微生物治理畜禽糞便臭味的作用機(jī)理

徐曉燕 賈恩澤

1.江蘇省南通市如皋市東陳鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)站，江蘇南通226571；2.江蘇省南通市如皋市丁堰鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)站，江蘇南通226521

畜禽糞便是一種營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基，大量微生物可以利用畜禽糞便進(jìn)行繁殖，如果不及時(shí)利用，就會(huì)成為有害微生物的繁殖地。解決畜禽糞便污染的方法主要分為3 類：物理方法，即經(jīng)適當(dāng)處理后，將畜禽糞便中現(xiàn)有養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為二次使用的飼料，或者通過直接燃燒來發(fā)電；化學(xué)方法，即通過厭氧細(xì)菌的分解，將畜禽糞便中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣；生物方法，即通過微生物作用，提高飼料中氮、磷的利用率，減少畜禽糞便的污染排放[1]。本文擬對(duì)微生物處理畜禽糞便惡臭的機(jī)制進(jìn)行探討，以期為養(yǎng)殖場糞便處理提供參考。

1 畜禽糞便的產(chǎn)量現(xiàn)狀

改革開放以來，我國農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值越來越高，畜牧業(yè)已成為農(nóng)業(yè)中一個(gè)非常重要的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著畜禽產(chǎn)品需求量的逐年增加，我國豬、牛、羊、雞、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)向集約化發(fā)展，養(yǎng)殖規(guī)模越來越大，與此同時(shí)，畜禽糞便的產(chǎn)量也越來越多。回顧過去，在傳統(tǒng)的畜禽養(yǎng)殖業(yè)中，小規(guī)模養(yǎng)殖是主要方式，產(chǎn)生的糞便量很小，主要用于返回田間當(dāng)作肥料用，畜禽糞便對(duì)環(huán)境的污染相對(duì)較小?？纯船F(xiàn)在，自20 世紀(jì)60年代以來，糞肥和其他有機(jī)肥逐漸被化肥替代，大量的畜禽糞便未得到適當(dāng)利用，以致嚴(yán)重污染環(huán)境、危害牲畜和人類的健康。根據(jù)第一次（2007年）全國污染源調(diào)查，我國大規(guī)模畜禽養(yǎng)殖于2007年產(chǎn)生畜禽糞便2.43 億t，又據(jù)據(jù)農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)（2017年），當(dāng)前我國每年畜禽糞污產(chǎn)生量約38 億t，但綜合利用率不足60%，給環(huán)境帶來的污染問題日益嚴(yán)重。

2 畜禽糞便的組成成分

畜禽糞便中的化學(xué)成分非常復(fù)雜，受飼料水平、日糧組成和個(gè)體動(dòng)物消化能力的影響很大，不同動(dòng)物糞便的化學(xué)成分差別很大。例如，不同家畜和家禽的糞便含水量和礦物質(zhì)元素是不同的。牛糞的含水量最高，在80%～85%之間，羊糞的含水量約為68%。一般來說，家畜和家禽排泄物的粗蛋白含量高于其飼料，氨基酸含量也很豐富。此外，牲畜糞便中還含有粗脂肪、鈣、鈉、鐵、銅、鋅等營養(yǎng)成分。

3 微生物治理畜禽糞便臭味的作用機(jī)理

3.1 降 氨

畜禽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的糞便對(duì)環(huán)境造成一系列問題，包括養(yǎng)分的過濾、污染物表面的流失和氨氣的揮發(fā)。畜禽糞便中氨的揮發(fā)增加了空氣中的酸性沉積和地表水的土壤沉積，導(dǎo)致養(yǎng)分富集和土壤酸化，而氨經(jīng)硝化轉(zhuǎn)化而來的硝酸鹽可以浸泡在地表水中，一旦被人飲用后會(huì)給人們的健康造成極大的危害[2]。因此，通過微生物治理降低畜禽糞便中氨的揮發(fā)對(duì)優(yōu)化環(huán)境和維護(hù)人與動(dòng)物的健康具有重要意義。NH4+-N 是糞便揮發(fā)前氨氣的主要形式，通過微生物治理將糞便中的NH4+-N 轉(zhuǎn)化為硝酸鹽或亞硝酸鹽，改變糞便中NH4+和NO3-+H+之間的動(dòng)態(tài)平衡是降低糞便中氨氣揮發(fā)的有效途徑。

