活氧水對(duì)豬舍內(nèi)空氣質(zhì)量及生豬生長的影響

徐杏，周衛(wèi)東，唐文升，周昕，朱曉明，肖華*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 畜牧獸醫(yī)研究所，浙江 杭州 310021；2.臺(tái)州市黃巖區(qū)畜牧獸醫(yī)所，浙江 臺(tái)州 318020)

生豬養(yǎng)殖是我國畜牧業(yè)重要組成部分之一，目前無論是養(yǎng)殖模式、區(qū)域布局還是生產(chǎn)方式、生產(chǎn)能力都在發(fā)生顯著變化，隨著規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖水平的不斷提高，生豬養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的糞便、污水和臭氣等帶來的環(huán)境問題日益顯現(xiàn)[1]。其中臭氣不僅影響從業(yè)人員和豬群健康，還會(huì)損害養(yǎng)殖場周邊環(huán)境質(zhì)量，影響周圍居民的日常生活，引起居民投訴[2-3]。養(yǎng)殖場產(chǎn)生的臭氣問題，是困擾生豬養(yǎng)殖業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展的難題之一[4]，亟需采取有效方式及措施來解決。

水是生物體最重要的組成部分，水分子由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成，原子間通過分享一對(duì)電子形成氫鍵，三原子形成104.5°角，呈V型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使水分子具有較強(qiáng)的極性，從而促使氫原子吸引鄰近的氧原子。因此，自然界中的液態(tài)水并不是以單個(gè)水分子的形式存在，而是通過氫鍵作用若干個(gè)水分子聚集在一起的團(tuán)簇形式存在。在室溫下時(shí)，水分子團(tuán)簇一般能締合30～40個(gè)水分子，且處于動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)使用大于氫鍵的能量作用于水分子，其團(tuán)簇間氫鍵可能被打破，由原來的數(shù)十個(gè)水分子團(tuán)簇變成由6～8個(gè)水分子組成的小團(tuán)簇，即活氧水[5]?；钛跛嗜鯄A性，其團(tuán)簇越小，活性越大，具有較強(qiáng)的滲透性、溶解力和擴(kuò)散力[6]。鑒于活氧水的這些特性，在生豬養(yǎng)殖過程中，將其作為飲用水是否具有促進(jìn)動(dòng)物對(duì)養(yǎng)分的消化吸收和新陳代謝作用，從而減少舍內(nèi)糞污發(fā)酵產(chǎn)生臭氣物質(zhì)。本試驗(yàn)旨在比較研究使用活氧水對(duì)豬舍內(nèi)典型臭氣特征污染物氨氣(NH3)、硫化氫(H2S)和臭氣濃度(odor concentration)以及育肥豬、保育豬的生長性能、養(yǎng)分表觀消化率和血清指標(biāo)等的影響，以期為活氧水在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在浙江省內(nèi)某規(guī)模生豬養(yǎng)殖場進(jìn)行?；钛跛O(shè)備由杭州某科技公司提供。鑒于活氧水設(shè)備安裝使用后整個(gè)養(yǎng)殖區(qū)飲用水管網(wǎng)不可分線的特殊性，本試驗(yàn)分為活氧水使用前約7個(gè)月(對(duì)照組)和使用后約7個(gè)月(試驗(yàn)組)兩個(gè)階段。保育豬、育肥豬為試驗(yàn)對(duì)象，試驗(yàn)選取的保育豬舍內(nèi)豬只數(shù)636頭，試驗(yàn)組和對(duì)照組分別選取體重相近的保育豬(25日齡)60頭，每個(gè)處理組設(shè)6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)設(shè)置10頭豬，每個(gè)處理組試驗(yàn)期55 d；試驗(yàn)選取的育肥舍內(nèi)存欄400頭，試驗(yàn)組和對(duì)照組分別選取體重相近的育肥豬(80日齡)60頭，每個(gè)處理組設(shè)6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)設(shè)置10頭豬，每個(gè)處理組試驗(yàn)期120 d。試驗(yàn)期間豬舍內(nèi)均配備風(fēng)機(jī)和水簾，控制溫度在23 ℃左右，全程豬只自由采食、飲水，按照豬場常規(guī)管理規(guī)程和正常免疫程序進(jìn)行。試驗(yàn)期間每天觀察豬群精神狀況和排糞情況，以個(gè)體為單位記錄豬只死亡和淘汰情況。

