“飼料-畜禽-糞尿”鏈中磷高效利用與減排研究

郭勇慶 屠 焰 柏兆海 馬 林*

(1.中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心，中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)水資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北省節(jié)水 農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊050021；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，廣州510642； 3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京100081)

近年來，農(nóng)業(yè)面源污染已成為我國農(nóng)村生態(tài)與環(huán)境質(zhì)量惡化的重要原因之一，阻礙著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和社會的可持續(xù)發(fā)展，其中畜禽糞尿磷排放引起的環(huán)境污染逐漸受到人們的高度關(guān)注。當(dāng)前，美國和歐盟等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家已采用了養(yǎng)分綜合管理措施來減輕或消除糞尿磷的污染，并制訂了相關(guān)法律法規(guī)，而我國尚缺乏相關(guān)研究和政策來進(jìn)行糞尿磷的系統(tǒng)減排工作。磷是畜禽體內(nèi)第二大礦物元素，是骨骼和牙齒的主要成分，同時(shí)在參與體內(nèi)多種代謝和維持細(xì)胞膜穩(wěn)定等方面具有重要功能[1]。畜禽生產(chǎn)中飼糧中磷的利用率通常較低，未被消化利用的磷隨糞尿排出體外，易造成環(huán)境中磷的富集[2]。飼糧中未被消化的植酸磷和磷酸鹽是畜禽糞尿中磷的主要來源[3]；農(nóng)田中過量施用或丟棄畜禽糞尿時(shí)易導(dǎo)致磷在土壤中累積飽和，通過淋洗、徑流等途徑造成水體富營養(yǎng)化[4]，引起水體溶解氧濃度降低、透明度下降及水生生物死亡等生態(tài)問題[5]。因此，面對快速發(fā)展的畜禽養(yǎng)殖業(yè)，應(yīng)及時(shí)采取措施來控制畜牧生產(chǎn)磷排放對環(huán)境的影響。

作為一種非再生資源，磷是繼蛋白質(zhì)之后第2種最昂貴的飼料組分，但是由于磷源飼料在飼糧中所占比例較小，人們對飼糧中磷的添加量與排出量缺乏精確的核算，在提高飼糧中磷的利用率、降低環(huán)境污染方面也未受到足夠的重視，特別是養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)缺乏數(shù)據(jù)聯(lián)動，各學(xué)科之間相對獨(dú)立，沒有形成很好的養(yǎng)分管理鏈條。因此，筆者擬結(jié)合我國當(dāng)前研究現(xiàn)狀，從“飼料-畜禽-糞尿”鏈中影響磷利用效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)出發(fā)，探討全鏈條養(yǎng)分管理技術(shù)在磷管理中的應(yīng)用和可行性，分析各關(guān)鍵技術(shù)在提高磷的利用效率和減少環(huán)境磷排放中的技術(shù)原理和應(yīng)用效果，并對今后畜禽生產(chǎn)磷減排技術(shù)研究方向進(jìn)行展望，旨在為我國畜禽生產(chǎn)磷管理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 我國“飼料-畜禽-糞尿”鏈中磷流動規(guī)律

我國畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)中磷的利用效率較低，只有5%的飼料磷轉(zhuǎn)化為可食用部分，再加上骨骼等共計(jì)22%轉(zhuǎn)化為畜產(chǎn)品，36%的糞尿磷用作有機(jī)肥還田施用，其余50%左右的磷隨糞尿排出體外而未被有效利用，有造成環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)[6]。Bai等[7]研究發(fā)現(xiàn)，2010年我國畜禽攝入的磷總量為545萬 t，只有80萬t轉(zhuǎn)化為了畜產(chǎn)品，460萬t磷則隨著糞尿排出體外(圖1)；磷在畜舍、儲存、處理和施用等各個(gè)環(huán)節(jié)均有不同程度的損失，因此應(yīng)從“飼料-畜禽-糞尿”全鏈條來開展磷的減排。許多因素影響磷在“飼料-畜禽-糞尿”鏈的流動，主要包括飼糧因素(磷含量、磷源、鈣磷比)、動物因素(種類、品種、生長階段)、管理因素(飼養(yǎng)環(huán)境、精細(xì)化程度、應(yīng)激、疾病)以及糞尿的收集、貯存、利用等。

