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1、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 二一三 年 六 月目 录题 目 2摘 要 2英文摘要2引 言 21 试验材料 31.1实验室材料 31.1.1实验样品 31.1.2主要仪器 31.1.3主要试剂 31.1.4溶液配制 31.2菌种的制作 31.2.1菌种的采集和继续培养 41.2.2菌种的扩增和保存 41.3营养液的制备 41.4发酵床的制作 51.4.1确定垫料厚度和材料用量 51.4.2物料堆积发酵 52 试验方法 62.1样品的采集
2、及处理 62.2测定指标及方法 63 结果与分析 63.1纤维素讲解效果 73.2 讨论 94 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况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，按照各处理垫料总重量相同，试验共设8个处理，分别为：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%
3、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，相比较而言，当常规垫料和其它垫料成分比为5:4时，纤维素降解最快。同时，处理和处理较好；处理最好。关键词 发酵床，垫料，菌种，纤维素Title（3号Times New Romar 加黑）CAO Guojun（College of Animal Science and Technology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070）Abstrac
4、t: Abstract: Deep-litter System as an agricultural rearing technique, could help to reduce animal manure egesta and pollution in which selection and management of raw materials for litter were of great importance. For the same total mass of each treatment, 5 treatments were litter+30% corn straw(30%
5、 S), 40% traditional litter+60%carried out: traditional litter(CK), 70% traditional corn straw(60% S), 10% traditional litter+90% corn straw(90% S), 20% traditional litter+60% corn straw+20% zeolite(60% S+20% Z), to research on the characteristics of litter pre-fermentation before breeding. The resu
6、lts showed that the temperature of different（五号Times New Romar，200300个实词）Key words: Deep-litter System; Beddings; Strains；（3-5个实词，五号Times New Romar）前言（4号黑体）发酵床生猪养殖法是利用高效有益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法。发酵床功能菌群的发酵产物还包含各种酶类及小分子糖类，被生猪拱食后进入体内循环，可改善其
7、胃肠道功能1。1970年，日本利用坑道、以锯末为垫料建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。此后，香港、荷兰等地研究人员也对发酵床养殖方法进行了深入研究和推广应用，确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，其相互作用可加快粪便的降解速率井使发酵床的效果更加稳定4。20世纪90年代起，发酵床养殖技术在我国部分省市陆续展开了试点，并于2008年被国家环境部建议推广。近年来，国内科研单位先后与日韩专家合作，引进对方成熟的发酵床养殖技术，共同开展发酵床养殖本土化的研究工作5-6。自2009
8、年以来，江苏省农业科学院在广泛调研的基础上，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，并将研究成果在全省15个示范点推广应用。生态发酵床养猪的优点，由于猪粪直接落于垫料并被其中的微生物所分解、消耗，所以不用每天对猪圈进行清理，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，可以优化肠道微生物菌群结构，帮助消化，从而搞高饲料利用率；使用后的垫料中含有大量的营养物质，有机质含量较高，因而可用于生产有机肥，避免了资源浪费。同时，垫料的的主要成分是纤维素，并且纤维素是可
9、再生能源物质，总产量占地球植物干重的1/ 3 - 1/ 210-11 。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，本试验以成熟的玉米秸秆、稻壳、锯末和玉米芯等为试验材料，研究各种材料不同配比发酵特点，挑选出最佳配比，并为其推广应用提供理论基石出（小4宋体）。1 试验材料 （4号黑体）1.1 实验室材料（4号仿宋GB2312）1.1.1 试验样品（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）1.1.2 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
10、机、真空抽气机、古氏坩埚、干燥器（小4宋体）1.1.3 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）1.1.4 溶液配制（小4号仿宋体GB2312） （1）硫酸溶液的配制 每100ml含硫酸1.25g，用氢氧化钠标溶液标定。（2）氢氧化钠溶液 没100ml含氢氧化钠1.25g,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；同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
11、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）1.2 菌种的制作（4号仿宋GB2312）1.2.1 菌种的采集和继续培养（小4号仿宋体GB2312）（1）采集：在乔木、灌木及竹林落叶丰厚、无人畜破坏地区瓦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合适的饭团，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），及时采集到的土著菌12菌种原液。（2）继续培养：将长满菌丝的米饭取出，装入缸内，将米饭和红糖以2：1的比例混匀，盖上宣纸封好
12、，18-20继续培养，7天后成浆状，此为发酵菌原种。1.2.2 菌种的扩增和保存（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%，即用手捏时感觉稍微有点硬的程度，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，此后每隔2天翻一遍备用。扩增后的菌种经过7-8天的培养后，即可装在阴凉的房间里备用。1.3 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
