《環(huán)控益生菌應(yīng)用技術(shù) 構(gòu)建生態(tài)循環(huán)養(yǎng)殖業(yè)新模式》

——益生菌【Probiotics】一詞源自于希臘語“for life”,意為終生及對生命有益，最早在1965年提出。之后，人們對益生菌的深入研究就不曾止步，益生菌的定義也獲得了擴展。2011年，世界衛(wèi)生組織將益生菌定義為：活的微生物，通過攝入足夠數(shù)量，對宿主起有益健康的作用。

——環(huán)境控制益生菌是一種復(fù)合的有益菌菌群，是廣植源首席科學(xué)家王振剛博士經(jīng)過28年的研究和育種，從自然界2000多種環(huán)境有益菌中選取特殊功能的益生菌，組合形成的益生菌生態(tài)系統(tǒng)。在環(huán)境處理上，益生菌機理獨特，有機污染物氧化分解和發(fā)酵分解兩個體系互補進行，能把養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的空氣污染物（包括氨氣、甲烷、硫化氫等）、污水、糞污垃圾在普通條件下進行高效發(fā)酵和降解處理，分解抗生素和消毒藥物，礦化和鈍化重金屬的毒性，是自然界處理垃圾功能的放大，徹底解決養(yǎng)殖場環(huán)境控制問題。益生菌利用生物酶、有機酸、益菌素等抑制有害微生物，形成益生菌空間免疫，提高動物自身免疫力，有效預(yù)防呼吸道和消化道疾病，飼料轉(zhuǎn)化率明顯提高；并通過干擾蚊蠅蟲卵孵化，達到減少蚊蠅的效果。益生菌發(fā)酵產(chǎn)生的有機肥營養(yǎng)素比傳統(tǒng)好氧發(fā)酵模式高出20%，易吸收、無殘留，成為高品質(zhì)的生物有機肥。

——《環(huán)控益生菌應(yīng)用技術(shù)，構(gòu)建生態(tài)循環(huán)養(yǎng)殖業(yè)新模式》榮獲2019年由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜牧獸醫(yī)局、全國畜牧總站、中國飼料工業(yè)協(xié)會征文優(yōu)秀獎，并被《畜牧業(yè)環(huán)境》等雜志轉(zhuǎn)載。目前，環(huán)控益生菌防止養(yǎng)殖業(yè)空氣污染，凈化養(yǎng)殖環(huán)境，低成本高效處理養(yǎng)殖廢棄物，基本實現(xiàn)農(nóng)牧結(jié)合生態(tài)循環(huán)的可持續(xù)模式，是世界前沿的微生物應(yīng)用技術(shù)之一。

王振剛博士關(guān)于《環(huán)控益生菌應(yīng)用技術(shù)構(gòu)建生態(tài)循環(huán)養(yǎng)殖業(yè)新模式》的論文

——摘 要 隨著我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)規(guī)范化、標準化、智能化和產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展，我國成為世界畜牧養(yǎng)殖第一大國。據(jù)2017年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報顯示，2017全年豬 牛羊禽肉產(chǎn)量8431萬t；豬肉產(chǎn)量5340萬t；牛肉產(chǎn)量726萬t； 羊肉產(chǎn)量468萬t；禽肉產(chǎn)量1897萬t；禽蛋產(chǎn)量3070萬t； 牛奶產(chǎn)量3 545萬t；年末生豬存欄43 325萬頭，生豬出欄68 861萬頭，畜牧養(yǎng)殖規(guī)模穩(wěn)居世界第一位。但畜牧養(yǎng)殖業(yè)帶來的環(huán)境污染也成為嚴重的社會問題，人和動物賴以生存的生態(tài)環(huán)境與畜牧養(yǎng)殖業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的矛盾日益突顯，本文分析了畜牧養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染的現(xiàn)狀，目前處理技術(shù)和措施的不足，重點介紹了使用環(huán)境控制益生菌（簡稱環(huán)控益生菌）對畜牧養(yǎng)殖業(yè)廢棄物處理的先進方法，環(huán)控益生菌應(yīng)用技術(shù)具有使用便捷、成本低、見效快、功能性強和可持續(xù)的特點，是構(gòu)建生態(tài)循環(huán)養(yǎng)殖業(yè)的重要生物技術(shù)。

