发酵床养猪技术应用研究进展

彭昭权, 廖 飞, 罗奋强, 邱 波, 钟孟淮, 韩昌权*

（1. 贵州农业职业学院，贵州 清镇 551400；2. 凯里市万潮镇农业综合服务中心，贵州 凯里 556000；3. 贵州绿尚鲜农业股份有限公司，贵州 贵阳 550000）

我国是全球最大的猪肉生产和消费国，生猪产业是我国畜牧业养殖的支柱产业。随着人们生活水平的日益提高，饮食观念和消费需求也发生了巨大变化，从“吃得饱”到“吃出营养”再到“吃出健康”，对饮食的要求越来越高，绿色健康的食品愈发受到消费者青睐。发展生态养猪，符合广大消费者的需求，也有利于降低生猪养殖业规模化发展产生的环境污染，符合养殖业绿色、生态、健康的发展趋势。

微生物发酵床系统是实现农副产品和猪粪循环利用的有效途径［1］。发酵床养猪技术是根据微生态和生物发酵理论，利用微生物对畜禽粪尿降解，从而减少畜禽粪尿污染的新型养殖模式［2-3］。日本是最早从事猪发酵床养殖技术研究的国家，随后该项技术在世界很多国家得到深入研究并推广应用，发酵床养殖法在我国近年来也得到广泛宣传和推广［4］。同常规养殖方式相比，发酵床养猪技术在减少猪场粪污排放，有效改善猪舍的空气质量，节能减排，提高生长性能及肉品质等方面表现出明显的优势，但在垫料来源、寄生虫防治［5］、废弃垫料重金属含量、猪只安全度夏等方面仍存在一些问题，对发酵床养猪技术的大范围推广应用造成一定的不利影响。为促进发酵床在养猪业中的推广应用提供参考，综述近年我国在生物发酵床养猪的栏舍设计改良、新型垫料、猪只生长性能肉质改善、疫病防控、改善环境和动物福利、重金属风险评估等方面的研究进展。

1 发酵床养殖模式的猪舍设计及改良研究

发酵床养猪生产实践中，发酵床养殖在猪舍设计方面存在的问题逐渐显现，其中较为突出的是育肥猪中后期猪粪尿量突增，而发酵垫料对粪尿的承载量有限，欲使发酵床能正常运行，必须降低饲养密度，否则会出现发酵死床问题及寄生虫孳生与感染［6］；夏季高温阶段猪舍内温度过高，不利于猪的生长［7］；猪舍通风换气差，直接影响舍内空气质量、温湿度，给猪只带来不良影响，甚至引起中毒、疾病、死亡。严敏等［6］为解决育肥猪后期粪尿突增造成发酵床死床问题，对发酵床的布局进行了改进，在每个发酵床单元内增设1个定点排泄区，改进后的发酵床单位面积及每头猪的一次性垫料投入量分别为普通发酵床的2/3 和32%～64%，一次性垫料投入和饲养过程中添加的垫料量均大幅下降，且改良后的发酵床可提高猪的增质量（10.2%～34.9%）。刘波等［8］通过高架钢构，大窗通风，水帘风机设计（猪舍由钢架结构建造，面积为2 100 m2，长35 m、宽60 m、肩高4.0 m、顶高6.0 m，四周设有一矮墙，矮墙高1.2 m）与计算机控制相结合，建设微生物发酵床大栏猪舍并实现对舍内温度条件的有效控制，可使整个夏季高温季节猪舍内的温度与猪舍外的温度相近，且每头猪所占面积为1.2 m2，与传统水泥地养猪密度相似，养猪发酵床面积利用率达91.4%，比传统猪舍包括隔离带的建设占地面积利用率46%提高45 百分点。林营志等［7］针对微生物发酵床大栏猪舍的度夏问题，分析猪舍环境参数在夏季高温季节的动态变化，证实微生物发酵床大栏猪舍通风能力强，辅以降温设备，室内空气平均温度不超过30 ℃，平均氨气体积分数小于20×10-6，平均二氧化碳体积分数小于1 200×10-6，均低于猪舍限定阈值，符合生猪生长要求，从而解决了发酵床养猪的度夏问题。王华建［9］发明了一种养猪场生态养殖专用环保发酵床，在养猪大棚主体的上侧设有锥形棚顶，锥形棚顶的两侧内部通过铰链设有等距对称分布的6组以上天窗，在水泥地板远离养猪大棚主体的正下方设有废料储放槽体，在养猪大棚主体的内部底面设有钢板发酵床体，钢板发酵床体的内部设有等距均匀分布的通风孔，外部新鲜空气由通风井和通风管进入废料储放槽体内，然后通过钢板发酵床体内部等距均匀分布的通风孔可保证垫料的底部通风，从而保证垫料的通透性。综上，发酵床养猪在猪舍设计方面的问题和缺点可通过改良发酵床猪舍，如增设定点排泄区、通风孔及建设大栏发酵床猪舍进行改善，筛选适合的益生菌也是解决死床问题的重要研究方向。