圖1 2010年我國“飼料-畜禽-糞尿”鏈中磷流動規(guī)律Fig.1 Phosphorus flow rule in feed-animal-manure chain in China in 2010[7]

根據(jù)畜禽生產(chǎn)中磷的流動規(guī)律，我們可以借鑒“食物鏈養(yǎng)分減排策略”來進(jìn)行系統(tǒng)磷減排。該策略主要根據(jù)養(yǎng)分在食物鏈中的流動規(guī)律，將減排分為3個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：1)兩端源頭控制，即降低作物生產(chǎn)環(huán)節(jié)含磷化肥的投入，控制飼糧中磷的投入和浪費(fèi)；2)食物鏈各系統(tǒng)之間養(yǎng)分循環(huán)，減少不必要的養(yǎng)分損失現(xiàn)象；3)核心環(huán)節(jié)減排。通過采取兩端源頭控制、減少畜禽生產(chǎn)過程損失和關(guān)鍵環(huán)節(jié)減排等技術(shù)來進(jìn)行系統(tǒng)磷減排，可以起到提高磷利用效率和降低磷排放的效果[8]。

2 源頭控制——精準(zhǔn)飼糧調(diào)控，減少飼糧磷投入

畜禽對飼料中磷的利用受多種因素影響，主要包括以下3個(gè)方面：1)飼糧磷水平。畜禽對磷的需要在某一生理狀態(tài)和飼養(yǎng)環(huán)境中是保持基本穩(wěn)定的，當(dāng)飼糧中磷水平超過畜禽需要時(shí)，多余的磷會隨糞尿排出體外。2)磷源的溶解度。磷源的溶解度對磷的吸收起決定性作用，在吸收細(xì)胞接觸點(diǎn)可溶解的磷容易被吸收。3)飼糧鈣含量和鈣磷比。高鈣低磷或高磷低鈣均可抑制飼料中磷的吸收[9]，因此適宜飼糧鈣含量和鈣磷比對于畜禽磷利用效率很重要[10]，但是，不同畜禽種類和生產(chǎn)階段需要的鈣磷比不一致，文中不再詳細(xì)討論。因此，本部分主要從降低飼糧磷水平和增加磷源的溶解度(包括使用高效磷酸鹽和添加植酸酶)著手，以期從源頭上管控磷的添加量和提高磷的利用率。

2.1 飼糧磷的精準(zhǔn)飼喂

飼糧中磷含量超過畜禽的需要量是引起糞尿磷排出量增多的直接原因之一。因此，準(zhǔn)確評估畜禽對磷的需要量是科學(xué)設(shè)計(jì)飼糧的基礎(chǔ)，同時(shí)也是減少磷排放的主要措施。生產(chǎn)中，企業(yè)配制飼料時(shí)通常留出磷的富裕量，以完全滿足畜禽對磷的需要量。本研究組對華北地區(qū)飼料企業(yè)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)2016年我國豬、肉雞和蛋雞飼料的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的總磷設(shè)定值與我國飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和美國飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(NRC)的推薦值基本一致，但非植酸磷(NPP)設(shè)定值比美國飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)值高15%～30%(肉雞前期除外)。因此，配制飼料時(shí)應(yīng)根據(jù)飼料原料組成、含磷量及畜禽磷需要量，適當(dāng)降低企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的NPP設(shè)定值[11]。但飼糧中磷含量又不宜過低，必須滿足畜禽對有效磷的需要，否則不僅會影響畜禽的生產(chǎn)性能，還會影響磷的利用率，對減少磷的污染不利[12]。

