降低畜牧生產(chǎn)對環(huán)境污染的風(fēng)險

(浙江省獸藥飼料監(jiān)察所，浙江 杭州 311999)

隨著畜牧業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，2004年我國豬、雞飼養(yǎng)量分別占世界總量的49.7%和24.5%[1]，畜牧生產(chǎn)中產(chǎn)生的氨氣、硫化氫、糞臭素等惡臭氣體以及畜禽排泄物中的氮磷元素、重金屬、病原微生物，不僅對空氣、土壤和水體造成了嚴(yán)重的污染，而且成為人畜共患病的重要傳播途徑，極大地影響了人類的生存質(zhì)量和身體健康[2]。因此，探索降低畜牧生產(chǎn)對環(huán)境污染的風(fēng)險，對改善土壤、水體質(zhì)量具有十分重要的意義。

1 降低畜牧生產(chǎn)對環(huán)境的污染

1.1應(yīng)用營養(yǎng)調(diào)控方法，提高畜禽對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用 飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的不平衡和利用率低是導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖排泄物中營養(yǎng)物質(zhì)含量高，對環(huán)境造成污染的主要原因。采用營養(yǎng)調(diào)控方法，提高動物對營養(yǎng)物質(zhì)的利用率是減少畜禽排泄物對環(huán)境污染最主要的方法之一[3]。

1.1.1降低氮磷元素的排放

1.1.1.1 采用氨基酸平衡日糧 按照理想蛋白質(zhì)模式，添加合成氨基酸，配制滿足畜禽營養(yǎng)需要的蛋白質(zhì)平衡日糧，可以在不影響畜禽生產(chǎn)性能的前提下，使日糧中的蛋白質(zhì)水平降低2%～5%，從而減少氮的排出量20%～50%。對豬的飼養(yǎng)試驗(yàn)證明：日糧中粗蛋白每降低一個百分點(diǎn)，可使豬糞氮的含量下降8%，排尿量減少11%，不僅節(jié)約了蛋白質(zhì)資源，而且降低了畜禽糞尿?qū)Νh(huán)境的污染。Carter等(1996)證明：給豬飼喂蛋白質(zhì)水平下降4%并添加合成賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸和蛋氨酸的玉米-豆粕型日糧，可使氮的排出量減少30%～40%。袁建敏[4]等報道：補(bǔ)充賴氨酸可使仔豬日糧中的粗蛋白降低2%，從而使糞尿中氮的排出量減少25%。

1.1.1.2 酶制劑的應(yīng)用 添加植酸酶是提高飼料中有機(jī)磷的利用率、減少規(guī)?；B(yǎng)殖中磷的排放量最有效的方法[5]。諸多研究表明：在日糧中添加植酸酶可使磷的排泄量降低20%～50%。并能提高豬對銅、鐵、鋅等礦物元素的利用率和對氨基酸、蛋白質(zhì)的消化率。對肉雞的研究表明：添加植酸酶可使日糧中的粗蛋白降低一個百分點(diǎn)，氮的排泄量減少10%，而對生產(chǎn)性能、胴體品質(zhì)和氨基酸的利用率不產(chǎn)生影響。Simons(1990)對肉用仔雞的試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)：在低磷日糧中添加植酸酶可使磷的利用率提高60%，磷的排泄量降低40%。Rodehutscord等(1996)通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：植酸酶能使小麥、大豆中磷的消化率提高40%和25%。所有的試驗(yàn)都表明：添加植酸酶能顯著提高磷的利用率，降低糞便中總磷的含量，因此，荷蘭、丹麥等歐洲國家以及美國立法規(guī)定在飼料中必須使用植酸酶。

在日糧中添加β-葡聚糖酶，可促進(jìn)仔豬生長，提高氮的利用率，減少氮的排泄。有試驗(yàn)表明[6]：在豬日糧中添加0.2%的β-葡聚糖酶，可改善豬的生長，使氮的利用率提高12%。

