龐廣輝，齊莉莉，姜軍坡，倪 俊，王 偉，朱寶成，馮麗麗，王世英*

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071001；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所，河南 鄭州 450002)

隨著養(yǎng)殖向集約化和高密度方向發(fā)展，圈舍環(huán)境污染已經(jīng)成為制約我國(guó)生豬健康養(yǎng)殖的重要因素，環(huán)境對(duì)畜禽生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)率可達(dá)30%～40%[1-2]。豬糞尿產(chǎn)生的有害氣體對(duì)環(huán)境、養(yǎng)豬生產(chǎn)及人類的危害已引起人們的普遍關(guān)注[3-4]。降低糞尿污染、減少NH3和H2S等有害氣體的產(chǎn)生與排放已成為發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)的迫切需求，也是當(dāng)前畜牧領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一[5-6]。據(jù)測(cè)算，1個(gè)年出欄10萬(wàn)頭的豬場(chǎng)每小時(shí)排放約158 kg的NH3[7]、13.5 kg的H2S，污染半徑達(dá)5 km[8]。為此，我國(guó)規(guī)定保育豬舍、哺乳豬舍NH3含量不超過(guò)20 mg/m3，H2S的含量不超過(guò)8 mg/m3，其他階段要求豬舍NH3含量不超過(guò)25 mg/m3，H2S含量不超過(guò)10 mg/m3[9]。

為了降低豬舍有害氣體的含量，可以采取通風(fēng)換氣、飼糧中添加吸附性除臭劑、氨基酸平衡日糧[10]、降低飼料中粗蛋白水平[11]、定期清理圈舍糞便及使用氣體吸附劑等措施?？莶菅挎邨U菌(B.subtilis)等微生物可以通過(guò)飼喂途徑在腸道或在體外起到降低有害氣體排放的作用[2,12]，且可利用微生物的生理代謝作用減少有害氣體產(chǎn)生，具有效率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前有害氣體減排的重要途徑之一[13]?？莶菅挎邨U菌Z-27菌株是河北農(nóng)業(yè)大學(xué)制藥工程系實(shí)驗(yàn)室以產(chǎn)蛋白酶等多種消化酶和抑制腹瀉病原菌等為主要篩選指標(biāo)，從健康豬糞便中分離得到的[14],具有提高豬腸道消化酶活力、維護(hù)腸道微生態(tài)、防治腹瀉、提高飼料利用率等作用[15-16]。將0.1%的Z-27菌劑按添加至育肥豬飼料中，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)豬舍空氣中NH3、H2S的含量，檢測(cè)豬舍空氣中的細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌數(shù)量，測(cè)定糞、尿pH值，測(cè)定新鮮糞尿混合物中NH3、H2S的釋放量，以探討該菌劑對(duì)豬舍內(nèi)環(huán)境及育肥豬生長(zhǎng)性能的影響，為生豬健康生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 菌劑和培養(yǎng)基

Z-27飼用微生態(tài)制劑，簡(jiǎn)稱Z-27菌劑，為枯草芽孢桿菌制劑，活菌(芽孢)含量為1.0×1010cfu/g，由河北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院制藥工程系研制，河北眾邦生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)提供。育肥豬飼料中最適添加量為0.1%[15]。

營(yíng)養(yǎng)瓊脂(NA)培養(yǎng)基配制參照文獻(xiàn)[17]，用于計(jì)數(shù)豬舍空氣中細(xì)菌總數(shù)。伊紅美藍(lán)(EMB)瓊脂培養(yǎng)基配制參照文獻(xiàn)[18]，用于鑒別、計(jì)數(shù)豬舍空氣中大腸桿菌數(shù)量。

1.2 主要儀器

便攜式智能環(huán)境氣體檢測(cè)儀，可同時(shí)記錄空氣中的NH3、H2S、溫度、濕度等指標(biāo)。NH3、H2S的檢測(cè)量程均為0～100 mg/m3，分辨率為0.1 mg/m3。

