畜牧生產(chǎn)中磷污染及防治措施

張娜娜，曹洪戰(zhàn)，蘆春蓮

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河北 保定 071000）

畜牧生產(chǎn)中磷污染及防治措施

張娜娜，曹洪戰(zhàn)，蘆春蓮*

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河北 保定 071000）

當(dāng)前集約化畜牧業(yè)迅猛發(fā)展，大幅改善人們生活水平，也使我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得到了顯著提高。但是，由此帶來(lái)的環(huán)境污染，例如畜禽糞便中的病原微生物、氮、磷、重金屬元素和硫化氫、甲烷、氨氣等有毒有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，從而也威脅到人類(lèi)的健康。文章就磷對(duì)環(huán)境污染以及從營(yíng)養(yǎng)調(diào)控方面來(lái)防治進(jìn)行簡(jiǎn)單綜述。

畜牧生產(chǎn)；磷污染；營(yíng)養(yǎng)調(diào)控；防治

隨著現(xiàn)代化、規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖業(yè)的繁榮發(fā)展，飼料工業(yè)也在迅速發(fā)展，與此同時(shí)，養(yǎng)殖過(guò)程中產(chǎn)生的大量畜禽糞便及廢棄物對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，不但影響畜牧業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，還直接影響了人們的生存環(huán)境和生活質(zhì)量。如何解決這些問(wèn)題，已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)?，F(xiàn)在農(nóng)業(yè)面臨的主要問(wèn)題是畜禽生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，而磷污染則是其中的一個(gè)主要方面。

1 畜牧生產(chǎn)磷污染的現(xiàn)狀

通過(guò)對(duì)畜禽糞便年排放量的估算方法和畜禽糞便排泄參數(shù)的確定，估算了我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便產(chǎn)生量并對(duì)由此產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，2003年我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)已對(duì)部分地區(qū)的當(dāng)?shù)丨h(huán)境構(gòu)成了污染[1]。畜禽排泄物中存在于糞、尿中的磷分別為90%、10%[2]。據(jù)報(bào)道，畜禽每天排放的糞尿重量與其本身的體重是成一定比例的，牛、豬、雞分別是7%～9%，5%～9%，10%，每產(chǎn)1 kg牛奶時(shí)，污水排放量約為12 kg，而生產(chǎn)1 kg豬肉污水排出量約為25 kg[3]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速提升，我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)也隨之快速發(fā)展，規(guī)模不斷擴(kuò)大，養(yǎng)殖量每10年則會(huì)增加100%～200%，因此，畜禽糞便劇增的問(wèn)題引起了人們廣泛的關(guān)注。

在2010年，畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便產(chǎn)生量達(dá)2.43億t，尿液產(chǎn)生量為1.63億t，其中主要污染物排放量為化學(xué)需氧量1 268.26萬(wàn)t，總氮102.48萬(wàn)t，總磷16.04萬(wàn)t，銅2397.23 t，鋅4 756.94t[4－6]。依據(jù)科學(xué)估測(cè)，2020年畜禽排出的糞便總量會(huì)達(dá)到28.11億t，其中牛糞所占比例為49.87%[7]。我國(guó)華東地區(qū)，育成牛（12～18月齡，平均體重404 kg）日平均排泄糞便和尿的量分別是13.58、7.60 kg，其中糞和尿中磷的含量分別為1.11、0.38 g·kg-1[8]。以育成牛占牛群總數(shù)的29%的比例來(lái)計(jì)算，1個(gè)奶牛場(chǎng)有千頭奶牛，育成牛排出磷的量大約達(dá)1.9 t·年-1[9]。同時(shí),磷的利用率在我國(guó)奶牛養(yǎng)殖業(yè)中（10%～22%）較低，相距美國(guó)、澳大利亞和新西蘭等平均水平差距較大（19%～35%）[10]。這不僅給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染，而對(duì)于磷也是一種浪費(fèi)。

