料還可資源化循環利用，是當前生豬養殖污染治理的主推技術之一[8-11]。常規微生物發酵床制作以鋸糠和谷殼為主要原料，但隨著技術規模化的大面積推廣應用，單一的墊料配方成為技術推廣應用的地區差異限制因素，篩選多元化的發酵床墊料配方勢在必行。本研究團隊在墊料篩選研究過程發現，椰糠吸水性好，纖維彈性大，透氣性強，耐腐蝕，可作為墊料基材使用[12-14]。實際養殖試驗也表明，椰糠是一種良好的墊料基材，有廣闊的推廣應用前景。為了對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象，分析了飼養保育豬12個月后不同墊料的營養成分、微生物含量及揮發性物質的異質性，為發酵床墊料的多元化選擇提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

樣品采自南平市峽陽豬場，采用原位微生物發酵床，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。每個豬舍分為4欄，每欄面積40～50 m2，飼養保育豬30～40頭，飼養12個月。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，避免局部過濕;及時補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個月深翻1次，日常根據墊料損耗程度及時調整補充新鮮墊料。

樣品采集：采集時間為7月，選取每個豬欄中心點為采樣點，每個采樣點直徑約50 cm，將墊料上下縱深翻勻，取樣品500 g，再將4個豬欄樣品充分混合于無菌袋中封存待用。

1.2 微生物發酵床墊料營養特性分析

取2個豬舍墊料樣品各50 g，送至福建省農業科學院土壤肥料研究所測試技術中心進行檢測。

1.3 發酵床墊料可培養微生物分離檢測

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

1.4 微生物發酵床墊料揮發性物質收集與分析

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萃取頭在氣質聯用儀的進樣口250℃老化30 min。（2）揮發性氣味收集：取2個豬舍墊料樣品各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，插入氣相色譜進樣口檢測。

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

1.4.3 色譜條件 GCMS分析條件為進樣方式：手動進樣;色譜條件：采用HP5MS色譜柱，進樣口溫度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;升溫程序為：50℃保持2 min，以5℃·min-1上升到280℃保持3 min。質譜條件為采集模式：全掃描;EMV模式：相對值;全掃描參數：開始時的質量數50.00 amu，結束時的質量數550.00 mu;MS溫度：離子源230℃，MS四級桿150℃。

物質分析：以匹配度大于90（最大為100）為依據，選取各樣品檢測到的物質進行分析。

2 結果與分析

2.1 2種不同養豬微生物發酵床墊料營養特性分析

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%）;有機質、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。從檢測結果可知，這2種基材的墊料使用12個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》）或有機肥原料（NY/525-2021《有機肥標準》），具有良好的資源轉化利用價值。

2.2 2種不同養豬微生物發酵床墊料可培養微生物檢測分析

由表2可知，使用12個月的谷殼/鋸糠墊料中全細菌、真菌、放線菌和大腸桿菌的含量均顯著高于椰糠墊料，級差為1個數量級，可培養微生物含量達3.60×107 cfu·g-1;椰糠墊料中可培養微生物含量達0.15×107 cfu·g-1，未檢測到沙門氏菌。說明使用12個月的椰糠墊料對微生物抑制作用要強于谷殼/椰糠墊料。

2.3 2種不同微生物發酵床墊料揮發性物質的分析

2.3.1 2種微生物發酵床墊料揮發性物質總離子流圖譜分析 由圖1、圖2可知，橫坐標表示各物質在氣相色譜中出現特征峰的時間，縱坐標則表示各物質的峰高。2個樣品共檢測到揮發性物質43種（匹配度≥70），含量較高的物質峰都集中在0～25 min。

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

3 結論與討論

微生物發酵床能夠使豬排泄的糞尿在墊料中原位發酵分解，技術的關鍵在于選擇適宜的墊料，通過科學的管理使豬的排泄物與墊料的處理能力達到平衡，豬糞尿能夠充分發酵，實現源頭消納[8]。不同基材墊料單位時間內的腐熟程度和對糞污的消納能力均有所差異，有機質、C/N比、總氮、總磷和總鉀等指標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質含量都低于玉米秸稈為填料的試驗組，C/N比高于玉米秸稈為填料的試驗組，微生物變化的波動較小，相對更為利于發酵，同時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酵床。在本研究中，飼養保育豬12個月后，由于飼養密度低，總體排泄量相對較小，2種墊料的有機質、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，飼養保育豬的墊料使用時間會更長。

良好的墊料基質必須能較好地協調空氣和水分之間的關系，保證水分和空氣充足，有利于微生物的生長，提高糞污的發酵轉化，加快墊料的腐熟。發酵床墊料中微生物數量多，種類豐富，是發酵床健康有效運行的保障[21-22]。椰糠墊料中微生物數量低于谷殼/鋸糠墊料，未檢出沙門氏菌，大腸桿菌數量（0.3×105 cfu·g-1）遠低于谷殼/鋸糠墊料（2.5×105 cfu·g-1），健康程度要優于谷殼/鋸糠墊料。2種墊料使用12個月時的吸附性均較強，能有效減少揮發性物質的擴散，檢測到的揮發性物質（匹配度≥90）僅5種，其中椰糠墊料中揮發性物質2種，谷殼/鋸糠墊料中的揮發性物質3種，種類和含量（0.99%～3.91%）都遠低于豬糞直接降解或墊料完全腐熟時所產生的，表明發酵床養殖有利于保持豬舍良好的空氣環境，有利于豬健康生長[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》）或有機肥（NY/525-2021《有機肥標準》）的國家標準，具有良好的資源轉化利用價值。

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（責任編輯：柯文輝）