——我國是世界第一畜牧養(yǎng)殖大國，養(yǎng)殖廢棄物帶來的環(huán)境污染后果嚴重，養(yǎng)殖廢棄物主要包括畜禽糞便、尿液及廢水產(chǎn)生的有機污染物，伴有揮發(fā)性惡臭有害氣體和粉塵，殘余消毒藥物、抗生素和重金屬等 。養(yǎng)殖廢棄物污染給人和動物的健康帶來了嚴重威脅，引起了國家和國民的高度重視。自本世紀以來，國家陸續(xù)出臺了《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》等系列法律法規(guī)，農(nóng)業(yè)主管部門把畜禽養(yǎng)殖廢棄物排放管理納入重點，積極推廣養(yǎng)殖廢棄物無害化綜合處理技術(shù)。但由于技術(shù)的先進性、局限性及成本投入高等因素，導(dǎo)致我國畜禽養(yǎng)殖廢棄物的處理不徹底，污染問題依然嚴峻。筆者經(jīng)過多年的環(huán)控益生菌的培養(yǎng)和應(yīng)用研究，探索了低成本、高效率、普及性強的養(yǎng)殖廢棄物無害化益生菌處理技術(shù)，帶來了養(yǎng)殖廢棄物無害化處理新的方案和措施。

1.畜禽養(yǎng)殖廢棄物污染現(xiàn)實情況及目前處理措施分析

1.1空氣污染和目前的處理措施

——畜禽養(yǎng)殖業(yè)對空氣的污染主要是畜禽糞便、尿液中有機污染物釋放到空氣中的惡臭有害氣體，其主要成分是氨氣、甲烷、3-甲基吲哚（糞臭素）、甲硫醇、硫化氫、醛醚等有害氣體和養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的粉塵及病原微生物等， 還有可揮發(fā)性的消毒藥物，其中甲醛用量很高，是養(yǎng)殖業(yè)最常用的消毒藥物。這些有害物質(zhì)進入大氣中，嚴重危害人和動物的健康安全。

——據(jù)統(tǒng)計，1頭出欄豬165d生長期間產(chǎn)生的空氣污染物總量約16.56kg，一只出欄肉雞45d生長期間產(chǎn)生的空氣污染物總量約275.94g。一個年出欄10萬頭豬的豬場（空氣污染物排放相當一個年出欄600萬只的雞場），主要空氣污染物釋放量，每小時可向大氣中排放約148.0kg氨氣、13.5kg硫化氫、3.5kg其它有害氣體、14.0億個菌體及大量粉塵，其污 染半徑可達5km，塵埃和病菌隨風可傳播30km之多。

——2017年我國出欄生豬68 861萬頭，出欄肉雞77.29億只，相繼產(chǎn)生的空氣污染物約1140.34萬t和212.47萬t。這些污染物中的惡臭有害氣體和粉塵，如氨氣、硫化氫、甲烷、醛醚等對人類和動物的呼吸系統(tǒng)、皮膚、眼睛都有不同程度的刺激和損害作用，其中甲醛是致癌物質(zhì)，這些有害氣體和粉塵嚴重威脅著人和動物的健康。

——目前，我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)在空氣污染方面采用的控制技術(shù)比較落后，大多數(shù)養(yǎng)殖場在養(yǎng)殖過程中采用通風換氣的模式，把有害污染物釋放到大氣當中。糞便收集、運輸和發(fā)酵處理過程中產(chǎn)生的有害氣體造成二次空氣污染，使用空氣進出過濾系統(tǒng)的養(yǎng)殖場數(shù)量很少，我國大部分養(yǎng)殖場沒有空氣污染預(yù)防和處理系統(tǒng)。