母豬、斷奶仔豬和生長(zhǎng)肥育豬氮和磷排出量占總攝入量的比例分別為氮76%、46%、67%，磷75%、38%、63%。氮排出主要是通過(guò)尿液排出的，而磷的排出則主要是通過(guò)糞便。豬飼料中含有氮和磷的量非常高，但只有少部分磷和氮在動(dòng)物體內(nèi)沉積，而大部分氮和磷則排入到環(huán)境中。肥育豬平均排出糞便的量為4.55 kg·d-1·頭-1，即每年排出的磷約為6.8 kg。一頭豬從斷奶至屠宰時(shí)，消耗氮8～9 kg，而其中僅約3 kg的氮被吸收并沉積，而氮5～6 kg則會(huì)排泄到環(huán)境中。在被排泄的氮總量中，33%存在于糞便中，67%存在于尿中，而大型豬場(chǎng)氮和磷排出量都＞70%[11]。

2 畜牧生產(chǎn)中磷污染的危害

存在于畜禽糞便中大量的氮磷污染水體環(huán)境主要是由于雨水沖刷，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，藻類(lèi)瘋長(zhǎng)，爭(zhēng)奪陽(yáng)光、空氣和氧氣，最終使水體變黑發(fā)臭，使魚(yú)類(lèi)及水生生物死亡；當(dāng)過(guò)量施用畜禽糞便時(shí)，N、P等物質(zhì)殘留于土壤并滲入地下水，將升高地下水中NH+4、NO-2、NO-3濃度，人如果大量長(zhǎng)期飲用，可能導(dǎo)致癌癥的發(fā)生[12]。當(dāng)畜禽大量排放氮磷糞便時(shí)，會(huì)使生化需氧量增高，同時(shí)也會(huì)升高畜舍內(nèi)氨濃度，污染空氣環(huán)境。目前我國(guó)豬舍氨氣濃度（除帶仔母豬舍外）要求＜20 mg·m-3，硫化氫含量最高＜15 mg·m-3。畜禽糞便產(chǎn)生的氨氣、硫化氫、甲基硫醇、三甲基胺等物質(zhì)帶有刺激性氣體，如酸味、臭蛋味、魚(yú)腥味等。另外，生產(chǎn)者為了防止疾病的發(fā)生，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，在畜禽生產(chǎn)中濫用抗生素、激素類(lèi)藥物、鎮(zhèn)靜劑、激動(dòng)劑，導(dǎo)致糞便和尿液中藥物殘留，不僅污染環(huán)境，也導(dǎo)致動(dòng)物和人類(lèi)產(chǎn)生耐藥性。

3 從營(yíng)養(yǎng)角度來(lái)減少磷排放的措施

3.1 降低日糧中磷的濃度

當(dāng)前，為了使動(dòng)物的生產(chǎn)潛力得到最大限度地發(fā)揮，人們一般會(huì)在日糧中添加過(guò)量的無(wú)機(jī)磷。由于無(wú)機(jī)磷屬于不可再生資源，無(wú)機(jī)磷添加過(guò)量時(shí)，會(huì)造成兩方面的影響，無(wú)機(jī)磷的耗竭加速，造成無(wú)機(jī)磷源危機(jī)；動(dòng)物糞尿中排出過(guò)量的磷，造成環(huán)境污染。因此，應(yīng)在動(dòng)物對(duì)磷的需要量得到滿(mǎn)足的條件下使日糧磷的濃度適當(dāng)降低。而飼料中植酸磷被動(dòng)物吸收后，其利用率一般是10%～60%，說(shuō)明飼料中所含的磷40%～90%是隨動(dòng)物糞便排出的，這是造成水體磷污染的重要原因。NRC（1994）提出，關(guān)于來(lái)航雞對(duì)有效磷的需要量是0.25%，而目前我國(guó)大多數(shù)的養(yǎng)殖場(chǎng)還是參考NRC（1984）的0.32%來(lái)配制飼料，不僅導(dǎo)致磷的浪費(fèi)，也帶來(lái)了環(huán)境污染[13]。

準(zhǔn)確估測(cè)奶牛對(duì)磷的合理需要量在生產(chǎn)實(shí)踐中有著重要的指導(dǎo)意義。在奶牛泌乳早期，日糧磷濃度增加只能使總磷的排泄量增加，并不能使動(dòng)物體內(nèi)的磷平衡提高,而且也不能改善奶牛干物質(zhì)采食量和泌乳量[14-15]。當(dāng)在此期間奶牛體內(nèi)磷負(fù)平衡出現(xiàn)時(shí)，貯存在骨內(nèi)的磷可以被機(jī)體動(dòng)員出來(lái)。Knowlton等試驗(yàn)表明，在泌乳開(kāi)始的3～5周內(nèi)，奶牛每天可動(dòng)員出25 g凈需要磷來(lái)使體內(nèi)的磷平衡得到維持，動(dòng)員量則會(huì)達(dá)到全部需求量的36%～56%[16]。若想使糞便中磷排放降低，減少磷飼喂量是最有效的途徑。

