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生态发酵床的制作及其纤维素的降解研究

本科毕业论文

题目生态发酵床的制作及其纤维素

的降解研究

学院动物科学技术学院

专业动物科学技术专业

毕业届别2013届

姓名

指导教师

职称教授

甘肃农业大学教务处制

二〇一三年六月

题目……………………………………………………………………2

摘要……………………………………………………………………2

英文摘要…………………………………………………………………2

引言………………………………………………………………2

1实验材料……………………………………………………………3

实验室材料……………………………………………………………3

实验样品…………………………………………………………3

主要仪器…………………………………………………………3

主要试剂………………………………………………………3

溶液配制………………………………………………………3

菌种的制作………………………………………………3

菌种的收集和继续培育…………………………………………4

菌种的扩增和保留………………………………………………4

营养液的制备……………………………………………………4

发酵床的制作……………………………………………………5

肯定垫料厚度和材料用量………………………………………5

物料堆积发酵……………………………………………………5

2实验方式…………………………………………………………6

样品的收集及处置………………………………………………6

测定指标及方式……………………………………………………6

3结果与分析…………………………………………………………6

纤维素讲解效果………………………………………7

讨论…………………………………………………9

4结论……………………………………………………………………9

参考文献………………………………………………………………11

致谢…………………………………………………………………12

生态发酵床的制作及其纤维素的降解

曹国军

（甘肃农业大学动物科学技术学院甘肃兰州730070）

摘要通过研究发酵床垫料组分中纤维素的降解情形来衡量发酵床垫料组分的最佳配比，以模拟生态发酵床为实验基础，依照遍地置垫料总重量相同，实验共设8个处置，别离为：

35%锯末+35%稻壳+20%玉米秸秆（A1），35%锯末+35%稻壳+20%玉米芯（A2），25%锯末+25%稻壳+40%玉米秸秆（A3），25%锯+25%稻壳+40%玉米芯（B1），15%锯末+15%稻壳+60%玉米秸秆（B2），15%锯末+15%稻壳+60%玉米芯（B3），25%锯末+25%稻壳+20%玉米秸秆+20%玉米芯（AB），45%锯末+45%稻壳（CK）。

结果表明，各组垫料中粗纤维的含量都有所降低，相较较而言，当常规垫料和其它垫料成份比为5:

4时，纤维素降解最快。

同时，处置Ⅳ和处置Ⅶ较好；处置Ⅲ最好。

关键词发酵床，垫料，菌种，纤维素

Title（3号TimesNewRomar加黑）

CAOGuojun

（CollegeofAnimalScienceandTechnology,GansuAgriculturalUniversity,

Lanzhou730070）

Abstract:

Abstract:

Deep-litterSystemasanagriculturalrearingtechnique,couldhelptoreduceanimalmanureegestaandpollutioninwhichselectionandmanagementofrawmaterialsforlitterwereofgreatimportance.Forthesametotalmassofeachtreatment,5treatmentswerelitter+30%cornstraw（30%S）,40%traditionallitter+60%carriedout:

traditionallitter（CK）,70%traditionalcornstraw（60%S）,10%traditionallitter+90%cornstraw（90%S）,20%traditionallitter+60%cornstraw+20%zeolite（60%S+20%Z）,toresearchonthecharacteristicsoflitterpre-fermentationbeforebreeding.Theresultsshowedthatthetemperatureofdifferent（五号TimesNewRomar，200—300个实词）××××××××××××××××××××××……

Keywords:

Deep-litterSystem;Beddings;Strains；×××（3-5个实词，五号TimesNewRomar）

前言（4号黑体）

发酵床生猪养殖法是利用高效有利菌种与垫料构建生猪生长的发酵床基质，通过床体中功能菌的新陈代谢消耗垫料中的纤维素、半纤维素等大分子物质，同时分解生猪排泄的粪尿，从而实现对周围环境零排放的一种生态养殖方式。

