微生物在发酵床奶牛养殖中的动态变化、作用机理及其对奶牛生产性能的影响

摘要

为了解决奶牛养殖中日益严重的粪尿污染问题，根据发酵床技术基本原理和奶牛生活习性，筛选出生长性能稳定的高酶活菌株，将其应用于奶牛发酵床养殖，改善奶牛场养殖环境，提高产奶量和乳品质。
　　 首先，根据奶牛粪便量大，纤维素含量高的特点，针对性地在大量样品中筛选出3株纤维素酶、蛋白酶和淀粉酶均较高的菌株。经鉴定，其中2株为芽孢杆菌，1株为酵母菌。同时，经过反复发酵，这3株菌的酶活力稳定，且生长性能较好。
　　 然后，通过测定pH值、铵态氮和硝态氮含量，以及各项酶活性等，对微生物在垫料发酵过程中的作用机理进行研究。结果表明：
　　 1.实验组垫料表面几乎无臭味散发，较干燥。发酵使内部温度先升高，后降低；整个垫料环境的pH值降低，这对控制牛粪中NH3的挥发有一定作用。而对照组表面始终散发出臭味，引来较多苍蝇附着，并且垫料颜色逐渐变深变黑，很潮湿，有腐烂的趋势；整个过程，温度几乎处于与室温等温的状态，pH值始终高于实验组。
　　 2.加快了有机物降解为铵态氮，促进垫料硝化作用的能力，有利于降低环境pH值，减少NH3的挥发；降低了硝化氮含量，提高垫料的反硝化能力。
　　 3.垫料中纤维素酶、蛋白酶和脲酶活性均得到提高，促进整个系统的代谢，对于奶牛粪尿的快速、有效处理起到关键性作用。
　　 最后，运用发酵床技术开展动物应用试验。将制作的高酶活复合菌剂与锯末、谷壳、米糠等按一定比例混合后，进行发酵(15d)，对照组则不添加菌剂，其它步骤采取相同方式处理。定期记录垫料发酵过程中的温度变化；采用活菌计数检测垫料中益生菌和有害菌数量变化；利用PCR-DGGE技术监测不同时期垫层内微生物的动态变化；并通过在奶牛饲粮中添加1‰微生物复合菌剂，与发酵床技术相结合，研究其对奶牛产奶量、乳品质和肠道菌群的影响。结果表明：
　　 1.发酵过程中，垫料中大多数微生物数量呈下降趋势，但不同类型微生物数量下降的特点有所不同。益生菌（芽孢杆菌、乳酸杆菌、酵母菌）等稳定存在，数量有微弱降低，但均高于对照组，并在发酵结束时，数量开始回升；有害菌（大肠杆菌、放线菌、霉菌）等数量急剧下降，并且低于对照组，个别菌甚至死亡。DGGE指纹图谱表明，随着发酵时间延长，垫料中菌群的多样性降低，平均条带数量从38.7条降低到29条，稳定性得到提高。
　　 2.对照组奶牛平均产奶量有所降低，每头日均产奶量减少0.36kg，差异不显著(P＞0.05)；而通过饲喂微生态制剂的奶牛，在与对照组完全相同的环境条件下，产奶量不仅未减少，反而有所增加，每头奶牛日均产奶量比对照组增加1.81kg，增产16.97％，差异极显著(P＜0.01)。鲜奶中蛋白质含量增加0.04％(P＞0.05)；乳糖增加0.03％(P＞0.05)；非脂乳固体增加0.05％(P＞0.05)；脂肪降低0.46％，差异显著(P＜0.05)。
　　 3.从肠道菌群DGGE指纹图谱中可以看出，试验组相对于对照组中各样品的菌群多样性高，平均条带数为27.6条，而对照组只有23.6条，差异明显；同时，试验组各样品间相似度较高，最高达到了97％，最低值为87％。而对照组各样品间相同条带重复性低，相似性最高只有91％，最低仅为77％，个体间的差异非常明显。说明通过发酵床技术饲养奶牛，并在饲料中添加微生物菌剂进行饲喂后，显著增加了奶牛肠道菌群的多样性，使奶牛个体间差异性降低；同时，促进了肠道内微生物的定植，菌群稳定性提高。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 微生物发酵床技术