1.1.2降低微量元素的排放

應(yīng)用新型微量元素添加劑，實(shí)踐證明：在不影響或提高畜禽生產(chǎn)性能的基礎(chǔ)上，可通過改變微量元素的添加形式，降低這些元素在飼料中的添加量，來減輕對環(huán)境污染[7]。如氨基酸微量元素添加劑，因它是電中性的，可防止微量元素被吸附在阻礙元素吸收的不溶膠體上，它在消化道的可溶解性，所以具有容易吸收，效價高的特點(diǎn)，與無機(jī)鹽相比，降低添加量即可達(dá)到相同效果，從而減少微量元素的排放量，減輕這些元素對環(huán)境的污染，是一種理想的飼料添加劑。

有資料表明：賴氨酸鋅對雞、仔豬的生物學(xué)效價分別為硫酸鋅的106%和110%；蛋氨酸鋅對雞的生物利用率為硫酸鋅的117%～206%[8]。Ward(1996)報道：在仔豬日糧中添加較低劑量的賴氨酸銅(100 mg/kg)和蛋氨酸鋅(250 mg/kg)可以起到高劑量硫酸銅(250 mg/kg)和氧化鋅(2000～3000 mg/kg)相當(dāng)?shù)拇偕L作用，用氨基酸螯合鐵替代硫酸亞鐵，蛋氨酸鋅替代硫酸鋅，氨基酸錳替代硫酸錳和蛋氨酸硒替代亞硒酸鈉飼喂畜禽，生物效價分別提高25%～85%、115%～150%、165%～180%和45%～90%。許梓榮等[9]研究了無機(jī)銅(硫酸銅)及酪蛋白銅、奶蛋白銅、大豆蛋白銅對仔豬生產(chǎn)性能的影響，發(fā)現(xiàn)：在三種蛋白銅中，酪蛋白銅的促生長效果最佳，50 mg/kg酪蛋白銅的促生長作用等同甚至高于240 mg/kg硫酸銅，這為減少高劑量銅對環(huán)境的污染提供了依據(jù)。因此，微量元素氨基酸螯合物是一種理想的飼料添加劑，應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大它們在養(yǎng)殖中的應(yīng)用。

1.2減少畜牧生產(chǎn)中臭氣的排放

1.2.1微生態(tài)制劑的應(yīng)用 微生態(tài)制劑不僅能增強(qiáng)腸道的功能，提高蛋白質(zhì)的利用率，抑制大腸桿菌等有害菌的活動，而且可減少蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨、胺和其他有害物質(zhì)或氣體，降低腸道內(nèi)容物中甲酚、吲哚、糞臭素和糞便中氨的含量，從而減少糞便的臭氣，既改善了廄舍及周圍的環(huán)境衛(wèi)生，又減少了糞便對土壤、大氣和水體的污染。芽孢桿菌不僅能產(chǎn)生氨基化氧化酶和分解硫化物的酶類，將臭源吲哚類化合物完全氧化成無臭、無毒害、無污染的物質(zhì)，而且還可降低動物體內(nèi)血氨的濃度。在飼料中添加嗜酸乳酸桿菌、雙歧桿菌、糞鏈球桿菌等微生態(tài)制劑均能降低動物糞尿中氨氣的排放量，凈化廄舍空氣，減少對環(huán)境的污染[10]。魏玉明等(1998)在飼料中使用微生態(tài)制劑，結(jié)果使豬舍中氨氣濃度降低3.6%～54.9%，硫化氫濃度降低17.6%～57.5%。孫黎[11]在雞飼料中添加400 mg/kg的微生態(tài)制劑，使雞舍內(nèi)的氨氣濃度降低24.95%。