1.2 樣品采集及指標(biāo)檢測

環(huán)境指標(biāo)：分別選擇春季(活氧水使用前)和秋季(活氧水使用后)相似氣象條件的日期，對(duì)試驗(yàn)選取的保育舍、育肥舍舍內(nèi)氣體進(jìn)行采樣，采樣點(diǎn)固定位于各豬舍的中央走道中端，高度離地面約0.8 m。以稀硫酸為吸收液，采集NH3氣體，采樣流量為1.0 L·min-1，采樣與樣品分析均遵循《環(huán)境空氣和廢氣氨的測定納氏試劑分光光度法》(HJ 533—2009)的要求。以氫氧化鎘-聚乙烯醇磷銨溶液為吸收液，采集H2S氣體，采樣流量為1.0 L·min-1，采樣與樣品分析遵循《環(huán)境空氣和廢氣硫化氫的測定亞甲基藍(lán)分光光度法》的要求。利用真空采樣瓶收集臭氣樣品，臭氣濃度的測定采用三點(diǎn)比較式臭袋法(GB/T 14675—1993)。每2 h采樣1次，每個(gè)采樣點(diǎn)采集3次。

生長性能指標(biāo)：在試驗(yàn)起始和結(jié)束當(dāng)天晨飼前對(duì)所選每個(gè)處理組對(duì)象進(jìn)行空腹稱重，以頭為單位，記錄每個(gè)處理組的初始重(IW)、結(jié)束重(FW)，依此計(jì)算平均日增重(ADG)。

養(yǎng)分表觀消化率：于保育豬和育肥豬試驗(yàn)期最后3 d，每天上午8：00左右每個(gè)重復(fù)收集新鮮糞樣約100 g，每100 g糞樣加10 mL濃度為10%的硫酸進(jìn)行固氮，將糞樣于-20 ℃保存，用于營養(yǎng)成分含量測定。采用四分法采集保育豬、育肥豬飼糧樣品各250 g，4 ℃保存，用于營養(yǎng)成分含量測定。飼糧樣品和糞樣中粗蛋白質(zhì)(CP)含量測定采用凱氏定氮法(GB/T 6432—2018)，粗脂肪(EE)含量測定采用索氏抽提法(GB/T 6433—2006)，粗纖維(CF)含量測定采用過濾法(GB/T 6434—2006)，鈣(Ca)含量測定采用乙二胺四乙酸絡(luò)合滴定法(GB/T 6436—2018)，磷(P)含量測定采用分光光度法(GB/T 6437—2018)，鹽酸不溶灰分(AIA)含量測定采用灼燒處理法(GB/T 23742—2009)，干物質(zhì)(DM)含量測定采用干燥法(GB/T 6435—2014)。采用AIA內(nèi)源指示劑法計(jì)算各養(yǎng)分的表觀消化率。

血清指標(biāo)：于試驗(yàn)期最后1 d，在對(duì)照組和試驗(yàn)組中各選擇體重相近的健康保育豬6頭(公豬母豬各3頭)、育肥豬6頭(公豬母豬各3頭)，在晨飼前對(duì)選取的豬采血樣，采用10 mL一次性注射器通過前腔靜脈采集血液，靜置30 min，4 000 r·min-1離心15 min分離血清，-20 ℃保存?zhèn)溆谩y定血清指標(biāo)包括：總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、C反應(yīng)蛋白(CRP)、總膽固醇(TC)、甘油三脂(TG)、血糖(GLU)、尿素(UREA)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白G(IgG)、胰島素生產(chǎn)因子-1(IGF-1)、生長激素(GH)。試劑盒購于北京華英生物技術(shù)研究所。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel 2013進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，數(shù)據(jù)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)”表示，顯著性檢驗(yàn)采用ANOVA單因子水平方差分析，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 活氧水對(duì)豬舍內(nèi)空氣質(zhì)量的影響

春季(活氧水使用前，對(duì)照組)和秋季(活氧水使用后，試驗(yàn)組)對(duì)選取保育舍和育肥舍氣體采樣當(dāng)日的氣象條件基本相同：風(fēng)向均為東風(fēng)，風(fēng)速1.1～1.6 m·s-1，氣壓約102 kPa，采樣時(shí)氣溫20.0～20.5 ℃，天氣狀況晴。采樣時(shí)對(duì)照組和試驗(yàn)組舍內(nèi)豬只頭數(shù)相同，日齡相近。此外，由于春季和秋季氣候相近，舍內(nèi)通風(fēng)和飼養(yǎng)管理?xiàng)l件基本相似。因此，不同日期采樣時(shí)的氣象參數(shù)、舍內(nèi)養(yǎng)殖情況，對(duì)豬舍內(nèi)氣體環(huán)境質(zhì)量沒有顯著影響。與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組保育舍、育肥舍內(nèi)2種典型惡臭特征污染物NH3和H2S濃度均有明顯降低，其中育肥舍內(nèi)NH3濃度從6.110 mg·m-3下降到0.011 mg·m-3，保育舍和育肥舍內(nèi)H2S濃度由0.048 mg·m-3降低到0.001 mg·m-3以下；而臭氣濃度作為綜合評(píng)價(jià)養(yǎng)殖場惡臭強(qiáng)度的指標(biāo)，試驗(yàn)組保育舍、育肥舍分別比對(duì)照組下降了59.42%、94.96%(表1)。表明活氧水作為生豬養(yǎng)殖過程中的日常用水對(duì)生豬不同養(yǎng)殖階段的舍內(nèi)臭氣減排均有一定效果，其中育肥豬舍內(nèi)減臭效果最佳。