在反芻動物上，Dou等[13]對美國600多個(gè)奶牛場進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)果發(fā)現(xiàn)泌乳奶牛飼糧中磷含量的范圍較寬，從0.36%到0.70%不等，平均為0.44%，高于NRC(2001)推薦量的34%；當(dāng)前，我國在配制奶牛飼糧時(shí)仍采用2004年修訂的《奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》，通過該標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得出的后備母牛、泌乳奶牛和干奶牛磷需要量分別比NRC(2001)的推薦量高31%、74%和26%[14]。近年來，許多學(xué)者研究了泌乳奶牛[15-19]和生長母牛[20-21]飼糧磷的適宜需要量，通過泌乳性能、繁殖性能和骨骼生長等指標(biāo)來進(jìn)行綜合評價(jià)，研究結(jié)果表明，飼糧磷含量為0.30%～0.34%時(shí)能夠滿足后備母牛的最大日增重、骨骼強(qiáng)度和正常血磷濃度的需要，飼糧磷含量在0.32%～0.42%時(shí)即可滿足整個(gè)泌乳期的需要，降低飼糧磷含量至0.30%時(shí)對奶牛的繁殖性能、產(chǎn)奶量和乳成分均影響較小；同時(shí)得出，隨著飼糧中磷含量的升高磷吸收率逐漸下降，飼喂高磷飼糧時(shí)糞磷的排泄量增加[22]。因此，應(yīng)根據(jù)奶牛的飼養(yǎng)階段和產(chǎn)奶量等來重新確定飼糧中磷的含量，以減少高磷飼糧引起的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 使用高利用率磷源

磷的存在形式和溶解性決定了磷被畜禽機(jī)體利用的程度。飼糧中的磷有3個(gè)來源：植物原料、動物源和礦物質(zhì)磷酸鹽。不同來源磷的生物學(xué)利用率存在很大差異，無機(jī)磷和動物來源磷的利用率通常高于植物來源磷。植物飼料里的磷有50%～70%以植酸磷形式存在，其磷的消化率因植酸磷含量及植酸酶活性的不同而變化很大，如小麥、豌豆中磷的消化率分別為47%和45%，大麥、大豆中磷的消化率為37%～39%，而玉米和玉米加工副產(chǎn)品中磷的消化率僅為10%～20%[23]。隨著植酸酶在飼料工業(yè)中大量推廣和應(yīng)用，植物原料中的植酸磷利用率較以前有了很大提高。骨粉等動物源性飼料由于其存在疫病風(fēng)險(xiǎn)，目前僅少量應(yīng)用于家禽飼糧中。目前，飼糧中常用的幾種磷酸鹽有磷酸氫鈣(DCP)、磷酸一二鈣(MDCP)、磷酸二氫鈣(MCP)、脫氟磷酸鈣(TCP)和磷酸二氫鉀(MPP)等。磷酸鹽在畜禽飼糧中必不可少，尤其是對于單胃動物。萬榮等[24]比較了用植酸酶與MCP來滿足肉雞的可消化磷時(shí)，植酸酶組的體增重和脛骨灰分含量均顯著低于MCP組，從而得出在配制飼糧時(shí)高估了植酸酶的作用，在肉雞飼糧中應(yīng)搭配使用磷酸鹽來滿足磷需要量。以前的研究認(rèn)為畜禽對磷酸鹽的利用率為100%，然而Van der Klis等[25]研究表明，對于3周齡肉雞來說飼料級磷酸鹽的有效性為55%～92%。屠焰等[26]也比較了不同磷酸鹽在肉仔雞飼糧中的磷利用率，4種參試物磷的生物學(xué)利用率以飼料級MCP最高，其次是飼料級DCP和骨粉，TCP最低。曹慧[27]研究了仔豬飼糧中不同磷酸鹽磷的生物學(xué)利用率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：相對于MPP(100%)來說，MCP、MDCP、DCP和TCP的生物學(xué)利用率分別為93%、87%、76%和66%。采用生物學(xué)利用率高的磷源，一方面可以降低飼糧中磷酸鹽總量的投入，另一方面通過糞尿排出體外的磷相應(yīng)降低，可以減緩對環(huán)境的負(fù)面影響。因此，在選擇磷酸鹽時(shí)不能只考慮總磷含量，還應(yīng)考慮其磷的生物學(xué)利用率。

