牲畜粪便氨气挥发相关研究进展

赵明德,杨冲,刘攀,杨涵,王文颖,*

1.青海师范大学生命科学学院,西宁 810008 2.青海民族大学生态环境与资源学院,西宁 810007

1 前言

作为全国五大牧区之一的青海,拥有得天独厚的自然环境,并拥有世界数量最多、品质最好的牦牛资源和国内最优良的藏羊资源[1]。且青海的牧区大而广,牧民数量众多,以养殖牦牛、藏羊等为生。目前,青海省牦牛存栏量424万多头,占全国牦牛总量的30.3%,年牦牛肉产量占全省总牛肉产量的78%;藏羊存栏量达1100多万只,年出栏589万只,年产藏羊肉7.50万吨、藏羊毛1.72万吨[2]。但随着近些年青海省禽畜规模化、集约化养殖业的快速发展,导致了大量粪便废弃物的产生。青海省乐都县2010年畜禽养殖业产生的粪尿总量为52.00万吨左右[3],其中约20.00万吨粪便未加利用和有效储存,通过各种途径污染和危害当地环境[4]。因此,开展养殖废弃物污染控制与资源化利用研究对于进一步发展青海省畜牧业和保护当地生态环境具有重大的意义。本文参考了国内外禽畜粪便处理方法的相关研究文献,阐述了禽畜粪便中氨气挥发和氮素损失的主要途径及其环境危害,对减少禽畜粪便中氨气挥发的各项措施进行了综述,并对今后该领域的研究方向进行了展望,旨在为制定禽畜粪便氨气减排措施提供一定的科学依据。

2 氨气挥发的危害

氨是禽畜舍产量最多、危害最大的有害气体,畜舍内氨的聚集严重影响动物的生产性能和饲养人员的健康。高浓度氨直接刺激动物的机体组织,引起碱性化学灼伤,使组织细胞溶解、坏死,还可引起呼吸系统炎症等[5]。中国养殖业每年产生大约12.00亿吨的固体粪便,而80%的粪便会在舍外贮存或处理[6]。未经处理的禽畜粪便在堆放后产生的大量氨气,会对环境造成极大的危害,同时由于氨气具有短暂的大气寿命,并且可以和大气中的酸性气体反应形成 NH4+气溶胶,因此可以在大气中停留更长的时间,这就帮助氨气可以跨越极大的空间距离进行扩散,对全球环境造成污染[7]。大气中氨气浓度的增加会导致空气中的N含量超过极限浓度,引发酸雨的形成,对农作物和建筑物造成极大的危害,并进一步促进高浓度大气颗粒物——PM2.5的形成,引发人体呼吸道疾病。沉降的氨气又会导致自然生态系统的酸化,引起气候改变[8],同时也是敏感的陆地、水生和海洋生态系统中氮素污染的主要来源。敏感生态系统N含量超负荷会导致水体表面富营养化,引起藻类疯长,争夺阳光、空气和氧气,最终将使水体变黑发臭,大量鱼类及水生生物死亡,进一步导致生态系统生物多样性减少。此外,残留在土壤中 N、P等物质会使土壤酸度增加并引起土壤板结,甚至通过渗入地下水,导致地下水中 NH4+,NO–2和 NO–3浓度的升高,人若长期或大量饮用,可能诱发癌症[9–10]。

3 氨气产生、影响因素及损失途径

3.1 氨气的产生及其影响因素

禽畜生产中的氨(包括NH4+)主要来自含氮物质的降解,饲料中的含氮物质经畜禽消化道消化后,最终以未消化的蛋白质、尿素、尿酸、有机胺、铵和少量 NH3等形式随粪便排出体外,在多种微生物作用下,畜禽粪便中未消化的含氮有机物又会被分解产生大量 NH3[11]。在畜禽肾脏和肝脏中,氨基酸通过联合脱氨基作用和氧化脱氨基作用生成α-酮酸和氨,产生的氨会在肾脏中转变为尿素并随尿液排出体外,还有一些氨基酸会在畜禽肝脏中转变为尿素和尿酸,而这些相当数量的尿素、尿酸(哺乳动物肝脏生成的尿素含量多达20%—25%)会被排到动物胃肠道,在微生物脲酶的催化作用下水解生成氨,这主要通过以下三个途径:①尿酸的降解C5H4O3N4+1.5O2+4H2O→5CO2+4NH3;②尿素的降解CO(NH2)2+H2O→CO2+2NH3;③未消化的蛋白质的降解。这些途径均受到微生物活动的影响[12]。