1.2 微生物发酵床分类

1.3 发酵菌剂的选择

1.4 活性剂

1.5 垫料的组成

1.6 微生物发酵床技术的优占

1.6.1 改善猪舍环境，减轻对环境的污染

1.6.2 降低疾病发生，提高猪肉品质

1.6.3 减少饲料饲喂，提高饲料利用率

1.6.4 节约饲养能源，降低养殖成本

1.7 发酵床技术存在的问题

1.7.1 发酵床养猪法猪舍内不能使用化学消毒药品和抗生素类药物

1.7.2 猪舍建筑成本问题　

1.7.3 垫料原料易造成呼吸道疾病

1.7.4 夏季猪舍内温度过高，影响猪的生长发育

1.7.5 粪尿处理效率受外界影响较大

1.7.6 发酵后在垫料中存在大量的霉菌毒素

1.8 PCR-DGGE技术在动物肠道菌群分析中的运用

1.8.1 DGGE技术的原理

1.8.2 DGGE技术在肠道菌群多样性分析中的运用

1.9 目的意义

2 试验材料

2.1 实验菌株

2.2 实验动物

2.3 培养基

2.4 试剂和药品

2.5 主要仪器

3 试验方法

3.1 高活性菌株的筛选

3.1.1 产纤维素酶菌株的筛选

3.1.2 产蛋白酶菌株的筛选

3.1.3 产淀粉酶菌株的筛选

3.2 微生物菌剂的制作

3.3 菌剂作用机理研究

3.3.1 气味

3.3.2 温度

3.3.3 pH值

3.3.4 垫料中铵态氮和硝态氮含量测定

3.3.5 垫料中纤维素酶活性测定

3.3.6 垫料中蛋白酶活性测定—加勒斯江法

3.3.7 垫料中脲酶活性测定

3.4 动物试验

3.4.1 发酵过程中温度的测定

3.4.2 微生物的活菌计数

3.4.3 PCR-DGGE技术分析垫料发酵过程中细菌群落的动态变化

3.4.4 奶牛生产性能的影响

3.4.5 PCR-DGGE技术分析肠道菌群的动态变化

4 结果分析

4.1 高活性菌株的筛选

4.2 微生物菌剂的制作

4.3 菌剂作用机理研究

4.3.1 气味变化

4.3.2 温度变化

4.3.3 pH值变化

4.3.4 垫料中铵态氮和硝态氮含量的变化

4.3.5 纤维素酶活性变化

4.3.6 蛋白酶活性变化

4.3.7 脲酶活性变化

4.4 动物试验

4.4.1 发酵过程中温度的变化

4.4.2 盾菌计数分析垫料中细菌群落的动态变化

4.4.3 PCR-DGGE技术分析垫料发酵过程中细菌群落的动态变化

4.4.4奶牛生产性能的影响

4.4.5 PCR-DGGE技术分析肠道菌群的动态变化

5 讨论

5.1 高活性菌株的筛选

5.2 菌剂作用机理研究

5.2.1 添加微生物菌剂对垫料气味、温度和pH值的的影响

5.2.2 添加微生物菌剂对垫料中铵态氮和硝态氮含量的影响

5.2.3 添加微生物菌剂对垫料中纤维素酶、蛋白酶和脲酶活性的影响

5.3 动物试验

5.3.1 发酵过程中温度的变化

5.3.2 活菌计数分析发酵过程中细菌群落的动态变化

5.3.3 PCR-DGGE技术分析垫料发酵过程中细菌群落的动态变化

5.3.4 对奶牛生产性能的影响

5.3.5 PCR-DGGE技术分析肠道菌群的动态变化

6 结论

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

参考文献