1.2.2添加絲蘭屬提取物 絲蘭屬提取物具有獨(dú)特的固氮能力，對減少糞尿的臭味，降低氨氣等有害氣體的濃度，改善飼養(yǎng)環(huán)境有著重要的作用[12]。Rowland等(1976)首次報道了絲蘭屬提取物在蛋雞生產(chǎn)和降低雞場氨氣濃度方面的獨(dú)特作用?，F(xiàn)已證明：絲蘭屬提取物不僅能與氨、硫化氫、甲基吲哚等有毒有害氣體結(jié)合，具有降低畜禽排泄物惡臭的能力，而且還能協(xié)同腸道內(nèi)的微生物分解飼料，提高腸道的消化機(jī)能，促進(jìn)營養(yǎng)成分的吸收，并能抑制微生物區(qū)系尿素酶的活性，減少尿素的分解，從而減少畜禽排泄物中40%～50%的氨量。AL-Bar等[13]在后備來航蛋雞日糧中添加125 mg/kg的絲蘭屬提取物進(jìn)行試驗(yàn)，6周后發(fā)現(xiàn)：雞舍的氨氣濃度下降了68.5%，且絲蘭屬提取物對兔舍也有相同的作用。

1.2.3沸石的應(yīng)用 沸石是一種天然的除臭劑，它內(nèi)部有許多小孔，能產(chǎn)生極強(qiáng)的靜電吸附力，撒蓋在糞便及廄舍的地面，或作為載體用于飼料添加劑中，均能降低廄舍中氨氣的濃度，同時，它對動物消化道內(nèi)的氨氣、硫化氫等有毒有害氣體以及銅、鉛等重金屬均有很強(qiáng)的吸附作用。Barrington 等(1995)報道：在生長豬日糧中添加5%的沸石，能提高豬的生長性能，使豬排泄物中的氨氣含量下降21%。

2 通過富集、降解畜禽排泄物中的重金屬，修復(fù)土壤、水體環(huán)境

2.1物理修復(fù) 土壤淋洗法是比較成熟的物理修復(fù)方法，它利用淋洗液把土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移到土壤液相中，再用絡(luò)合或沉淀的方法，使重金屬富集并進(jìn)一步回收處理。淋洗液主要有硝酸、硫酸、鹽酸、草酸、檸檬酸、EDTA和DTPA等[14]。董漢英等[15]研究了淋洗液EDTA對土壤中銅的污染修復(fù)效果發(fā)現(xiàn)：銅的去除效率隨淋洗液的用量增大而提高，當(dāng)EDTA的用量達(dá)4.00 mol/kg時，銅的去除效率最好，為59.3%。許有澤等[16]采用微生物淋溶法去除重金屬，在最佳工藝條件下，污泥中的鎘、錳、銅、鋅的浸出率分別高達(dá)88.0%、69.0%、67.0%和83.0%。

堆肥利用畜禽糞便有機(jī)物形態(tài)變化絡(luò)合固定重金屬，使其活性降低，是目前控制畜禽糞便重金屬污染的主要技術(shù)。鄭國砥等[17]研究了好氧高溫堆肥處理對豬糞中重金屬形態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)：堆肥處理能降低豬糞中可交換態(tài)和碳酸鹽交換態(tài)的鉛、銅、鉻、鋅、砷、鎳和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)的鉛、銅、鉻、鋅、砷的分配系數(shù)，從而降低這些金屬的生物活性，減少對土壤環(huán)境和農(nóng)作物污染的風(fēng)險。王玉軍等[18]研究發(fā)現(xiàn)：雞糞堆肥處理后，汞、鉛、銅、鉻、鋅和砷6種元素的穩(wěn)定形態(tài)比例均有所上升，其中，銅、鉻有機(jī)結(jié)合態(tài)分別增至14%～19%和22%～29%。另外，自然堆肥可降低有害微生物的污染，堆肥2-3月污泥內(nèi)糞大腸桿菌群可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，沙門氏菌則需要4-5個月，蛔蟲卵經(jīng)10個月死亡率達(dá)90%[19]。

另外，好氧堆肥和厭氧消化，均對抗生素抗性基因有較好的削減作用，而抗生素抗性基因會影響環(huán)境中的微生物種群，導(dǎo)致抗生素治療無效[20]。Chen等[21]發(fā)現(xiàn)：堆肥可明顯消減豬糞中紅霉素抗性基因，消減率最高可達(dá)7.3 logs。