研究发现,禽畜粪便中的氨气在产生后并不会完全释放,其排放量取决于多种因素。Frank[13]等研究表明,在畜棚饲养期、粪便储存期以及粪肥施用期这三个不同的阶段,禽畜粪便的温度及其上方区域的通风量和空气流速、粪在畜棚中的放置时间、粪便类型、粪肥的储存和施用技术以及禽畜的日常喂养和喂养的饲料种类均会对氨气的释放造成影响。其中以禽畜粪便种类、含水率、通气状况、pH、温度等为主要影响因素[14]。钱承梁等[15]在具体研究6种禽畜——猪、牛、马、羊、兔、鸡的粪肥氨气挥发损失规律时发现,不同粪便的氨气挥发量与畜禽种类、年龄、食物构成和残留于粪便中含氮物质的数量与形态,以及环境气象条件、粪便中所含的微生物状况和粪便分解时间长短等诸多因素有关。就氨气挥发量来说,马粪和牛粪的氨气损失比例比较低,鸡粪的挥发量比较高。如果以猪粪的氨气挥发量作为相对标准来比较,结果发现牛、马、羊、兔等食草类家畜和反当动物的粪便氨挥发量均较低。此外,Liang等[16]在实验不同含水率分别60%与70%的堆肥过程中,发现氨气排放量的差距比较大,结果表明含水量为60%的堆体氨气流失量要比含水量为70%的堆体要高,因此提高禽畜粪便的含水量也有利于控制 NH3的扩散。Elwell[17]等则在通风方式对 NH3挥发的影响进行了研究,结果表明,NH3挥发量与通风量呈线性关系,即随着通风量的增加,NH3挥发量也不断增加。白兆鹏等[18]发现禽畜粪便的pH会决定粪便中 NH4+和 NH3的平衡,从而影响氨气的排放。由于碱性环境会促进 NH4+-NH3平衡向 NH3方向移动,因此禽畜粪便pH过高会导致堆肥中的氮大量以 NH3的形式挥发损失[19],Sommer等[20]还发现太阳辐射会影响 NH3排放量,主要是因为日照辐射可以使环境温度升高,促进大气中的暖气流携带更多禽粪表面的氨气。同时阳光还会造成禽畜粪便的温度升高,使 NH4+-NH3平衡打破,促进氨气的释放。因此,一般来说,当环境温度上升时,禽畜粪便中NH3排放量会增加,而在环境温度降低时的雨雪天 NH3排放量会减少[21–22]。