13、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。（判断是否酿熟的标准为色泽和香味，叶的色泽由绿变为黄绿，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存，备用。（二）苹果营养液同芹菜营养液的制作过程。（三）大蒜营养液先用啤酒浸泡大蒜（啤酒的用量以刚刚浸没大蒜为宜），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，此时用塑料布封好，防止酒精挥发。7-
14、10天把浸出液抽出。抽出液体后可以倒入烧酒，这样可反复利用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过程。（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，经过5-6天，乳酸菌就会繁殖出来。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。因为牛奶的营养成分比淘米水更丰富，所以乳酸菌的繁殖更加旺盛。经过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
15、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，只抽出液体保存。最后，将各种营养液按照一定和比例混合后，泼洒到发酵床中。1.4 发酵床垫料的制作13-14（4号仿宋GB2312）1.4.1 确定垫料厚度和材料用量（小4号仿宋体GB2312）根据不同夏冬季节、猪舍面积大小，以及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、玉米芯以及土著菌菌液的使用数量。每个桶同样重量80kg，60cm高。具体配比见下表表1.1各垫料成分不同比例数据表锯末稻壳玉米秸秆玉米芯A1处理35%35%20%A2处理35%35%20%A3处理25%25%40%B1处理25%25%40%B2处
16、理15%15%60%B3处理15%15%60%AB处理25%25%20%20%CK处理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，首先按每立方米2公斤麸皮加入1公斤益生菌（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。室温尽量保持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、
17、玉米秸秆、稻壳和锯末充分混合搅拌均匀，在搅拌过程中，使垫料水份保持在50-60%，（其中水分多少是关键，一般50-60%比较合适，现场实践是用手抓垫料来判断，即物料用手捏紧后松开，感觉蓬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天即可使用。 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，根据天气状况调节水分含量。2 试验方法 （4号黑体）2.1 样品采集及处理（4号仿宋GB2312）垫料原料、发酵床垫料（采集30、50厘米处的垫料，风干后粉碎备用）。2.2 测定指标及方法（4号仿宋GB2312）测定指标：待发酵床发酵成熟后，分批次加入猪
18、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）。并且每隔5天采集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。测定方法：（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，保持微沸30min后，用铺有滤布的布氏漏斗趁热抽滤，要求10min内全部抽净，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，同样保持微沸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
19、坩埚移入100-150烘箱4h，转入干燥器冷却30min，称重，直至恒重。经过抽滤，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，取出放入干燥器冷却30min,称重，直至恒重。3 结果与分析 3.1 纤维素降解效果（4号仿宋GB2312）（1）根据常规垫料（锯末+稻壳）跟玉米芯或玉米秸秆的比例来分析，从图表一、二、三中曲线的斜率可以看出，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。从此点可以分析出处理和处理最优。根据常规垫料相同，加入不同其它垫料成分情况来分析，从图表一、二、三都可以看出加入玉米秸秆的垫
20、料组合中，纤维素的分解率比较快。注：处理（A1）35%锯末+35%稻壳+20%玉米秸秆；处理（A2）35%锯末+35%稻壳+20%玉米芯；处理（A3）25%锯末+25%稻壳+40%玉米秸秆；处理（B1）25%锯+25%稻壳+40%玉米芯；处理（B2）15%锯末+15%稻壳+60%玉米秸秆；处理（B3）15%锯末+15%稻壳+60%玉米芯；处理（AB）25%锯末+25%稻壳+20%玉米秸秆+20%玉米芯；处理（CK）45%锯末+45%稻壳。 （2）根据常规垫料跟其它垫料成分比例一定的情况下分析得出，图表四更加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率快，还可以说明比例为
21、5:4的情况下，处理更优。（3）只有常规垫料或者加入其它各成分的情况下，从图表五可以看出，不论是哪种组合纤维素的含量都有所减少，从斜率互相比较可以得出，在只有常规垫料的情况下，曲线较其它各种垫料组合较平缓，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，还可以看出各垫料组合在第30天时，基本达到极值，以后纤维素降解速率逐渐缓慢，到第50天后曲线基本趋于水平。表1.2各垫料成分纤维素含量稻壳锯末玉米芯秸秆猪粪0.4633 0.5322 0.3186 0.3247 0.2745 3.2 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分的含量变化
22、，可能是造成图表中曲线有拐点的因素，温度降低可以是微生物的活动减弱，进而减慢降解速率。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，导致发酵不充分。还有在发酵的后期曲线趋于水平，可能是垫料成分的含量一定，发酵到一定程度，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组不同组合试验结果可以得出，各组垫料中粗纤维的含量都有所降低，相比较而言，当常规垫料和其它垫料成分比为5:4时，纤维素降解最快。同时，处理和处理较好；处理最好。参考文献（4号黑体）1SCHEMBRI N,SITHOLE F,TORIBIO J A,et,al.
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28、指导老师滚双宝教授，滚老师对我的关心和支持尤为重要。每次遇到困难，在我们讨论无果的情况下，我总是积极向滚老师寻求帮助，而滚老师总是抽时间给我悉心指导。滚老师平时工作繁忙，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、极其有益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谢! 再次，非常感谢实验室其他老师，对我的学习和科研工作给予了很大的帮助和支持，在我的实验过程中，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，还有一起的搭档陈宏基等同学的热情帮助，一起生活和学习的美好时光里，你们给予我的真诚和鼓励是终生难忘的。最后，我要感谢父母和亲人多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，还能够有机会读书，甚至大学本科毕业，真的不知道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！