2.3 使用植酸酶

植酸是植物來源磷的主要形式，充分利用植酸磷對于單胃動物非常重要。植物飼料原料中通常含有0.5%～2.0%的植酸，典型的單胃動物和水產(chǎn)動物飼料中植酸含量約為1.0%[28]。單胃動物胃腸道中植酸酶活性較低，植酸磷的利用率很低。研究表明，豬只能利用玉米中磷的10%～20%，豆粕中磷的25%～35%，其余部分隨糞尿排出[29]。在飼糧中添加植酸酶能使植酸中的磷釋放出來成為無機(jī)磷[30]。植酸酶在豬、雞等單胃動物飼糧中的添加量一般為300～500 U/kg，可以降低飼糧中0.1%有效磷含量。研究表明，在肉雞[31-32]、肉鴨[33]、蛋雞[34]、豬[35]飼糧中添加植酸酶均能提高飼糧中植物來源磷的利用效率，降低磷排放，同時(shí)可以降低飼糧中30%～75%的磷酸鹽用量[29]。例如，生長豬玉米-豆粕型飼糧中總磷含量約為0.6%，糞磷含量約為2.0%，添加植酸酶后使糞磷含量降至1%以下，磷的表觀消化率從40%～50%增至60%～80%[36]。但是，添加植酸酶同時(shí)可能會增加糞中游離或可溶磷含量[37]，因此在飼糧中使用植酸酶時(shí)不是添加量越大越好，應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)飼糧中植酸磷的含量和畜禽需磷量來準(zhǔn)確估測植酸酶的添加量，避免因植酸酶使用不當(dāng)對環(huán)境造成潛在的負(fù)面影響[38]。

通過基因工程培育出能在植物體表達(dá)植酸酶的新品種也可提高植酸磷的利用率。張軍民等[39]在研究中指出轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米可以替代外源植酸酶作為一種植酸酶來源在肉仔雞飼糧中使用，以起到減少磷酸鹽的添加量和降低磷排放的目的。在低磷飼糧中使用轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米代替普通玉米，可以提高斷奶仔豬的平均采食量、日增重以及鈣、磷的表觀消化率[40]。

3 過程控制——高效飼養(yǎng)管理，提高養(yǎng)殖磷效率

畜禽的生產(chǎn)性能、磷利用效率與飼養(yǎng)管理密切相關(guān)。通過優(yōu)化飼養(yǎng)管理，能夠提高肉、蛋、奶等畜禽產(chǎn)品的產(chǎn)量，最大限度地發(fā)揮優(yōu)良品種的生產(chǎn)潛力，縮短其飼養(yǎng)周期，進(jìn)一步提高養(yǎng)分利用效率，降低糞尿中磷、氮等養(yǎng)分的排泄量[41]。影響畜禽生產(chǎn)性能和飼料利用效率的飼養(yǎng)管理因素很多，包括畜禽品種、飼養(yǎng)環(huán)境、飼養(yǎng)方式、動物福利、疾病等。

3.1 選擇飼料報(bào)酬高的品種

除飼養(yǎng)地方品種用于生產(chǎn)特色畜禽產(chǎn)品外，規(guī)模化生產(chǎn)中選擇生長速度快、飼料報(bào)酬高的畜禽品種，可以縮短飼養(yǎng)周期，減少單位產(chǎn)品的廢棄物排放量[42]。廖明星[43]研究發(fā)現(xiàn)：杜洛克、長白、大白豬的飼料轉(zhuǎn)化效率分別為2.15、2.11和2.09，表明達(dá)到相同體重時(shí)大白豬的磷攝入量和磷排出量最低。

3.2 采用分階段飼養(yǎng)方式

畜禽的生長發(fā)育階段不同，需磷量和飼養(yǎng)管理措施不同，因此采取精細(xì)化階段飼養(yǎng)方式，能夠提高生產(chǎn)性能和養(yǎng)分利用效率。段棟梁等[44]研究表明，生長育肥豬采用4階段和5階段飼養(yǎng)方式時(shí)的體重和飼料利用率均顯著高于采用3階段飼養(yǎng)方式時(shí)。Nahm[45]在其綜述中指出，采用階段化飼養(yǎng)方式能夠減少10%～13%的豬糞尿磷排泄量，同時(shí)指出選用易消化的飼料原料可以降低5%豬和雞的磷排泄量。

3.3 改善飼養(yǎng)環(huán)境和減少應(yīng)激

采用適度飼養(yǎng)規(guī)模和飼養(yǎng)密度，改善飼養(yǎng)環(huán)境(溫度、濕度、光照、通風(fēng)等)和減少各種應(yīng)激能夠提高畜禽的免疫力、日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率。對于磷的吸收和利用，環(huán)境因素影響很大，比如光照時(shí)間不合理或光照不足時(shí)，會引起畜禽機(jī)體發(fā)生缺磷的癥狀；舍飼飼養(yǎng)方式的畜禽發(fā)生低鈣和低磷癥狀的概率要比非舍飼及自由采食的的畜禽高很多[45]。

