發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料重金屬元素累積特性分析

王軍一,周 磊,張 靜,王慶華,諸葛青,李家倫,王月靜,劉瑋孟*

（1.臨沂市畜牧站,山東 臨沂 276000 ；2.羅莊區(qū)畜牧局,山東 臨沂 276017;3.臨沂市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心, 山東 臨沂 276000）

發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料重金屬元素累積特性分析

王軍一1,周 磊1,張 靜2,王慶華1,諸葛青3,李家倫1,王月靜1,劉瑋孟3*

（1.臨沂市畜牧站,山東 臨沂 276000 ；2.羅莊區(qū)畜牧局,山東 臨沂 276017;3.臨沂市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心, 山東 臨沂 276000）

對(duì)發(fā)酵床養(yǎng)豬模式下，在不同使用時(shí)間（0 d、1年、2年）的發(fā)酵床墊料中墊料重金屬組分進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，探索分析其變化和沉積規(guī)律。結(jié)果表明，隨墊料使用時(shí)間的延長(zhǎng)，重金屬銅、鋅、砷、鉛、鉻的含量均顯著增加(P＜0.01)；墊料使用2年后銅、鋅、砷、鉛、鉻等重金屬元素含量均在標(biāo)準(zhǔn)限量范圍內(nèi)，其中鋅元素的增加量明顯高于銅，砷、鉛、鉻的含量分別為18.7 mg/kg、1.98 mg/kg、0.2 mg/kg。

發(fā)酵床；墊料；重金屬；沉積規(guī)律

發(fā)酵床養(yǎng)豬，又稱為“生物環(huán)保養(yǎng)豬法”，主要是利用鋸末、稻殼、花生殼等材料混合一定數(shù)量的益生菌，堆積發(fā)酵而成。發(fā)酵床通過(guò)充分降解糞便，進(jìn)而降低了養(yǎng)殖舍內(nèi)有害氣體濃度，達(dá)到減少養(yǎng)殖污染排放的目的。 豬糞尿通過(guò)益生菌的發(fā)酵分解和轉(zhuǎn)化后，最終達(dá)到無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)害化的目的，是一種低排放、無(wú)污染的環(huán)保養(yǎng)豬技術(shù)[1]。但是有報(bào)道稱發(fā)酵床養(yǎng)豬法，排放的豬糞尿會(huì)被高濃度濃縮，沉積在發(fā)酵床墊料中；同時(shí)認(rèn)為飼料中添加的銅、鋅等元素在發(fā)酵床里超濃縮富集后，一次性地排放到某一特定環(huán)境中，會(huì)造成很大的危害；以及墊料作為肥料使用是否會(huì)造成二次污染[2-4]。因此，針對(duì)這些問(wèn)題，本試驗(yàn)通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料中重金屬元素(銅、鋅、鎘、鉛、砷)含量的變化，探明墊料中這些元素的累積情況，以期為墊料的資源化合理利用提供依據(jù)。

1??材料與方法

1.1?樣品采集

樣品采集地點(diǎn)為臨沂費(fèi)縣睿農(nóng)農(nóng)牧有限公司養(yǎng)殖場(chǎng)，分別采取使用0 d、1年、2年的墊料500 g，每欄發(fā)酵床內(nèi)均取3點(diǎn)，分別為干燥區(qū)、糞便集中排泄區(qū)以及飲水區(qū)，使用土鉆在墊料層20 cm處取樣，裝于自封袋內(nèi)，貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.2?測(cè)定方法

墊料中銅、鋅、鉛、鎘含量采用感應(yīng)耦合等離子體測(cè)定，砷含量采用原子熒光分光光度計(jì)測(cè)定。以上重金屬檢測(cè)時(shí)分別取適量樣品分解液稀釋到標(biāo)準(zhǔn)曲線內(nèi)再測(cè)定其含量。

1.3?數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SAS(6.12)的一般線性模型(GLM)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，各處理組間的平均值比較采用Duncan多重比較進(jìn)行分析，(P＜0.05)認(rèn)為差異顯著。

2??結(jié)果

2.1??發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料中銅、鋅等礦物質(zhì)元素含量變化

不同發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料中銅、鋅礦物質(zhì)元素含量變化結(jié)果見圖1、圖2。隨著飼養(yǎng)天數(shù)的增加，墊料中銅、鋅的含量逐漸增加。使用1年和2年后，墊料中銅含量分別為71 mg/kg、180.3 mg/ kg，而鋅含量分別為162 mg/kg、371 mg/kg左右，Zn的增加量幅度要明顯高于Cu，在使用不同時(shí)間段發(fā)酵床重金屬Cu、Zn含量差異極顯著(P＜0.01)。

2.2??發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料中重金屬元素As、Pb、Cd含量變化

不同使用時(shí)間發(fā)酵床墊料中As、Pb、Cd含量分別如圖3、圖4、圖5。發(fā)酵床使用隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，As、Pb、Cd均表現(xiàn)出逐年積累的趨勢(shì)，并且差異極顯著(P＜0.01)。使用2年后As、Pb、Cd的含量分別為18.7 mg/kg、1.98 mg/kg、0.2 mg/kg。