1.3 試豬分組和管理

飼喂試驗(yàn)于12月1日—15日在河北省保定市侯村大莊養(yǎng)殖有限公司進(jìn)行，共15 d。按體質(zhì)量、日齡相近的原則，選取400頭50 kg左右健康杜×長(zhǎng)×白三元雜交育肥豬，隨機(jī)平均分為對(duì)照組和試驗(yàn)組，每組1棟豬舍，每棟20欄，每欄10頭豬。對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)日糧(河北方田飼料有限公司提供的T3-25A通用型豬用25%濃縮料，配以68%玉米粉和7%的麩皮)，試驗(yàn)組在基礎(chǔ)日糧中添加0.1%的Z-27菌劑。每棟豬舍整體東西長(zhǎng)約100 m，南北寬約10 m，豬欄分列南、北2排，每排10個(gè)豬欄，中間為約1.5 m的過(guò)道。在豬舍頂部設(shè)有主動(dòng)通風(fēng)換熱系統(tǒng)，由帶夾層的管道和排風(fēng)扇組成，試驗(yàn)期間均正常開(kāi)啟。人工清糞，每天上午8:00—9:00清糞一次。每天定時(shí)添料，旋轉(zhuǎn)式漏料器和擠壓式飲水器可以使豬自主采食、飲水。每天早晨8:00觀察記錄這2組(棟)豬舍溫度，溫度計(jì)放在豬舍中間和東西兩頭，離地面高度0.7 m。

1.4 豬糞、尿樣品的采集

每天采集豬糞樣品于滅菌牛皮紙袋中，每組(棟)至少取3欄，每欄至少取3頭豬的糞便；分別于試驗(yàn)開(kāi)始的第0、3、6、9、12、15天早晨(豬剛睡醒時(shí))采集豬尿，每組(棟)至少取3欄，每欄至少取3頭豬的尿樣。將豬糞、尿樣品采集后及時(shí)送至河北農(nóng)業(yè)大學(xué)制藥工程系試驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。

1.5 豬舍空氣中NH3、H2S含量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

在豬舍中軸線上，等間距選取3個(gè)點(diǎn)，分別位于東、中(過(guò)道中間)、西(豬舍門附近)，垂直方向2個(gè)，分別為接近地面和距離地面1.0 m。每天測(cè)NH3、H2S含量3次，即7:00—8:00、13:00—14:00和19:00—20:00各測(cè)1次。測(cè)定前豬舍門窗呈關(guān)閉狀態(tài)，將監(jiān)測(cè)儀置于空氣中，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄并取平均值。

1.6 豬舍空氣中細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌數(shù)量的檢測(cè)

分別于試驗(yàn)開(kāi)始的第0、3、6、9、12、15天上午清糞前，按照文獻(xiàn)[17]中的自然沉降法檢測(cè)豬舍空氣中細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌數(shù)量。選擇5個(gè)采樣點(diǎn)，即室內(nèi)墻角對(duì)角線交點(diǎn)為1個(gè)采樣點(diǎn)，該交點(diǎn)與4個(gè)墻角連線的中點(diǎn)為另外4個(gè)采樣點(diǎn)。采樣高度為1.2～1.5 m。采樣點(diǎn)均遠(yuǎn)離墻壁l m以上，并避開(kāi)了空調(diào)、門窗等空氣流通處。將NA培養(yǎng)基平板置于采樣點(diǎn)處，打開(kāi)皿蓋，暴露5 min，蓋上皿蓋，翻轉(zhuǎn)平板，置(37±1)℃恒溫箱中，培養(yǎng)48 h，計(jì)數(shù)每塊平板上生長(zhǎng)的菌落數(shù)，求出每天全部5個(gè)采樣點(diǎn)的平均菌落數(shù)，以此代表該日豬舍空氣中細(xì)菌總數(shù)。結(jié)果以每平皿菌落數(shù)(cfu)表示。

利用EMB培養(yǎng)基平板進(jìn)行以上步驟操作后，選擇30～300個(gè)菌落的平板根據(jù)菌落大小、顏色、邊緣、表面及透明度等計(jì)數(shù)可疑菌落數(shù)，然后采用文獻(xiàn)[18]中的大腸桿菌MPN法計(jì)數(shù)確定大腸桿菌數(shù)量。求出當(dāng)天全部5個(gè)采樣點(diǎn)的平均大腸桿菌菌落數(shù)，以此代表該日豬舍空氣中大腸桿菌總數(shù)。結(jié)果以每平皿菌落數(shù)(cfu)表示。