2 新型发酵床垫料研究

我国发酵床养猪所用的垫料原料主要为锯末、玉米芯、稻壳、棉籽壳等。影响其作为发酵垫料的制约因素主要有：一是发酵床有机垫料主要成分是锯末（占90%），锯末来源于树木，随着养殖量的增加需要大量锯末，导致锯末等原料供应紧张［10］；二是垫料价格上涨，大大提高了成本，降低经济效益；三是受农作物生长周期的影响，秸秆、稻壳等农作物原料供给也具有明显的季节性［11］。因此，扩大垫料选择范围及降低成本是需解决的问题。

近年来，我国食用菌产业飞速发展，产生大量废弃菌糠，但未得到有效的开发利用，造成资源浪费和环境污染。因此，有学者对利用废弃菌糠作为发酵床垫料进行了研究。盛清凯等［12］利用食用菌的下脚料-菌渣做发酵床，可促进原料的多层级利用，杏鲍菇菌渣和金针菇菌渣添加比例为45%时生猪的生产性能及对环境减排的效果最好，可使日增重（ADG）显著升高，料肉比（F/G）显著降低；血清皮质醇、热应激蛋白70 含量极显著下降，血清生长激素、IgA、总抗氧化能力上升，表明在锯末稻壳发酵床中菌渣替代一定比例的锯末切实可行，有助于垫料原料拓展及菌渣的再利用。郭彤等［13］将杏鲍菇菌糠部分替代锯末发酵床垫料，发现可提高仔猪的生产性能、免疫功能，降低了腹泻率，其中适宜仔猪的最佳垫料配比为25%锯末＋25%稻壳＋50%菌糠，适宜生长肥育猪最优的垫料配比为15%稻壳＋15%锯末＋70%杏鲍菇菌糠［14］。俸祥仁等［10］探讨木薯、水稻、甘蔗、玉米、桑树等农作物秸秆替代锯木屑作为发酵床养猪垫料的可行性，发现桑树秸秆粉末替代50%锯木屑作发酵床垫料时，与对照处理相比，垫料温度、湿度、N、P、K 含量和猪舍H2S、NH3浓度指标的差异不显著，表明桑树秸秆可替代50%锯末作为发酵床养猪垫料，而水稻秸秆、木薯秸秆、玉米秸秆、甘蔗秸秆均不适合过多添加到发酵床垫料中。秦枫等［15］研究发现，将酒糟、菌康作为发酵床垫料基质能显著提高猪群唾液和血清中5-HT、β-EP、Cortisol，提高育肥前期血清中Ach、Zn 的浓度，并能提高脑部下丘脑P11 蛋白基因mRNA 表达，改善猪群的生理情绪，从而提高猪的生产性能及健康水平。张习祥［16］发明了一种巨菌草养生态猪的发酵床垫料，将巨菌草粉碎成0.5～2 cm 的小段，按80%巨菌草和20%谷壳混合作为垫料，不仅可为微生物发酵床中的微生物营造良好的生存环境，还可供猪自由采食，为其提供生长所需的营养物质，促进生长发育，且巨菌草具有产量高、多年生的特点，料原非常充足，利于生态环境保护，降低企业养殖成本。李买平等［17］将菌草、苹果枝条、玉米秸秆等农业废弃物作为发酵床垫，研发出最优垫料配方为30%菌草＋29%苹果枝条＋1%菌种（兵马俑芽孢杆菌FJAT-13831、短芽孢杆菌FJAT-1501-BPA、乳酸芽孢杆菌、酵母芽孢杆菌）＋40%玉米秸秆，与传统猪舍养殖相比，降低造价16%，节省人工70%，节省用水90%，解决了陕北地区的垫料来源问题。桑树秸秆、食用菌废弃物二次利用、菌草等新型发酵垫料的研究可促进发挥发酵床养殖潜力。

