活氧水对猪舍内空气质量及生猪生长的影响

徐杏，周卫东，唐文升，周昕，朱晓明，肖华*

(1.浙江省农业科学院 畜牧兽医研究所，浙江 杭州 310021；2.台州市黄岩区畜牧兽医所，浙江 台州 318020)

生猪养殖是我国畜牧业重要组成部分之一，目前无论是养殖模式、区域布局还是生产方式、生产能力都在发生显著变化，随着规模化、集约化养殖水平的不断提高，生猪养殖业产生的粪便、污水和臭气等带来的环境问题日益显现[1]。其中臭气不仅影响从业人员和猪群健康，还会损害养殖场周边环境质量，影响周围居民的日常生活，引起居民投诉[2-3]。养殖场产生的臭气问题，是困扰生猪养殖业健康、可持续发展的难题之一[4]，亟需采取有效方式及措施来解决。

水是生物体最重要的组成部分，水分子由两个氢原子和一个氧原子构成，原子间通过分享一对电子形成氢键，三原子形成104.5°角，呈V型结构，这种结构使水分子具有较强的极性，从而促使氢原子吸引邻近的氧原子。因此，自然界中的液态水并不是以单个水分子的形式存在，而是通过氢键作用若干个水分子聚集在一起的团簇形式存在。在室温下时，水分子团簇一般能缔合30～40个水分子，且处于动态平衡。当使用大于氢键的能量作用于水分子，其团簇间氢键可能被打破，由原来的数十个水分子团簇变成由6～8个水分子组成的小团簇，即活氧水[5]。活氧水呈弱碱性，其团簇越小，活性越大，具有较强的渗透性、溶解力和扩散力[6]。鉴于活氧水的这些特性，在生猪养殖过程中，将其作为饮用水是否具有促进动物对养分的消化吸收和新陈代谢作用，从而减少舍内粪污发酵产生臭气物质。本试验旨在比较研究使用活氧水对猪舍内典型臭气特征污染物氨气(NH3)、硫化氢(H2S)和臭气浓度(odor concentration)以及育肥猪、保育猪的生长性能、养分表观消化率和血清指标等的影响，以期为活氧水在实际生产中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验在浙江省内某规模生猪养殖场进行。活氧水设备由杭州某科技公司提供。鉴于活氧水设备安装使用后整个养殖区饮用水管网不可分线的特殊性，本试验分为活氧水使用前约7个月(对照组)和使用后约7个月(试验组)两个阶段。保育猪、育肥猪为试验对象，试验选取的保育猪舍内猪只数636头，试验组和对照组分别选取体重相近的保育猪(25日龄)60头，每个处理组设6个重复，每个重复设置10头猪，每个处理组试验期55 d；试验选取的育肥舍内存栏400头，试验组和对照组分别选取体重相近的育肥猪(80日龄)60头，每个处理组设6个重复，每个重复设置10头猪，每个处理组试验期120 d。试验期间猪舍内均配备风机和水帘，控制温度在23 ℃左右，全程猪只自由采食、饮水，按照猪场常规管理规程和正常免疫程序进行。试验期间每天观察猪群精神状况和排粪情况，以个体为单位记录猪只死亡和淘汰情况。

1.2 样品采集及指标检测

环境指标：分别选择春季(活氧水使用前)和秋季(活氧水使用后)相似气象条件的日期，对试验选取的保育舍、育肥舍舍内气体进行采样，采样点固定位于各猪舍的中央走道中端，高度离地面约0.8 m。以稀硫酸为吸收液，采集NH3气体，采样流量为1.0 L·min-1，采样与样品分析均遵循《环境空气和废气氨的测定纳氏试剂分光光度法》(HJ 533—2009)的要求。以氢氧化镉-聚乙烯醇磷铵溶液为吸收液，采集H2S气体，采样流量为1.0 L·min-1，采样与样品分析遵循《环境空气和废气硫化氢的测定亚甲基蓝分光光度法》的要求。利用真空采样瓶收集臭气样品，臭气浓度的测定采用三点比较式臭袋法(GB/T 14675—1993)。每2 h采样1次，每个采样点采集3次。

生长性能指标：在试验起始和结束当天晨饲前对所选每个处理组对象进行空腹称重，以头为单位，记录每个处理组的初始重(IW)、结束重(FW)，依此计算平均日增重(ADG)。

