两种农业废弃物垫料微环境动态与微生物群落结构对青年母牛生长性能的影响机制研究

本研究针对畜牧业粪便污染与垫料资源化问题，比较了锯末(SD)与发酵牛粪(FCM)垫料的微环境特性、微生物群落及对青年母牛的影响。结果表明FCM具有更稳定的pH、更高的硝酸盐氮含量及更低的NH3排放，微生物代谢通路更丰富，且不影响动物生长性能，为粪污资源化提供了科学依据。

　　

随着现代畜牧业规模化发展，中国年产生超10亿吨牛粪，传统处理方式导致温室气体排放、恶臭污染等问题。同时，常用垫料锯末(SD)因资源短缺价格攀升，制约发酵床系统推广。如何实现粪污资源化并开发经济环保的替代垫料，成为畜牧业可持续发展的关键问题。

针对这一挑战，江苏省农业科学院的研究团队在《Environmental Technology》发表论文，系统比较了发酵牛粪(FCM)与SD垫料的微环境特性、微生物群落动态及其对青年母牛的影响。研究通过31天实验，采用五点位采样法监测垫料理化指标，利用Illumina MiSeq高通量测序分析微生物群落，结合血清生化检测评估动物健康状态，揭示了两种垫料的差异化特征。

垫料理化特性差异
FCM表现出更稳定的微环境：发酵温度始终低于30℃，pH波动率更低(7.0-8.5)，硝酸盐氮(NO₃^--N)含量显著高于SD(P<0.05)，而氨氮(NH₄⁺-N)和NH₃排放更低。但FCM电导率(EC)和CH₄排放较高，可能与较高含水率(44.2% vs SD 42.1%)和较低孔隙率(61.85% vs SD 70.18%)相关。

微生物群落动态
FCM垫料含有更多独特菌种，细菌多样性指数(Chao1/Shannon)显著高于SD。关键环境驱动因子分析显示，EC、C/N比、总氮(TN)和水含量(WC)共同塑造微生物群落。值得注意的是，FCM中潜在致病菌(如克雷伯菌属Klebsiella)相对丰度仅为SD的0.01%，安全性更具优势。

功能代谢特征
PICRUSt2预测显示，FCM中核苷酸代谢、碳水化合物代谢通路的相对丰度更高，而SD更多参与木质素-腐殖质复合物形成的异源物质降解通路。真菌功能分析表明，FCM中凋落物分解菌和内生菌更丰富，而SD以木材腐生菌为主。

动物健康影响
尽管微生物环境差异显著，两种垫料对青年母牛的平均日增重(ADG 1.02 vs 1.10 kg/d)、血清免疫指标(IgA/IgG/IgM)和应激激素(皮质醇COR)均无显著影响(P>0.05)，证实FCM的生物学安全性。

该研究首次从微环境-微生物-动物生理多维度阐明了粪基垫料的适用性机制。FCM不仅实现粪污减量56.1%的成本优势，其稳定的理化特性、丰富的功能微生物和低病原风险，为畜牧业清洁生产提供了创新解决方案。未来研究可进一步探讨FCM在泌乳牛群中的应用效果，以完善其全周期适用性评价体系。