微生物制劑在綠色生態養殖中的作用

吳逸飛，孫宏，姚曉紅，王新，柳永，湯江武

( 浙江省農業科學院植物保護與微生物研究所，浙江杭州310021)

摘要：隨著我國畜禽養殖業迅猛發展，開發友好可持續的綠色生態養殖手段，成為解決畜禽養殖污染的關鍵。微生物制劑作為一種安全高效的活菌制劑在抗生素替代、飼料原料品質改良和養殖污染防控等方面具有重要的作用。本文就微生物制劑在綠色生態養殖中的作用進行論述，探討解決畜禽養殖污染，構建綠色生態養殖環境的思路和途徑。

關鍵詞：微生物制劑; 作用效果; 機制; 生態養殖

中圖分類號: S 182 文獻標志碼: A 文章編號: 0528-9017( 2015) 01-0026-04

隨著我國畜禽養殖業的迅猛發展，其在保障城鄉畜禽產品供應、促進農民增收等方面發揮了重要作用。但養殖業的高速發展也導致了養殖過程中廢棄物大幅增加等問題，致使畜禽養殖污染日趨嚴重。根據《全國畜禽養殖污染防治“十二五”規劃》中的調查數據，僅2010 年，全國畜禽養殖業的化學需氧量、氨氮排放量已分別達到1 184 萬t和65 萬t，占全國排放總量的45% 和25%，畜禽養殖污染已經成為我國環境污染的主要來源。因此，開發和構建友好可持續的綠色生態養殖手段，減少污染物排放，成為畜禽養殖污染急需解決的問題。微生物制劑是一類在現代生物工程、發酵工程和細胞工程理論指導下，經特殊加工工藝制成的活菌制劑，常用的微生物制劑主要包括芽孢桿菌、乳酸菌及酵母菌等［1］。狹義的微生物制劑主要指用于飼料添加劑的微生態制劑，其在畜禽養殖中主要用于改善畜禽腸道菌群，提高畜禽生產性能的作用; 而廣義的微生物制劑還包括用于制備功能性發酵飼料的菌劑和用于畜禽養殖過程中污染物控制的微生物制劑等多個方面。本文對微生物制劑在畜禽養殖中的作用效果進行概括和總結，并進一步探討其可能的作用機制。

1·微生物飼料添加劑可替代抗生素使用，促進食品安全

抗生素在畜牧養殖中的大規模使用在提高動物生產性能方面曾發揮了重要作用。但抗生素濫用，也造成了畜禽抗藥性增強，畜產品抗生素殘留等問題，嚴重危害人類健康。目前，歐盟已全面禁止抗生素在飼料中的添加，美國也僅保留了少數抗生素的使用，且對其用量有嚴格的控制，并已計劃從2015年開始，全面禁止抗生素在飼料中的添加。微生態制劑作為一種潛在的抗生素替代品，具有多種類似于抗生素的功能，可有效降低抗生素的使用。

1. 1 降低腹瀉率，增強畜禽免疫力

腹瀉問題一直是仔豬健康養殖過程中無法忽視的問題。腹瀉不但可導致仔豬生長減慢，抵抗力下降，嚴重時還會造成仔豬死亡，給養殖業帶來了嚴重的損失。研究表明，微生態制劑可顯著降低幼齡動物的腹瀉率。伍淳操等［2］將乳酸桿菌添加到斷奶仔豬日糧后，可顯著降低仔豬腹瀉率; 同時提高IgA、IgG 等多種免疫球蛋白的水平。肉雞試驗也發現，日糧中添加微生態制劑可預防育雛期間的腸道白痢等疾病的發生，增強雞的免疫能力，降低死亡率［3］。微生態制劑降低幼齡動物腹瀉的功能可能具有多種機制，微生態制劑降低畜禽腹瀉率的作用可能與其可在腸道內競爭性抑制大腸桿菌等病原菌有關。同時，飼料中的有益微生物也可通過黏附作用對胃腸壁細胞進行保護，減少有害病原微生物與腸道細胞的接觸。此外，微生態制劑還可與有害菌爭奪氧、營養和附著點，競爭性的抑制有害菌的生長。本課題組前期研究表明，肉雞日糧中添加芽孢桿菌制劑后，腸道內的致病性大腸桿菌和沙門氏菌的數量顯著降低，而乳酸桿菌等有益菌的數量則顯著提高。同時，芽孢桿菌還能在肉雞腸道內進行正常代謝繁殖，從而在腸道微環境中作用很長的時間［4］。