3.2 氮素的损失途径

禽畜粪便堆置过程中,有机氮化物先通过微生物分解作用产生氨气,氨气溶于堆肥后以铵态氮的形式存在。铵态氮受pH、堆体温度、通气条件和堆肥材料中氨化、硝化以及反硝化微生物活性等因素的影响,既可作为细胞生长的氮源供微生物同化,又可被硝化微生物转变成硝态氮[23];既可以发生反硝化脱氮损失[24],又可以再次以气态 NH3挥发的形式发生损失[25]。因此,禽畜粪便放置过程中的氮素损失不可避免。大多情况下,禽畜粪便堆置过程中的氨氮挥发可达堆体总氮含量的20%—50%[26]。黄国锋等[27]发现家禽粪便堆置过程中约有33%的氮素流失,Kithome等[28]也发现在家畜粪便堆肥25 d后约有47%—62%的氮素被损失。研究表明[28],在禽畜粪便堆置过程中引起氮素损失的途径主要有三个:①pH升高和高温造成的 NH3逸出;②水溶性含氮成分随渗出水流失;③在缺氧条件下硝态氮反硝化引起NOX的挥发。其中,Martins[29]在粪泥与秸杆混合物的堆制过程中测得总氮的9.6%—19.6%以沥出液的形式损失掉,在沥出液氮组分中76.5%—97.8%是铵态氮(NH4+-N);总氮的很少一部分(<5%)以NOX气态形式损失掉;以气态 NH3形式损失的氮是最多的,占总氮的46.8%—77.4%,黄向东等[30]也表明禽畜粪便中氨气的排放量主要受 NH3和NH4+浓度的影响,在堆置过程中,粪中许多易降解的含氮物质被快速地降解为 NH4+-N后以气态NH3的形式挥发,造成的氮素损失可达总量的44%—99%。可以看出,氨气的挥发是禽畜粪便中氮素流失和肥力下降的主要原因。

4 降低禽畜粪便氨气挥发的有效措施

4.1 物理方法

4.1.1 清除禽畜粪便中的固体大颗粒成分

固-液分离法是减少禽畜粪便中氨气挥发的一种有效的方法,液态粪便中固体成分的分离,可以促进其被土壤吸收,减少其暴露在土壤表面的时间,从而降低氨气挥发到大气中的机会[31]。Sun等[32]研究了处理后的粪肥表施后对氨气和温室气体排放的影响,发现清除禽畜粪便中固体大颗粒成分后,收集氨气的容器内 NH3的通量、浓度平均值和浓度峰值均有下降,同时缩短了 NH3到达浓度峰值的时间,结果证明禽畜粪便中固体大颗粒的成分是影响禽畜粪便中氨气排放的最重要因素,尤其在牛粪表施的当天影响最为显著。

4.1.2 使用沸石作为吸附剂

沸石作为一种非金属矿物材料,晶体中具有大量的孔穴和孔道[33],孔穴度高达40%—50%,使沸石具有很大的比表面积,因而沸石有很好的吸附能力。同时天然沸石是一种强大的阳离子吸附剂,对NH4+有很强的亲和性和选择性[34],将其应用在禽畜粪便处理中,能够有效减少禽畜粪便氨气的挥发。Kithome等[28]发现堆积禽畜粪便的时候,在粪便表面铺上一层38%的沸石能够减少44%的氨气流失。而Portejoie等[35]研究了在储存和土壤利用期间,向猪粪中添加沸石对于氨气挥发的影响,结果显示氨气挥发减少了71%。许俊香等[36]通过向污泥堆肥中添加5%和10%的沸石,显著降低了污泥堆肥中氨挥发累积速率27.9%和48.7%,并且延迟1 d出现氨挥发峰值,保留了堆体中的有效氮,这同样也可应用在禽畜粪便的堆肥处理中。另有研究[37]发现沸石对于减少液体禽畜粪便氨气的挥发有着比减少固体禽畜粪便氨气的挥发更好的效果。但是天然沸石本身呈碱性,在禽畜粪便中添加会增加粪便的pH,反而促进了氨气的挥发,因此使用前必须对沸石进行酸洗方能达到最好的吸附效果。

