阅读说明：本技术 食用菌菌渣在奶牛垫料中的应用、垫料及使用方法 (Application of edible fungus residues in dairy cattle bedding, bedding and using method ) 是由 任鹏飞 连洁 万鲁长 常尚连 刘开昌 曲玲 任海霞 高霞 郭惠东 毕云霞 于 2019-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明属于垫料技术领域,具体涉及一种奶牛垫料。本发明所提供的一种奶牛垫料,最大的特点是,该垫料仅仅由食用菌菌渣组成。食用菌菌渣通过晾晒使其水分含量保持在8～12%之间,且食用菌菌渣无霉变。垫料高度为0.2～0.5米。本发明解决了牛粪污废弃物以及菌渣废弃物的再利用问题,垫料可直接还田,牛场内不会产生大量粪便堆积,避免产生无法循环利用的情况；提高了农业废弃物的高值高效综合利用性；本发明将菌渣以垫料的形式利用对菌渣的利用率高、可形成奶牛粪便尿液的高效循环,减少处理步骤；显著的降低奶牛乳腺炎发病率,有益于奶牛健康,保证了奶制品的饮用安全性。(The invention belongs to the technical field of padding, and particularly relates to a dairy cow padding. The dairy cattle bedding material provided by the invention is mainly characterized in that the bedding material only consists of edible fungus residues. The water content of the edible fungus residues is kept between 8 and 12 percent through airing, and the edible fungus residues do not mildew. The height of the padding is 0.2-0.5 m. The invention solves the recycling problem of the cow dung waste and the mushroom dreg waste, the padding can be directly returned to the field, a large amount of excrement accumulation cannot be generated in a cow farm, and the situation that the excrement cannot be recycled is avoided; the high-value high-efficiency comprehensive utilization of agricultural wastes is improved; the invention utilizes the mushroom dregs in the form of padding, has high utilization rate of the mushroom dregs, can form high-efficiency circulation of the excrement and urine of the dairy cows, and reduces the processing steps; obviously reduces the incidence rate of mastitis of dairy cows, is beneficial to the health of the dairy cows and ensures the drinking safety of dairy products.)

食用菌菌渣在奶牛垫料中的应用、垫料及使用方法

技术领域

本发明属于垫料技术领域，具体涉及食用菌菌渣在奶牛垫料中的应用，还涉及采用了上述食用菌菌渣的奶牛垫料。

背景技术

关于牲畜垫料，以下的专利文献作过披露：

李健等人在《畜牧与兽医》中发表了《不同饲养方式及发酵床垫料环境对猪生产性能、血液生化指标及肠道消化酶活性的影响》，披露：采取发酵床饲养方式，特别是酒糟、菌糠替代木屑作为垫料的发酵床环境，较传统水泥地面和木屑发酵床饲养环境更有利于猪的健康生长。其菌糠发酵组(垫料基质为50％菌糠+50％木屑)。

以上的垫料，其所未解决的问题是：

霉菌毒素问题：发酵床中的垫料在发酵后存在大量霉菌毒素，会导致生猪抵抗力下降，食欲减退，生长缓慢等问题。

工作量偏大：采用发酵床养猪模式，需要维持垫料的湿度均衡以及猪粪的均匀性，因此每隔段时间就要翻动垫料一次，池深料多，工作量较大。

将使用后的垫料清理出去后，还需要进一步发酵，因为清理出去的垫料只进行了初步发酵，里面的腐殖质、pH、有机质、总养分等指标，不完全符合相关安全规定。

CN107410046A披露了一种养羊发酵床垫料，其成分主要是：油菜秸秆、稻壳、枯树叶、梧桐锯末、羊草、发酵豆粕、海藻盐、酒糟、大蒜粉、食用菌菌渣、啤酒酵母泥、微生物发酵菌剂、甘蔗渣、贝壳粉份、高岭土、益母草、金银花、蒲公英、薄荷和适量的水。