微生態制劑在畜禽腸道內的另一個作用是可充當免疫激活劑，刺激胃腸道內免疫功能的完善，從而增強畜禽免疫力。該作用與腸道淋巴系統的發育緊密相關。研究表明，微生態制劑可與腸道上皮細胞表面的特殊受體蛋白TLＲ ( toll-like receptor) 結合，通過一系列細胞內級聯反應，最終激活細胞核內相關基因的表達，導致TNF-α等免疫細胞因子表達量的上調［5］。Tien 等［6］報道采用乳酸菌預先處理Caco-2 細胞可有效降低由沙門氏菌誘發的細胞內NF-kB途徑的激活。因此，添加微生態制劑可通過提高機體免疫力來抵抗外源病原微生物的感染。

1. 2 提高畜禽生長性能，減少排放

采用微生態制劑飼喂斷奶仔豬可顯著降低仔豬的料肉比，提高飼料的利用率。料肉比等生長性能的提升作用可能與畜禽在飼喂微生態制劑后消化功能的提高有關。微生物在腸道內可產生多種消化酶，如蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等，從而直接參與營養物質的代謝，提高腸道內食糜的消化水平。同時，乳酸菌在腸道內發酵可進一步降低腸道pH值，保護腸道乳酸菌等有益菌的數量。李維炯等［1］的研究發現，用微生態制劑飼喂育肥豬，可明顯提高育肥豬的生長速度，日增重可較對照組提高21%，飼料利用率提高15. 1%。章世元等［7］研究也表明，斷奶仔豬飼喂微生態制劑后，仔豬的日增重較對照組增加了13. 9%， 料重比降低了4. 21%，且飼料中脂肪、蛋白的表觀消化率均有所提高。

畜禽集約化養殖使得圈舍中氨氣、硫化氫等有害氣體濃度提高且很難排放。通過在飼料中添加微生態制劑，可有效抑制腸道內腐敗細菌的生長繁殖，大量減少生物胺、吲哚等惡臭物質的產生。據估算，豬場內使用微生態制劑后，可有效降低氨氣的排放達30%以上。Jeon等［8］的研究也表明，通過在飼料中添加有益微生物，可顯著降低育肥豬糞便中的氨、氮含量及揮發性脂肪酸含量。此外，由于飼料的消化利用率提高，糞便和尿液的排放也減少，可進一步減少對環境的污染。

2·作為飼料原料發酵劑，提高原料利用率，緩解飼料資源短缺

世界范圍內的糧食和飼用資源緊缺，使得微生物發酵飼料的研究受到重視。發酵飼料是在特殊微生物制劑的作用下，對飼用原料進行改良后的新型飼用原料。其不僅具有更佳的營養價值，同時還能起到促進畜禽生長、維持畜禽體內微生態平衡、增強畜禽免疫力的作用。

發酵功能飼料中乳酸菌大量繁殖，產生多種有機酸( 乳酸等) ，使飼料具有天然酸香味。發酵過程中通過微生物的作用還可有效去除飼料原料中的抗原和抗營養因子，改善飼料的適口性。以發酵棉籽粕為例，本實驗室曾采用芽孢桿菌、干酪乳酸菌等菌種混菌發酵棉籽粕，與原棉籽粕相比，棉籽粕經過發酵后可顯著提高粗蛋白、乳酸和粗灰分含量，降低粗纖維、粗脂肪和游離棉酚含量。與處理前的棉籽粕相比，微生物發酵使棉籽粕中的總氨基酸含量提高了13. 4%［9］。Hong 等［10］的研究表明，微生物發酵能有效降低豆粕中的抗營養因子和多種大豆抗原。同時，微生物在生長繁殖過程中可降解發酵物料中的蛋白質、多糖和脂肪為低分子量肽類、寡糖和游離氨基酸，同時產生多種功能營養成分，如有機酸、核酸、維生素等。此外，功能飼料中還含有大量益生菌，可作為微生態制劑進入動物腸道，從而發揮類似微生態制劑的功能。

動物應用試驗表明，采用發酵棉籽粕替代肉雞日糧中的豆粕后，飼糧中添加80 g·kg － 1的發酵棉籽粕顯著增加了肉雞的日增重。飼糧中添加80 g·kg － 1和120 g·kg － 1 的發酵棉籽粕均能顯著增加盲腸內容物中的乳酸桿菌數，同時顯著降低內容物中的大腸桿菌數。由此可見，飼糧適當添加發酵棉籽粕能提高肉雞的生長性能、菌群結構、腸道形態和消化酶活。同樣，將發酵飼料飼喂“杜長大”三元雜交育肥豬，其中低添加量試驗組與對照組相比，可提高豬末重和平均日增重，降低料肉比和日腹瀉頭數。在水產養殖方面，研究表明飼喂最高至240 g·kg － 1的發酵棉籽粕替代飼料中的魚粉，對魚類體長、全長、體高、肝體指數和肥滿度等體成分指標，均無顯著影響，表明發酵飼料可用于替代海水魚飼料中的魚粉［11－14］。因此，發酵功能飼料可有效改善飼料的品質和利用率，可用于替代高價值的飼料，以緩解優質飼料短缺和大大降低養殖成本。