3.2 氨硝化

為了經(jīng)濟(jì)地利用牲畜和家禽的糞便，并為人和動(dòng)物維持良好的環(huán)境，需要有效管理牲畜和家禽的糞便。將畜禽糞便中的NO3-氧化為NO2-有利于糞便管理。NO3在O2的作用下被氧化為NO2-，然后被NO2-氧化為NO3-，這種生物過程被稱為硝化。氨是畜禽糞便中有機(jī)氮化合物分解的副產(chǎn)物，而硝化是氮循環(huán)中的一個(gè)重要步驟，高效氧化和硝化細(xì)菌在其中發(fā)揮著重要作用，因此，家禽飼養(yǎng)場所氮化具有降低氨、降低家禽飼養(yǎng)場所管理成本、提高家禽健康水平的優(yōu)點(diǎn)。大量的NO3被土壤硝化細(xì)菌氧化為NO2，最終轉(zhuǎn)化為NO3-。將NO3氧化為NO2的兩種酶是NO3加上單氧基因酶，用于將NO3氧化為羥胺和羥胺氧化還原酶，進(jìn)一步將羥胺氧化為NO2-。在家禽糞便中使用土壤硝化細(xì)菌后，氧化為NO2-，最后氧化為NO3-，可以有效地還原NO3。利用土壤硝化細(xì)菌促進(jìn)畜禽糞便中NO3的硝化，可促進(jìn)NO3蒸發(fā)的減少。然而，土壤中的普通細(xì)菌是否能將NO3轉(zhuǎn)化為NO3-還需要大量的研究來證明，還需要在家禽房中找到適合有效微生物硝化的硝化細(xì)菌[3]。以硝化為基礎(chǔ)的微生物調(diào)控技術(shù)具有成本低、操作簡單、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，值得推廣。

3.3 NO3 揮發(fā)

氨是畜禽糞便中有機(jī)氮化合物分解的副產(chǎn)物，畜禽糞便中的微生物活性能增加NO3揮發(fā)。在有氧和無氧條件下，隨著糞便的微生物分解，NO3不斷生成，而硝基丙醇和硝基丙酸可作為糞便處理劑，降低NO3揮發(fā)。不同水平的鋅處理可以抑制利用微生物的尿素的生長，減少NO3的揮發(fā)和氮的損失。在飼料中加入鋅，通過抑制微生物尿酶的活性，可以有效地減少氮的總損失。無論是在飼料中還是糞便中，加入鋅不僅可以通過降低尿酸的分解來抑制微生物尿酸酶的活性，還可以降低其他微生物酶參與糞便中尿酸的有氧分解為NO3的活性。因此，通過抑制微生物的生長和將尿酸轉(zhuǎn)化為NO3的酶的活性，微生物酶抑制劑在減少NO3的產(chǎn)生和揮發(fā)方面起了明顯的作用。

4 微生物治理畜禽糞便污染的發(fā)展方向

隨著養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，畜禽糞便排放的污染物越來越多，而畜牧業(yè)和家禽養(yǎng)殖業(yè)是農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。雖然牲畜和家禽排泄物可以污染環(huán)境，但它也是一個(gè)巨大的資源寶庫。如何通過科學(xué)方法提高飼養(yǎng)管理水平，減少糞便中有害成分的含量，開發(fā)新的糞便處理技術(shù)，更充分利用畜禽糞便，是一項(xiàng)未來研究的重要方向。

目前對(duì)這方面的研究很多，但效果并不十分理想。今后將篩選出更有效的除臭菌株，用于畜禽糞便污染的微生物處理。在篩選出兼性厭氧NH4+-N降解細(xì)菌的基礎(chǔ)上，選擇2～3 種降解細(xì)菌，以減少土壤污染[4]。采用所選微生物區(qū)系降低雞糞中的氮含量，減少氨氣的排放。此外，結(jié)合中藥的助消化功能，可提高飼料報(bào)酬、蛋白質(zhì)和含氮氨基酸的利用率，降低飼料中的臭素先決條件含量，減少糞便的臭味。找出除臭細(xì)菌與中草藥的合理比例，從而達(dá)到除氨的最佳效果，將是今后畜禽糞便污染微生物處理的發(fā)展方向。