上述的垫料，其不足是：(1)发酵床需要定期喷洒菌液，才能维持其正常的发酵功能；(2)菌液成本较高；(3)易引起常见疾病：猪呼吸时很容易吸入，造成异物性肺炎，增加猪罹患呼吸道疾病的可能性，使猪呼吸道问题不能根除；调查发现个别猪对垫料过敏的现象；(4)消毒不方便：发酵床养猪对猪病都需要定期进行免疫接种；(5)时间过长容易滋生霉菌、致病菌及寄生虫等，从而对生猪生长产生二次污染；(6)菌种投资大：需要定期喷洒菌液，猪场发病时一旦投药，发酵床中的益生菌就会大量损失，需要及时补加菌液。菌液的成本很高，势必会增加投资成本；(7)床面湿度不易控制：床面湿度必须控制在60％左右，湿度过低不利于微生物繁殖，并会导致猪发生呼吸系统疾病，而湿度过高，猪寄生虫病危害严重，猪在啃食菌丝时将虫卵再次带入体内而发病，而且皮肤病危害严重。尤其是在夏季高温高湿季节，增加了预防和治疗的难度。

随着食用菌生产规模和产量的不断扩大，食用菌菌渣年产量日益增加，这些菌糠被随意丢弃或燃烧，不仅造成了资源的浪费，更给生态环境带来了严重污染和巨大的压力。同时，畜禽粪污总量巨大，由于使用沙土垫料，大量的禽畜粪污无法回收处理，如何缓解畜禽养殖与环境保护之间的矛盾，有效减少养殖废弃物所造成的环境污染压力，切实推进生态循环、环境友好型现代畜牧业的发展，已成为当前亟待研究和解决的重大课题。

奶牛的垫料，与上述的猪或羊的垫料相比，要求更为严格，这是因为，奶牛的主要作用是产奶，而奶制品必须严格控制其安全性；除此之外，奶牛每天有50～60％的时间处于躺卧状态，躺卧时间长，就更加需要有安全性高的垫料，否则奶牛极容易染病。泌乳牛的躺卧行为受到卧床表面性质和卧床尺寸等因素的影响。舒适的卧床必须有足够的长度和宽度，还需提供抓地良好且柔软干燥的垫料。部分大型奶牛养殖场采用固液分离处理后的牛粪作为奶牛垫料，满足垫料干燥、柔软的特性，但却造成大量同源微生物的入侵，导致奶牛易患乳腺炎等疾病。因此，选择适当的、舒适的卧床垫料，提高奶牛福利，便于奶牛休息起卧，改善产奶量及牛奶卫生指标，可大大降低奶牛***炎和肢蹄病的发病率，对实现奶牛生产效益的最大化是十分必要的。

目前奶牛厂多利用牛粪作为垫料，虽然实现了废弃物的再利用，但是采用牛粪作为垫料极容易滋生多种细菌，从而导致奶牛患上乳腺炎等疾病，对于奶牛产奶的安全性来说存在非常大的隐患；另外从舒适度方面来看，牛粪过于柔软，其舒适度并不理想。

因此，需要提供不仅能解决奶牛粪污废弃物以及菌渣废弃物的再利用问题、促进农业废弃物的高值高效综合利用且又能具有高舒适度，增加奶牛的卧床时间，减少同源性乳腺炎病菌的传播的垫料。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种舒适度高，增加奶牛的卧床时间，减少同源性乳腺炎病菌的传播，还可以解决大量菌渣闲置以及奶牛粪污处理问题，同时不伤害牛体，确证奶牛及奶制品的健康的垫料。

本发明是通过以下的方案来解决上述的技术问题的：

食用菌菌渣在奶牛垫料中的应用，是本发明所要保护的重点；

上述的应用中，所采用的食用菌菌渣为工厂化生产的食用菌菌渣；优选的为金针菇菌渣、杏鲍菇菌渣、真姬菇菌渣、香菇菌渣中的至少一种。

本发明最大的特点是，奶牛垫料仅含食用菌菌渣这一单一种类的原料，并没有引入其它种类的原料。

上述的食用菌菌渣的含水率为8～12％。

本发明用作奶牛垫料的食用菌菌渣为工厂化生产的食用菌菌渣。

食用菌菌渣为经过晾晒至含水率为8～12％的菌渣。

食用菌菌渣为金针菇菌渣、杏鲍菇菌渣、真姬菇菌渣、香菇菌渣中的至少一种。

垫料高度为0.2～0.5m；优选的，垫料高度为0.3m。

本发明所提供的菌渣垫料大小孔隙比为1：3.5～4.5，容重为0.16～0.23g/cm³，总孔隙率为65～71％；通气孔隙率为12～16％，持水孔隙度为53～58％。