3·作為養殖環境改良劑，減少污染物排放，改善生態環境

目前，全國范圍內規模化養殖場的數量占全部畜禽養殖數量的比重較低。由于低、小畜禽散養戶往往將未經處理的糞尿直接排放，造成糞便和污水中含有大量的氮、磷等營養物質，使水生生物過度繁殖、溶解氧含量急劇下降，最終導致養殖周邊水田和土壤的污染。據統計，浙江省非規模化養殖場的污染物排放量占到全省總量的1 /2 左右。同時，養殖場內氨氣和硫化氫濃度較高，也會導致大氣污染。目前，通過使用以光合細菌和有效微生物群( EM) 為主的微生物制劑，調控養殖環境，降低污染物濃度，減少養殖環境中硫化氫和氨氣的濃度，取得了較好的效果。

3. 1 養殖水體污染物控制

微生物制劑在養殖水體污染物的控制應用主要集中于水產養殖方面。微生物在水體中的主要作用為: 在有氧條件下，有氧作用產生的二氧化碳和水，可生成易被微生物、藻類和水生植物利用的氮、磷以及硫等營養鹽。在缺氧條件下，微生物的厭氧作用可將有機物分解為甲烷、氨和硫化氫。目前，光合細菌和EM菌劑是最為廣泛的用于水處理的菌劑。其主要作用是分解水中的有機物，降低水中的化學需氧量和生物需氧量，提升水中的溶解氧的含量，從而達到改善水質的目的。本實驗室通過高通量篩選的方式獲得多株可用于凈水的反硝化菌株，將其施用于養殖水體中后，蝦池亞硝酸鹽濃度低于0. 01 mg·L － 1，2 周后蝦池氨氮分別穩定在0. 26 ～ 0. 33 mg·L － 1和0. 35 ～ 0. 48 mg·L － 1，試驗過程中水體硝酸鹽和COD 保持穩定，總氮的去除率達到34. 1%以上［15 － 16］。

3. 2 養殖固體污染物控制

養殖過程中最主要的固態污染物是畜禽糞便。糞便對環境的污染表現為多個方面。一是由于對飼料營養物質消化吸收不全，畜禽糞便中往往殘留了相當數量的有機物，特別是含氮較多，極易被腐敗菌分解產生氨氣和硫化氫等惡臭物質。二是糞便中還殘留有沙門氏菌、致病弧菌等多種病原微生物。三是由于目前常采用高銅、高鋅日糧飼喂動物，糞便中殘留的重金屬也是潛在的污染來源。因此，如果對其不加以合理處理和利用，將會嚴重危及人類的健康與生存環境。

微生物制劑對糞便的處理作用也包括多個方面: 首先微生物制劑可有效抑制糞便中病原微生物的生長。同時，微生物制劑也可通過調節畜禽腸道菌群平衡的微生態環境，進而影響礦物元素的代謝。此外，微生物同礦物元素結合并能形成較易吸收的復合物，從而間接影響宿主對礦物元素的吸收。需要注意的是，微生物并不具備降解重金屬的能力，而是在治理過程中將重金屬濃縮成更易于畜禽利用的形式，從而減少重金屬的排放與污染。目前，采用微生物制劑手段處理畜禽糞便的研究已成為一個研究重點。

3. 3 養殖氣體污染物控制

畜禽養殖過程中的氣體污染主要是惡臭污染物，包括氨、硫化氫、吲哚和硫醇等物質。此類惡臭物質主要由動物對飼料中的含氮物質消化不完全，隨糞便排出后經厭氧微生物發酵分解而產生。養殖環境氣體污染物的主要危害是能直接危害畜禽的呼吸中樞，嚴重的會導致畜禽消化道疾病，直接影響畜禽的生產性能。

