“秸”力生态——以玉米秸秆为垫料的鹅用发酵床技术研究

传统的畜禽养殖模式常常会造成畜禽粪便对自然界水体、土壤和空气的污染，与此同时玉米秸秆是我省主要的农业废弃物，往往用来做垫料，玉米秸秆垫料的处理方式不同，玉米秸秆中纤维素、半纤维素的降解速率也会有差异。因此，在我省大力推广玉鹅种养模式的前提下，如何处理玉米秸秆垫料，使其能够高效降解鹅粪便，改善鹅粪便还田效果，减少资源的浪费便是本研究的目的。

本项针对玉米秸秆作为垫料在降解鹅粪便过程中存在的效率低下，还田效果不佳等问题，通过研究玉米秸秆垫料预处理方法，提高其对鹅粪便降解效率，改善粪便还田效果，发展新的玉米秸秆再利用方法，降低环境污染，为鹅所产生的粪污和农业废弃物的资源化利用的研究和推广奠定理论基础。本研究分为两个部分：

（1）不同方式预处理玉米秸秆作为垫料在降解鹅粪过程中微生物组成结构的变化规律。

本部分试验应用16s rRNA高通量测序技术对发酵床降解过程中微生物多样性进行分析，探讨鹅粪便降解过程中不同玉米秸秆的预处理对微生物群落结构及其动态演替规律，为优化垫料处理方式、提高粪污和农业废弃物降解效率提供参考依据。

（2）不同方式预处理玉米秸秆作为鹅养殖垫料对鹅粪还田效果的影响。

   本试验对鹅饲养周期结束后的废弃垫料堆肥还田的效果进行研究，探讨不同方式预处理玉米秸秆作为鹅养殖垫料堆肥后对土壤改善和还田指标的影响，为循环可持续的资源利用提供方案。

据调查发现，我国每年约产生畜禽粪污38亿吨(Peng et al., 2020)。若这些畜禽粪污处理不当造成堆积，粪污中的有害病原微生物、重金属元素、恶臭气体等，会严重威胁动物和人类的健康（符世雄等, 2021；Osman et al., 2019），这导致畜禽养殖中的废弃物处理问题引起了广泛的社会关注。因此，如何快速、高效以及无害化的处理这些粪污，已经成为了当今畜牧养殖急需解决的重点问题。

发酵床是控制畜禽粪便排放、减少粪污堆积和污染的一种养殖技术(Jeppsson 1999)。大量研究发现，发酵床的使用对猪(肖翰等，2017 )、鸡(Wan et al., 2021)、 牛( Fernandez et al., 2020 ；Leso et al., 2020)的饲养以及粪污处理都起到了积极的作用，但对于鹅粪污处理的研究较少，这严重制约了鹅产业的发展。鹅粪具有含水率大、含氮量高、难降解纤维含量大的特点(Hassan et al., 2022)，因此使用常见的畜禽粪污堆肥方式具有一定的局限性，故如何根据鹅粪污特点选择经济适用的处理方式保证发酵床的高效运转显得尤为重要。

玉米为我省的主要经济作物，据统计我省每年均可产生大约1.3亿吨的玉米秸秆废弃物(张方政等, 2023)，这些秸秆大多数被用于焚烧或者废弃，造成了资源的浪费和环境污染。玉米秸秆富含纤维素以及半纤维素，可以为堆肥过程中微生物的繁殖提供充足的碳源，是良好的粪污堆肥基质(Maeda 2020)。因此畜禽养殖过程中的发酵床为玉米秸秆的利用提供了新思路。然而如何用有效的方式处理这些玉米秸秆作为鹅养殖垫料，使其能够高效降解鹅粪便并且减少环境污染成为了研究的重点与难点。

参考文献：

Fernandez, A., E. Mainau, X. Manteca, A. Siurana, and L. Castillejos. 2020. 'Impacts of Compost Bedded Pack Barns on the Welfare and Comfort of Dairy Cows', Animals (Basel), 10.