奶牛垫料的使用方法，包括以下的步骤：

(1)将食用菌菌渣晾晒至含水率在8～12％，优选为10％左右，选择无霉变的菌渣备用；

(2)将食用菌菌渣铺在奶牛棚中，使之形成的垫料的高度为0.2～0.5m；

(3)在垫料的使用过程中，出现垫料塌陷时，及时补料使其厚度为0.2～0.5m。

本发明的有益效果在于：

(1)循环利用，提高利用率：

解决了牛粪污废弃物以及菌渣废弃物的再利用问题，垫料可直接还田，牛场内不会产生大量粪便堆积，避免产生无法循环利用的情况，提高了农业废弃物的高值高效综合利用性；

(2)减少处理步骤：

本发明将菌渣以垫料的形式利用作为奶牛垫料用，并且奶牛垫料仅由食用菌菌渣这一种单一种类的原料所组成，无须对垫料再进行其它的处理，减少了对垫料的处理步骤，操作简单，实用性强；

(3)增强了奶牛所产牛奶的安全性：

本发明的垫料能显著的降低奶牛乳腺炎发病率，有益于奶牛健康，保证了奶制品的饮用安全性；

(4)提高了奶牛的舒适度：

本发明的实施例提供了大量的数据来证明了本发明的垫料显著的提高了奶牛的舒适度，由此可推知，进一步的提高了奶牛的产奶量；

(5)节约资源，成本低廉：

本发明以废弃料食用菌菌渣为原料，其来源广泛，成本低廉，并且不会产生像背景技术中所提到的采用普通垫料容易滋生细菌等问题从而导致的需要加入菌液来防止奶牛的疾病或过敏等从而导致的成本增加的问题；

(6)本发明的垫料，在作为奶牛垫料所用之后，还可以作为作物栽培的基质所用，其可重复利用性强；除此之外，本发明的奶牛垫料集约化程度高。

附图说明

图1为实施例1中的垫料使用时的照片；

图2为实施例2中的垫料使用时的照片；

图3为不同垫料样品稀释曲线；

图4为不同垫料多样性指数组间T检验直方图；

图5为不同垫料群落组成柱状图分析图；

图6为不同垫料Venn图分析图；

图7为不同垫料PCoA图分析图；

图8不同细菌群落垫料间比较柱形图(相对丰度前15的细菌属)。

具体实施方式

为了能使本领域技术人员更好的理解本发明，现结合具体实施方式对本发明进行更进一步的阐述。

实施例1

奶牛垫料从制作到使用的方法，具体如下：

(1)将金针菇菌渣晾晒至含水率在10％左右，选择无霉变的菌渣备用；

(2)将金针菇菌渣铺在牛棚中，使整个垫料的高度为0.5m左右；金针菇菌渣晾晒后粒径在20mm左右；

(3)在垫料的使用过程中，出现垫料塌陷时，及时补料使其厚度为0.5m左右。

实施例2

与实施例1的不同在于，食用菌菌渣为杏鲍菇菌渣，其余与实施例1相同。

实施例3

与实施例1的不同在于，食用菌菌渣为真姬菇菌渣，其余与实施例1相同。

实施例4

与实施例1的不同在于，食用菌菌渣为香菇菌渣，其余与实施例1相同。

实施例5

与实施例1的不同在于，食用菌菌渣为蟹味菇菌渣，其余与实施例1相同。

实施例6

关于本发明的垫料，发明人做过如下的实验：

牛粪垫料采自东营市大地乳业固液分离后处理车间、固液分离处理后发酵完成车间及正常奶牛棚内；

菌渣垫料采自山东华骜集团经粉碎、晾晒后工厂化蟹味菇菌渣及奶牛卧床一个月后菌渣(采用实施例5的方法所获得)。

在每个车间及牛棚随机选择3个取样点，进行垫料样品采集。采集时将垫料内中外三部分垫料混匀，装入无菌塑封袋内，在袋上做好采样记录(时间、地点、编号等)。将取样的无菌塑封袋内的垫料样品带回实验室，置于45℃鼓风干燥箱中烘干，用于测定垫料的物理性质；