目前，微生物制劑用于養殖環境氣體污染物的控制主要包括2 個方面。一是通過在日糧中添加微生態制劑建立并恢復腸道內優勢菌群的數量( 如乳酸菌、雙歧桿菌等) ，從而建立微生態平衡。由于這些有益菌群可在腸道內產生有機酸、過氧化氫和細菌素等抑菌物質，從而抑制了腸道內腐敗菌的生長，降低了脲酶活性，減少了蛋白質向胺及氨的轉化，使腸內和血液中氨及胺的含量下降，最終實現減少隨糞便排出體外的氨等有害氣體的含量，改善舍內空氣質量。如朱萬寶等［17］在仔豬基礎日糧中添加0. 5%益生菌劑，結果顯示: 試驗組比對照組硫化物平均下降17. 4%，最高下降28. 5%; 氨氮平均下降19. 4%，最高下降33. 3%。二是通過直接在畜禽養殖環境中噴灑微生物制劑的方式來降低畜禽圈舍的廢氣污染。如專利CN103011543B［18］公開了一種微生物除臭劑，可廣泛用于畜禽糞尿、污泥的除臭。微生物制劑的除臭原理是通過微生物的作用將硫化氫還原，分解為硫和氫氣; 將氨氣轉變為氮氣和氫氣，從而達到除臭的目的。從長遠角度看，微生物除臭劑將具有廣泛的應用和開發前景。

4·小結

針對畜禽、水產養殖發展過程中面臨的食品安全、糧食安全和生態安全等問題，建立健全的畜禽綠色養殖體系已成為是畜牧業發展中亟須完成的一個重大課題。目前，以篩選獲得的高效微生態制劑為核心，通過建立用于替代飼用抗生素的微生態制劑開發技術、發酵飼料的高效利用技術、畜禽養殖環境綜合減排的微生物處理技術，可實現飼料組分的高效利用，提高畜禽抗病能力、降低死亡率，同時去除糞便臭味、降低抗生素使用和氮、磷排放，最終達到畜禽產品品質顯著改善和養殖環境的友好可持續。可以預見，隨著代謝工程、生物技術、發酵工程與微生物工程的進一步發展，結合納米技術和分子生物學等新興學科，微生物制劑在畜禽綠色養殖方面的應用將會越來越廣泛。

南寧微瑞生物科技有限公司簡介

本公司為廣西助農畜牧科技有限公司下屬公司，位于廣西南寧市高新區，成立于2005年08月08日，經營范圍包括生產及銷售混合型飼料添加劑；生物飼料、功能飼料及飼料添加劑的研究與開發；水質改良劑（除危險化學品）銷售與技術服務；環保產品銷售與技術服務；環境污染處理專用藥劑的制造與銷售；污水處理專用藥劑的制造與銷售、水質凈化專用藥劑的制造與銷售；垃圾無害化處理技術的研究與開發；環保技術開發、技術咨詢、技術服務；環保設備的研發、銷售；水污染治理；污水處理；環境治理。

其中，以生態健康養殖類主要生產復合益生菌產品、復合酶制劑產品，創新地采用多層包埋（包被）技術，使公認最難保存的乳酸菌都可以在常溫下長時間保存，且復合菌還可以直接用于飼料工廠制粒。廣泛用于各種畜禽動物、水產品、特種養殖上，產品價格低廉、效果好，在提高飼料消化吸收率的同時，還能夠顯著改善養殖環境，形成生態健康養殖，成為更深受眾多大型養殖公司選擇。

微生物（菌種）在我們養殖業、種植業、環保業、有機肥生產等都是必須的工具。動物、植物、微生物形成了三物循環，才有了我們現在的生活狀態。

    廣西助農畜牧科技有限公司的下屬公司南寧微瑞生物科技有限公司是一家專業生產各種微生物（菌種）和酶制劑的工廠，尤其在動物飼料與發酵、病死動物無害化處理、有機肥發酵、垃圾處理、污水處理、臭味消除、水肥發酵、生物菌肥等方面有非常強的優勢。生產以活力99生酵劑、粗飼料降解劑、養豬專用復合益生菌、堆肥快速腐熟劑、高熱腐熟菌、養殖場污水生物處理劑、高效持久生物除臭消毒劑等60余個產品在全國所有省市、十幾個國家都有我們大量的客戶，常年對外提供以下專業菌種（可以為您量身定做，甚至設計只有您的聯系方式的產品，下面描述的價格是指零售價，批量購買價格會低不少）。

一、在養殖動物飼料中的專業益生菌產品

1.針對單胃畜禽動物飼料中添加設計的專業益生菌產品。每噸飼料使用成本不超過20元，使用一周左右欄舍中臭味氨氣大幅度下降，降低料耗促進生長，并且明顯降低發病率和死亡率、改善動物產品品質等特點；