表1 活氧水對(duì)各舍內(nèi)空氣NH3、H2S和臭氣濃度的影響

2.2 對(duì)生豬生長性能的影響

由表2可見，試驗(yàn)組保育豬的FW和ADG與對(duì)照組相比有顯著提高趨勢，分別增加了16.59%和22.67%；同樣，試驗(yàn)組育肥豬的FW和ADG與對(duì)照組相比也有顯著提高趨勢，分別增加了8.76%和10.52%。試驗(yàn)組保育豬和育肥豬健康狀況良好，同期未出現(xiàn)死亡或生病淘汰現(xiàn)象。

表2 活氧水對(duì)保育豬和育肥豬生長性能的影響

2.3 對(duì)生豬養(yǎng)分表觀消化率的影響

與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組保育豬和育肥豬飼料中養(yǎng)分消化率均有所提高，其中：試驗(yàn)組保育豬的CP、EE、CF、Ca和P表觀消化率顯著高于對(duì)照組，分別增加了11.61%、8.94%、7.96%、10.62%和11.61%；試驗(yàn)組育肥豬的CP、EE和CF表觀消化率分別較對(duì)照組提高了4.79%、11.27%和8.08%；試驗(yàn)組保育豬和育肥豬的DM表觀消化率與對(duì)照組相比有上升趨勢，但差異不顯著(P>0.05)；同樣，試驗(yàn)組育肥豬Ca和P表觀消化率雖然數(shù)值上高于對(duì)照組，但差異均不顯著(表3)。

表3 活氧水對(duì)保育豬和育肥豬養(yǎng)分表觀消化率的影響

2.4 對(duì)生豬血清指標(biāo)的影響

與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組保育豬的血清生化指標(biāo)中，ALB、GLB、CRP、TC、TG和GLU含量差異均不顯著，TP和UREA有顯著差異，TP提高了12.94%，UREA降低了26.01%；育肥豬對(duì)照組和試驗(yàn)組的TP、ALB、GLB、CRP、TC、TG、GLU和UREA含量差異均不顯著，活氧水使用后對(duì)育肥豬血清生化指標(biāo)水平無顯著影響。試驗(yàn)組保育豬血清中IGF-1和GH含量與對(duì)照組相比數(shù)值上有所提高，但差異不顯著；試驗(yàn)組育肥豬與對(duì)照組相比，血清中IGF-1和GH含量有顯著差異，分別提高了16.09%和20.75%。此外，試驗(yàn)組保育豬和育肥豬與對(duì)照組相比，血清中IgA、IgM和IgG含量均無顯著變化(表4)，表明活氧水使用后，對(duì)保育和育肥試驗(yàn)豬血清中的抗體水平?jīng)]有顯著影響。

表4 活氧水對(duì)保育豬和育肥豬血清指標(biāo)的影響

2.5 活氧水治理豬場臭氣的成本和效益分析

活氧水治理豬場臭氣的成本包括固定資產(chǎn)投資和運(yùn)營成本，通過對(duì)試驗(yàn)養(yǎng)殖場進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，固定投入成本主要為設(shè)備費(fèi)76萬元。參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備折舊10 a，無殘值，則每年總固定資產(chǎn)投資成本7.6萬元。運(yùn)營成本主要包括設(shè)備運(yùn)行能耗費(fèi)電費(fèi)和維護(hù)費(fèi)等，該設(shè)備零耗電，僅每年維護(hù)費(fèi)0.15萬元?；钛跛卫碡i場臭氣無直接經(jīng)濟(jì)收益，但可獲得如降低生豬發(fā)病率、死亡率和提高豬生長性能等方面帶來的部分間接經(jīng)濟(jì)收益。按照試驗(yàn)周期內(nèi)的測算對(duì)比可知，試驗(yàn)養(yǎng)殖場使用活氧水后7個(gè)月與使用前7個(gè)月相比，間接經(jīng)濟(jì)收益提高了約5萬元。