4.1.3 物理性覆盖材料的添加

使用物理性覆盖材料包裹住气体是防止气体挥发最有效的一种方式,因此也是降低禽畜粪便中氨气排放的一项有效手段。其中物理性覆盖材料又分为不可渗透性材料和可渗透性材料两种,国内外在寻找合适的物理性覆盖材料方面做了大量的尝试。Sommer等[38]使用动态的方法测定了液体猪粪和液体牛粪 NH3的排放,研究结果显示覆盖降低了NH3的排放量达60%以上。Funk等[39]研究了两种不可渗透的覆盖材料,一种是浮动薄膜(由2 mm厚的聚乙烯薄膜层粘合而成),另一种是防水布,结果显示它们有效地减少了猪粪中99.7%和99.5%的氨气挥发。由于 NH4+-NH3平衡的存在,铵态氮的浓度是影响禽畜粪便中氨气挥发的关键因素,而铵态氮不溶于油脂,因此油脂薄膜层也可以作为不可渗透的覆盖物覆盖在堆积的禽畜粪便表面。Heber等[40]将大豆油喷洒在有通风口的猪舍,以此来研究大豆油对于减少猪舍氨气挥发的影响,结果表明喷油处理的猪舍比起对照组的猪舍,氨气的排放减少了40%。Guarino等[41]则把3—9 mm厚的蔬菜油层施加到堆积的猪粪和牛粪表面,结果显示氨气的排放减少了79%—100%。其它的实验室研究和农场研究[42]则使用过6 mm厚的菜籽油层,结果抑制了多达85%的氨气排放,而使用更薄的3 mm厚的菜籽油层,对于减少氨气的排放则没有任何效果。Clanton[43]等使用可渗透性材料稻草覆盖猪粪的研究结果表明NH3的排放量下降了37%—86%。在国内,王岩[44]等发现在锯末、稻壳和稻草等可渗透的添加材料中,使用具有多孔性较难分解的锯末材料抑制牛粪堆肥时氨气挥发的效果最好,其次是稻壳,而稻草抑制氨气挥发的效果较小。此外还发现,尽管在粪便堆肥时添加锯末能使氨气挥发在很大程度得到抑制,但整个堆制期间氨气挥发量仍占牛粪总含氮量的17%左右。

4.2 化学方法

4.2.1 添加尿酸酶抑制剂

尿酸是禽畜粪便中主要N的存在形式,在禽畜粪便中,存在大量的微生物生长繁殖,其中有一类球形节杆菌,它们是禽畜粪便中产生尿酸酶的主要微生物之一[45]。而禽畜粪便中氨气产生的第一步便是微生物尿酸酶对尿酸的水解作用,因此要抑制禽畜粪便中氨气的挥发,保留其氮含量,就要抑制这类微生物产生的尿酸酶的活性,从而抑制其对尿酸的水解作用。有研究表明某些矿质元素如:Zn,Ni,Co,Cu,Cd,Cr,Mg,Ag,Mn,and Pb都可以抑制尿酸酶的活性[46–47],但由于 Zn,Cu,Mg,Mn是普遍的动物饲料矿质元素添加剂,因此多以这四种矿质元素进行研究。其中Kim等[48]研究了 Zn,Cu,Mg,Mn对微生物尿酸酶活性和减少家禽粪肥中氨的挥发的影响,该研究做了三个实验,第一个实验对 Zn,Cu,Mg,Mn四种矿质元素的抑制作用进行了比较,结果显示 Zn和Cu几乎完全抑制了微生物尿酸酶的活性(大于90%的抑制率)但是Mn和Mg的作用不明显;第二个实验观察了 ZnSO4对粪便中利用尿酸的微生物的生长作用的影响,结果显示 ZnSO4能明显抑制该类微生物的生长,同时短暂地降低了微生物培养基的pH。第三个实验则证明了 ZnSO4处理能明显增加禽畜粪便中尿酸中的氮含量和总氮含量,但是总氮保留量的增加只有一半可以归因于尿酸中氮含量的增加。因此矿质元素中 Zn和 Cu对微生物尿酸酶的活性均有强烈的抑制作用,但是Schmidt[49]却报道,Zn对环境的毒害作用比 Cu要小,家禽对 Zn的耐受性也要高于Cu。