养分表观消化率：于保育猪和育肥猪试验期最后3 d，每天上午8：00左右每个重复收集新鲜粪样约100 g，每100 g粪样加10 mL浓度为10%的硫酸进行固氮，将粪样于-20 ℃保存，用于营养成分含量测定。采用四分法采集保育猪、育肥猪饲粮样品各250 g，4 ℃保存，用于营养成分含量测定。饲粮样品和粪样中粗蛋白质(CP)含量测定采用凯氏定氮法(GB/T 6432—2018)，粗脂肪(EE)含量测定采用索氏抽提法(GB/T 6433—2006)，粗纤维(CF)含量测定采用过滤法(GB/T 6434—2006)，钙(Ca)含量测定采用乙二胺四乙酸络合滴定法(GB/T 6436—2018)，磷(P)含量测定采用分光光度法(GB/T 6437—2018)，盐酸不溶灰分(AIA)含量测定采用灼烧处理法(GB/T 23742—2009)，干物质(DM)含量测定采用干燥法(GB/T 6435—2014)。采用AIA内源指示剂法计算各养分的表观消化率。

血清指标：于试验期最后1 d，在对照组和试验组中各选择体重相近的健康保育猪6头(公猪母猪各3头)、育肥猪6头(公猪母猪各3头)，在晨饲前对选取的猪采血样，采用10 mL一次性注射器通过前腔静脉采集血液，静置30 min，4 000 r·min-1离心15 min分离血清，-20 ℃保存备用。测定血清指标包括：总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、C反应蛋白(CRP)、总胆固醇(TC)、甘油三脂(TG)、血糖(GLU)、尿素(UREA)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白G(IgG)、胰岛素生产因子-1(IGF-1)、生长激素(GH)。试剂盒购于北京华英生物技术研究所。

1.3 数据处理

所有试验数据均采用Excel 2013进行整理和统计学分析，数据结果以“平均值±标准差(mean±SD)”表示，显著性检验采用ANOVA单因子水平方差分析，P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 活氧水对猪舍内空气质量的影响

春季(活氧水使用前，对照组)和秋季(活氧水使用后，试验组)对选取保育舍和育肥舍气体采样当日的气象条件基本相同：风向均为东风，风速1.1～1.6 m·s-1，气压约102 kPa，采样时气温20.0～20.5 ℃，天气状况晴。采样时对照组和试验组舍内猪只头数相同，日龄相近。此外，由于春季和秋季气候相近，舍内通风和饲养管理条件基本相似。因此，不同日期采样时的气象参数、舍内养殖情况，对猪舍内气体环境质量没有显著影响。与对照组相比，试验组保育舍、育肥舍内2种典型恶臭特征污染物NH3和H2S浓度均有明显降低，其中育肥舍内NH3浓度从6.110 mg·m-3下降到0.011 mg·m-3，保育舍和育肥舍内H2S浓度由0.048 mg·m-3降低到0.001 mg·m-3以下；而臭气浓度作为综合评价养殖场恶臭强度的指标，试验组保育舍、育肥舍分别比对照组下降了59.42%、94.96%(表1)。表明活氧水作为生猪养殖过程中的日常用水对生猪不同养殖阶段的舍内臭气减排均有一定效果，其中育肥猪舍内减臭效果最佳。

表1 活氧水对各舍内空气NH3、H2S和臭气浓度的影响

2.2 对生猪生长性能的影响

由表2可见，试验组保育猪的FW和ADG与对照组相比有显著提高趋势，分别增加了16.59%和22.67%；同样，试验组育肥猪的FW和ADG与对照组相比也有显著提高趋势，分别增加了8.76%和10.52%。试验组保育猪和育肥猪健康状况良好，同期未出现死亡或生病淘汰现象。

表2 活氧水对保育猪和育肥猪生长性能的影响

2.3 对生猪养分表观消化率的影响

与对照组相比，试验组保育猪和育肥猪饲料中养分消化率均有所提高，其中：试验组保育猪的CP、EE、CF、Ca和P表观消化率显著高于对照组，分别增加了11.61%、8.94%、7.96%、10.62%和11.61%；试验组育肥猪的CP、EE和CF表观消化率分别较对照组提高了4.79%、11.27%和8.08%；试验组保育猪和育肥猪的DM表观消化率与对照组相比有上升趋势，但差异不显著(P>0.05)；同样，试验组育肥猪Ca和P表观消化率虽然数值上高于对照组，但差异均不显著(表3)。

表3 活氧水对保育猪和育肥猪养分表观消化率的影响

2.4 对生猪血清指标的影响

与对照组相比，试验组保育猪的血清生化指标中，ALB、GLB、CRP、TC、TG和GLU含量差异均不显著，TP和UREA有显著差异，TP提高了12.94%，UREA降低了26.01%；育肥猪对照组和试验组的TP、ALB、GLB、CRP、TC、TG、GLU和UREA含量差异均不显著，活氧水使用后对育肥猪血清生化指标水平无显著影响。试验组保育猪血清中IGF-1和GH含量与对照组相比数值上有所提高，但差异不显著；试验组育肥猪与对照组相比，血清中IGF-1和GH含量有显著差异，分别提高了16.09%和20.75%。此外，试验组保育猪和育肥猪与对照组相比，血清中IgA、IgM和IgG含量均无显著变化(表4)，表明活氧水使用后，对保育和育肥试验猪血清中的抗体水平没有显著影响。

