崔曉東，陳 余，王 梁，賈亞雄，苗 燕，程柏叢，謝實勇

（北京市畜牧獸醫(yī)總站，北京 100107）

發(fā)酵床生態(tài)養(yǎng)豬技術(shù)是建立有機(jī)循環(huán)農(nóng)業(yè)的有效手段。通過對發(fā)酵床養(yǎng)豬使用后的墊料進(jìn)行發(fā)酵處理，可為種植業(yè)提供有機(jī)肥，而果園田園產(chǎn)生的樹枝、秸稈可提供墊料原料。生產(chǎn)中常用的發(fā)酵厚床，厚度多在70～120 cm，如能降低床體厚度，并使用廉價墊料（樹枝、秸稈等）來降低成本，以及調(diào)整發(fā)酵床運(yùn)行周期以適應(yīng)施肥節(jié)律，最終的墊料在發(fā)酵后則可直接還田，增加有機(jī)肥的產(chǎn)量，實現(xiàn)循環(huán)農(nóng)業(yè)。目前在實際生產(chǎn)中，對發(fā)酵床養(yǎng)豬多憑經(jīng)驗，缺乏相關(guān)理論數(shù)據(jù)支持，床體厚度也是憑著經(jīng)驗值設(shè)定，因此，有必要通過具體研究，探索有效的床體厚度，以建立一種生態(tài)循環(huán)的發(fā)酵薄床養(yǎng)豬模式。

本試驗的目的是在不同墊料厚度的條件下，探明發(fā)酵薄床的升溫規(guī)律、水分變化規(guī)律、pH 變化規(guī)律和微生物變化規(guī)律等，在科學(xué)有效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計下，明確發(fā)酵薄床的最低有效厚度，為實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點(diǎn)

本試驗在北京市昌平區(qū)某養(yǎng)豬場進(jìn)行，試驗用的發(fā)酵池尺寸為1.5 m×1.5 m，共使用15 個，發(fā)酵池四周為磚墻結(jié)構(gòu)，底部為土壤夯實地面。

1.2 試驗材料

試驗用的墊料為干燥、未發(fā)霉的玉米秸稈、鋸末和稻殼；試驗用的豬糞在豬場收集。

1.3 試驗設(shè)計

本試驗?zāi)M實際生產(chǎn)的條件下，不同厚度對墊料基礎(chǔ)參數(shù)的影響情況。試驗設(shè)1 個對照組，3 個處理組，每組3個重復(fù)。對照組的墊料厚度為70 cm，處理組的墊料厚度分別為30、40、50 cm，墊料均由稻殼和鋸末組成，稻殼和鋸末的體積比為3 ∶2。發(fā)酵菌種購自北京綠達(dá)源科技有限公司，菌種由酵母菌、放線菌、芽孢桿菌、乳酸菌等組成，菌種添加量為2.32 kg/m3。

根據(jù)日本洛東厚墊料養(yǎng)豬的經(jīng)驗及我國第1 次污染源普查的相關(guān)數(shù)據(jù)，確定出豬糞添加量以及飼養(yǎng)密度，豬糞添加量按照50 kg 育肥豬每周的實際排糞量以周為單位進(jìn)行添加（育肥豬的排糞量為1.5 kg/d），飼養(yǎng)密度按照0.8頭/m2，各組加水混勻調(diào)制含水率在65%～70%之間。在試驗的第1、5、7、9、16、23、30、37、44 天，在各組發(fā)酵床的中部（即不同組別的15 、20 、25 、35 cm 處）及墊料表面（各組均在離墊料表面5 cm 處）分別測定其溫度和濕度，并對中部墊料進(jìn)行多點(diǎn)取樣；將各試驗組墊料中部的取樣（不少于300 g，混勻）放在冰箱里冷藏，用于測定pH和大腸桿菌菌群數(shù)量。

