降低畜牧生产对环境污染的风险

(浙江省兽药饲料监察所，浙江 杭州 311999)

随着畜牧业生产规模的不断扩大，2004年我国猪、鸡饲养量分别占世界总量的49.7%和24.5%[1]，畜牧生产中产生的氨气、硫化氢、粪臭素等恶臭气体以及畜禽排泄物中的氮磷元素、重金属、病原微生物，不仅对空气、土壤和水体造成了严重的污染，而且成为人畜共患病的重要传播途径，极大地影响了人类的生存质量和身体健康[2]。因此，探索降低畜牧生产对环境污染的风险，对改善土壤、水体质量具有十分重要的意义。

1 降低畜牧生产对环境的污染

1.1应用营养调控方法，提高畜禽对营养物质的吸收利用 饲料中营养物质的不平衡和利用率低是导致畜禽养殖排泄物中营养物质含量高，对环境造成污染的主要原因。采用营养调控方法，提高动物对营养物质的利用率是减少畜禽排泄物对环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 采用氨基酸平衡日粮 按照理想蛋白质模式，添加合成氨基酸，配制满足畜禽营养需要的蛋白质平衡日粮，可以在不影响畜禽生产性能的前提下，使日粮中的蛋白质水平降低2%～5%，从而减少氮的排出量20%～50%。对猪的饲养试验证明：日粮中粗蛋白每降低一个百分点，可使猪粪氮的含量下降8%，排尿量减少11%，不仅节约了蛋白质资源，而且降低了畜禽粪尿对环境的污染。Carter等(1996)证明：给猪饲喂蛋白质水平下降4%并添加合成赖氨酸、苏氨酸、色氨酸和蛋氨酸的玉米-豆粕型日粮，可使氮的排出量减少30%～40%。袁建敏[4]等报道：补充赖氨酸可使仔猪日粮中的粗蛋白降低2%，从而使粪尿中氮的排出量减少25%。

1.1.1.2 酶制剂的应用 添加植酸酶是提高饲料中有机磷的利用率、减少规模化养殖中磷的排放量最有效的方法[5]。诸多研究表明：在日粮中添加植酸酶可使磷的排泄量降低20%～50%。并能提高猪对铜、铁、锌等矿物元素的利用率和对氨基酸、蛋白质的消化率。对肉鸡的研究表明：添加植酸酶可使日粮中的粗蛋白降低一个百分点，氮的排泄量减少10%，而对生产性能、胴体品质和氨基酸的利用率不产生影响。Simons(1990)对肉用仔鸡的试验也发现：在低磷日粮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)通过试验发现：植酸酶能使小麦、大豆中磷的消化率提高40%和25%。所有的试验都表明：添加植酸酶能显著提高磷的利用率，降低粪便中总磷的含量，因此，荷兰、丹麦等欧洲国家以及美国立法规定在饲料中必须使用植酸酶。

在日粮中添加β-葡聚糖酶，可促进仔猪生长，提高氮的利用率，减少氮的排泄。有试验表明[6]：在猪日粮中添加0.2%的β-葡聚糖酶，可改善猪的生长，使氮的利用率提高12%。

1.1.2降低微量元素的排放

应用新型微量元素添加剂，实践证明：在不影响或提高畜禽生产性能的基础上，可通过改变微量元素的添加形式，降低这些元素在饲料中的添加量，来减轻对环境污染[7]。如氨基酸微量元素添加剂，因它是电中性的，可防止微量元素被吸附在阻碍元素吸收的不溶胶体上，它在消化道的可溶解性，所以具有容易吸收，效价高的特点，与无机盐相比，降低添加量即可达到相同效果，从而减少微量元素的排放量，减轻这些元素对环境的污染，是一种理想的饲料添加剂。