表4 活氧水对保育猪和育肥猪血清指标的影响

2.5 活氧水治理猪场臭气的成本和效益分析

活氧水治理猪场臭气的成本包括固定资产投资和运营成本，通过对试验养殖场进行实地调研，固定投入成本主要为设备费76万元。参考行业标准，设备折旧10 a，无残值，则每年总固定资产投资成本7.6万元。运营成本主要包括设备运行能耗费电费和维护费等，该设备零耗电，仅每年维护费0.15万元。活氧水治理猪场臭气无直接经济收益，但可获得如降低生猪发病率、死亡率和提高猪生长性能等方面带来的部分间接经济收益。按照试验周期内的测算对比可知，试验养殖场使用活氧水后7个月与使用前7个月相比，间接经济收益提高了约5万元。

3 小结与讨论

在生猪养殖区域提供适宜的环境，可有效改善生猪生活条件，提高其健康水平和生产性能。猪舍内的臭气物质多达数百种，主要源于动物皮脂和体液分泌物，垫料、残余饲料和排泄物的厌氧分解等[7]。关于典型臭气特征污染物NH3和H2S的减排技术已有许多研究和应用，如通过在饲料中加入各种添加剂(微生物菌剂、植物调控剂等)促进动物对营养物质的消化吸收，在猪粪中添加吸附剂、化学除臭剂等来改变粪便性质和微生物发酵特点，从源头和生产过程中有效控制氨气和硫化氢的产生和排出[8-9]。饮用水作为生猪生长必需的重要资源，其不同的特性也可能会影响动物对营养物质的消化吸收，从而影响其生长健康和臭气的排放等。本研究中采用活氧水作为生猪养殖过程中的饮用水等日常用水，对比使用前后猪舍内空气质量，结果表明，活氧水使用后，试验组保育舍、育肥舍内NH3、H2S和臭气浓度与对照组相比均有所降低，活氧水作为生猪养殖日常用水对生猪舍内臭气减排有一定的效果。这可能是由于活氧水团簇较小，具有较强的渗透性、溶解力和扩散力[6]，从而加快生猪体内蛋白质等营养物质的消化吸收，减少粪污中含氮硫的物质及其发酵产生的NH3和H2S，降低猪舍内恶臭强度。

从血清指标来看，动物体内的TP有运输营养物质、维持渗透压、参与体液免疫等功能。本试验中，活氧水作为日常饮用水使用后，试验组保育猪血清中TP显著升高12.94%，说明活氧水可能增强营养物质的运输，维持内环境稳态平衡。ALB作为血清中含量最多(占TP的40%～60%)的蛋白质，具有重要的生理功能，与机体的健康密切相关[13]。试验组保育猪血清中ALB水平与对照组相比也有上升趋势，表明活氧水的使用可在一定程度上改善保育猪的健康状况。此外，血液中的UREA通过鸟氨酸循环合成，是蛋白质分解的最终产物，可以反映蛋白质的代谢与氨基酸间的平衡，当体内氨基酸沉积率增加时，血清中UREA含量降低[14]。本试验中，试验组保育猪的UREA显著降低26.01%，表明活氧水使用一段时间后，有利于提高饲粮中蛋白质的利用率，这与前文中试验组保育猪的CP表观消化率显著高于对照组的结论相一致。相比较而言，育肥猪试验组和对照组的血清生化指标差异不显著，表明活氧水对保育猪健康的促进作用优于育肥猪。育肥猪试验组和对照组相比，IGF-1和GH显著提高了16.09%和20.75%，IGF-1和GH对动物体蛋白质的合成代谢具有促进作用[15]，表明活氧水作为日常饮用水使用后，可能提高育肥猪蛋白质沉积，有利于其生产性能的提高，从另一方面说明活氧水有促进育肥猪生长的效果。活氧水对生猪血清指标的影响结果，与其对生长性能影响结果中试验组保育猪和育肥猪的FW和ADG均显著提高的结论相符。

从生猪生长性能、养分表观消化率、血清指标和猪舍内NH3、H2S和臭气浓度检测的各项数据分析，在生猪养殖实际生产过程中，活氧水作为日常饮用水的使用对保育猪和育肥猪的健康和生长发育无明显不利影响；而且活氧水的使用通过提高生猪对蛋白质等营养物质的消化吸收和沉积，可能促进猪生长过程中对饲料中养分的吸收和利用，从而减少生猪排泄物中由蛋白质等物质发酵产生NH3、H2S等臭气物质的排出，净化生猪养殖环境。从活氧水对猪场臭气治理的成本和效益分析，该减臭设备初始投资成本金额相对较大，没有直接经济收益，但设备运行和维护成本较低，且能满足猪场对臭气治理的迫切需求，具有较好的生态环境效益和一定的间接经济收益，有利于猪场的可持续发展。