4.2.2 禽畜粪便的酸化

禽畜粪便的pH对其氨气的挥发有着重要的影响,在禽畜粪便中存在着 NH4+-NH3平衡,若粪便的pH升高,NH4+便会转化为氨气释放到环境中,因此降低禽畜粪便的pH,能打破 NH4+转化为氨气的化学平衡,直接阻止 NH3的形成。有研究表明在禽畜粪便的pH在7到10之间,氨气的挥发率最高,而当pH降到7以下时,氨气的挥发减少了,但是在pH4.5左右,几乎没有氨气挥发[50]。Stevens[51]使用H2SO4将牛粪和猪粪的pH降到了5.5和6.0,在这样的pH条件下,实验室禽畜粪便的氨气挥发有效地降低了95%,野外禽畜粪便的氨气挥发有效地降低了82%,相似的研究结果都显示酸化禽畜粪便能够有效地减少其氨气的挥发,增加氮保留量。此外,禽畜粪便中能够产生尿酸酶分解尿酸的一类微生物,在pH为3的条件下数量会急剧的下降,从而抑制了尿酸酶的产生和尿酸的分解,从另一方面减少了氨气的排放。在酸化剂的选择方面,有许多研究[37]显示比起弱酸和酸盐,强酸在降低禽畜粪便的pH和减少其氨气挥发的效果上要更好,但是强酸的使用成本太高,而且在农业上实践的危险性也更大。

4.3 生物方法

大部分的挥发性氮素是在微生物对含氮有机物的降解过程中产生的。添加外源微生物能调控堆肥过程中氮、碳的代谢,调控氮素物质分解为 NH4+后的气态挥发损失,保留更多氮养分[52]。微生态制剂便是以此为基础而研发的,微生态制剂又名活菌制剂或益生素,是近十几年来为替代抗生素饲料添加剂而开发的一类饲料添加剂,常用的微生物制剂主要包括芽孢杆菌、乳酸菌及酵母菌等[53]。微生态制剂 EM 是一种由5科10属80多种微生物复合而成的生物制剂,其主要功能菌群包括光合菌群、乳酸菌群、酵母菌和放线菌等[5]。在禽畜粪便堆放过程中,会产生大量的 NH4+-N,而 EM 中大量的硝化菌可使 NH4+-N转化成 NO3-N,部分 NO3-N又在反硝化菌作用下转为 N2;或在光合细菌、真菌作用下固定为微生物氮,促使禽畜粪便中含氮物质向硝酸盐氮和蛋白氮等形式转化,减少含氮物质分解为后 NH4+-N的气态挥发损失此外,大量有益微生物的进入竞争性地排斥或抑制禽粪中的腐败菌群,也减少了蛋白氮向氨或胺的转化,从而起到保氮和除臭的效果[5]。钞海峰等[54]报道,用 EM 处理饲料可明显降低鸡舍内 NH3和 CO2浓度。江波涛等[55]研究证明,用 EM 发酵垫料处理粪便,能有效降低禽舍内 NH3、H2S和 CO2的浓度,减少有害气体的产生。单婕等[56]研究发现在奶牛粪便高温堆肥过程中添加 EM 制剂可明显降低 NH3和 H2S挥发,且其抑制作用与添加比例成正相关。此外,马丽红等[57]研究报道,在牛粪高温堆肥过程中添加微生态制剂能降低铵态氮含量、提高有机氮和全氮比例。张艳云[58]等则通过自行研发的BM1259活菌制剂(以巨大芽孢杆菌为主要成分的一种生物除臭调理剂)证明了向奶牛日粮中每头牛添加6 g的BM1259制剂,可明显降低牛肠道中的产氨量和鲜牛粪刺鼻的气味,使鲜牛粪粘度增加、颜色加深,显著减少牛粪便中氨气释放量。于洪久等[59]证明添加微生物菌剂能够减少堆肥过程中铵态氮的产生与挥发,起到保氮除臭的效果,但也有研究表明[60]微生物制剂在减少堆肥过程氨气排放的同时会增加禽畜粪便中N2O的排放。