1.7 豬糞、尿樣品pH值檢測(cè)

每天稱取對(duì)照組和試驗(yàn)組豬糞樣品各3份，每份2.5 g，加10.0 mL蒸餾水，充分混合，利用雷磁PHS-3C酸度計(jì)測(cè)定pH值。利用酸度計(jì)直接測(cè)定豬尿的pH值。

1.8 新鮮豬糞尿混合物中NH3、H2S的48 h釋放量檢測(cè)

采集豬1 h內(nèi)的新鮮糞便，與等質(zhì)量的新鮮豬尿充分混勻，準(zhǔn)確稱取50.0 g裝入250 mL三角瓶中，25 ℃密封靜置，48 h后抽取三角瓶中50 mL的氣體，以小于0.005 L/min的速度注入0.005 mol/L的H2SO4和0.005 mol/L的碘溶液中吸收，分別采用納氏比色法[19]和碘量法[20]測(cè)定糞尿NH3和H2S的釋放量。

1.9 豬生長(zhǎng)性能測(cè)定

于試驗(yàn)開(kāi)始(第1天)和試驗(yàn)結(jié)束(第16天)的早晨8:00—9:00分別對(duì)試驗(yàn)組3個(gè)欄和對(duì)照組的3個(gè)欄的豬進(jìn)行稱質(zhì)量。將數(shù)只豬放進(jìn)專用鐵車，在地磅上稱取總質(zhì)量后減去運(yùn)送車的質(zhì)量即為數(shù)只豬的總質(zhì)量。統(tǒng)計(jì)這6欄豬的采食量，觀察并記錄豬的腹瀉和健康情況。

1.10 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件整理，SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，LSD法進(jìn)行組間差異顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 豬舍溫度變化

豬舍空氣中NH3、H2S的含量與舍內(nèi)溫度有一定的關(guān)系。在冬季，溫度越高糞尿中的微生物越活躍，生成NH3和H2S速度越快，也越容易揮發(fā)。從圖1可知，試驗(yàn)期間試驗(yàn)組豬舍和對(duì)照組豬舍的溫度基本一致。由此認(rèn)為，豬舍溫度對(duì)2組豬舍空氣中NH3、H2S的含量不會(huì)造成差異。

圖1 豬舍溫度變化

2.2 Z-27菌劑對(duì)豬舍空氣中NH3和H2S含量的影響

2.2.1 Z-27菌劑對(duì)豬舍空氣中NH3含量的影響 從圖2可以看出，飼料中添加Z-27菌劑后，隨著時(shí)間的推移，試驗(yàn)組空氣中的NH3含量逐漸降低，8 d達(dá)到較低水平，之后基本保持穩(wěn)定；對(duì)照組在整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)NH3含量均保持高位水平。這與飼喂Z-27菌劑后，育肥豬或仔豬腸道消化酶活力、糞便殘留營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等的消長(zhǎng)規(guī)律相一致[15-16]。由表1可知，試驗(yàn)組8～15 d豬舍空氣中NH3平均含量較對(duì)照組降低了63.27%(P<0.01)。

圖2 Z-27菌劑對(duì)豬舍空氣中NH3含量的影響

表1 Z-27菌劑對(duì)試驗(yàn)后期豬舍空氣中NH3含量的影響 mg/m3

注：同列中不同大、小寫(xiě)字母分別表示在0.01、0.05水平差異極顯著、顯著，表2、表4、表5、表7同。

2.2.2 Z-27菌劑對(duì)豬舍空氣中H2S含量的影響 從圖3可以看出，飼料中添加Z-27菌劑后，豬舍空氣中H2S含量的變化規(guī)律與NH3含量的變化規(guī)律基本相同，隨著時(shí)間的推移，試驗(yàn)組空氣中的H2S含量逐漸降低，7 d后達(dá)到較低水平，之后基本保持穩(wěn)定。而對(duì)照組在整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)H2S含量均保持高位水平。由表2可知，試驗(yàn)組8～15 d空氣中H2S的平均含量較對(duì)照組降低了54.61%(P<0.01)。