发酵床功能菌群的发酵产物还包括各类酶类及小分子糖类，被生猪拱食后进入体内循环，可改善其胃肠道功能[1]。

1970年，日本利用坑道、以锯末为垫料成立了首个发酵床系统[2]。

1985年，加拿大BioTec公司推出了以土壤作地板、秸杆为垫料的新型发酵床猪舍，并完善了围栏、食槽等辅助结构[3]。

尔后，香港、荷兰等地研究人员也对发酵床养殖方式进行了深切研究和推行应用，肯定了商业复合菌剂和锯末为最佳的发酵床养殖菌种和垫料基质，其彼此作用可加速粪便的降解速度井使发酵床的效果加倍稳固[4]。

20世纪90年代起，发酵床养殖技术在我国部份省市陆续展开了试点，并于2008年被国家环境部建议推行。

最近几年来，国内科研单位前后与日韩专家合作，引进对方成熟的发酵床养殖技术，一路开展发酵床养殖本土化的研究工作[5-6]。

自2009年以来，江苏省农业科学院在普遍调研的基础上，对发酵床菌种、垫料、棚舍结构、环境调控等方面进行了系统化研究[7-8]，并将研究功效在全省15个示范点推行应用。

生态发酵床养猪的长处，由于猪粪直接落于垫料并被其中的微生物所分解、消耗，所以不用天天对猪圈进行清理，减少了废水，废气的产生，使畜禽舍无臭味[9]，不会对环境造成影响；猪只在发酵床中喜欢对垫料进行翻拱，增加了运动量，从而提高免疫力，降低生病凡率；猪只口服益生菌，能够优化肠道微生物菌群结构，帮忙消化，从而弄高饲料利用率；利用后的垫料中含有大量的营养物质，有机质含量较高，因此可用于生产有机肥，避免了资源浪费。

同时，垫料的的主要成份是纤维素，而且纤维素是可再生能源物质，总产量占地球植物干重的1/3-1/2[10-11]。

所以，研究纤维素的分解利用对于解决未来的能源危机与环境问题意义重大。

鉴于此，本实验以成熟的玉米秸秆、稻壳、锯末和玉米芯等为实验材料，研究各类材料不同配比发酵特点，挑选出最佳配比，并为其推行应用提供理论基石出（小4宋体）。

1实验材料（4号黑体）

实验室材料（4号仿宋GB2312）

实验样品（小4号仿宋体GB2312）

锯末、稻壳、麸皮、玉米秸秆、玉米芯、猪粪（小4宋体）

主要仪器（小4号仿宋体GB2312）

分析天平、电炉、烘箱、高温电阻炉、消煮器、抽滤瓶、滤布、布氏漏斗、塑料大桶、陶瓷罐、粉碎机、真空抽气机、古氏坩埚、干燥器（小4宋体）

主要试剂（小4号仿宋体GB2312）××××

硫酸溶液、氢氧化钠溶液、乙醚、95%乙醇溶液、酸洗石棉悬浮液、正辛醇（小4宋体）

溶液配制（小4号仿宋体GB2312）××××

（1）硫酸溶液的配制每100ml含硫酸，用氢氧化钠标溶液标定。

（2）氢氧化钠溶液没100ml含氢氧化钠,用基准领苯二甲酸氢钾标定。

（3）酸洗石棉悬浮液市售的酸洗石棉置于600℃灼烧16h，用硫酸溶液浸泡且煮沸30min,过滤，用水洗净酸；一样用氢氧化钠溶液煮沸30min,过滤，并用少量硫酸溶液洗1次，烘干后于600℃灼烧2h即可。

将制备好的石棉放入盛蒸馏水的烧杯内，加水振荡，便制的的稀薄的酸洗石棉悬浮液。

（小4宋体）

菌种的制作（4号仿宋GB2312）

菌种的收集和继续培育（小4号仿宋体GB2312）

（1）收集：

在乔木、灌木及竹林落叶丰厚、无人畜破坏地域瓦30厘米的坑，用八成熟米饭，不要太湿，放入抽屉中（最好将米饭捏成大小适合的饭团，以装入抽屉的2/3为宜），用宣纸封好，至于坑内，用树叶和腐殖质土将其埋好，放置3-10天。