4 終端控制——循環(huán)畜禽糞尿，減少糞尿磷排放

未被畜禽利用的磷主要通過糞尿排出體外，因此對糞尿、污水等廢棄物的收集、貯存和利用等環(huán)節(jié)加以管控，能夠減少磷對環(huán)境造成的污染。研究表明，養(yǎng)殖場糞尿和污水中含磷量都很高，如豬糞中含磷量為1.72%～2.70%，牛糞中含磷量為0.44%～0.53%，豬場廢水中含磷量為499.76 mg/L，牛場固液分離污水中含磷量為261.99 mg/L[46]，如不合理貯存、處理和利用，則會對環(huán)境造成很大影響。

4.1 提高畜禽糞尿磷在“飼舍-貯存-處理”鏈中的循環(huán)利用效率

合理收集、貯存和處理畜禽糞尿可減少磷的損失。采用干清糞法收集糞尿時(shí)耗水量較少，使糞尿初步固液分離，減少氮磷等養(yǎng)分流失，利于堆肥等后續(xù)處理；相反，采用沖水式清糞時(shí)耗水量大，產(chǎn)生的污水量高于干清糞法，磷流失和污水處理難度也相應(yīng)增加[46-47]。此外，采用雨污分流措施，可實(shí)現(xiàn)糞尿與雨水、沖圈水等廢水的分離，減少污水總量和糞尿中磷通過磷溶等途徑對環(huán)境的影響。

當(dāng)前，我國仍存在畜禽糞尿循環(huán)利用環(huán)節(jié)斷裂和尿貯存設(shè)施不足的問題，雨水的沖淋作用使磷等養(yǎng)分易隨地表徑流進(jìn)入水體或滲透進(jìn)土壤中引起污染[48]。規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場的糞尿通常采用糞棚堆放的方式[49]，但是大部分糞棚容積小于實(shí)際需要，且條件簡陋，只能短期存放；散養(yǎng)戶和規(guī)模較小的養(yǎng)殖場由于飼養(yǎng)場面積和資金不足，通常是隨意堆放畜禽糞便，大部分沒有專門的糞尿儲存設(shè)施。李國林[50]通過對規(guī)?；膛龅漠a(chǎn)污系數(shù)進(jìn)行測算，得出了不同清糞方式和不同規(guī)模奶牛場田間貯污池的規(guī)格和參數(shù)，如果按照要求建立貯存池，可以滿足奶牛場半年污水排放總量的存放，且不會產(chǎn)生因降雨造成的污水外溢現(xiàn)象，能夠有效降低糞尿磷對環(huán)境的影響。因此，采用專業(yè)貯存設(shè)施(化糞池或田間貯存池)可以減少畜禽糞尿貯存階段的磷排放，養(yǎng)殖場應(yīng)根據(jù)其畜禽種類和養(yǎng)殖量，結(jié)合當(dāng)?shù)赝恋刭Y源和種植制度，建立起糞尿循環(huán)利用制度和貯存設(shè)施。

堆肥和厭氧發(fā)酵是養(yǎng)殖場常用的糞尿肥料處理化技術(shù)。堆肥過程中會大量釋放小分子有機(jī)酸，促進(jìn)難溶磷溶解，使糞中的磷隨著有機(jī)物腐解轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镙^易吸收的形態(tài)，但是總磷含量變化較小[49]。厭氧發(fā)酵能降低糞尿的總磷量，付廣青等[51]研究發(fā)現(xiàn)，豬糞和牛糞經(jīng)厭氧發(fā)酵后沼渣中總磷量分別比進(jìn)料總磷量降低了4.05%和8.04%；豬糞發(fā)酵后沼液中液相磷降低了77.35%，固相磷降低了29.95%；而牛糞發(fā)酵后液相磷降低了79.47%，固相磷增加了38.66%。對于畜禽液態(tài)糞尿來說，常見的去除磷元素的技術(shù)主要有吸附法、混凝法、沉淀法、生物法和離子交換法等[52]，但是，由于以上方法投入和運(yùn)行成本較高，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用相對較少，而液態(tài)糞污中的磷更容易通過徑流等途徑造成環(huán)境污染，因此，應(yīng)加強(qiáng)此方面的研究和管控工作。