過(guò)量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入是養(yǎng)分排出比例增多的直接原因。NRC所列出的數(shù)據(jù)是估計(jì)的最低需要量，但為了使生產(chǎn)性能達(dá)到最佳，通常在NRC的基礎(chǔ)上再加入10%～20%作為“安全系數(shù)”，這勢(shì)必導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)量，增加糞中氮、磷含量，解決的辦法是制定更完善的包含各地地方豬種的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確控制飼料的營(yíng)養(yǎng)濃度，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理[17]。

3.2 其他措施

植物飼料中的磷絕大部分以植酸磷形式存在，植酸磷是肌醇六磷酸鹽，一般腸道不能直接吸收，必須水解成無(wú)機(jī)磷之后才可被腸道吸收。單胃動(dòng)物體內(nèi)不能分泌植酸酶，因此高于90%的植酸磷不能

被動(dòng)物體消化，只能隨動(dòng)物糞尿直接排出體外。在動(dòng)物日糧中添加植酸酶可以有效降解植酸磷，使總磷利用率得到提高，為了使糞尿磷排泄量及其對(duì)環(huán)境的污染降低，可在日糧中添加適量植酸酶[18]。在低能、低蛋白、低磷等日糧中添加蛋白酶與植酸酶或蛋白酶與木聚糖酶、淀粉酶和蛋白酶均可使低營(yíng)養(yǎng)水平日糧肉雞的生產(chǎn)性能得到改善，并降低糞便中氮、磷排泄，其中將蛋白酶和植酸酶組合在一起則會(huì)使肉仔雞糞便氮、磷排放降低效果更好[19]。

通過(guò)腸道結(jié)構(gòu)優(yōu)化的途徑，使小腸絨毛變長(zhǎng)，腸壁變薄，病菌得到抑制，腸道菌群結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的吸收率升高，從而使磷的排放減少[20]。

在豬場(chǎng)中可通過(guò)營(yíng)養(yǎng)管理使養(yǎng)分利用率得到提高，一種最簡(jiǎn)單、實(shí)用的方法是分階段飼喂。大部分豬場(chǎng)采用的兩階段飼養(yǎng)法，即45 kg之前飼喂仔豬飼料，45 kg之后飼喂生長(zhǎng)肥育料，會(huì)使氮和磷飼喂過(guò)量。隨著豬體重的不斷增加，應(yīng)使每kg飼料中所含的磷和氨基酸的量降低。如果使用多階段飼養(yǎng)法，不僅可使豬的營(yíng)養(yǎng)需要得到滿(mǎn)足，又可使氮和磷的排出量降低，這可通過(guò)在生長(zhǎng)肥育期各階段將高氮磷飼糧與低氮磷飼糧按不同比例混合而實(shí)現(xiàn)。

4 小結(jié)

目前，從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度，降低日糧中磷濃度，提高其飼料轉(zhuǎn)化效率，從而減少磷排放污染已成為環(huán)境保護(hù)、遺傳育種和營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究需要共同解決的問(wèn)題。準(zhǔn)確估測(cè)動(dòng)物對(duì)這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要量以及其在飼料中的含量，使用優(yōu)質(zhì)飼料原料，通過(guò)合理平衡的營(yíng)養(yǎng)配方技術(shù)，應(yīng)用酶制劑、微生態(tài)制劑等綠色安全飼料添加劑，消除和控制飼料中有害成分和抗?fàn)I養(yǎng)因子，使用科學(xué)的加工工藝等技術(shù)來(lái)使磷的排泄量降低是減少環(huán)境污染的重要手段。

[1]王方浩,馬文奇,竇爭(zhēng)霞,等.中國(guó)畜禽糞便產(chǎn)生量估算及環(huán)境效應(yīng)[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),2006,26（5）:614-617.

[2]張書(shū)杰,李紹鈺,林東康.畜牧生產(chǎn)中磷污染及治理措施[J].河南畜牧獸醫(yī),2003,24（7）:10-11.