2.針對反芻動物飼料中添加設計的專業益生菌產品。每噸精料使用成本不超過25元，使用幾天快速降低欄舍中的臭味，促進生長和提高消化吸收率，形成健康養殖模式；

3.針對水產動物飼料中添加設計的專業益生菌產品。每噸使用成本不超過25元，明顯改善腸道并減少腸道和皮膚類疾病，降低料耗，改善水質。

我們的益生菌產品不是統一一種配方，而是針對不同動物專業進行設計，確保效果。

二、專業飼料發酵劑菌種產品

1.低纖維飼料固態專業發酵菌種（全價飼料、玉米、潲水、豆粕粕類、果渣、嫩青綠飼料等）。每噸飼料發酵成本不超過15元，含水量50%-100%均可發酵，效果遠超EM類菌，香醇可口且可以長時間保存。

2.高纖維飼料固態專業發酵菌種（各種秸稈、糠麩、豆渣、薯渣、菌糠等）。每噸飼料發酵成本不超過20元，含水量50%-100%均可發酵，效果遠超市場上大部分菌種及EM類菌，香醇可口且可以長時間保存。

3.青貯飼料專業發酵菌種。每噸青貯飼料發酵菌種成本不超過10元，發酵速度比自然發酵快約5倍，比EM菌及同類菌種產品快3倍以上。且青貯的飼料更加香醇動物喜吃、營養提高，可以保存更長時間。

三、有機肥生產糞便專業發酵菌種

1.各種動物糞便發酵成有機肥專業菌種。發酵1噸成本一般不超過10元，僅需7-10天就可以完成發酵，比自然發酵三個月快10倍左右，且發酵過程中氨氣、臭氣消除明顯，確保操作工人的健康，發酵完成的菌種為生物菌肥。

2.各種頑固性物質發酵專業菌種。如垃圾、秸稈、污泥、農副產品下腳料發酵成為有機肥的專業強力菌種，每噸發酵物菌種成本不超過15元，3天臭味快速降低，10天左右完成發酵。

3.工廠生產有機肥和專業生物菌肥菌種：工廠化生產有機肥需要將動物糞便與秸稈、淤泥、蔗泥等混合，發酵完成后還要確保每克有機肥含益生菌0.2億以上。專業復合型菌種發酵1噸成本不超過15元，發酵完成后添加專業有機肥益生菌每噸成本不超過10元。

4.水肥發酵劑菌種。國內極少掌握的水肥發酵技術菌種的公司，不管是各種干濕動物糞尿還是發酵粕麩、骨粉等混合體，我們的菌種都可以快速發酵成為含益生菌很高的液態生物菌肥（每毫升含益生菌0.5億左右），發酵1立方水肥（液態肥）根據不同物料成本1-5元。施用效果遠超沼液。

 在管理好的情況下，能夠產生高溫的菌種（70℃左右）并能夠持續產熱可以減少墊料的面積（體積），如產熱一般的菌種（最高溫低于60℃）每50立方墊料每天才能消納1立方糞污，高溫菌種可以做到15-25立方墊料每天消納1立方糞污，差異顯著。（注意：發酵床墊料的溫度是隨著水份、養份、墊料厚度等不斷變化的）

四、環保處理專業菌種產品

1.環境快速除臭專業活菌：我們配伍的新復合除臭專業活菌效果強大，能夠快速將養殖場、食品加工場、廁所、農貿市場等的臭味和異味降低和消除，對管理部門、領導前來檢查驗收時是非常可靠的專業除臭活菌產品，且還能夠抑制蒼蠅卵塊和幼蟲等孵化和生長等。每100平方米成本不到5元。

2.病死動物處理的除臭與無害化專業菌種：不管是深埋、化尸池、集中處理，我們的菌種加入后臭味、異味大幅度降低到可以忽略的程度，且生物無害化對環境無害，還能夠變廢為寶。

3.污水廢水及嚴重超標水的快速處理菌種：不管是COD達到數萬最嚴重養殖場的廢水、農產品加工等，還是生活污水、沼氣池到魚塘、河流重度污染。我們的菌種都可以快速消除臭味（3天看到明顯效果）、降低COD（化學需氧量）、氨氮、總磷等，且處理1立方污水成本僅需幾毛錢，最嚴重不超過3元。

4.水產養殖水質強力改良菌種：對于因為鴨+魚、豬+魚等的模式導致魚塘嚴重富氧化，我們的菌種可以快速消除問題，恢復到良性狀態。

五、其他針對性專業設計的菌種

1.中草藥專業發酵菌種。

2.動物品質改良特別復合菌種。

3.獨立的菌種與酶制劑，如乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌、丁酸梭菌等。