2.2生物修復(fù) 生物修復(fù)包括微生物修復(fù)和植物修復(fù)。微生物修復(fù)是利用藍(lán)細(xì)菌、菌根真菌等微生物及某些藻類產(chǎn)生的多糖、糖蛋白等物質(zhì)對重金屬的吸收、沉積、氧化和還原等作用，減少植物的攝取，降低重金屬的毒性[22]。楊慧敏等[23]研究了糞液固體濃度和硫細(xì)菌混合菌液接種量對豬糞中重金屬生物瀝浸的影響，發(fā)現(xiàn)：2%接種量的豬糞瀝浸14 d，銅、鋅和鎘的瀝出率分別為76.9%、75.2%和47.8%。

植物修復(fù)是指通過植物系統(tǒng)及其根系移去、揮發(fā)或穩(wěn)定環(huán)境中的重金屬污染物，以達(dá)到減輕污染，修復(fù)土壤，改善水質(zhì)的一種技術(shù)。目前，世界上已發(fā)現(xiàn)許多重金屬耐受和富集植物，鳳眼蓮、鴨跖草、李氏禾等表現(xiàn)出較強(qiáng)的富集銅的潛力，對銅污染土壤中的銅起到吸附固定作用[24]。鳳眼蓮對重金屬的富集作用主要集中在根部，其吸收、吸附量是莖葉的幾十至幾百倍。在pH為3.5～5.5時鳳眼蓮對銅的飽和吸附量為35600 mg/kg[25]。鴨跖草能吸收和積累相當(dāng)高濃度的銅，是一種修復(fù)銅污染土壤的植物[26]，另外，蜈蚣草也是一種富集砷的植物[27]。

3 完善畜禽養(yǎng)殖和有機(jī)肥的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，規(guī)范飼料生產(chǎn)和養(yǎng)殖管理

在飼料中添加高銅、高鋅對環(huán)境造成的危害，在國內(nèi)外引起高度重視，并從毒理學(xué)、生態(tài)學(xué)角度進(jìn)行了深入的研究，提出了飼料中最高允許量的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，美國和加拿大國家飼料協(xié)會將日糧中銅和鋅最大限量規(guī)定為125 mg/kg和500 mg/kg；歐共體規(guī)定16周內(nèi)小豬飼料銅的允許量為175 mg/kg，17周以上為35 mg/kg，荷蘭考慮到環(huán)境污染問題，已不允許在日糧中添加銅和鋅作為促生長劑。我國2009年發(fā)布的農(nóng)業(yè)部1224號公告，規(guī)定各種日糧中銅、鋅、錳、碘、鈷、硒、鉻、鈉和鎂的最高限量標(biāo)準(zhǔn)，在飼料配方、畜禽養(yǎng)殖中要嚴(yán)格執(zhí)行，堅(jiān)決杜絕畜牧生產(chǎn)中銅、鋅等元素的濫用。其次，為減少畜禽排泄物中高鹽對環(huán)境的影響，今后最好能規(guī)定日糧中鉀離子、氯離子的最高限量。另外，農(nóng)業(yè)部168號公告規(guī)定，豬、雞飼料中阿散酸、洛克沙胂的最高限量分別為100 mg/kg和50 mg/kg，考慮到有機(jī)砷對環(huán)境(土壤、水體)的長期影響，今后應(yīng)著力研究新型飼料添加劑，逐漸減少甚至取消有機(jī)砷制劑在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用。

德國腐熟堆肥標(biāo)準(zhǔn)已明確規(guī)定有害化學(xué)物質(zhì)、營養(yǎng)物質(zhì)和鹽的含量以及pH值，其中，銅、鋅、鉻和鎘的最高限量為100 mg/kg、400 mg/kg、100 mg/kg和1.5 mg/kg。而我國2012年發(fā)布的有機(jī)肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY525-2012雖然包含重金屬、pH值、碳氮比等11項(xiàng)指標(biāo)，并對氮、磷、鉀含量做出單獨(dú)規(guī)定，但仍未給出銅、鋅以及氮、磷、鉀、鈉的最高限量值。若使用畜禽糞便作為有機(jī)肥，存在重金屬、氮磷、鹽分在土壤、水體富集，影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險，希望今后進(jìn)一步完善有機(jī)肥微量元素的限量標(biāo)準(zhǔn)。