4.4 日粮调控

Burgos等[61]已经发现,禽畜粪便中尿素氮的含量与氨气的排放量之间有着很强的关联性。禽畜粪便中的氮主要来自禽畜日粮中未消化的氮,因此通过调整日粮蛋白和氨基酸含量,能够降低禽畜的氮排泄量,从而减少粪便中氨气的排放量[62]。Canh等[63]发现降低猪日粮的粗蛋白和补充氨基酸可以减少粪便中氮排泄的28%—79%,Panetta等[64]将猪日粮粗蛋白含量从17%降低到14.5%,结果显示氨气的排放率从 2.46降低到 1.05 mg·min-1。Connell等[65]的研究也得到了相似的结果,猪日粮粗蛋白从16%增加到22%,粪便中氨气的排放量也随之增加。B.van der Stelt等[66]也发现降低禽畜饲料中粗蛋白的含量明显减少了粪便中总氮和总磷的含量,同时抑制了其中 NH3的挥发。

4.5 其它方法

采用粪尿分离技术将禽畜排泄物中的尿液和粪便分离,从而避免尿液中尿素与粪便中脲酶的接触,防止尿素被脲酶水解而释放出氨气[67],也是一种行之可效的方法,但该技术所需的系统设置复杂,成本较高,因此在条件有限的情况下,向禽畜粪便中施加脲酶抑制剂也能起到相同的作用。脲酶抑制剂是指能够直接或间接抑制脲酶活性的一类物质[12],能够阻止粪尿混合物中的尿素被水解,从而减少氨气的排放,脲酶抑制剂如 PPDA,CHPT,NBPT等在抑制尿素水解上的作用都已经被证实[68–69],其中以 NBPT的适用范围最广、使用效果最佳。彭玉净等[70]在研究脲酶抑制剂 NBPT对小麦秸秆还田稻田中氨挥发的影响时,证明了脲酶抑制剂NBPT能通过抑制尿素水解来延迟稻田的田面水 NH4+-N浓度和氨挥发峰值出现的时间;张文学等[71]也发现尿素施入稻田后,与单施尿素处理相比,添加 NBPT处理后的氨挥发速率峰值降低27.04%,累积氨挥发损失量降低21.65%;张发宝等[72]则发现NBPT能有效降低脲酶在鸡粪高温堆肥前期的活性,从而抑制鸡粪中的脲酶将尿素氮分解为 NH4+,同时也证明了鸡粪好氧堆肥时加入 NBPT可起到一定的保氮作用。由此可见,脲酶抑制剂在减少禽畜粪便氨气的挥发上也有一定的利用空间。此外,直接将禽畜粪便注入土壤是对环境而言最为经济可行的方法,该方法能减少多达98%的氨气挥发[37]。

5 未来展望

在减少禽畜粪便氨气挥发的各项措施中,粪便注入土壤是效果最好并且对于环境来说是最为经济可行的方法,因其利用率高,能减少多达98%的氨气挥发,且能变废为宝、增加土壤的肥力。但是粪便注入并不适合于所有的土地,所以农业生产者普遍喜欢对禽畜粪便进行表施,因此,采用物理、化学和生物方法对牛粪进行处理依旧是未来主要的研究方向。其中尿酸酶抑制剂(如ZnSO4)能抑制尿酸的水解,脲酶抑制剂(如PPDA)能抑制尿素的水解,微生态制剂(如EM)通过抑制禽畜粪便中的腐败菌群的活动而减少氨气的挥发,三者都能切断氨气形成的途径,但脲酶抑制剂(如PPDA,CHPT,NBPT)的价格昂贵,易分解,且需要频繁的施加,单独使用的成本较高,效率低下,前景有限;微生态制剂则需要专门配制微生物,添加过程中又需要严格控制适当的温度、碳氮比等外界条件,操作程序比较繁琐,大规模应用困难。而 ZnSO4作为尿酸酶抑制剂则具有极强的优势,虽然 Zn和 Cu对于尿酸酶的活性有着同样强烈的抑制效果,但 Zn比 Cu对环境的毒害作用更小,ZnSO4又可起到降低pH的作用,因此 ZnSO4既能切断氨气的形成途径,又能抑制形成后的氨气产生挥发,而且安全环保。此外,Zn作为矿质元素还可直接添加到牛的饲料当中,并且禽畜对 Zn的耐受性也要高于 Cu,加上 ZnSO4保留禽畜粪便总氮含量的机理以及 Zn被添入禽畜饲料后对减少禽畜粪便氨气挥发的效果还没有完全研究清楚,因此未来对 Zn在相关方面的研究还会更加深入地进行。