3??討論

發(fā)酵床養(yǎng)豬模式在一定程度上能夠解決畜禽養(yǎng)殖污染難題，但是長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直關(guān)注發(fā)酵床墊料重金屬的污染問(wèn)題[5-6]，不同使用時(shí)間的發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料中重金屬元素含量的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，使用2年的墊料中鎘、銅、砷、鋅、鉛含量均高于使用1年的墊料，這一結(jié)果說(shuō)明銅、鋅、鎘、砷、鉛等元素在墊料內(nèi)存在富集現(xiàn)象。但參照農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)(GB 4284—84) 以及城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)(GB 8172—87)[7-8]，使用2年的養(yǎng)豬發(fā)酵床墊料中銅、鋅、鎘、砷、鉛等重金屬元素含量均在標(biāo)準(zhǔn)限量范圍內(nèi)。

圖1 墊料中Cu元素含量的變化

圖2 墊料中Zn元素含量的變化

圖3 墊料中As元素含量的變化

圖4 墊料中Pb元素含量的變化

圖5 墊料中Cd元素含量的變化

本研究發(fā)現(xiàn)，墊料中Zn元素的富集量要明顯高于Cu元素的富集量，砷元素的富集量要遠(yuǎn)高于鉛和鉻。Cu、Zn含量在使用2年后分別達(dá)到180.3 mg/kg和371 mg/kg ，這可能是由于飼料中Cu、Zn的添加量高于生長(zhǎng)育肥豬日糧中Cu、Zn的正常需要量，導(dǎo)致生長(zhǎng)育肥豬糞便排泄物中Cu、Zn含量過(guò)高，而墊料中益生菌無(wú)法轉(zhuǎn)化或者去除這些重金屬元素。飼料中過(guò)量的Cu、Zn雖然能促進(jìn)豬的生長(zhǎng)發(fā)育，但含量過(guò)高時(shí)也反過(guò)來(lái)進(jìn)一步抑制微量元素自身的消化吸收，加速了金屬元素的富集[9]。本研究結(jié)果與張霞[10]等（2011）使用2年及7年的養(yǎng)豬發(fā)酵床墊料，發(fā)現(xiàn)砷、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、銅等元素在墊料內(nèi)確實(shí)存在累積現(xiàn)象，但是重金屬元素含量均在標(biāo)準(zhǔn)限量范圍內(nèi)相一致。目前，對(duì)發(fā)酵床墊料重金屬殘留的相關(guān)研究報(bào)道較少。重金屬殘留與飲水、飼料、墊料、豬的飼養(yǎng)數(shù)量及密度等之間的相關(guān)性，發(fā)酵床使用更長(zhǎng)的時(shí)間，特別是墊料中銅、鋅、砷元素重金屬富集量是否存在環(huán)境污染等生物安全問(wèn)題以及墊料能否直接作為有機(jī)肥使用，還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

[1] 武英，趙德云，盛清凱，等.發(fā)酵床養(yǎng)豬模式是改善環(huán)境，提高豬群健康和產(chǎn)品安全的有效途徑[J].中國(guó)動(dòng)物保健，2009(5)：89-92.

[2] 梁艷， 呂學(xué)斌， 何志平， 等. 發(fā)酵床養(yǎng)豬在四川的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題[J]. 四川畜牧獸醫(yī)， 2009（5）：18-21.

[3] 孫云帆，賈銀海，蘇雷.健康養(yǎng)殖與現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展 (經(jīng)濟(jì))模式研究進(jìn)展[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)，2013，28（S1）：146-157.

[4] Tait S， Tamis J， Edgerton B， et al. Anaerobic digestion of spent bedding from deep litter piggery housing. Bioresour. Technol.[J].BioresourTechnol，2009，100(7)：2210-2218.

[5] GB 4284—84 農(nóng)用污泥中污染物的控制標(biāo)準(zhǔn)[s] ，1984年5月18日中華人民共和國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)部發(fā)布.

[6] GB 8172—87 城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)[s]，1987年10月5日國(guó)家環(huán)境保護(hù)局發(fā)布.

[7] Schembri N， Sithole F， Toribio J A， et al. Lifetime traceability of weaner pigs in concrete-based and deeplitter production systems in Australia[J]. Journal of animal science， 2007， 85(11)： 3123-3130.

[8] 張霞， 楊杰， 李健， 等. 豬發(fā)酵床不同原料墊料重金屬元素累積特性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013（1）： 166-171.

[9] 李少菁，王桂忠.重金屬對(duì)日本對(duì)蝦仔蝦存活及代謝酶活力的影響[J].臺(tái)灣海峽，1998，17(2)：115-120.

[10] 張霞， 顧洪如， 楊杰， 等. 豬發(fā)酵床墊料中氮、 磷、重金屬元素含量[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2011， 27(6)： 1414-1415.

2014-07-15）

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