4.2 有機(jī)肥磷高效施用

將畜禽糞尿還田，可以充分利用其中的氮、磷、有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分，因此是最經(jīng)濟(jì)的利用方式。畜禽糞尿經(jīng)厭氧、好氧和堆肥化處理之后，可作為灌溉水或肥料回用到土地，該法可減輕糞尿亂排對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和水體造成的危害，也有利于充分利用所含的氮、磷等養(yǎng)分來改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力和農(nóng)作物產(chǎn)量，具有糞污處理和農(nóng)業(yè)利用的雙重目的和意義。當(dāng)前，我國的畜禽糞尿還田率較低，只有36%[6]，而歐盟的畜禽糞尿還田率則為100%[53]。因此，應(yīng)逐步提高我國畜禽糞尿還田率，發(fā)展農(nóng)牧結(jié)合或種養(yǎng)結(jié)合的養(yǎng)分資源化利用策略，以最大限度地利用糞尿資源，減少環(huán)境壓力。但是，如果過量施用畜禽糞尿，超過耕地土壤承載力時(shí)，也易造成氮、磷養(yǎng)分流失和環(huán)境污染。因此，糞尿還田利用應(yīng)根據(jù)其氮、磷養(yǎng)分含量和作物需要規(guī)律、土地承載力等來綜合考慮。

5 “飼料-畜禽-糞尿”鏈中磷的管理

5.1 “飼料-畜禽-糞尿”鏈中磷管理的必要性

氮、磷等養(yǎng)分作為動物的生命元素和環(huán)境污染因子，不僅存在于畜禽生產(chǎn)體系，還與植物生產(chǎn)、資源利用、人類食物消費(fèi)、生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)，伴隨著化肥、飼料、食物等物質(zhì)不斷沿著“資源-化肥-畜牧生產(chǎn)-家庭消費(fèi)-環(huán)境”體系進(jìn)行縱向流動[54]，其中各養(yǎng)分的存量和流量直接關(guān)系著資源、環(huán)境和生產(chǎn)效率。Bai等[7]定量研究了糞尿中氮、磷、鉀在“飼料-排泄-畜舍-糞尿儲存-處理-施用”鏈中的流動規(guī)律，結(jié)果表明，在畜舍和糞尿貯存環(huán)節(jié)損失的磷占總損失量的12.5%，而直接排放損失的磷則占到總損失量的79.1%。

畜牧生產(chǎn)的磷管理涉及到飼料配方、飼養(yǎng)技術(shù)、飼舍管理、有機(jī)肥生產(chǎn)和施用等多個(gè)環(huán)節(jié)，因此需根據(jù)磷在“飼料-畜禽-糞尿”鏈中的流動規(guī)律，采取綜合措施來進(jìn)行養(yǎng)分管理。Oenema等[55]研究表明，采用養(yǎng)分綜合管理技術(shù)和相關(guān)政策法規(guī)，可有效提高畜禽生產(chǎn)系統(tǒng)的養(yǎng)分利用效率，減少環(huán)境排放，同時(shí)提高25%的經(jīng)濟(jì)效益。張福鎖等[54]在研究中指出，我國畜牧生產(chǎn)體系的養(yǎng)分優(yōu)化管理尚處于初步階段，而歐美發(fā)達(dá)國家已開展了使飼料損耗最小化、提高飼料利用效率、分階段飼養(yǎng)、擬合養(yǎng)分需求、添加植酸酶等大量探索，可以減少5%～15%的磷排放量，且大部分措施已經(jīng)在實(shí)踐中推廣和應(yīng)用[56]。