3 小結(jié)與討論

在生豬養(yǎng)殖區(qū)域提供適宜的環(huán)境，可有效改善生豬生活條件，提高其健康水平和生產(chǎn)性能。豬舍內(nèi)的臭氣物質(zhì)多達(dá)數(shù)百種，主要源于動(dòng)物皮脂和體液分泌物，墊料、殘余飼料和排泄物的厭氧分解等[7]。關(guān)于典型臭氣特征污染物NH3和H2S的減排技術(shù)已有許多研究和應(yīng)用，如通過在飼料中加入各種添加劑(微生物菌劑、植物調(diào)控劑等)促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，在豬糞中添加吸附劑、化學(xué)除臭劑等來改變糞便性質(zhì)和微生物發(fā)酵特點(diǎn)，從源頭和生產(chǎn)過程中有效控制氨氣和硫化氫的產(chǎn)生和排出[8-9]。飲用水作為生豬生長必需的重要資源，其不同的特性也可能會(huì)影響動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，從而影響其生長健康和臭氣的排放等。本研究中采用活氧水作為生豬養(yǎng)殖過程中的飲用水等日常用水，對(duì)比使用前后豬舍內(nèi)空氣質(zhì)量，結(jié)果表明，活氧水使用后，試驗(yàn)組保育舍、育肥舍內(nèi)NH3、H2S和臭氣濃度與對(duì)照組相比均有所降低，活氧水作為生豬養(yǎng)殖日常用水對(duì)生豬舍內(nèi)臭氣減排有一定的效果。這可能是由于活氧水團(tuán)簇較小，具有較強(qiáng)的滲透性、溶解力和擴(kuò)散力[6]，從而加快生豬體內(nèi)蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，減少糞污中含氮硫的物質(zhì)及其發(fā)酵產(chǎn)生的NH3和H2S，降低豬舍內(nèi)惡臭強(qiáng)度。

從血清指標(biāo)來看，動(dòng)物體內(nèi)的TP有運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)、維持滲透壓、參與體液免疫等功能。本試驗(yàn)中，活氧水作為日常飲用水使用后，試驗(yàn)組保育豬血清中TP顯著升高12.94%，說明活氧水可能增強(qiáng)營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)平衡。ALB作為血清中含量最多(占TP的40%～60%)的蛋白質(zhì)，具有重要的生理功能，與機(jī)體的健康密切相關(guān)[13]。試驗(yàn)組保育豬血清中ALB水平與對(duì)照組相比也有上升趨勢，表明活氧水的使用可在一定程度上改善保育豬的健康狀況。此外，血液中的UREA通過鳥氨酸循環(huán)合成，是蛋白質(zhì)分解的最終產(chǎn)物，可以反映蛋白質(zhì)的代謝與氨基酸間的平衡，當(dāng)體內(nèi)氨基酸沉積率增加時(shí)，血清中UREA含量降低[14]。本試驗(yàn)中，試驗(yàn)組保育豬的UREA顯著降低26.01%，表明活氧水使用一段時(shí)間后，有利于提高飼糧中蛋白質(zhì)的利用率，這與前文中試驗(yàn)組保育豬的CP表觀消化率顯著高于對(duì)照組的結(jié)論相一致。相比較而言，育肥豬試驗(yàn)組和對(duì)照組的血清生化指標(biāo)差異不顯著，表明活氧水對(duì)保育豬健康的促進(jìn)作用優(yōu)于育肥豬。育肥豬試驗(yàn)組和對(duì)照組相比，IGF-1和GH顯著提高了16.09%和20.75%，IGF-1和GH對(duì)動(dòng)物體蛋白質(zhì)的合成代謝具有促進(jìn)作用[15]，表明活氧水作為日常飲用水使用后，可能提高育肥豬蛋白質(zhì)沉積，有利于其生產(chǎn)性能的提高，從另一方面說明活氧水有促進(jìn)育肥豬生長的效果?；钛跛畬?duì)生豬血清指標(biāo)的影響結(jié)果，與其對(duì)生長性能影響結(jié)果中試驗(yàn)組保育豬和育肥豬的FW和ADG均顯著提高的結(jié)論相符。

從生豬生長性能、養(yǎng)分表觀消化率、血清指標(biāo)和豬舍內(nèi)NH3、H2S和臭氣濃度檢測的各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析，在生豬養(yǎng)殖實(shí)際生產(chǎn)過程中，活氧水作為日常飲用水的使用對(duì)保育豬和育肥豬的健康和生長發(fā)育無明顯不利影響；而且活氧水的使用通過提高生豬對(duì)蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收和沉積，可能促進(jìn)豬生長過程中對(duì)飼料中養(yǎng)分的吸收和利用，從而減少生豬排泄物中由蛋白質(zhì)等物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生NH3、H2S等臭氣物質(zhì)的排出，凈化生豬養(yǎng)殖環(huán)境。從活氧水對(duì)豬場臭氣治理的成本和效益分析，該減臭設(shè)備初始投資成本金額相對(duì)較大，沒有直接經(jīng)濟(jì)收益，但設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)成本較低，且能滿足豬場對(duì)臭氣治理的迫切需求，具有較好的生態(tài)環(huán)境效益和一定的間接經(jīng)濟(jì)收益，有利于豬場的可持續(xù)發(fā)展。