1.2養(yǎng)殖固液廢棄物的污染和目前的處理措施

——養(yǎng)殖固液廢棄物主要是畜禽的糞便、尿液和廢水。

——一個年出欄1萬頭的豬場，平均每天豬糞排出量達17.5t，N和P的排放量分別達到105kg和70kg；年飼養(yǎng)10000只產(chǎn)蛋雞的雞場，平均每天的雞糞排放量達1.5t，其中N和P的排放量分別達24.35kg和23.1kg。目前除了大中型養(yǎng)殖企業(yè)有糞便處理措施，小型養(yǎng)殖場的糞便大部分被農(nóng)民直接運走，運輸過程產(chǎn)生二次污染，農(nóng)民在田間地頭堆肥發(fā)酵，氧化發(fā)酵產(chǎn)生大量的惡臭有害氣體釋放到空氣當中，糞便發(fā)酵孳生大量的蚊蠅，造成傳染病威脅，糞便隨雨水流失污染周圍環(huán)境和滲透污染地下水。

——養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生大量的廢水，一個存欄1萬頭的豬場，采用干清糞和節(jié)水工藝，四季平均日排廢水最少為90t，一個飼養(yǎng)量1萬只的肉雞飼養(yǎng)場日排放廢水量最少為5t。這些 廢水未經(jīng)處理或處理不達標進入地表河流、水塘、湖泊等水系，造成水質(zhì)污染，或滲透污染地下水。 據(jù)報道，我國80%以上的水系受到養(yǎng)殖業(yè)不同程度的污染，養(yǎng)殖業(yè)污染已成為部分水體水質(zhì)惡化的重要污染源。

——目前我國養(yǎng)殖固液廢棄物處理的應(yīng)用技術(shù)主要有發(fā)酵床和移位發(fā)酵床技術(shù)，沼氣發(fā)酵綜合處理技術(shù)，干濕分離后堆肥發(fā)酵處理技術(shù)，罐式有機肥發(fā)酵處理技術(shù)，集中專業(yè)有機肥生產(chǎn)處理技術(shù)，微生物發(fā)酵處理技術(shù)，并推行農(nóng)牧結(jié)合配套種植產(chǎn)業(yè)消化處理產(chǎn)物，取得了一定的處理成效。但這些應(yīng)用技術(shù)，都具有一定的局限性，比如沼氣處理技術(shù)，設(shè)施綜合投入高，尤其是北方養(yǎng)殖企業(yè)受冬天低溫影響很難正常運行；干濕分離堆肥發(fā)酵產(chǎn)生大量的臭氣，污染環(huán)境，滋生蚊蠅；發(fā)酵床和異位發(fā)酵床維持費用較高；罐式發(fā)酵有機肥處理一次性投入和運行費用較高， 耗能高。由于這些技術(shù)的局限性和推廣成本高等因素，導(dǎo)致我國養(yǎng)殖固液廢棄物環(huán)境污染情況依然嚴峻。

2.環(huán)控益生菌在養(yǎng)殖廢棄物處理中的應(yīng)用

2.1什么是環(huán)控益生菌

——環(huán)控益生菌也稱環(huán)境改良益生菌，是一種復(fù)合的有益菌菌群，是多種有益微生物形成的具有特殊處理功能的微生態(tài)系統(tǒng)。主要菌群是光合菌群，植物分離的乳酸菌群，活性酵母菌群，改良型革蘭氏陽性放線菌群和發(fā)酵系的絲狀菌群等，屬于兼氧性菌群，通過不同功能菌群的組合，可達到良好的環(huán)境控制和有機廢棄物處理效果。

