保障生態安全的無害化養豬：微生物發酵床工程化技術體系

劉 波（福建省農業科學院農業生物資源研究所 研究員）

過去我國生豬養殖規模較小，都是一家一戶散養，生態的緩沖能力較強，豬糞排放時農民還要肥水不流外人田。現在隨著集約化養殖的發展，養殖污染日趨嚴重，引起了各行各業及民眾的廣泛重視。但其中有一個問題一直未被重視，即飼料中30%的養分轉化成豬肉，剩下的70%都成為污染。所有相關研究關心的都是30%的飼料如何高效利用，忘記了其余的70%。現在集約化養殖產生大量糞污造成的環境污染，我們用種養結合、沼氣發酵來解決，但做到最后，污染問題還未完全解決。

今后，腐殖質產業將發展迅速，生豬產業也將發生巨大變化，成為腐殖質產業的龍頭，養豬不再是為生產豬肉，而是為生產豬糞，不再是豬糞的污染治理，而是豬糞的有效利用。腐殖質產業和生態安全關系密切，綠色食品、有機食品、生態安全等都是缺乏腐殖質。腐殖質和地球安全、生態安全、環境安全、糧食安全、食品安全等密切相關，也和綠色農業、健康食品、優美環境、生活品質、人的壽命等密切相關。農業廢棄物是放錯位置的資源，把廢棄物變成腐殖質的產業關系重大。生豬產業轉變為腐殖質產業的技術原理就是微生物發酵床人工腐殖質生產技術，用微生物發酵床改變生豬產業的觀念，用豬肉生產的體系作為微生物反應器，主要目的是生產腐殖質。腐殖質在自然界產生需要六百年，而在微生物發酵床人工腐殖化只需要一年，還附帶把豬肉生產出來。腐殖質可以做育苗基質、食用菌棒、生物肥藥、有機肥料等，其整個技術路線包括飼用益生菌的研究、豬糞降解菌的研究、墊料生物防治研究、豬舍設計管理規程、豬舍遠程監控技術、墊料替代和資源化八部分。

作為關鍵技術的遠程監控微生物發酵床零污染養豬技術注重豬舍結構、溫濕調控、墊料資源、遠程監控、操作規程、資源轉化以及飼用益生菌和環境益生菌兩種微生物。

對微生物發酵床零污染養豬技術的優點有多種誤導，片面宣傳其優點并不不利于其發展，其中說五省 （省水、省工、省料、省藥、省電）其實并不省，特別是不省工；四提 （提高品質、提高抵抗力、提前出欄、提高肉料比）能做到；三無 （無臭味、無蠅蛆、無環境污染）也確實，到目前為止，僅從防治污染角度來講，沒有一個技術能超過微生物發酵床；兩增 （增加經濟效益，增加生態效益）則是做的好才能增；一少 （減少豬肉藥物殘留）可做到；零污染 （零排放，沒有污水和糞便向外排放）也可做到。

1 微生物發酵床環境益生菌和飼用益生菌的研究

1.1 環境益生菌的研究

環境益生菌的培養基為木屑、谷殼、秸稈粉等，要求其能對糞便-尿液進行分解轉化，消除惡臭如氨、硫化氫、吲哚、糞臭素等氣體，使豬床升溫殺死病原菌并凈化環境，給豬創造相對舒適的生態環境。分離環境益生菌的菌株以本土微生物為好，可從土壤、豬糞、豬舍、堆肥中直接分離。

篩選的益生菌集中在芽孢桿菌、酵母菌和真菌上，篩選標準為適應高溫 （45℃以上）生長、能在缺碳和缺氮的情況下生長。因為新建的微生物發酵床里沒有氮，只有碳；發酵床運行一段時間后氮素大量增加，碳素則大幅減少，微生物需要在這種情況下存活。初步篩選出的菌種應在做溫度、碳源和氮源適應性比較試驗后選出的優秀菌株作為環境益生菌進行產業化生產。

1.2 飼用益生菌的研究

飼用益生菌要求其性能穩定、無毒無害，可協同分解養分；具有抗病功能，可抵抗酸性，拮抗病菌，增強免疫；具有促生長功能，能防止臭味，改善機體狀態。

飼用益生菌具有的抗菌作用對腸道保健非常重要。使用大腸桿菌作為篩選靶標，篩選出的益生菌進行抑菌學鑒定及機理研究，包括抑菌濃度效應、有效成分分析以及發酵條件影響等，同時進行動力學研究 （包括定植部位、濃度動力學和時間動力學等）和效果研究 （包括控病效果、免疫效果和增重效果等）。最后將其產業化，生產出的活菌制劑喂豬。

2 微生物發酵床基質墊層微生物發酵動態

微生物發酵床現在碰到的最大問題就是會出現死床，農民總結養床就是養豬，微生物發酵床養好了就能養豬。要養好床就要了解微生物過程中相關動態參數，用生物標記知道各種微生物在不同墊層 （分成4層）的動態變化，并用此法研究微生物的群落變化及不同微生物在不同墊料結構的群落。用生物標記特征指數 （B）來衡量微生物發酵床的好壞，同時測定微生物菌種處理發酵指數 （F）的變化。