圖3 Z-27菌劑對(duì)豬舍空氣中H2S含量的影響

表2 Z-27菌劑對(duì)試驗(yàn)后期豬舍空氣中H2S含量的影響 mg/m3

2.3 Z-27菌劑對(duì)豬舍空氣中細(xì)菌和大腸桿菌數(shù)量的影響

Z-27菌劑具有抑制腹瀉病原菌的作用，對(duì)腸道中不同的菌群產(chǎn)生促進(jìn)或抑制作用，會(huì)對(duì)豬舍空氣中的不同微生物數(shù)量產(chǎn)生影響。從表3可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組豬舍空氣中細(xì)菌、大腸桿菌的數(shù)量逐漸減少，6 d時(shí)達(dá)到顯著水平(P<0.05)，9、12、15 d均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。試驗(yàn)組9～15 d豬舍空氣中細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌總數(shù)較對(duì)照組分別降低了46.68%(P<0.01)和59.89%(P<0.01)。

表3 Z-27菌劑對(duì)豬舍空氣中細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌數(shù)量的影響 cfu

注：同列相同項(xiàng)目中不同大、小寫(xiě)字母分別表示在0.01、0.05水平差異極顯著、顯著，表6同。

2.4 Z-27菌劑對(duì)豬糞、尿pH值的影響

2.4.1 對(duì)豬糞pH值的影響 豬糞的pH值高低會(huì)影響NH3、H2S等有害氣體從豬糞中的釋放速度和揮發(fā)量。利用酸度計(jì)每天測(cè)定試驗(yàn)組和對(duì)照組豬糞的5倍稀釋液的pH值，并分別計(jì)算平均pH值，以此代表當(dāng)天2組豬糞的pH值。從圖4可以看出，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)初期試驗(yàn)組豬糞的pH值呈逐漸降低的趨勢(shì)，到試驗(yàn)中后期試驗(yàn)組豬糞的pH值基本保持穩(wěn)定。由表4可知，試驗(yàn)組豬糞的pH值比對(duì)照組降低0.54(P<0.05)。pH值降低使豬糞中以NH4+形式存在的氮素得以保留，不利于NH3的形成和揮發(fā)，對(duì)降低豬舍空氣中NH3的含量有一定作用。

圖4 Z-27菌劑對(duì)豬糞pH值的影響

組別時(shí)間/d89101112131415平均值對(duì)照組7.14±0.37a7.08±0.64a6.92±0.38a7.09±0.46a6.96±0.46a7.13±0.21a7.10±0.52a7.08±0.34a7.06±0.42a試驗(yàn)組6.49±0.37b6.41±0.33b6.58±0.42b6.57±0.38b6.52±0.29b6.56±0.64b6.47±0.23b6.58±0.27b6.52±0.37b

2.4.2 對(duì)豬尿pH值的影響 分別于0、3、6、9、12、15 d取試驗(yàn)組和對(duì)照組的豬尿樣品，測(cè)定并計(jì)算當(dāng)天的平均pH值(表5)。試驗(yàn)組9～15 d尿液的pH值較對(duì)照組降低0.86(P<0.05)。這可能與Z-27菌株除了能產(chǎn)生蛋白酶外，還能產(chǎn)生淀粉酶、脂肪酶及纖維素酶等多種消化酶，提高飼料中供能物質(zhì)的利用率，降低氨基酸分解代謝有關(guān)。pH值的降低不利于尿中氨的形成與揮發(fā)，從而降低豬舍空氣中NH3的含量。

表5 Z-27菌劑對(duì)豬尿pH值的影響

2.5 Z-27菌劑對(duì)新鮮豬糞尿NH3和H2S釋放量的影響

從表6中可知，試驗(yàn)組9～15 d新鮮豬糞尿混合物中NH3、H2S的48 h釋放量較對(duì)照組分別下降了32.76%(P<0.01)、35.69%(P<0.01)?？梢?jiàn)，Z-27菌劑除了能在豬腸道起作用外，在豬體外還可抑制糞尿有害氣體產(chǎn)生和揮發(fā)。