——在養(yǎng)殖廢棄物的處理上，環(huán)控益生菌高效利用在有機物分解過程中所產(chǎn)生的氨、硫化氫、甲烷、糞臭素等有害氣體通過新陳代謝作用生成對動植物有用的營養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)化成鹽或分子絡(luò)合物的固體形式，消除臭氣，并降低碳的排放。如光合細菌等生成大量的抗氧化物質(zhì)，有機物不再繼續(xù)氣化，而得到的是可溶性的氨基酸、有機酸、多糖類和維生素，可以作為優(yōu)質(zhì)肥料以分子的形式被植物吸收。環(huán)控益生菌的應(yīng)用，使養(yǎng)殖場區(qū)和舍內(nèi)達到良好的空氣質(zhì)量控制，防止空氣污染，并減少動物呼吸道和消化道疾病的發(fā)生。能無臭發(fā)酵畜禽糞便，轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)有機肥。把養(yǎng)殖廢水直接無臭發(fā)酵變成液態(tài)植物肥料，應(yīng)用于種植業(yè)， 形成農(nóng)牧良性生態(tài)循環(huán)。糞便和污水中蒼蠅、蚊蟲、蟑螂的卵在發(fā)酵過程中受到有機酸和生物酶的作用失去活性， 不能孵化，達到了消滅蚊蟲凈化環(huán)境的目的。由于環(huán)控益生菌凈化了養(yǎng)殖環(huán)境，提高了動物福利，減少了呼吸道和消化道疾病的發(fā)生，因此使用環(huán)控益生菌會明顯提高養(yǎng)殖效率和養(yǎng)殖效益。

——目前，環(huán)控益生菌的研究和應(yīng)用屬于世界前沿微生物技術(shù)之一。

2.2環(huán)境益生菌在畜禽養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用及效果

——筆者應(yīng)用自主研發(fā)的環(huán)控益生菌（發(fā)明專利號201710874858.4）在大連凱隆食品種雞2號場（飼養(yǎng)量11萬套）、廣州市福昌種畜場有限公司（種豬存欄8 000頭）、廣西福昌種豬科研有限公司（種豬存欄12 000 頭）、江西武功山農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)有限公司（存欄32 000 頭）等全國12個大中型養(yǎng)殖場做了2年多的環(huán)控益生菌持續(xù)使用實驗（2017年5月至2019年9月），使用方式是豬場采用自動專用設(shè)備生產(chǎn)的益生菌的原液（活菌數(shù)50億/ ml）用水稀釋后進行舍內(nèi)和場區(qū)有廢棄物接觸之處進行噴霧，舍內(nèi)帶畜禽無死角噴霧，使用頻率是每周2 次（表1）。整個應(yīng)用過程簡單易行，操作方便，不改變原有飼養(yǎng)模式，產(chǎn)生了良好的養(yǎng)殖環(huán)境凈化效果和養(yǎng)殖廢棄物處理效果。

2.2.1在養(yǎng)殖場區(qū) 養(yǎng)殖舍內(nèi)空氣凈化中的應(yīng)用及效果

——益生菌凈化空氣的方法簡單易行，根據(jù)原菌液的活菌數(shù)進行稀釋， 稀釋的比例一般在1∶ 1 ?10（活菌數(shù)50億/ ml）， 稀釋的水不含有消毒劑和氧化劑，使用電動噴霧器進行舍內(nèi)全面噴霧，可以帶畜禽、帶料、無死角噴霧。也可以利用舍內(nèi)自動噴霧系統(tǒng)噴霧，或者加入水簾循環(huán)水中，更能節(jié)約時間和人工。在養(yǎng)殖場區(qū)有廢棄物接觸之處覆蓋噴霧，包括運輸糞便的車輛，掛糞系統(tǒng)等。開始使用時，連續(xù)用3d，經(jīng)過2w時間，就出現(xiàn)明顯的效果， 先是使整個場區(qū)周圍、場內(nèi)空間養(yǎng)殖場特有的臭味明顯減少。3w后場區(qū)和舍內(nèi)空氣變得清新，灰塵明顯減少，聞不到氨氣和養(yǎng)殖舍內(nèi)特有復(fù)雜氣味。豬毛和雞毛如同清洗過，顏色亮麗。舍內(nèi)照明燈泡上的灰塵和蒼蠅的分泌物像被清洗過了一樣。在春夏秋季，場區(qū)、舍內(nèi)蒼蠅和蚊子數(shù)量變得極少。舍內(nèi)臨時滯留的糞便變得沒有了臭味，清理和運輸時也消失了臭味。使用周期是每周2次，使用量和費用估算見表1。使用期間杜絕消毒藥物、保健藥品的使用， 飼料中不添加任何抗生素，驅(qū)蟲藥品正常使用，有疾病發(fā)生，可以正常治療。