1.4 測定指標(biāo)和方法

試驗過程中，在第1、5、7、9、16、23、30、37、44 天，分別在14:00測定并記錄各組墊料中部、表面溫濕度及室溫。

墊料中部溫濕度用Aquaterr T-300 土壤測定儀測定；樣品用去離子水按1 ∶10 的比例稀釋，以pH 計（sartorius PB-10）測定pH 值；大腸桿菌菌群數(shù)按GB7959-87 方法[1]測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用SAS 進(jìn)行統(tǒng)計，以P＜0.05 表示顯著性差異。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 物理形狀的變化

試驗開始時，各組墊料均呈淡黃色，16～23 d 以后，墊料的顏色開始逐漸加深（墊料的厚度越大，顏色變化程度越小）；在同一組墊料中，濕度自上而下逐漸變大；到試驗結(jié)束時，各組墊料未出現(xiàn)霉變的現(xiàn)象；整個試驗過程中，豬糞的味道不明顯。

2.2 發(fā)酵溫度的變化

2.2.1 墊料中部溫度變化規(guī)律

發(fā)酵床溫度的升高是由于微生物分解豬排泄物及墊料中富含的有機(jī)物時釋放的大量熱能而引起。發(fā)酵床升溫及維持溫度狀況是發(fā)酵床養(yǎng)豬工藝最重要參數(shù)之一，溫度的變化可以反映墊料中部微生物活性的變化，發(fā)酵床達(dá)到并維持理想的溫度有利于微生物的活動，并對有害微生物起到殺滅和抑制的作用[2]。本試驗結(jié)果表明，各試驗組溫度變化趨勢基本相同，都呈先急劇上升后平穩(wěn)下降的趨勢。30、40、50、70 cm 的發(fā)酵床中部溫度隨著墊料厚度的增加而增高，中部最高溫度分別達(dá)41.1、51.8 、53.1 、57.3 ℃。隨著墊料厚度的增加，各試驗組的平均溫度顯著增加，且均顯著小于對照組（P＜0.05）。

2.2.2 墊料表面溫度變化規(guī)律

發(fā)酵床表面溫度主要由墊料發(fā)酵釋放的熱量和室溫共同決定，由結(jié)果可以看出，不同厚度的發(fā)酵床表面溫度變化趨勢基本相同（如圖2 所示）。隨著墊料厚度的增加，30、40、50 cm 試驗組的平均溫度顯著增加，且均顯著小于對照組（P＜0.05）。

圖1 發(fā)酵床中部溫度變化曲線

圖2 不同厚度發(fā)酵床表面溫度變化曲線

圖3 不同厚度發(fā)酵床濕度變化曲線

圖4 不同厚度發(fā)酵床pH 變化曲線

2.3 濕度的變化

水分是好氧發(fā)酵過程中重要的控制因素，好氧發(fā)酵的過程中，水分的多少直接影響發(fā)酵過程中墊料的理化性質(zhì)，從而影響好氧發(fā)酵的反應(yīng)速度[3-5]。在發(fā)酵床養(yǎng)豬生產(chǎn)中，合理的含水率不僅可以快速地提高發(fā)酵初期的溫度，而且同樣在維持發(fā)酵的連貫性上起著重要的作用，選擇合理的水分值并掌握水分蒸發(fā)量對今后確定發(fā)酵薄床養(yǎng)豬豬舍通風(fēng)量有著重要的指導(dǎo)意義。水分散失的一個重要途徑是由于高溫造成水分通過墊料表面蒸發(fā)。比較各試驗組的濕度變化，30、40、50 cm 各試驗組的平均濕度差異不顯著，對照組的平均濕度顯著低于3 個試驗組（P＜0.05）。從圖3 可以看出，各試驗組水分的變化均呈緩慢下降趨勢，試驗結(jié)束時墊料的含水率為45%～50%，水分損失率為20%～25%。