生物標記特征指數 （B）=（細菌×真菌）/（原生生物×放線菌）

微生物菌種處理組發酵指數 （F）=耗氧/厭氧

生物標記含量的變化可顯示真菌、兼性菌、耗氧菌的變化動態，研究不同時期內微生物發酵床不同微生物菌種的變化動態，研究不同時間 （如1個月、6個月和24個月）微生物發酵床的亞群落變化，不同月份微生物亞群落的不同可以指示發酵床的某些動態變化。

用鹽梯度懸浮法來研究微生物發酵過程及發酵程度的表觀現象，用0%、5%、10%、15%、20%的鹽梯度溶液，加入墊料，根據微生物成活的數量和程度建立模型，判別墊料的發酵程度。由此建立一整套墊料發酵程度判別方法，科學指導微生物發酵床的實際生產。

用代謝組學研究豬糞，研究微生物在發酵過程中產生的物質及排放的氣體，取樣、分析研究它的標記性代謝物。可以看到不同發酵程度產生的代謝產物不同，以不同時間的代謝關鍵物質建立模型判定其主要作用，找出發酵床最后變黑的原因。研究發現：隨著墊料發酵程度的加深，物質的種類和含量均發生明顯的變化，隨著發酵程度的加深，墊料揮發性物質變化顯著，其中二丁基羥基甲苯的數量起到重要的作用。

3 微生物發酵床對豬病害的生物防治作用

墊料是微生物良好的生長場所，對病害微生物也是如此。研究發現，以大腸桿菌作靶標，用其特異基因型鑒定作為檢測方法，按周期取樣，同時作對照。在一整年的取樣過程中，可以看到在微生物發酵床上層、中層、下層和底層的大腸桿菌數量隨時間的推移呈下降態勢；沙門氏菌也是如此。在墊料各層的變化過程中，大腸桿菌和芽孢桿菌的數量成反比。在室內試驗中，墊料接種大腸桿菌，相同墊料滅菌作對照，可以看到大腸桿菌在墊料中數量下降，在滅菌墊料中數量增加。

4 微生物發酵床對動物和諧生長的促進作用

對仔豬的采食、飲水、躺臥、睡眠、探究行為、探究時間、爭斗行為、爭斗時間的研究結果表明：常規養豬模式中豬的爭斗持續時間是微生物發酵床的6～7倍，由此建立以下兩個指標。

營養指數=（采食-排泄）/飲水

健康指數=（睡眠+探究+游走+躺臥）/爭斗

微生物發酵床養殖的營養指數稍高于常規養殖，而微生物發酵床養殖的健康指數遠高于常規養殖，可見微生物發酵床可以促進豬的和諧生長。

5 微生物發酵床的制作

生產中微生物發酵床的制作可采用一擔谷殼 （50%）+一擔鋸糠 （47%）+3斤豬糞 （3%）+一擔菌液 （濕度45%）攪拌即可。碳氮比大于25︰1的原料 （如雜木屑491.8︰1，玉米稈53.1︰1，麥秸96.9︰1，玉米芯88.1︰1，稻草58.7︰1，野草30.1︰1，棉籽殼27.6︰1等）均可作為墊料原料；碳氮比小于25︰1的原料 （如豬糞7︰1，麥麩20.3︰1，米糠19.8︰1，啤酒糟8︰1，豆餅6.76︰1，花生餅7.76︰1，菜籽餅9.8︰1）均可作為營養輔助原料。

6 零污染養豬的操作規程

發酵床墊料鋪平進豬，進豬前要給豬消毒、驅蟲。豬舍管理要注意：飼養密度應為1.2～1.5 m2/頭；做好疫苗免疫，控制疾病的發生，日常檢查豬群，把太小及生病的豬挑出來，單獨飼養；做好通風透氣，控制豬舍的溫、濕度，特別是盛夏，采用屋頂灌水，啟用水簾等設備，以達到防暑降溫的目的；飲水口朝外避免水滴入豬舍；墊料及時噴水，保持墊料45%的濕度；豬進欄后，及時耙散豬糞、補充墊料，每周耙糞調整墊料2～3次，攪拌深度10 cm以上，到90日時全面翻弄一次；豬飼料中添加飼用益生菌，添加量為豬體重30 kg以下按0.1%，30～60 kg時按0.15%，60 kg以上時按0.2%比例添加；豬出欄后，墊料放置干燥2～3日，方可再次利用。

7 豬舍副產物資源化技術體系

豬舍副產物資源化技術體系是把飼料通過豬及其發酵床轉化為墊料，墊料通過食用菌轉化為基質，基質通過細菌轉化為肥料，肥料再通過玉米轉化為飼料，以此循環。循環過程中產生對人有用的如豬肉、食用菌、玉米等。該體系的產業要求包括養豬公司、食用菌廠和有機肥廠三個部分，但目前很難做到。