[3]李如治.家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2003.

[4]孔源,韓魯佳.我國(guó)畜牧業(yè)糞便廢棄物的污染及其治理對(duì)策的探討[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,7（6）:92-96.

[5]譚新,方熱軍.低蛋白日糧對(duì)豬生產(chǎn)性能以及氮排泄量的影響研究進(jìn)展[J].湖南飼料,2008（2）:17-20.

[6]孫艷朋,王利華,呂娟,等.減少畜禽糞便氮磷污染的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控措施[J].中國(guó)飼料,2011（20）:14-16.

[7]林源,馬驥,秦富.中國(guó)畜禽糞便資源結(jié)構(gòu)分布及發(fā)展展望[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2012,28（32）:1-5.

[8]朱宏鵠,常志州,葉小梅,等.太湖地區(qū)規(guī)模奶牛場(chǎng)糞尿年產(chǎn)生量估算[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2010,26（3）:517-521.

[9]李勝利.我國(guó)奶牛養(yǎng)殖模式及發(fā)展情況[J].中國(guó)畜牧雜志,2008, 14（44）:36-41.

[10]Bai Z H,Ma L,Oenema O,et al.Nitrogen and phosphorus use efficiencies in dairy production in China[J].Journal of Environmental Quality,2013,42（4）:990-1 001.

[11]馮定遠(yuǎn).通過(guò)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控減少養(yǎng)豬生產(chǎn)的環(huán)境污染[J].飼料工業(yè), 2005,26（13）:1-4.

[12]郭冬生,彭小蘭,龔群輝,等.畜禽糞便污染與治理利用方法研究進(jìn)展[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2012,24（6）:1 164-1 170.

[13]范京輝,樓立峰.雞低磷飼料配制的可行性研究[J].杭州農(nóng)業(yè)科技,2005（1）:29-32.

[14]Wu Z,Satter L D,Blohowiak A J,et al.Milk production,estimated phosphorus excretion,and bone characteristics of dairy cows fed different amounts of phosphorus for two or three years[J].Journal of Dairy Science,2001,84（7）:1 738-1 748.

[15]Knowlton K F,Wark W A,Herbein J H.Phosphorus balance throughout early lactation in dairy cows fed diets varying in phosphorus content[J].Journal of Dairy Science,2000,83（1）:303-313..

[16]Knowlton K F,Herbein J H.Phosphorus partitioning during early lactation in dairy cows fed diets varying in phosphorus content[J]. Journal of Dairy Science,2002,85（5）:1 227-1 236.

[17]師陽(yáng),宋代軍.用營(yíng)養(yǎng)手段降低養(yǎng)豬生產(chǎn)中氮、磷污染的措施[J].畜禽業(yè),2004（4）:6-8.

[18]黃春紅,王京仁.畜禽糞尿磷污染的防治措施[J].湖南飼料, 2007（1）:40-42.

[19]萬(wàn)振環(huán),袁建敏,咼于明,等.蛋白酶和植酸酶聯(lián)合添加降低肉仔雞氮磷排放的研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009（5）:80-85.

[20]張國(guó)強(qiáng),譚德富,孟杰,等.優(yōu)化腸道功能、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收暨降低飼料成本、減少氮磷排放之新選擇[J].國(guó)外畜牧學(xué)（豬與禽）, 2012（9）:71-73.

Phosphorus Pollution in Livestock Production and Prevention Measures

ZHANG Nana,CAO Hongzhan,LU Chunlian*
（College of Animal Science and Technologe,Hebei Agricultural University,Baoding 071000,Hebei China）

With the currently rapid development of intensive animal husbandry,which greatly improved the people's living standards,our country's economy has been significantly improved.But,the resulting environmental pollution,such as excrements pathogenic microorganisms of livestocks,nitrogen,phosphorus,heavy metals,hydrogen sulfide,methane,ammonia and other poisonous gases,caused serious environmental pollution,thus a threat to our humanity.This article reviewed environment pollution and regulation of nutrition.

livestock production;phosphorus pollution;nutrition regulation;prevention

TQ126.3+1；S814

A

1001-0084（2015）11-0009-03

2015-09-23

張娜娜（1990-），女，河北邯鄲人，碩士研究生，研究方向?yàn)閯?dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)。

*通訊作者：教授，E-mail:13833038290@163.com。