5.2 “飼料-畜禽-糞尿”鏈中磷管理的研究方向

從單一環(huán)節(jié)考慮養(yǎng)分的流動特征，很難對磷等養(yǎng)分在畜牧生產(chǎn)中的整個(gè)生命周期進(jìn)行管理，因此，未來磷的管理和研究要擴(kuò)展到整個(gè)食物鏈上，從多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手，提高整個(gè)系統(tǒng)的磷利用效率。Ma等[8,57]利用物質(zhì)流方法建立了食物鏈養(yǎng)分流動模型(NUFER模型)，用來分析氮、磷等養(yǎng)分在“農(nóng)田-畜牧-食品加工-家庭消費(fèi)”鏈中的流動特征、利用效率和環(huán)境損失變化，為研究畜牧生產(chǎn)的養(yǎng)分流動提供了方法。柏兆海[2]在NUFER模型基礎(chǔ)上建立了NUFER-animal模型，對豬、奶牛、肉雞等不同生產(chǎn)系統(tǒng)的氮、磷利用效率和環(huán)境損失參數(shù)開展了研究。魏莎等[58]利用NUFER模型研究了北京城郊近30年豬生產(chǎn)體系的氮、磷利用效率和環(huán)境損失，結(jié)果顯示采用精準(zhǔn)飼喂、糞便優(yōu)化管理和農(nóng)牧結(jié)合等綜合技術(shù)能夠促進(jìn)養(yǎng)分利用效率和生豬養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展。

未來對于我國畜牧業(yè)磷減排的研究，首先應(yīng)摸清當(dāng)前不同種類和生長階段畜禽飼糧中的磷含量、磷酸鹽種類和添加量、植酸酶活性和添加量等影響飼糧磷利用效率的現(xiàn)狀，同時(shí)根據(jù)磷在“飼料生產(chǎn)-畜禽養(yǎng)殖-糞尿管理”鏈中的流動規(guī)律，采取養(yǎng)分資源綜合管理技術(shù)，著手于整個(gè)生產(chǎn)鏈中影響磷利用效率的關(guān)鍵控制點(diǎn)，定量化分析不同優(yōu)化措施對磷利用效率和糞尿磷排放的影響，建立提高我國畜禽磷利用效率和降低糞尿磷排放的技術(shù)列單。

5.3 “飼料-畜禽-糞尿”鏈中磷的管理措施

為了實(shí)施磷系統(tǒng)減排技術(shù)，我國應(yīng)通過宣傳教育、修訂飼料磷需要量的國家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、采取糞尿污染管控獎懲制度、提高經(jīng)濟(jì)可行性等具體措施，來提高和約束飼料企業(yè)和養(yǎng)殖場對環(huán)境磷污染的認(rèn)識和自覺性，以保證磷減排技術(shù)的順利實(shí)施；畜牧、環(huán)保等部門應(yīng)及時(shí)研究出臺土地和資金補(bǔ)貼政策，支持種養(yǎng)結(jié)合技術(shù)，發(fā)展適度規(guī)模畜禽養(yǎng)殖場，加強(qiáng)糞尿資源化利用新機(jī)械和技術(shù)的研發(fā)與推廣。同時(shí)，政府或大學(xué)推廣服務(wù)部門應(yīng)開展技術(shù)培訓(xùn)和援助，幫助養(yǎng)殖場實(shí)施畜禽磷減排技術(shù)，形成政府和大學(xué)主導(dǎo)社會共同參與的技術(shù)推廣機(jī)制。

6 小 結(jié)

磷的利用效率與整個(gè)畜禽生產(chǎn)過程密切相關(guān)，在飼料、畜舍、糞尿貯存、處理和施用等多個(gè)環(huán)節(jié)均有磷的損失。因此，我國的畜禽生產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)采用飼糧磷精準(zhǔn)飼喂、使用高水溶性磷酸鹽、使用植酸酶等源頭控制技術(shù)，選擇飼料報(bào)酬高的畜禽品種、分階段飼養(yǎng)等過程控制技術(shù)，以及優(yōu)化糞尿磷管理等終端控制技術(shù)，從全鏈條角度開展系統(tǒng)磷減排，同時(shí)采取宣傳推廣、獎懲并舉、資金補(bǔ)貼等多種措施保證磷減排技術(shù)的順利實(shí)施，為提高我國磷資源利用效率和降低糞尿磷排放提供技術(shù)支撐，也可為畜禽生產(chǎn)中氮、碳等其他養(yǎng)分管理提供思路，有利于促進(jìn)我國畜牧業(yè)健康和可持續(xù)發(fā)展。