豬糞墊料可直接種蘑菇。蘑菇主要用牛糞做基質，由于福建養牛較少，牛糞的價格比蘑菇還高，所以用發酵3個月到1年的發酵床墊料直接替代部分牛糞，效果較好。豬糞墊料還可接種功能微生物，發酵做成抗線蟲、抗病害的生物肥藥，具有營養、抗病、促長、綠色、增效等功能。還可經集中加工、造粒生產有機肥。

8 討論

8.1 微生物發酵床是治理養豬污染的唯一有效方法

豬糞堆肥能處理固形物，但氣體和液體無法治理；沼氣轉化可進行碳源轉化，但沼渣和氣體無法治理；種養結合方式對糞肥的消納能力有限，且液體和氣體無法治理；物理處理、化學處理和微生物法成本均較高，且豬場的氣體、液體無法治理；只有發酵床法可對固體、液體、氣體、病原同時處理，是治理養豬污染的唯一有效方法。

8.2 發酵床的缺點

首先發酵床養豬的產業鏈構建改變了單純養豬的業態，養豬戶除養豬外還要賣肥料、加工原料、生產食用菌，一般養殖戶無法做到；其次養床就是養豬增加了技術難度；第三腐殖質當成副產物觀念上增加了成本，需把腐殖質做好并賣出去；第四是周期性墊料填挖增加了工作量；最后墊料資源替代和加工復雜了養豬過程。

8.3 發酵床的爭議來源

首先發酵床改變了傳統養豬觀念，不按規則出牌。其次發酵床改變了傳統養豬業態，多條產業鏈交織。第三發酵床改變了傳統養豬操作規程，傳統養豬的清掃、消毒等變成了養床就是養豬，不再需要打掃衛生、沖水。第四改變了傳統養豬收益，要的是腐殖質，注重回收70%的飼料轉化成肥料的收益，豬肉只作為效益的平衡，如果豬糞轉化好了，收益就非常高，白賺豬肉。第五是改變了傳統養豬結構，腐殖質為主，附帶豬肉。第六改變了傳統養豬方式，知識的多樣化要求博士生才能養豬。

8.4 微生物發酵床人工腐殖質工業化生產技術是發展方向

微生物發酵床人工腐殖質工業化生產技術要用工業化的生產技術來做，用規模化的機械來生產，以生豬生產為核心，同時擁有墊料加工廠、基質加工廠、產品加工廠，生產生物肥料、食用菌棒、育苗基質，以豬為生物反應器生產人工腐殖質，加工產品順帶產生豬肉。此模式要注意產業鏈的銜接，一是人工腐殖質生產：70%的飼料轉化為豬糞，接種微生物形成腐殖質。二是食用菌產業：加工為食用菌培養基，將其滅菌后接種食用菌栽培菌袋出售。三是生物肥藥產業：腐殖質、菌糠等副產物接入功能微生物，加工成顆粒劑作為功能性微生物肥料 （生物肥藥）。

8.5 關于基質墊層接種菌種問題

因為基質墊層沒有進行消毒，墊料發酵是個自然接種的過程，其次接入的菌種數量少，品種單一，難以成為基質墊層的功能優勢菌群，所以豬場基質墊層接種微生物菌種的必要性值得討論，接入的菌種作為先導菌種，可讓墊料和水混合后能夠比較快地發生作用，產生熱量，作用僅此而已。研究表明，發酵床到中期、后期，接入的菌株在基質墊層發酵過程幾乎不存在，或者不用接菌本身就有。因此接入菌不能作為生產成本來阻礙產業的發展。

8.6 關于基質墊層的原料來源與管理

基質墊層用量很大，原料來源十分重要，因地制宜地尋找替代品是產業發展的關鍵。基質墊層的厚度與豬糞的數量建立的發酵平衡和養殖輪次是關鍵，不必硬性規定厚度，而是根據實際情況決定厚度。一般可以是20～80 cm，養殖的時間可以根據發酵指數，3～36個月不等。

8.7 關于零污染養豬遠程監控的問題

零污染養豬遠程監控，利用GPS、無線通訊、計算機網絡技術，實現溫度、濕度、H2S、CO2、NH3、COD及BOD的系統監控，同時結合養豬防疫、豬場管理、產品追朔制度，建立豬場數據中心，對于整個生豬產業的發展具有重要意義。

8.8 針對微生物發酵床可能提出的問題

首先墊料來源不是問題，秸稈等都可以替代，問題在于基質能否賣出去。其次，發酵床具有一定的生物防治作用，但還需要科研人員進一步研究動物病害問題。如果微生物發酵床產生入侵生物問題，造成的危害會很嚴重，但因發酵床使用過程中先導微生物不很重要，且我們能按上文所說的指標從本地篩選最適合的微生物，實現微生物本土化，解決入侵生物問題。人工腐殖質技術相對傳統養殖投入較高，但能夠掙回70%的飼料成本，高投入、高產出。關于墊料的重金屬污染問題，我們要清楚發酵床本身不會產生重金屬污染，重金屬是從飼料中來并積累的，控制重金屬污染的核心是控制飼料中的重金屬含量。最后應用機械化操作來降低工人勞動強度。