样品1，2，3为取的固液分离后的牛粪的平行样品，从经过固液分离后待进卧床的牛粪取的样品(采集的牛粪，同样也是奶牛卧床一个月的时间后所进行采集的)。

通过对普通垫料(固液分离后，发酵完成的牛粪)和菌渣垫料样品的6项基本理化指标测定结果表明，垫料样品均呈酸性，含水率差异较大，菌渣垫料含水率仅为14.352％，在评价奶牛卧床指标中，卧床使用率和奶牛舒适度指标普通垫料和菌渣垫料存在显著性差异，菌渣垫料均优于普通垫料。在基质化利用方面，菌渣垫料大小孔隙比在1：5.1左右，作物均可正常生长；普通垫料大小孔隙比在1：19.7左右，无法满足正常作物的生长需求。

(1)关于奶牛卧床使用率，本发明人做了如下的实验：

奶牛卧床使用率或上床率(是指奶牛挤奶后2h内的状态)；

卧床使用率：扣除采食的牛只后，躺卧牛的数量/牛舍内接触卧床牛的数量。

普通垫料：固液分离后，发酵完成的牛粪；

菌渣垫料：是指按照实施例5中方法制作的蟹味菇菌渣垫料；

普通垫料与菌渣垫料对比实验中，保持其它的一切条件都相同，仅在于垫料的不同，以便于对照。

表1实施例的垫料与普通垫料比较下奶牛卧床使用率比较

处理	均值	5％显著水平	1％极显著水平
				菌渣垫料	79％	a	A
普通垫料	61％	b	B

从以上表格中的数据可以看出，因为奶牛卧床时间越长，产奶越多，所以使用率越高，产奶量也会增加；使用菌渣垫料奶牛卧床使用率明显高于固液分离后的牛粪垫料，有显著性差异。

(2)关于奶牛卧床使用率，本发明人做了如下的实验：

奶牛舒适度指标：躺卧奶牛的数量/奶牛舍内接触卧床奶牛的数量(奶牛舍内接触卧床奶牛的包括站立、躺卧和跨卧床站立的奶牛)

表2实施例5的垫料与普通垫料比较下奶牛卧床舒适度比较

从表2中可以看出，晒干后的菌渣奶牛舒适度明显高于固液分离后的牛粪，有显著性差异，说明奶牛福利高，舒适度高。

奶牛躺卧对于奶牛产奶尤为重要，奶牛每天躺卧时间的下限应该不低于12h，理想的躺卧时间是13～14h，每多1h的躺卧时间，产奶量可以相应提高1kg左右。提高奶牛躺卧时间的前提是为奶牛提供合格的卧床。通过奶牛卧床使用率和奶牛舒适度的两个指标，可以明显看出奶牛在菌渣垫料上的躺卧时间更长，更利于奶牛泌乳。

(3)关于垫料的含水率，本发明人做了如下的实验：

在普通垫料和实施例5中的垫料使用1个月后，分别取两种垫料，测定两者的含水率，结果如下：

表3普通垫料的含水率

表4实施例5中的菌渣垫料的含水率

从以上表格可以看出，根据含水率数据对比，由于菌渣垫料中含水率较低，推测菌渣垫料中微生物群落数较少，且同源性病菌少，有利于奶牛的健康。

(4)容重、孔隙度等指标的检测

大小孔隙比:大孔隙是指基质中空气也能占据的空间，即通气孔隙；

小孔隙是指基质中水分所能占据的空间，即持水孔隙又称为毛细孔隙度，这些孔隙会利用毛细管作用将水分吸持在基质中。

通气孔隙与持水孔隙的比值称为大小孔隙比，它能够反映出基质中水、气之间的状况，通常，通气孔隙直径一般在0.1mm以上，持水孔隙直径一般在0.00l～0.1mm范围内，大小孔隙比在1：1.5～4范围内作物都能良好生长。