——筆者對大連凱隆食品種雞2號場的使用效果進行了統(tǒng)計和評估，使用益生菌10個月后，不但凈化了養(yǎng)殖環(huán)境，也取得了良好的養(yǎng)殖成績。一只種雞整個飼養(yǎng)周期相比傳統(tǒng)模式平均每天節(jié)約飼料約5g，全程成活率到達96.77%，產(chǎn)蛋高峰期由8w延伸到10w以上，高峰期產(chǎn)蛋率平均86.37%。由于環(huán)控益生菌凈化了舍內(nèi)空氣和養(yǎng)殖環(huán)境，減少了冬季通風，在大連地區(qū)整個冬季實現(xiàn)了不取暖飼養(yǎng)種雞，雞場10個月節(jié)約的燃料費用、飼料費用、通風電費、保健藥品和消毒藥品費用合計為92萬元。

表1 益生菌的使用量（活菌數(shù)50億/ML）和費用估算

2.2.2在畜禽糞便發(fā)酵生產(chǎn)有機肥中的應(yīng)用及效果

——筆者在大連凱隆食品種雞2場（飼養(yǎng)量11萬套）進行了連續(xù)10個月的雞糞發(fā)酵實驗，平均每天處理糞便約15t，由于從雞舍清理出的雞糞在雞舍內(nèi)已經(jīng)接種了益生菌，糞便在發(fā)酵過程中不需另外添加，糞便可以直接堆積發(fā)酵，如果糞便水分含量高，可以用發(fā)酵好的干雞糞進行混合，使水分降低到55%以下就可以堆積發(fā)酵，發(fā)酵期間，聞不到臭味。

——沒添加益生菌的糞便堆積發(fā)酵，可以后添加益生菌， 有相同的發(fā)酵結(jié)果，按如下比例進行添加：

——益生菌原液量（活菌數(shù)50億/ML）∶糞便量=1kg∶50t 糞便發(fā)酵在透明塑料溫室中進行，利用太陽能提高溫度和加快水分蒸發(fā)速度。下面是防水地面，可以防滲漏。糞肥堆積成長方體型，高度是0.5m左右，寬度是4m，長度可以根據(jù)發(fā)酵糞便數(shù)量進行調(diào)節(jié)，夏天發(fā)酵開始48h后中心溫度便可以達到65℃以上，48h后開始采用翻堆機進行翻堆，夏季2w后即可變成水分含量在25%左右的有機肥。冬季由于溫度的影響，發(fā)酵時間延長到4w 時間。

——發(fā)酵后的雞糞有機肥呈黃褐色，是顆粒和粉狀的混合物，經(jīng)大連市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所檢驗，總氮（以N 計）1.65%，磷（P2O5計）3.80%，鉀（以K2O計）4.07%， 有機質(zhì)的質(zhì)量（以干基計）34.4%，PH值是7.3。

——結(jié)果表明，使用環(huán)控益生菌，雞糞在沒有添加其他發(fā)酵輔料的情況下可發(fā)酵成優(yōu)質(zhì)有機肥，整個過程無臭進行，沒有二次環(huán)境污染。

——筆者在江西武功山農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)有限公司和臺灣福昌集團在大陸的4個種豬場應(yīng)用益生菌后也得到了良好的環(huán)境控制效果，豬場變得空氣清新，糞便和沼渣無臭發(fā)酵轉(zhuǎn)化成有機肥，整個過程不孳生蚊蠅。受到臺灣育種專家楊正宏博士的高度稱贊。