Hassan, Muhammad, Mustafa Anwar, Ram Sarup Singh, Chao Zhao, and Esmaeil Mehryar. 2022. 'Co-digestion of chicken manure with goose manure and thermo-oxidative-treated wheat straw in CSTR: co-digestion synergistics and OLR optimization through kinetic modeling', Biomass Conversion and Biorefinery.

Jeppsson, K. H. 1999. 'Volatilization of Ammonia in Deep-litter Systems with Different Bedding Materials for Young Cattle', Journal of Agricultural Engineering Research, 73: 49-57.

Maeda, K. 2020. 'Use of corn stover as bulking agent in dairy manure composting toward Japanese circular dairy farming', PLoS One, 15: e0241064.

Leso, L., M. Barbari, M. A. Lopes, F. A. Damasceno, P. Galama, J. L. Taraba, and A. Kuipers. 2020. 'Invited review: Compost-bedded pack barns for dairy cows', J Dairy Sci, 103: 1072-99.

Osman, Kamelia M., Jihan Badr, Ahmed Orabi, Ayman Elbehiry, Aalaa Saad, Mai D. S. Ibrahim, and Mai H. Hanafy. 2019. 'Poultry as a vector for emerging multidrug resistant Enterococcus spp.: First report of vancomycin (van) and the chloramphenicol–florfenicol (cat-fex-cfr) resistance genes from pigeon and duck faeces', Microbial Pathogenesis, 128: 195-205.

Peng, Lei, Shengyong Liu, Yajun Chu, Libin Jie, and Yibo Pan. 2020. 'The study of influencing factors to straw mixed with livestock manure anaerobic fermentation', IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 546: 042054.

Wan, Y., H. Yang, H. Zhang, R. Ma, R. Qi, J. Li, W. Liu, Y. Li, and K. Zhan. 2021. 'Effects of Different Non-Cage Housing Systems on the Production Performance, Serum Parameters and Intestinal Morphology of Laying Hens', Animals (Basel), 11.

符世雄, 孙新明. 2021. '发酵床生态养牛技术研究进展', 畜牧兽医杂志, 6: 95-98.

肖翰, 陈薇, 刘标, 汪彬, 贺月林. 2017. '发酵床饲养模式对育肥猪生长和血液指标的影响', 湖南农业科学, 4: 95-97.

张方政, 许从峰, 张伟, 申贵男, 晏磊, 王伟东. 2023. '猪粪和玉米秸秆混合发酵产沼气特性研究', 黑龙江八一农垦大学, 35: 84-90.

1.创新点

发酵床是控制畜禽粪便排放、减少粪污堆积和污染的一种养殖技术。目前，发酵床在处理猪、牛和鸡畜禽粪污的研究较多，但尚未发现其应用于处理鹅粪污的相关研究。因此，本研究拟采用发酵床的方法，以玉米秸秆为垫料，在鹅舍进行铺垫，通过将玉米秸秆进行粉碎、热蒸汽处理、类芬顿处理后改善堆肥特性，并使用畜牧生产后的废弃物改良土壤质量，为农业废弃物的资源化利用的研究和推广奠定基础，为我省生态农业的全面可持续发展贡献力量。

2.项目特色

本项目以发酵床入手，研究了不同处理方式下的玉米秸秆对鹅粪中微生物群落的影响以及在腐熟后还田效果的影响。

技术路线：

拟解决的问题：

1. 明确不同方式预处理下的玉米秸秆作为鹅养殖垫料在发酵床发酵过程中微生物菌群变化规律。
2. 确定哪一种处理方式下的玉米秸秆作为鹅养殖垫料对鹅粪还田效果较好。

预期结果：

1. 通过本项目的系统研究，获得不同处理方式下玉米秸秆作为鹅养殖垫料在堆肥过程中微生物菌群变化的数据，以及通过检测土壤肥力和理化性质来证明哪一种玉米秸秆的处理方式在还田中最有效。为鹅所产生的粪污和农业废弃物的资源化利用的研究和推广奠定基础，为我省生态农业的全面可持续发展贡献力量。
2. 培养5名大学生，使其掌握发酵床的过程以及腐熟后混于土壤检测指标的全部内容和方法。
3. 发表研究论文1篇。