总结与影响

　　深坑猪粪储存系统表面形成泡沫是养猪业的一个严重问题。泡沫能够捕获粪水厌氧发酵产生的气体，当泡沫被搅动时，就会造成危险的可燃气体浓度急剧升高。

　　本研究进行了生产现场采样和饲养试验，以便确定可能造成泡沫积累的粪便特征。

　　结果显示，生物学活动更加活跃的粪坑当中可挥发脂肪酸含量较低，甲烷的发生率更高。研究团队正在根据这些发现来研发缓解泡沫的策略。

　　简介

　　生物学泡沫积累造成了一系列问题，从管理和安全的角度来看，都必须解决这些问题。

　　泡沫积累可显着降低深坑的存储容量，给泵水循环造成压力，让生产者无法在恰当的季节条件下向田间施撒粪水。泡沫会造成粪便厌氧发酵产生的可燃气体（最明显的是甲烷）在粪水液面处积累。如果积累的气体量达到一定程度，在粪水受到搅动的情况下释放出的气体就可能达到危险的浓度。此时如果出现火星，就可能造成爆燃。

　　要想成功研发缓解泡沫的策略，就必须理解产生泡沫和不产生泡沫的粪坑之间在物理、化学和生物学特征方面有哪些不同。因此本研究的目的就是评估这两种粪坑之间的区别，以及日粮饲料组成对粪便属性的影响。

　　材料与方法

　　每月从60家采用深坑储粪设施的肥育猪场采集粪浆样本，这些猪场的粪坑具有不同的粪浆表面条件（泡沫、结痂、液态）。在每处现场，从多个深度提取样本（采样分层方式见图1），并对泡沫量、粪浆深度和温度进行测量。

　　图 1.粪浆采样分层示意图

　　采样之后分析了样本与泡沫积累有关的重要特征，包括甲烷产生率、表面张力、短链和长链脂肪酸含量、起泡能力和稳定性、总固体含量与可挥发固体含量，以及pH值。

　　除现场采样之外，还进行了日粮研究，以便评估不同饲喂策略对泡沫积累能力的影响。进行了两项日粮研究；包括蛋白水平对粪浆泡沫属性的影响，以及碳水化合物来源的影响。在每项研究当中，随机选取48头猪饲喂一种处理日粮。试验猪自由采食处理日粮。每天两次收集动物的粪便，放在专门的储存缸内储存。试验结束时取缸中粪浆样，进行与现场样本相同的参数分析。

　　结果与讨论

　　结果显示，与不起泡的粪坑相比，起泡坑中的粪便生物学方面更活跃，甲烷发生率和甲烷通量明显更高（α=0.05；图2和图3）。结果还显示，起泡坑短链脂肪酸含量明显较低（α=0.05），可能由于甲烷的处理和转化速度更快的缘故。表面张力数据显示，不起泡坑中的粪浆表面张力倾向于更低，尤其是粪坑的低层。这可能与不起泡粪浆的气泡稳定性降低有关。

　　最后，结果显示，在泡沫中存在长链自由脂肪酸的积累，但它与粪便起泡能力之间的关系还有待证实。

　　没有任何一种试验日粮造成了稳定的泡沫发生，但它们关于不同饲料原料造成的粪便固体含量、甲烷发生潜力、表面张力和起泡能力等方面的差异提供了一些启示。

　　未来将进行更多研究来证实这些差异，并对根据这些发现研发的缓解措施进行测试。

　　图 2.起泡和不起泡粪浆的甲烷产生率。

　　（误差条代表均值的标准误。同月内不同字母之间在α=0.05水平上差异显着）

　　图 3.起泡和不起泡猪舍的甲烷通量估算值。

　　（误差条代表均值的标准误。同月内不同字母之间在α=0.05水平上差异显着）

　　图 4.起泡和不起泡猪舍粪浆中短链脂肪酸（SCFA）含量。

　　（误差条代表均值的标准误。同月内不同字母之间在α=0.05水平上差异显着）

　　图 5.起泡和不起泡猪舍粪浆的表面张力。

　　（误差条代表均值的标准误。同月内不同字母之间在α=0.05水平上差异显着）

　　图 6.起泡和不起泡猪舍粪浆的起泡能力。

　　（误差条代表均值的标准误。同月内不同字母之间在α=0.05水平上差异显着）

　　图 7.起泡和不起泡猪舍粪浆泡沫的半衰期。

　　（误差条代表均值的标准误。同月内不同字母之间在α=0.05水平上差异显着）

　　本文作者为Daniel Andersen（助理教授，ABE），Kurt Rosentrater（助理教授，ABE），Brian Kerr（猪营养学家，USDA-ARS）和Steve Trabue （科研药剂师，USDA-ARS）。

　　致谢：作者们感谢依阿华猪肉生产者协会的经费支持和各个相关养猪企业的合作，让我们去他们的场里采样。感谢国家猪肉委员会的猪肉基金计划对本研究的经费支持。

　　选自pigsite，译者：温鹏