3 发酵床养殖模式对生猪养殖的影响

3.1 对猪舍环境的影响

传统养猪模式中，为提高冬季圈舍的环境温度，养猪场常采取密闭保暖措施，导致猪舍内通风不良，NH3浓度大，相对湿度高，猪的免疫力下降，易患呼吸道疾病等问题。盛清凯等［18］分析冬季发酵床养殖模式对猪舍环境的影响，发现在冬季发酵床舍内平均温度为15.92 ℃，明显高于水泥猪舍内的13.64 ℃，与苏铁等［19］发现采用发酵床养殖的栏舍温度较传统方法饲养的栏舍提高3.1 ℃的研究结果相符；极显著降低了猪舍中NH3和悬浮颗粒浓度，使猪舍相对湿度有所提高但无显著影响，表明发酵床猪舍温度更适宜猪的生长并使猪舍内环境得到改善。李学莉等［20］研究微生态制剂结合发酵床养殖模式对猪生产性能及猪舍环境的影响，结果表明饮水中添加0.1%的微生态制剂时，舍区NH3、H2S、悬浮颗粒的浓度和细菌总数较干清粪圈栏组低，可改善猪舍环境，提高空气环境质量。王国华等［21］研究表明在相同条件下发酵床养殖与实心地面养殖相比，发酵床猪舍在0.3 m、0.5 m、0.8 m 及1.7 m 处的NH3、H2S 浓度显著低于实心地面，但会使CO2浓度升高。上述研究表明发酵床养殖对改善猪舍环境有积极作用，并且微生态制剂与发酵床养殖相结合将是未来研究的重要方向。

3.2 对猪生长性能及肉品质的影响

近年来，发酵床养殖作为低碳环保养殖和生产低残留、高品质动物产品的生态环保养殖方式，使猪生产性能和肉品质也有一定的提高。熊立寅［22］通过屠宰试验测定发酵床养殖与水泥地面栏舍养殖对猪生长性能和肉质的影响，发现发酵床养殖的猪肌肉中的亚油酸（C18∶2）含量提高27%、花生二烯酸（C20∶2）和花生四烯酸（C20∶4）的含量提高50.0%，表明发酵床饲养法能显著提高猪肉中有益于人体健康的多不饱和脂肪酸含量，同时具有提高猪生长性能和改善猪肉质的潜力。还有研究报道发酵床养殖可显著提高猪的生产性能，通过提高血清高密度脂蛋白胆固醇、谷氨酰转移酶的浓度，降低乳酸脱氢酶、甘油三酯、去甲肾上腺素的浓度从而提高猪的生产性能及健康水平［15］。朱洪龙等［23］研究报道发酵床养殖方式能降低待宰栏内猪的争斗行为和宰前生理应激反应，提高猪对宰前应激的应对能力及猪背最长肌的脂肪含量，并降低滴水损失。潘孝青等［24］比较发酵床饲养与常规水泥地面饲养2 种模式猪只的肌纤维形态及肌肉生长抑制素基因（MSTN）蛋白表达量，结果表明在发酵床饲养条件下猪臀部肌纤维束变粗，与常规水泥地面饲养相比，肌纤维直径增加4.90%，猪臀肌中内源性MSTN 蛋白显著减少。前人研究表明发酵床养殖模式的猪只生产性能和肉品质均有一定提高，但其机制需进一步研究。

3.3 对猪病防治的影响

吴文开［25］对比发酵床与水冲圈2 种养猪模式下生猪猪瘟、猪蓝耳病和猪口蹄疫血清免疫抗体水平的差异，并进行寄生虫虫卵调查及寄生虫防治效果分析，结果表明，相比传统水冲圈养，发酵床模式的猪蓝耳病血清免疫抗体阳性率高，猪瘟血清免疫抗体阳性率略高，猪口蹄疫血清抗体阳性率基本一致，但发酵床模式猪群更易感染猪蛔虫、猪鞭虫和猪球虫。对此，李健等［26］通过采用进猪前进行药物驱虫、垫料堆积发酵、饲养阶段定期驱虫和器具消毒的寄生虫病防控规程，有效降低了发酵床养猪模式下的寄生虫感染率。高倩玉［27］将湿发式生物发酵床、干撒式生物发酵床与传统养猪发病率进行比较，发现传统养殖猪只发病率为12.5%，干撒式生物发酵床猪只发病率为7.5%，湿发式生物发酵床猪只发病率为2.5%，表明生物发酵床技术养猪能降低猪发病率，其中湿发式生物发酵床养猪发病率低于干撒式生物发酵床。还有研究发现，微生物发酵养殖技术下，猪血清中的IgG、IgA 等含量明显比普通养殖技术下高，可能是因为发酵床养殖模式下猪的免疫力更高，能有效保持猪只的肠道健康，从而降低猪只发病率，提高健康水平。另有研究报道生物发酵床有益微生物菌群对猪舍大肠杆菌和沙门氏菌病原菌具有显著的抑制作用，从而控制由大肠杆菌和沙门氏菌病原引起的猪疾病［28］。秦枫等［29］研究发现，发酵床模式可显著提高猪机体的情绪物质分泌，通过促进脑分泌抗抑郁P11 蛋白，减少生理应激，从而促进生猪健康。白建勇等［30］研究报道在发酵床养殖模式下饲粮中添加300 mg/kg 的抗菌肽可提高仔猪抗氧化和免疫功能，通过减少仔猪盲肠中大肠杆菌数量从而对盲肠有益菌群无不良影响。柳尧波等［31］采用PCR-DGGE技术研究对发酵床养猪模式下仔猪消化道各段菌群多样性和相似性分析，结果表明，相较于水泥地，发酵床提供了稳定而丰富的菌群和稳定的温湿度，能持续增加猪只胃和结肠中的菌群多样性，促进回肠菌群演替为稳定的盲肠菌群，全程保持较高比例的乳酸菌属，通过抑制或减缓弯曲菌属、志贺菌属、埃希氏菌属等致病菌生长增殖，构建和维护仔猪消化道正常菌群，从而提高仔猪肠道免疫促使仔猪健康。李兆龙等［32］通过测定猪血清中碱性磷酸酶活性、丙氨酸转移酶活性、血清尿素氮、总胆固醇、总胆红素、血糖等指标证实，大栏微生物发酵床养殖模式通过改善猪体内的糖、蛋白质和脂肪的代谢，降低猪的应激，从而提高猪的免疫力、抗病能力。综上表明，发酵床养殖模式可提高猪的免疫、抗病毒能力、降低应激、降低发病率及构建肠道优势菌群等作用，其在寄生虫防治方面的缺陷可通过加强饲养管理，在进猪前进行药物驱虫、垫料堆积发酵、在饲养阶段定期驱虫和器具消毒等进行改善，对推广发酵床养殖有积极作用。