10天后米饭上长满菌丝（确保不是发霉的，没有黑色的菌丝，有些红色、粉色是正常的），及时收集到的土著菌[12]菌种原液。

（2）继续培育：

将长满菌丝的米饭掏出，装入缸内，将米饭和红糖以2：

1的比例混匀，盖上宣纸封好，18-20℃继续培育，7天后成浆状，此为发酵菌原种。

菌种的扩增和保留（小4号仿宋体GB2312）

将原种以1:

1000的比例溶于40℃水中，在一室内与小麦麸皮拌湿。

混合均匀后的含水量为65%-70%，即用手捏时感觉略微有点硬的程度，把拌好的麸皮约40cm厚，然后用尼龙袋或草垫子盖在上面。

控制室内温度20℃左右，掌握好通风换气，2-3天后基料表面上会长满白色的菌丝，尔后每隔2天翻一遍备用。

扩增后的菌种通过7-8天的培育后，即可装在阴凉的房间里备用。

营养液的制备（4号仿宋GB2312）

（一）芹菜营养液

选择芹菜、红糖、啤酒、白酒等作为制作原料，先将芹菜切碎后，放到地上的塑料布上，然后均匀地撒上适当分量的红糖（材料含水多时，红糖的用量为材料重量的1/2，含水少时用量为1/3）,再装进罐中，放在阴凉处2-3天。

继续加入啤酒，放在阴凉处2-3天。

再加入白酒，放置几天。

（判断是不是酿熟的标准为色泽和香味，叶的色泽由绿变成黄绿，材料的纤维素漂浮上来，散发生出甜甜的香味，即为酿熟的状态）。

酿熟的营养液需放在阴凉处保留，备用。

（二）苹果营养液

同芹菜营养液的制作进程。

（三）大蒜营养液

先用啤酒浸泡大蒜（啤酒的用量以方才浸没大蒜为宜），用宣纸封好，浸泡12小时左右。

然后放入相当于大蒜重量1/3的红糖，发酵4-5天。

材料的量已装满容器的1/3为宜，用烧酒填充，现在用塑料布封好，避免酒精挥发。

7-10天把浸出液抽出。

抽出液体后能够倒入烧酒，如此可反复利用5次。

将酿制后的营养也保留容器的1/3左右，然后兑入烧酒。

（四）生姜营养液

同大蒜营养液的制备进程。

（五）乳酸菌营养液

用缸接下最初的淘米水，深度10-15厘米，缸口用宣纸封好，放在阴凉处。

在20-25℃的温度条件下，通过5-6天，乳酸菌就会繁衍出来。

届时米糠和水开始分离，发出乳酸菌特有的气味和酸味。

将已配置好的乳酸菌液倒入牛奶中，牛奶与乳酸菌的比例为10:

1。

因为牛奶的营养成份比淘米水更丰硕，所以乳酸菌的繁衍加倍旺盛。

通过5-6天，淀粉、蛋白质、脂肪等漂浮上来，乳酸菌则以淡黄色或黄褐色的液体沉淀在下部。

（六）动物骨头营养液

将动物骨头和红糖等量混合腌渍，腌渍2-3天后，开始产生液体，放置7-10天即可制成，只抽出液体保留。

最后，将各类营养液依照必然和比例混合后，泼洒到发酵床中。

发酵床垫料的制作[13-14]（4号仿宋GB2312）

肯定垫料厚度和材料用量（小4号仿宋体GB2312）

按照不同夏冬季节、猪舍面积大小，和与所需的垫料厚度计算出所需要的稻壳、锯末、麸皮、玉米秸秆、玉米芯和土著菌菌液的利用数量。

每一个桶一样重量80kg，60cm高。

具体配比见下表

表各垫料成份不同比例数据表

锯末

稻壳

玉米秸秆

玉米芯

A1

处理Ⅰ

35%

35%

20%

A2

处理Ⅱ

35%

35%

20%

A3

处理Ⅲ

25%

25%

40%

B1

处理Ⅳ

25%

25%

40%

B2

处理Ⅴ

15%

15%

60%

B3

处理Ⅵ

15%

15%

60%

AB

处理Ⅶ

25%

25%

20%

20%

CK

处理Ⅷ

45%

45%

1.4.2物料堆积发酵（小4号仿宋体GB2312）

将未发酵的稻壳、锯未各取10%备用。

第一步，第一按每立方米2千克麸皮加入1千克益生菌（液体）均匀搅拌，水分掌握在30%左右（手握成团、一触既散为宜）。

第二步，将搅拌好的原料堆放，用塑料布盖严厌氧发酵。

室温尽可能维持20-25℃左右，夏天2-3天，冬季5-7天，发酵好的原料发出酸甜的酒曲香味发酵成功（发酵成熟的标志：

握一把在手中散开，其气味清爽、无恶臭、无霉变气味，如有恶臭等气味，说明发酵不成熟，尚需进一步发酵）。

第三步，将发酵好的麸皮和其余的玉米芯、玉米秸秆、稻壳和锯末充分混合搅拌均匀，在搅拌进程中，使垫料水分维持在50-60%，（其中水分多少是关键，一般50-60%比较适合，现场实践是用手抓垫料来判断，即物料用手捏紧后松开，感觉疏松且迎风有水气说明水分掌握较为适宜），再均匀铺在塑料桶中，最上面用干锯末覆盖5厘米厚，3天即可利用。

第四步，发酵成熟后每隔5天加入猪粪，并进行及时翻床。

同时，按照天气状况调节水分含量。

2实验方式（4号黑体）

样品收集及处置（4号仿宋GB2312）

垫料原料、发酵床垫料（收集30、50厘米处的垫料，风干后粉碎备用）。

测定指标及方式（4号仿宋GB2312）

测定指标：

待发酵床发酵成熟后，分批次加入猪粪，并进行人工翻床。

同时开始测定各发酵床的温度并做记录（发酵床30、50厘米处的温度）。

而且每隔5天收集30、50厘米处的发酵床垫料，粉干后粉碎，以备测定垫料中粗纤维的含量。

测定方式：

（1）用无水乙醚除去样品中的脂肪；

（2）样品中加入煮沸硫酸溶液，维持微沸30min后，用铺有滤布的布氏漏斗趁热抽滤，要求10min内全数抽净，并用热水反复冲洗残渣直至滤液不使蓝色石蕊试纸变红为止，取下不溶物，转移到原高脚烧杯中；（3）样品中加入煮沸氢氧化钠溶液，一样维持微沸30min后，趁热抽滤，并用热水反复冲洗残渣直至滤液不使，直至红色石蕊试纸变蓝为止。

将残渣转移到古氏坩埚中，用95%乙醇溶液洗涤抽滤；（4）将坩埚移入100-150℃烘箱4h，转入干燥器冷却30min，称重，直至恒重。

通过抽滤，干燥，灰化，称重得粗纤维的含量；（5）再将干锅置于电炉上炭化。

然后移入500-500℃高温炉中灼烧，掏出放入干燥器冷却30min,称重，直至恒重。

3结果与分析

纤维素降解效果（4号仿宋GB2312）

（1）按照常规垫料（锯末+稻壳）跟玉米芯或玉米秸秆的比例来分析，从图表一、二、三中曲线的斜率能够看出，随着常规垫料比例的减少，纤维素的降解速度增加，但当比例为5：

4时最快，随后逐渐减慢。

从此点能够分析出处置Ⅲ和处置Ⅳ最优。

按照常规垫料相同，加入不同其它垫料成份情形来分析，从图表一、二、三都能够看出加入玉米秸秆的垫料组合中，纤维素的分解率比较快。

注：

处置Ⅰ（A1）35%锯末+35%稻壳+20%玉米秸秆；处置Ⅱ（A2）35%锯末+35%稻壳+20%玉米芯；处置Ⅲ（A3）25%锯末+25%稻壳+40%玉米秸秆；处置Ⅳ（B1）25%锯+25%稻壳+40%玉米芯；处置Ⅴ（B2）15%锯末+15%稻壳+60%玉米秸秆；处置Ⅵ（B3）15%锯末+15%稻壳+60%玉米芯；处置Ⅶ（AB）25%锯末+25%稻壳+20%玉米秸秆+20%玉米芯；处置Ⅷ（CK）45%锯末+45%稻壳。