有资料表明：赖氨酸锌对鸡、仔猪的生物学效价分别为硫酸锌的106%和110%；蛋氨酸锌对鸡的生物利用率为硫酸锌的117%～206%[8]。Ward(1996)报道：在仔猪日粮中添加较低剂量的赖氨酸铜(100 mg/kg)和蛋氨酸锌(250 mg/kg)可以起到高剂量硫酸铜(250 mg/kg)和氧化锌(2000～3000 mg/kg)相当的促生长作用，用氨基酸螯合铁替代硫酸亚铁，蛋氨酸锌替代硫酸锌，氨基酸锰替代硫酸锰和蛋氨酸硒替代亚硒酸钠饲喂畜禽，生物效价分别提高25%～85%、115%～150%、165%～180%和45%～90%。许梓荣等[9]研究了无机铜(硫酸铜)及酪蛋白铜、奶蛋白铜、大豆蛋白铜对仔猪生产性能的影响，发现：在三种蛋白铜中，酪蛋白铜的促生长效果最佳，50 mg/kg酪蛋白铜的促生长作用等同甚至高于240 mg/kg硫酸铜，这为减少高剂量铜对环境的污染提供了依据。因此，微量元素氨基酸螯合物是一种理想的饲料添加剂，应进一步扩大它们在养殖中的应用。

1.2减少畜牧生产中臭气的排放

1.2.1微生态制剂的应用 微生态制剂不仅能增强肠道的功能，提高蛋白质的利用率，抑制大肠杆菌等有害菌的活动，而且可减少蛋白质转化为氨、胺和其他有害物质或气体，降低肠道内容物中甲酚、吲哚、粪臭素和粪便中氨的含量，从而减少粪便的臭气，既改善了厩舍及周围的环境卫生，又减少了粪便对土壤、大气和水体的污染。芽孢杆菌不仅能产生氨基化氧化酶和分解硫化物的酶类，将臭源吲哚类化合物完全氧化成无臭、无毒害、无污染的物质，而且还可降低动物体内血氨的浓度。在饲料中添加嗜酸乳酸杆菌、双歧杆菌、粪链球杆菌等微生态制剂均能降低动物粪尿中氨气的排放量，净化厩舍空气，减少对环境的污染[10]。魏玉明等(1998)在饲料中使用微生态制剂，结果使猪舍中氨气浓度降低3.6%～54.9%，硫化氢浓度降低17.6%～57.5%。孙黎[11]在鸡饲料中添加400 mg/kg的微生态制剂，使鸡舍内的氨气浓度降低24.95%。

1.2.2添加丝兰属提取物 丝兰属提取物具有独特的固氮能力，对减少粪尿的臭味，降低氨气等有害气体的浓度，改善饲养环境有着重要的作用[12]。Rowland等(1976)首次报道了丝兰属提取物在蛋鸡生产和降低鸡场氨气浓度方面的独特作用。现已证明：丝兰属提取物不仅能与氨、硫化氢、甲基吲哚等有毒有害气体结合，具有降低畜禽排泄物恶臭的能力，而且还能协同肠道内的微生物分解饲料，提高肠道的消化机能，促进营养成分的吸收，并能抑制微生物区系尿素酶的活性，减少尿素的分解，从而减少畜禽排泄物中40%～50%的氨量。AL-Bar等[13]在后备来航蛋鸡日粮中添加125 mg/kg的丝兰属提取物进行试验，6周后发现：鸡舍的氨气浓度下降了68.5%，且丝兰属提取物对兔舍也有相同的作用。

1.2.3沸石的应用 沸石是一种天然的除臭剂，它内部有许多小孔，能产生极强的静电吸附力，撒盖在粪便及厩舍的地面，或作为载体用于饲料添加剂中，均能降低厩舍中氨气的浓度，同时，它对动物消化道内的氨气、硫化氢等有毒有害气体以及铜、铅等重金属均有很强的吸附作用。Barrington 等(1995)报道：在生长猪日粮中添加5%的沸石，能提高猪的生长性能，使猪排泄物中的氨气含量下降21%。

2 通过富集、降解畜禽排泄物中的重金属，修复土壤、水体环境

2.1物理修复 土壤淋洗法是比较成熟的物理修复方法，它利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中，再用络合或沉淀的方法，使重金属富集并进一步回收处理。淋洗液主要有硝酸、硫酸、盐酸、草酸、柠檬酸、EDTA和DTPA等[14]。董汉英等[15]研究了淋洗液EDTA对土壤中铜的污染修复效果发现：铜的去除效率随淋洗液的用量增大而提高，当EDTA的用量达4.00 mol/kg时，铜的去除效率最好，为59.3%。许有泽等[16]采用微生物淋溶法去除重金属，在最佳工艺条件下，污泥中的镉、锰、铜、锌的浸出率分别高达88.0%、69.0%、67.0%和83.0%。