表6 Z-27菌劑對(duì)豬糞尿NH3和H2S釋放量的影響 mg/L

2.6 Z-27菌劑對(duì)豬生長(zhǎng)性能的影響

稱取豬只始質(zhì)量和末質(zhì)量，統(tǒng)計(jì)各組采食量，計(jì)算料重比，結(jié)果見(jiàn)表7。養(yǎng)豬生產(chǎn)中飼料成本占總成本的比例約為60%～80%[21]，因此，提高飼料利用率是許多微生態(tài)制劑需要追求的功能之一。由表7可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組均增質(zhì)量提高10.38%(P<0.05)，料重比降低9.05%(P<0.05)；試驗(yàn)組腹瀉率降低了60.06%(P<0.01)。說(shuō)明Z-27菌劑能夠顯著提高育肥豬的生長(zhǎng)性能。

表7 Z-27菌劑對(duì)育肥豬生長(zhǎng)性能的影響

3 結(jié)論與討論

生豬的規(guī)?；a(chǎn)不可避免會(huì)產(chǎn)生NH3、H2S等有害氣體。在豬舍內(nèi)這些氣體不僅影響豬的正常生長(zhǎng)，還可誘發(fā)疾病，給養(yǎng)豬業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，NH3排出舍外會(huì)引起大氣環(huán)境污染，NH3中的氮沉降后還可引起土壤和水體酸化[5]。由枯草芽孢桿菌等微生物制成的微生態(tài)制劑具有對(duì)動(dòng)物無(wú)毒無(wú)害、無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)，可以降低畜禽糞便NH3、H2S的排放，已經(jīng)成為畜牧業(yè)減排的研究方向之一。王曉霞等[22]在肉雞基礎(chǔ)日糧中添加果寡糖和枯草芽孢桿菌，取新鮮雞糞放入三角瓶中密閉自然發(fā)酵，結(jié)果表明，試驗(yàn)組NH3和H2S的3 d散發(fā)量較基礎(chǔ)日糧組分別降低62.14%和28.49%。劉鶇等[12]將含有枯草芽孢桿菌的復(fù)方制劑添加到仔豬飼料中，對(duì)豬舍NH3的平均除臭率為33%，最高除臭率可達(dá)61%。楊峰[23]在仔豬飼料中添加枯草芽孢桿菌制劑，研究了其對(duì)NH3排放的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，添加量為0.3%和0.5%時(shí)，可使豬尿中總氮、氨氮及糞便脲酶活性顯著降低；添加量為0.1%、0.3%和0.5%時(shí)，豬舍空氣中NH3含量分別降低34.1%、48.6%和50.3%；添加量為0.5%時(shí)，豬糞pH值由7.56降為7.03。Z-27菌劑添加至飼料中，可以利用胃腸道內(nèi)環(huán)境生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶和脂肪酶等外源消化酶，全面提高飼料中包括蛋白質(zhì)在內(nèi)的各種營(yíng)養(yǎng)成分的利用率[15-16,24]，可提高氮素在豬體內(nèi)的沉積，降低含氮素物質(zhì)通過(guò)糞尿的排泄量，最終可降低豬舍空氣中NH3等有害氣體的含量。

本研究結(jié)果表明，飼喂Z-27菌劑能顯著降低育肥豬新鮮糞尿混合物中NH3和H2S的48 h釋放量，其原因可能有以下幾方面。首先，Z-27菌株在豬腸道食糜中生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生蛋白酶等消化酶，提高腸道消化酶活力，提高了飼料蛋白等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率[15]，減少含氮、含硫物質(zhì)的排放，從源頭減少了形成NH3、H2S的物質(zhì)基礎(chǔ)。其次，pH值是影響糞便氨態(tài)氮揮發(fā)的主要因素之一，影響著溶解氨和氣態(tài)氨之間的平衡。pH值降低有利于糞便中溶解氨的存在，減少氣態(tài)氨向空氣中的揮發(fā)，降低NH3釋放量。此外，Z-27菌劑是從健康豬腸道分離得到的菌株，可以利用溶解氨作為氮源[14]，當(dāng)其隨糞便排出體外后，能繼續(xù)利用糞便中的溶解氨及其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，使氨態(tài)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榫w蛋白氮，從而降低糞便中氨態(tài)氮的總量，減少氨氣排放。

綜上，在基礎(chǔ)日糧中添加0.1%的Z-27菌劑可降低豬舍空氣中NH3、H2S含量、細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌總數(shù)，降低豬糞、尿的pH值，降低豬糞尿混合物中NH3、H2S釋放量，還能提高育肥豬的生長(zhǎng)性能、防治腹瀉。