从禽畜日粮着手则是源头治理禽畜粪便氨气排放思路的体现,直接通过调节禽畜饲料的营养成分,来改变其排泄物的成分,是最为经济、绿色的解决办法。同时由于微生物制剂和矿质元素可加入到禽畜日粮当中使用,并且微生态制剂还可作为一种潜在的抗生素替代品,具有多种类似于抗生素的功能,可有效降低禽畜饲料中抗生素的使用,因此,未来微生物发酵饲料和矿物质饲料的应用会更加普遍,禽畜饲料营养成分含量的改变、微生物制剂和矿物质添加到饲料当中的比例调配也会成为一个研究热点。

禽畜粪便酸化是目前减少禽畜粪便氨气挥发最为有效的方法,但是目前限制该方法大规模使用的原因在于,长期使用酸化剂会对设备和建筑物造成腐蚀,并且不利于工作人员和禽畜的健康。因此未来相关的研究可能会集中在酸化剂的合理选择和安全经济的使用方法上。

沸石是一种良好的土壤改良剂,禽畜粪便中添加适量的沸石不会对土壤和作物产生不良影响。且沸石添加剂具有价格低廉、安全无毒害、富含微量元素等优点,因此在减少禽畜粪便氨气的挥发中具有十分广阔的应用前景[36],在未来应该大力进行开发。

在覆盖材料的应用上需要注意,虽然可渗透材料(如稻草、锯末等)容易获得、成本低廉,但使用时需求量大,且不可渗透的材料在抑制氨气挥发的效果要比可渗透材料好。不可渗透性的材料中,以植物油效果最好,且植物油具有容易获得、使用量小、对环境无污染等优点,因此未来应对植物油进行更深入地开发。另外,王岩[44]等向牛粪添加覆盖材料后仍有17%的氨气挥发,这是被覆盖住的气体未进行充分回收而导致的。因此覆盖材料添加后,相应气体回收措施的采取也是未来研究的重点,目前效果良好的回收方法主要是在粪便表面覆盖沸石粉末从而对包裹住的气体进行吸附以及建立合适的生物脱臭装置回收N素,但是配备生物过滤器装置却是最有前景的,因其能够直接净化被覆盖材料包裹住的气体。同时减少覆盖材料在禽畜粪便上的残留以及新型覆盖材料的不断开发也是未来需要考虑的热点问题。

今后需深入研究几种方法的综合应用以及组合配比,同时兼顾经济、技术以及生态安全等方面的考虑,才能达到全面有效控制禽畜粪便中氨气挥发和氮素损失的目的。

6 结论

在已研究的矿质元素中,Zn是最为安全环保的尿酸酶抑制剂,能强烈抑制禽畜粪便中微生物尿酸酶的活性。综合考虑各项因素,与强酸相比较,弱酸和酸盐更适合作为禽畜粪便的酸化剂应用于农业实践中。对于物理性覆盖材料而言,不同覆盖厚度之间 NH3的累积排放量也存在着显著差异,NH3的累积排放量随覆盖厚度的增加而下降。尽管不同的研究结果差异较大,但是都证实了覆盖可以减少禽畜粪便中氨气的排放。

在讨论的所有方法中,ZnSO4处理,微生态制剂 EM 处理,以及两者结合脲酶抑制剂(NBPT)共同使用是牛粪堆积的处理上可利用的生物与化学方法。沸石添加剂以及物理性覆盖材料的应用是在牛粪堆积处理上可利用的物理性方法。其余方法受研究不足、可行性较差和当地技术限制而无法进行推广使用。

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