堆肥利用畜禽粪便有机物形态变化络合固定重金属，使其活性降低，是目前控制畜禽粪便重金属污染的主要技术。郑国砥等[17]研究了好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属形态的影响，发现：堆肥处理能降低猪粪中可交换态和碳酸盐交换态的铅、铜、铬、锌、砷、镍和铁锰氧化物结合态的铅、铜、铬、锌、砷的分配系数，从而降低这些金属的生物活性，减少对土壤环境和农作物污染的风险。王玉军等[18]研究发现：鸡粪堆肥处理后，汞、铅、铜、铬、锌和砷6种元素的稳定形态比例均有所上升，其中，铜、铬有机结合态分别增至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月污泥内粪大肠杆菌群可达排放标准，沙门氏菌则需要4-5个月，蛔虫卵经10个月死亡率达90%[19]。

另外，好氧堆肥和厌氧消化，均对抗生素抗性基因有较好的削减作用，而抗生素抗性基因会影响环境中的微生物种群，导致抗生素治疗无效[20]。Chen等[21]发现：堆肥可明显消减猪粪中红霉素抗性基因，消减率最高可达7.3 logs。

2.2生物修复 生物修复包括微生物修复和植物修复。微生物修复是利用蓝细菌、菌根真菌等微生物及某些藻类产生的多糖、糖蛋白等物质对重金属的吸收、沉积、氧化和还原等作用，减少植物的摄取，降低重金属的毒性[22]。杨慧敏等[23]研究了粪液固体浓度和硫细菌混合菌液接种量对猪粪中重金属生物沥浸的影响，发现：2%接种量的猪粪沥浸14 d，铜、锌和镉的沥出率分别为76.9%、75.2%和47.8%。

植物修复是指通过植物系统及其根系移去、挥发或稳定环境中的重金属污染物，以达到减轻污染，修复土壤，改善水质的一种技术。目前，世界上已发现许多重金属耐受和富集植物，凤眼莲、鸭跖草、李氏禾等表现出较强的富集铜的潜力，对铜污染土壤中的铜起到吸附固定作用[24]。凤眼莲对重金属的富集作用主要集中在根部，其吸收、吸附量是茎叶的几十至几百倍。在pH为3.5～5.5时凤眼莲对铜的饱和吸附量为35600 mg/kg[25]。鸭跖草能吸收和积累相当高浓度的铜，是一种修复铜污染土壤的植物[26]，另外，蜈蚣草也是一种富集砷的植物[27]。

3 完善畜禽养殖和有机肥的标准、法规，规范饲料生产和养殖管理

在饲料中添加高铜、高锌对环境造成的危害，在国内外引起高度重视，并从毒理学、生态学角度进行了深入的研究，提出了饲料中最高允许量的卫生标准，美国和加拿大国家饲料协会将日粮中铜和锌最大限量规定为125 mg/kg和500 mg/kg；欧共体规定16周内小猪饲料铜的允许量为175 mg/kg，17周以上为35 mg/kg，荷兰考虑到环境污染问题，已不允许在日粮中添加铜和锌作为促生长剂。我国2009年发布的农业部1224号公告，规定各种日粮中铜、锌、锰、碘、钴、硒、铬、钠和镁的最高限量标准，在饲料配方、畜禽养殖中要严格执行，坚决杜绝畜牧生产中铜、锌等元素的滥用。其次，为减少畜禽排泄物中高盐对环境的影响，今后最好能规定日粮中钾离子、氯离子的最高限量。另外，农业部168号公告规定，猪、鸡饲料中阿散酸、洛克沙胂的最高限量分别为100 mg/kg和50 mg/kg，考虑到有机砷对环境(土壤、水体)的长期影响，今后应着力研究新型饲料添加剂，逐渐减少甚至取消有机砷制剂在畜禽养殖中的应用。

德国腐熟堆肥标准已明确规定有害化学物质、营养物质和盐的含量以及pH值，其中，铜、锌、铬和镉的最高限量为100 mg/kg、400 mg/kg、100 mg/kg和1.5 mg/kg。而我国2012年发布的有机肥行业标准NY525-2012虽然包含重金属、pH值、碳氮比等11项指标，并对氮、磷、钾含量做出单独规定，但仍未给出铜、锌以及氮、磷、钾、钠的最高限量值。若使用畜禽粪便作为有机肥，存在重金属、氮磷、盐分在土壤、水体富集，影响农产品品质和生态环境的风险，希望今后进一步完善有机肥微量元素的限量标准。