栽培基质各物理指标范围值应为:容重在0.6～0.8g/cm³，总孔隙在60～70％，持水能力在55～75％较为合适；

对低矮植物及室内栽培植物适宜容重在0.1～0.5g/cm³；

按以上的指标来比较，本发明的垫料适于作为栽培基质，尤其是作为低矮植物及室内栽培植物的栽培基质。

在普通垫料和实施例5中的垫料使用1个月后，分别取两种垫料，测定两者的容重及孔隙度等指标，结果如下：

表5菌渣垫料的容重和孔隙率等指标检测结果

(5)pH值检测

在普通垫料和实施例5中的垫料使用1个月后，分别取两种垫料，测定两者的pH值，结果如下：

表6菌渣、实施例5中的垫料与普通垫料的pH值

(6)微生物检测结果

在普通垫料和实施例5中的垫料使用1个月后，分别取两种垫料，测定两者的微生物，检测结果如下：

样品编号：Nainiu:奶牛卧床后牛粪；Gu-ye:固液分离后，未发酵牛粪；Fajiao:固液分离后，发酵完成的牛粪；Junzha:菌渣；Diwuzu:奶牛卧床后菌渣。

①多样性分析：

通过对不同垫料样品序列进行聚类操作，将样品序列按照彼此的相似性分归为许多小组，在97％的相似水平下的OTU进行生物信息统计分析。在抽取相同序列的条件下，OTU数越多说明物种丰富度越高。物种丰富度从高到低的顺序为gu-ye>nainiu>fajiao>diwuzu>junzha。

附图4为5个分组间多样性指数均存在显著性差异，其中gu-ye与junzha之间存在十分显著性差异。

如附图3所示稀释曲线趋于平坦，说明取样的数量合理，检测结果可以真实反映不同垫料细菌群落。

②奶牛卧床前、后不同垫料的群落组成

通过对5个样品微生物群落进行测序和聚类分析，对应的细菌类群涉及到5个门(厚壁菌门Firmicutes、放线菌门Actinobacteria、变形菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、绿弯菌门Chloroflexi)，包括6纲、13目、32科及48属。属的分类水平上，奶牛垫料卧床前优势菌群为未检测到的菌属，相对丰度为66.02％，随后依次为假单胞菌属Pseudomonas(31.53％)、沙雷氏菌属Serratia(30.64％)、魏斯氏菌属(13.98％)等(表7)；奶牛垫料卧床后优势菌群为乳杆菌属Lactobacillus，相对丰度为36.40％，随后依次为未检测到的菌属(35.68％)、棒杆菌属Corynebacterium_1(26.61％)、Lysinibacillus(12.39％)等(表8)。

表7奶牛垫料卧床前群落组成及相对丰度(相对丰度前10的细菌类群)

表8奶牛垫料卧床后群落组成及相对丰度(相对丰度前10的细菌类群)

③不同垫料细菌群落组成差异性

附图5为5组垫料样品细菌属水平上的丰度，不同垫料细菌类群的相对丰度存在明显的差异，例如，菌渣垫料(junzha)样本的优势属为沙雷氏菌属Serratia，相对丰度为30.63％，随后依次为假单胞菌属Pseudomonas(24.92％)、魏斯氏菌属Weissella(13.97％)、肠杆菌属(10.75％)、泛菌属Pantoea(8.05％)等。而奶牛卧床后菌渣垫料(diwuzu)样本的优势属为乳杆菌属Lactobacillus，相对丰度为36.37％，随后依次为棒杆菌属Corynebacterium_1(22.15％)、Lysinibacillus(7.88％)、片球菌属Pediococcus(7.07％)、未检测到菌属Others(6.88％)等。固液分离后，未发酵牛粪(gu_ye)样本的优势属为未检测到菌属Others，相对丰度为34.31％，随后依次为棒杆菌属Corynebacterium_1(7.09％)、Aerococcaceae(4.67％)、Romboutsia(4.3％)、Bravhybacterium(4.03％)等。固液分离后，发酵后牛粪(fajiao)样品的优势属为未检测到菌属Others，相对丰度为25.94％，随后依次为假黄色单胞菌属Pseudoxanthomonas(9.09％)、Planifilum(9.01％)、芽孢杆菌属Bacillus(7.45％)、假单胞菌属Pseudomonas(6.19％)、不动杆菌属Acinetobacter(5.9％)等。而奶牛卧床后牛粪垫料(nainiu)样品的优势属为未检测到菌属Others，相对丰度为28.8％，随后依次为Solibacillus(8.76％)、Glutamicibacter(6.35％)、Brachybacterium(6.17％)、芽孢杆菌属Bacillus(5.63％)、黄杆菌属Flavobacterium(5.11％)等。