2.4 pH 的變化

好氧發(fā)酵依賴于微生物的作用，而研究表明微生物生長的適宜pH 范圍一般在6.0～8.5[6]，適宜的pH 可使微生物有效地發(fā)揮作用，而pH 太高或太低都會影響好氧堆肥的效率。從試驗結(jié)果看，各組的pH 呈先急劇上升后平穩(wěn)下降的趨勢，30、40、50 cm 的試驗組平均pH 差異顯著，且均顯著高于對照組（P＜0.05）。前期pH 上升的原因是有機(jī)氮在微生物的作用下發(fā)生強(qiáng)烈的礦化分解并產(chǎn)生大量的氨和氨氮，從而導(dǎo)致墊料pH 上升，后期pH 下降是由于NH3 揮發(fā)速率降低以及在好氧發(fā)酵的后期由于硝化作用產(chǎn)生大量的H+造成[7]，另外有機(jī)物分解產(chǎn)生的有機(jī)酸也是造成好氧堆肥pH 下降的原因。

2.5 大腸桿菌的變化

大腸桿菌是關(guān)系到食品安全的主要微生物。從表1 可以看出，隨著發(fā)酵的持續(xù)進(jìn)行，微生物含量是呈先下降后小幅上升的趨勢變化，這主要是因為發(fā)酵前期溫度升高，大腸桿菌得到有效地抑制，發(fā)酵后期隨著溫度的下降，大腸桿菌的數(shù)量又出現(xiàn)小幅回升，這表明發(fā)酵床的溫度可以對大腸桿菌的繁殖起到一定抑制作用。隨著墊料厚度的增加，30、40、50 cm 試驗組大腸桿菌菌數(shù)顯著減少，各試驗組大腸桿菌菌群數(shù)顯著高于對照組（P＜0.05），墊料產(chǎn)生的高溫對有害微生物起到一定抑制作用。

表1 大腸桿菌菌群數(shù)

3 結(jié)論

本試驗的結(jié)果表明，發(fā)酵床墊料的中部溫度和表面溫度都隨著墊料厚度的增加而升高；隨著發(fā)酵的進(jìn)行，水分含量逐漸降低，實際生產(chǎn)中應(yīng)該補(bǔ)充水分的含量；各試驗組的pH 呈先升高后下降的趨勢，并在適宜微生物生長的范圍內(nèi)變化；墊料發(fā)酵產(chǎn)生的高溫對有害微生物有一定的抑制作用。

從試驗結(jié)果看，各試驗組的溫度顯著低于對照組，濕度、pH、大腸桿菌菌群數(shù)量顯著高于對照組（P＜0.05）。墊料厚度為30 cm 的發(fā)酵薄床中部最高溫度只有41 ℃，較40 cm 和50 cm 的最高溫度低10 ℃，此溫度下很多有害菌不能被殺滅；墊料厚度為50 cm 發(fā)酵薄床的平均溫度高于40 cm 僅1.35 ℃，平均pH 高于40 cm 為0.34，濕度差異不顯著，雖然50 cm 發(fā)酵床對大腸桿菌的抑制作用稍好于40 cm，但成本高出后者25%左右。墊料厚40 cm 發(fā)酵薄床的溫度、濕度、pH 等參數(shù)可以滿足發(fā)酵的正常運(yùn)行，綜合考慮以上因素，40 cm 是作為發(fā)酵薄床比較合適的厚度。

［1］ GB 7959-1987 糞便無害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中華人民共和國農(nóng)業(yè)部，1987.

［2］ 王巖. 養(yǎng)殖業(yè)固體廢棄物快速堆肥化處理[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3] Richuard T L,Hamelers H V M,Veeken A,et al.Moisture relationships in composting processes[J].Compost Science ＆Utilization,2002,10(4):286.

［4］ 羅維，陳同斌.濕度對堆肥理化性質(zhì)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報，2004，24（11）：2656-2663.

［5］ 欒炳志，焦洪超，林海. 發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料基礎(chǔ)參數(shù)研究[C]. 2010 年家畜環(huán)境與生態(tài)學(xué)術(shù)研討會論文集，通遼：2010年家畜環(huán)境與生態(tài)學(xué)術(shù)研討會，2010：412-416.

［6］ Haug R T. The practical handbook of compost engineering[M]. USA：Lewis Publishers Boca Raton,1993.

［7］ Eklind Y,Kirchmann H.Composting and storage of organic household waste with different litter amendments II:nitrogen turnover and losses[J]. Bioresource Technology,2000,（74）: 125-133.