規(guī)模化豬場配合飼料和豬糞中礦物質(zhì)元素含量特征

劉興華 朱榮生 王懷中 陳娟 齊波 孫守禮 成建國 黃保華 呼紅梅 王思貴

摘要：隨著我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展和飼料添加劑的廣泛使用，畜禽糞污資源化利用和污染控制已經(jīng)成為環(huán)境污染防控過程中面臨的主要問題之一。為了掌握山東省規(guī)模化豬場配合飼料和豬糞中礦物質(zhì)元素含量水平，本研究對山東省16地市部分規(guī)?；i場的配合飼料和豬糞中礦物質(zhì)元素含量進行了測定，分析了二者的相關性并對豬糞中殘留的Zn、Cu進行了超標評價。結果顯示，不同生產(chǎn)階段豬飼料中礦物質(zhì)元素Fe、Mn、Ca、Zn和Cu的平均添加量范圍分別為90.95～106.91、21.41～25.09、3 003.42～4 073.24、195.72～1 498.63 mg/kg和27.89～144.27 mg/kg;Fe、Mn和Cu的平均添加量均符合《飼料添加劑安全使用規(guī)范》（農(nóng)業(yè)部1224號公告），僅有少數(shù)養(yǎng)豬場的最高檢測值超過規(guī)范中的最高限制值;豬糞中Zn、Cu殘留量均超過國內(nèi)外堆肥參考標準;配合飼料與豬糞中Zn含量存在顯著相關關系，除了保育期和生長前期，Cu含量在其他生產(chǎn)階段均存在相關關系，表明飼料中礦物質(zhì)元素的過量添加是導致豬糞中Zn、Cu元素殘留量增加的主要原因;山東省規(guī)模化養(yǎng)豬場豬糞中Zn、Cu具有潛在超標風險，應予以高度重視。

關鍵詞：豬場;配合飼料;豬糞;礦物質(zhì)元素

中圖分類號：S816 ?文獻標識號：A ?文章編號：1001-4942（2019）08-0084-07

Abstract With the rapid development of livestock and poultry industry and wide use of feed additives， resource utilization of livestock waste and pollution control had become key problems in the environmental pollution control process of agriculture in China. Formula feed and pig manure samples collected from intensive farms in 16 cities of Shandong Province， were analyzed in the mineral element contents and correlations. The residual amounts of Zn and Cu in pig manure were evaluated whether exceeding standard. The results showed that the average distribution ranges of Fe， Mn， Ca， Zn and Cu in pig feed were 90.95～106.91， 21.41～25.09， 3 003.42～4 073.24， 195.72～1 498.63 mg/kg and 27.89～144.27 mg/kg at different production stages， respectively. The average additive contents of Fe， Mn and Cu met the standard of Safe Use of Feed Additives （Agriculture Ministry Notice 1224），and the maximum additives of only a few farms were above current standard. The Zn and Cu residual amounts of pig manure exceeded the standard of compost at home and abroad， and the Zn content of pig feed and manure showed significant correlation， but the Cu contents existed correlation at production stages except for conservation period and early growth period. These indicated excessive additives were the main reason for Zn and Cu residue in manures. Meanwhile， the Zn and Cu contents of pig manure in intensive farm of Shandong Province might have potential excessive risk and should be given high attention.

Keywords Pig farm; Formula feed; Manure; Mineral element

隨著農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展以及土壤環(huán)境污染的加劇，農(nóng)業(yè)用地土壤礦物質(zhì)元素逐年積累，已經(jīng)影響到人類健康[1]。畜禽糞便是農(nóng)作物生長過程中的傳統(tǒng)有機肥料[2]，隨著現(xiàn)代有機農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)和循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，畜禽糞便資源化利用越來越受到重視[3]。為了促進畜禽生長，飼料中過量添加Zn、Cu等礦物質(zhì)元素導致畜禽糞便中部分礦物質(zhì)元素殘留增加，甚至超標[4-6]。Zn、Cu等礦物質(zhì)元素隨著有機肥施用進入農(nóng)田，不但在農(nóng)業(yè)環(huán)境中積累造成污染，還會進入食物鏈，給人類健康帶來安全隱患。已有相關研究表明，國內(nèi)外畜禽糞便中Zn、Cu等礦物質(zhì)元素殘留量超標的現(xiàn)象普遍存在[7-10]。潘尋等[1]研究表明，Zn、Cu等礦物質(zhì)元素是養(yǎng)殖場較常用的飼料添加劑。我國10省規(guī)?；i場糞便中部分礦物質(zhì)元素殘留量超標問題明顯，尤其是Zn、Cu殘留量超標最突出，最高殘留量分別達到3 692 mg/kg和916 mg/kg[2，11]。張樹清等[12]檢測了浙江、江蘇、北京等7省市的規(guī)?；i場糞便中礦物質(zhì)元素殘留量，結果顯示Zn、Cu含量最高分別達到871.0 mg/kg和1 591.0 mg/kg。廣東省豬糞便中Zn、Cu的最高檢測含量分別為119.4 mg/kg和486.6 mg/kg[13]。朱建春等[7]研究發(fā)現(xiàn)，陜西省育肥豬飼料和糞便中部分礦物質(zhì)元素殘留量顯著高于國家標準值。西班牙的36家主要養(yǎng)豬場的豬糞便中Zn、Cu平均含量分別為172.0 mg/kg和42.0 mg/kg[14]，英國大多數(shù)飼料中均含有Zn、Cu等添加劑，其中Zn、Cu含量分別為150～2 920 mg/kg和18 ～ 360 mg/kg[15，16]。與國外相比我國畜禽糞便中以Zn、Cu超標最為嚴重[17]。