3.4 对猪福利的改善

秦枫等［29］研究发现，发酵床模式可显著提高猪机体的情绪物质分泌，通过促进脑分泌抗抑郁P11 蛋白，减少生理应激，使趋于愉悦状态，改善动物福利。朱洪龙等［33］通过对比漏缝地板养殖与发酵床养殖断奶仔猪行为特征和唾液皮质醇激素水平，发现发酵床饲养能增加断奶仔猪的探究行为、运动行为及每次采食持续时间，降低其攻击和操纵圈舍行为，提高了仔猪动物福利。因此，发酵床养猪模式在改善动物福利方面也有积极作用。

4 发酵床垫料中重金属及霉菌毒素危害的处理

垫料中的重金属元素富集也是生物发酵床养猪推广应用需解决的问题。猪粪中具有诸多的重金属元素且浓度较高，主要是由于在饲料添加剂中存在一定的矿物元素。张霞等［34］检测使用3～4 年的废弃垫料发现，其中有机质、N、P、K、腐殖酸含量丰富，盐含量相对较高，超标的重金属以Cu、Zn 为主，引起垫料内Cu、Zn 含量超标原因一方面是垫料使用时间较长，另一方面由于饲料内Cu、Zn 添加量较高。张霞等［35］在发酵床熟化垫料重金属含量、形态及农用潜在风险分析的研究中发现，熟化垫料中的Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb 6 种元素均是可交换态的含量占比最低，熟化垫料中的总Cr含量、总Cd含量、总Pb含量均在标准规定范围内，且以残渣态与有机结合态为主，随着熟化垫料进入土壤，对作物的危害相对较小。臧春云［36］发明了一种由海藻、葡甘露聚糖、泥沙、麦秆、稻壳、艾草等原料制成的发酵床垫料霉菌毒素脱除剂，可提高发酵床消化粪尿的能力，垫料配方充分考虑了猪的生理活动习性，组分中添加的改性葡甘露聚糖可提高对霉菌毒素的吸附脱毒能力，随着猪对垫料的拱食，这种安全的脱毒成分进入猪肠道，有效实现对霉菌毒素的吸附，最后经排泄再由垫料中的优势菌种降解，完成循环，同时垫料中的可拱食成分含有的丰富膳食纤维和藻蛋白能有效提高猪的消化吸收能力，改善猪肉质量，做到零排放，实现无污染的循环利用农业生态模式。因此，发酵床养猪模式中如何降低重金属的富集和霉菌毒素的危害也是当前研究热点。

5 结束语

前人对发酵床养殖技术在养猪业中的应用研究表明，发酵床养殖模式有利于提高猪生长性能及肉品质，提高猪的免疫能力及抗病能力，改善猪舍环境及动物福利。因此，发酵床养猪在生态养猪业方面的优势毋庸置疑，有利于引导循环农业产业链的形成，遵循自然农业理念，与当前所倡导的环保养殖理念相契合。但仍需通过深化研究新型发酵床垫料的开发，发酵床养殖模式对猪生长性能和肉品质的影响机制，提高猪的免疫、抗病毒能力、降低应激、降低发病率及构建肠道优势菌群的作用机制，以及该模式下如何降低垫料重金属的富集和霉菌毒素的危害，以解决其进一步扩大推广面临的问题，从而实现更好的推广应用效果。