基于统计学分析对5组垫料样品进行Venn图(附图6)统计，统计样本中所共有和独有的物种数目，可以直观看出5组样品中所含细菌种类从高到低依次为gu_ye>nainiu>fajiao>diwuzu>junzha，奶牛未卧床前菌渣垫料少于固液分离后，发酵完成的牛粪垫料细菌种类数高达219种，奶牛卧床后菌渣垫料少于固液分离后，发酵完成的牛粪垫料细菌种类数共115种，相对于传统的固液分离发酵后的牛粪垫料，菌渣垫料所含细菌种类数明显减少，因此对奶牛预防乳腺炎疾病及其他健康问题有显著改善作用。

④不同细菌群落垫料间差异性

通过PCoA图(附图7)分析5组样本群落组成可以反映5组样本间的差异和距离，横、纵坐标表示两个选定的主坐标成分，百分比表示主坐标成分对样本组成差异的贡献值。不同颜色或形状的点代表不同分组的样品，两样品点越接近，表明两样本物种组成越相似。可明显看出无论是经过固液分离发酵或未发酵的牛粪还是奶牛卧床后的牛粪，样本差异性不大，组成相似性较高；而菌渣样品卧床和未卧床物种组成差异性较大，无组成相似性，可大大减少奶牛同源性致病菌的带入，减少奶牛患病风险。通过对相对丰度前15的15个细菌属(附图8)，进行差异性分析，在假单胞菌属Pseudomomas和沙雷氏菌属Serratia中，5种垫料样品间存在极显著性差异，在乳酸菌Lactobacillus、棒状杆菌属Corynebacterium_1、魏斯氏菌属Weissella、肠杆菌属Enterobacter、Lysinibacillus、短状杆菌属Brachybacterium、白蚁菌属Isoptericola、假黄单胞菌属Pseudoxanthomonas、Planifilum、土壤芽孢杆菌属Solibacillus、Glutamicibacter、泛菌属Pantoes中，5种垫料样品间存在显著性差异。

从以上的检测数据可以看出，采用本发明的垫料作为奶牛垫料，细菌菌落较少可控性强；而牛粪垫料中未知细菌菌落比例较高，对奶牛健康等方面所存在的安全隐患较大。

实施例7

关于实施例1的垫料及牛粪孔隙度指标，本发明人也进行检测，具体的结果如下：

表9实施例1中样品孔隙度比较

表10垫料容重、孔隙度、TP、AP、WHP等指标

表10为上面表5、表9的汇总表格，取的值是三个平行样品的平均值，容重中*，表示菌渣垫料与普通垫料在容重中存在显著性差异。

从以上表格中的数据可以看出：由于牛粪的通气孔隙度较小，因此可以推断出来，牛粪垫料透气性不好，会引起内中外含氧量分布不均匀，内部产生大量厌氧反应，如果夏季气温升高牛粪内部大量产生厌氧细菌，会对牛的乳腺炎及卧床时间等产生一定的影响。

通常，通气孔隙直径一般在0.1mm以上，持水孔隙直径一般在0.00l～0.1mm范围内，大小孔隙比在1：1.5～4范围内作物都能良好生长。

通气孔隙：小孔隙是指基质中水分所能占据的空间，即持水孔隙又称为毛细孔隙度，这些孔隙会利用毛细管作用将水分吸持在基质中。通气孔隙与持水孔隙的比值称为大小孔隙比，它能够反映出基质中水、气之间的状况。

对低矮植物及室内栽培植物适宜容重在0.1～0.5g/cm³，总孔隙在60％～70％，持水能力在55～75％,大小孔隙比在1：1.5～4范围内作物都能良好生长。

在后期奶牛卧床垫料使用后，这些指标可作为能否直接应用于无土栽培或者说作为无土栽培基质优良的指标，形成循环农业。