Zn是多種酶的重要組成部分，不僅參與豬生長的多種代謝過程，高劑量的Zn還可以緩解斷奶引起的腸形態(tài)和腸通透性的改變，維持腸屏障的正常功能[11]。Cu是一種抗菌劑和骨骼強壯劑，也是新陳代謝所需關鍵酶的輔助因子，直接參與膽固醇代謝、骨骼礦化、免疫機能調(diào)節(jié)等過程[13]。豬飼料中添加充足的Zn可以促進豬的快速生長和健康，故飼料中經(jīng)常添加ZnSO4和CuSO4[28]。雖然畜禽對Zn和Cu有一定的耐受性，但是攝入量過高會引起腎臟損害，降低免疫力，提高牲畜的發(fā)病率。Zn和Cu的最大檢測值為國家標準規(guī)定值的17.8倍和3.6倍，保育期豬配合飼料中Zn的平均檢測值為國家標準的9.9倍。Zn和Cu最高檢測量均出現(xiàn)在保育豬時期，說明這兩種礦物質(zhì)元素在飼料添加劑的生產(chǎn)可能具有同源性，也與該時期豬對兩種元素的需求量較大有關。對于保育豬而言，添加一定量的Zn、Cu可以促進仔豬的生長，提高日增重，保育豬飼料中Cu添加量在125～250 mg/kg時，可以顯著提高飼料效率[29]。但是日糧Zn、Cu含量過高時，對豬的促進生長作用就會消失，甚至會影響仔豬的造血功能，使機體生長緩慢[30]。

2.2 規(guī)模養(yǎng)豬場豬糞中礦物質(zhì)元素殘留量

豬糞中礦物質(zhì)元素殘留量的分布趨勢與其在飼料中的含量一致，即配合飼料中添加量高的礦物質(zhì)元素在豬糞中的殘留量也相對較高，說明飼料中礦物質(zhì)元素的添加量高于豬的生長、生產(chǎn)需求，部分于糞中排出。豬糞中礦物質(zhì)元素殘留量最高的是Ca，其次依次為Zn、Fe、Cu、Mn。其中，Ca含量最大值出現(xiàn)在種公豬生產(chǎn)階段，最大值為47 997.75 mg/kg，該階段Ca的平均值為17 572.05 mg/kg，顯著高于除哺乳母豬外的其他生產(chǎn)階段，保育期豬糞中Ca含量的最大值和平均值均最低（表2）。

保育期豬糞中Fe殘留量最高，達到453.04 mg/kg，生長前期、生長后期豬糞中Fe殘留量次之，哺乳母豬糞中Fe殘留量最低。哺乳母豬糞中Mn殘留量最高，達到99.62 mg/kg，種公豬糞中Mn殘留量次之，生長后期、生長前期、保育期豬糞中Mn殘留量較少，為83.28～86.18 mg/kg。哺乳期母豬糞中Mn的殘留量顯著高于保育期和生長期，保育豬、生長前期和生長后期豬糞中Mn的殘留量差異不顯著（P>0.05）。微量元素中，Zn在豬糞便中的總量最高，含量范圍為120.22～3 671.07 mg/kg，其中，保育期豬糞便中Zn的最高檢測量和平均值均最高。保育期豬糞中Cu的平均含量最高，為547.18 mg/kg，且最高含量也出現(xiàn)在保育豬時期，生長前期次之。