（2）按照常规垫料跟其它垫料成份比例必然的情形下分析得出，图表四加倍能说明加入玉米秸秆的垫料组合比加入玉米芯的垫料组合中的纤维素降解速度快，还能够说明比例为5:

4的情形下，处置Ⅲ更优。

（3）只有常规垫料或加入其它各成份的情形下，从图表五能够看出，不论是哪一种组合纤维素的含量都有所减少，从斜率彼此较较能够得出，在只有常规垫料的情形下，曲线较其它各类垫料组合较平缓，A3和B1较其他各垫料组合曲线更陡一些，说明纤维素降解较快一些。

同时，还能够看出各垫料组合在第30天时，大体达到极值，以后纤维素降解速度逐渐缓慢，到第50天后曲线大体趋于水平。

表各垫料成份纤维素含量

稻壳

锯末

玉米芯

秸秆

猪粪

讨论（4号仿宋GB2312）

控制发酵床的最关键因素是温度，它直接影响垫料中各成份的含量转变，可能是造成图表中曲线有拐点的因素，温度降低能够是微生物的活动减弱，进而减慢降解速度。

同时，有可能是由于每隔5天会加入10%的猪粪（常规垫料总重的），在翻床时混合不均匀，致使发酵不充分。

还有在发酵的后期曲线趋于水平，可能是垫料成份的含量必然，发酵到必然程度，分解趋于完全，只有少量的猪粪可能对纤维素的降解影响不大。

4结论（4号黑体）

通过8组不同组合实验结果能够得出，各组垫料中粗纤维的含量都有所降低，相较较而言，当常规垫料和其它垫料成份比为5:

4时，纤维素降解最快。

同时，处置Ⅳ和处置Ⅶ较好；处置Ⅲ最好。

参考文献（4号黑体）

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65

致谢

岁月如梭，大学学生活即将结束，站在毕业的门坎上，回顾往昔，奋斗和辛劳成为丝丝的记忆，甜美与欢笑也都尘埃落定。

甘肃农业大学以其优良的学习风气、严谨的科研气氛教我求学，以其博大包容的情怀胸怀、浪漫充实的校园生活育我成人。

值此毕业论文完成之际，我谨向所有关心、珍惜、帮忙我的人们表示最真挚的感激与最美好的祝愿。

第一，感激动物科学技术学院所有给我带过课的老师，和四年来给过我帮忙和关心的老师，是他们帮忙我打下了夯实的基础。

第二，真挚的感激我的论文指导老师滚双宝教授，滚老师对我的关心和支持尤其重要。

每次碰到困难，在咱们讨论无果的情形下，我老是踊跃向滚老师寻求帮忙，而滚老师老是抽时刻给我悉心指导。

滚老师平时工作忙碌，不但给我提供了良好的实验环境，同时在科研上给了我大量的、极为有利的建议和具体的指导，并在论文的撰写和审稿中倾注了大量的心血。

在此，我再次表示万分的感激!

再次，超级感激实验室其他老师，对我的学习和科研工作给予了专门大的帮忙和支持，在我的实验进程中，他们都给我提出了宝贵的意见和建议，在此表示深深的谢意。

还要特别谢谢师姐蔡婷、师哥张强龙，还有一路的同伴陈宏基等同窗的热情帮忙，一路生活和学习的美好光阴里，你们给予我的真诚和鼓励是终生难忘的。

最后，我要感激父母和亲人连年来在生活上无微不至的照顾和精神上的支持，我能长这么大，还能够有机缘念书，乃至大学本科毕业，真的不明白对你们的付出说些什么，谁言寸草心，报得三春辉。

千言万语化作一句感恩的话：

你们辛苦了！