2.2.3在畜禽養(yǎng)殖廢水發(fā)酵處理中的應(yīng)用及效果

——筆者在大連博眾畜牧科技有限公司的生豬飼養(yǎng)基地（1 000頭基礎(chǔ)母豬，存欄12 000頭）做了環(huán)控益生菌處理廢水的使用實驗，按照每50t廢水添加2kg環(huán)控益生菌的比例（活菌數(shù)50億/ML）進行添加，豬場每天排出廢水約100t（采用干清糞和節(jié)水工藝），在5個依次并列的600t的沉淀池中進行發(fā)酵處理和沉淀（沉淀池有蓋和清理 孔，冬季可以防凍，并可以清理沉淀污泥），污水的處理時間累計約為25d（益生菌添加在第一個污水池中）， 最后一個池子排出的水變得透明澄清，無味無臭，經(jīng)大連瓦房店市環(huán)保局檢測，處理結(jié)果及數(shù)據(jù)對比見表2。處理結(jié)果表明，豬場用益生菌發(fā)酵處理后的污水不但可以進行直接農(nóng)田灌溉，也可以循環(huán)使用。豬場目前處理后的排放水，作為液體肥料出售給周圍的果農(nóng)，用于果樹、蔬菜大棚和農(nóng)田的灌溉，轉(zhuǎn)化效果良好，無味無臭，沒有二次污染，很受農(nóng)民歡迎，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.2.4 益生菌在養(yǎng)殖場的綜合應(yīng)用

——2017-2018年筆者在全國范圍內(nèi)進行益生菌在養(yǎng)殖場的綜合試驗應(yīng)用，分布于大連、唐山、廣西、廣東、黑龍江、江西等省市的養(yǎng)殖公司、種豬飼料公司、牧業(yè)公司等單位應(yīng)用了這款益生菌。這些應(yīng)用益生菌的養(yǎng)殖場徹底消除了空氣污染，沒有了臭氣，蚊蠅大量減少。養(yǎng)殖場的污水達到養(yǎng)殖場排放指標要求，福昌種豬場的污水達到循環(huán)使用的效果。糞便實現(xiàn)無臭發(fā)酵成有機肥的轉(zhuǎn)化。綜合效果消除了對周圍環(huán)境的污染和影響，大量減少了呼吸道和消化道疾病的發(fā)生，飼料轉(zhuǎn)化率明顯提高，基本實現(xiàn)了生態(tài)養(yǎng)殖。

3.小結(jié)和展望

——隨著我國現(xiàn)代畜牧養(yǎng)殖業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，畜牧養(yǎng)殖業(yè)與環(huán)境的和諧發(fā)展成為人和動物生存的健康基礎(chǔ)。利用環(huán)控益生菌防止養(yǎng)殖業(yè)空氣污染，凈化養(yǎng)殖環(huán)境，低成本高效處理養(yǎng)殖廢棄物，實現(xiàn)農(nóng)牧結(jié)合生態(tài)循環(huán)的可持續(xù)模式，是我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)由傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式向生態(tài)循環(huán)養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)化的必要條件。因此，全面認識環(huán)控益生菌處理養(yǎng)殖廢棄物的機理和作用，對促進我國養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)生態(tài)循環(huán)發(fā)展有重要的指導(dǎo)意義。隨著現(xiàn)代微生物技術(shù)的快速發(fā)展，通過新型益生菌的篩選、基因工程培育等技術(shù)，形成復(fù)合高效的新型益生菌菌種，推廣低成本益生菌生產(chǎn)技術(shù)，將養(yǎng)殖廢棄物從養(yǎng)殖舍內(nèi)開始高效處理，消除環(huán)境污染，變廢為寶，達到畜牧養(yǎng)殖與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。利用益生菌形成環(huán)境免疫體系，降解抗生素和消毒藥物，鈍化重金屬的毒性是環(huán)控益生菌應(yīng)用技術(shù)研究和發(fā)展的新方向。因此，環(huán)控益生菌應(yīng)用技術(shù)在畜牧養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境控制和廢棄物無害化處理上有著廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻（略）

表2 益生菌處理豬場廢水指標效果及數(shù)據(jù)對比

——作者簡介：王振剛，博士，研究方向是分子生物學(xué)。

——現(xiàn)任大連廣植源生物科技首席科學(xué)家、董事總經(jīng)理，大連曦之源益生菌科技有限公司董事長，大連飼料工業(yè)協(xié)會秘書長。