目前，我國還未頒布關于畜禽糞便中礦物質(zhì)元素排放的標準，與畜禽糞便相關的國內(nèi)可參考的指標主要為有機肥料和農(nóng)用污泥等標準。其中《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》[31]限值中規(guī)定Zn和Cu的排放標準限值分別為500 mg/kg和250 mg/kg，而德國腐熟肥重金屬限制中規(guī)定Zn和Cu的排放標準限值分別為400 mg/kg和100 mg/kg，與之相比，我國的排放標準相對寬松。按照有機肥料和農(nóng)用污泥標準進行比較，不同生產(chǎn)階段豬糞中Zn的平均含量均超過了標準限制，保育豬、生長前期和生長后期豬糞便中Cu的平均含量也超出標準限制，說明豬糞作為有機肥料再利用，需要進行科學的配比處理，直接使用存在一定的重金屬污染風險。

2.3 規(guī)?；i場配合飼料和豬糞中礦物質(zhì)元素含量相關性分析

糞便中的礦物質(zhì)元素含量水平是其在飼料中含量水平和飼料利用效率的客觀反映，不同生產(chǎn)階段豬飼料與糞便中礦物質(zhì)元素和重金屬含量具有相關性。由表3可以看出，除了保育豬飼料中的Fe與豬糞便中Fe的含量存在極顯著相關關系外，其他各生產(chǎn)階段的豬飼料與糞便中Fe的含量均不存在顯著相關關系;在各生產(chǎn)階段，豬飼料和糞便中Zn含量均存在顯著或極顯著相關關系;哺乳母豬、種公豬飼料和糞便中Cu的含量存在極顯著相關關系，生長后期豬飼料與糞便中Cu含量存在顯著相關關系。這表明豬在不同生產(chǎn)階段對礦物質(zhì)元素的蓄積能力不同，不同礦物質(zhì)元素在豬體內(nèi)的代謝過程也存在差異，但是豬飼料中的礦物質(zhì)元素仍然是糞便礦物質(zhì)元素的主要來源，而且礦物質(zhì)在糞便中有逐漸富集的趨勢[32]，同時也充分說明飼料中高濃度礦物質(zhì)元素添加劑的使用會導致糞便中較高的礦物質(zhì)元素殘留，且含有礦物質(zhì)元素的糞便有機肥施入農(nóng)田，會使農(nóng)田土壤中礦物質(zhì)元素含量逐漸富集，超過背景值[33]，造成農(nóng)田土壤礦物質(zhì)元素污染，給糞便資源化利用帶來了很大的制約[1，3，8]。鑒于此，2017年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《飼料添加劑安全使用規(guī)范》第2625號公告，降低了Zn、Cu等元素的最高限量標準，以緩解由養(yǎng)殖引發(fā)的糞便礦物質(zhì)元素污染問題。

2.4 規(guī)?；B(yǎng)豬場豬糞中Zn、Cu殘留量超標評價

糞便中Zn和Cu的質(zhì)量分數(shù)頻數(shù)分布情況如圖2所示。按照德國腐熟堆肥的參考標準，采集的糞便樣品中Cu的質(zhì)量分數(shù)超過標準限量值的樣本數(shù)達到76.6%，具有潛在超標風險。Zn的質(zhì)量分數(shù)超過標準限量值的樣本數(shù)達到36.3%，其中1 000 mg/kg以上的樣本數(shù)達5.0%。因此，生豬養(yǎng)殖糞便中Cu和Zn的超標使用情況應予以高度重視。

3 討論與結論

山東省規(guī)?；B(yǎng)豬場配合飼料中礦物質(zhì)元素平均含量符合我國《飼料添加劑安全使用規(guī)范》（農(nóng)業(yè)部1224號）的規(guī)定值，部分養(yǎng)豬場的礦物質(zhì)元素最高檢測值超過規(guī)范中的最高限制值，存在不規(guī)范添加的現(xiàn)象。飼料添加劑的不規(guī)范使用造成糞便中礦物質(zhì)元素殘留，殘留的礦物質(zhì)元素通過有機肥使用等過程進入環(huán)境中，過量礦物質(zhì)元素的殘留會造成農(nóng)田土壤重金屬含量增加，嚴重者造成污染。參照我國《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》和德國腐熟堆肥的參考標準評估豬糞便中Zn、Cu的環(huán)境風險，可以得出，山東省規(guī)模化養(yǎng)豬場豬糞中Zn、Cu含量具有較高的超標風險，應予以高度重視。飼料中Zn、Cu的過量添加是豬糞中殘留較高的主要原因。因此，規(guī)?；B(yǎng)豬場應嚴格按照國家標準要求控制礦物質(zhì)元素的添加量，尤其是在2017年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了更為嚴格的添加標準之后，養(yǎng)豬場更需要從源頭把關，嚴控礦物質(zhì)元素的添加量，降低豬糞中的殘留，減少畜牧廢棄物對農(nóng)業(yè)土壤和環(huán)境的危害。

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