未腐熟畜禽粪便肥的土壤污染和防治

摘 要：围绕未腐熟畜禽粪便肥的土壤污染和防治展开论述，在描述了未腐熟畜禽粪便肥对土壤的污染表现的基础上，结合实际分析了未腐熟畜禽粪便肥对土壤和农作物的影响，并对土壤污染防治和改良措施，以及被污染土壤的修复提出了相关建议。

关键词：未腐熟畜禽粪便肥；土壤污染；土壤酸碱化

中图分类号：S141.4 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）11–0-03

当前，世界面临粮食短缺、人口增长过快、环境污染、资源匮乏等重大问题，人类赖以生存的土壤质量对人类生命健康与安全和整个社会的稳定与发展具有战略性意义。随着我国畜禽养殖业的快速发展，为了满足畜禽生长所需，人们在饲料中大量添加微量元素，极易导致配合饲料中微量元素过量[1]。同时，为了提高畜禽的生产性能，增加产品产量，通常大剂量添加抗生素、化学合成药。这就使得未经过腐熟的畜禽粪便中含有大量病原菌、抗生素、化学合成药物、微量元素、重金属元素，导致土壤污染问题严重。并且，通过“土壤—植物—人体”的途径，有害物质间接被人体吸收，对人体健康构成严重威胁[2]。我国农业的发展已进入一个新阶段，由长期传统农业型主要解决农产品的数量问题进入注重食用农产品安全质量的发展时期。国家发展和改革委员会宣布的《“十四五”全国农业绿色发展规划》旨在实现资源环境承载能力和生态系统安全服务功能的可持续发展。继续以绿色发展理念为指导，建立健全的农业生态环境保护制度，全面着力提高农村自然环境质量，扩大生态产业发展规模，推进农业现代化，推动农业绿色发展。因此，对未腐熟畜禽粪便肥的土壤污染和防治进行研究，具有重要现实意义。

1 未腐熟畜禽粪便肥对土壤和农作物的影响

1.1 土壤酸碱化

土壤酸碱性是土壤的基本性质，也是重要化学性质，它是影响植物生长、微生物活动和土壤肥力重要因素之一，对土壤的物质转化起到重要作用[3]。未腐熟畜禽粪便生化指标极高，如猪粪尿化学需氧量达

81 000 mg/L，牛粪尿化学需氧量达36 000 mg/L。将高浓度的畜禽粪便肥作为肥料施入土壤，会使土壤的氮含量过高。而过剩的氮肥在土壤中会转化成硝酸盐，硝酸盐在土壤中流失时会将土壤中的钙、镁离子、钾离子等碱性物质带走，导致土壤酸化或盐碱化。同时，氮肥过量会使土壤溶液浓度过高，渗透阻力增大，导致农作物根系吸水困难，甚至发生细胞脱水现象，初时叶片发蔫，继而叶片枯黄死亡，即出现作物“烧苗”现象。此外，土壤酸化会与土壤中的无机碳发生中和反应，生成二氧化碳释放到大气中，造成无机碳的耗散，影响作物对肥料吸收和转化。土壤酸化会严重影响作物对肥料的吸收和转化，造成果树烂根、黑根、黄叶、树势早衰，出现黄化病危害，严重时会导致果树植株死亡。例如，鸡粪是强酸性肥料（pH值3.6～4.7），但最适合柑橘生长土壤pH值为5.5～6.5，若在柑橘果园里施用酸性鸡粪无异于“雪上加霜”[4]。

1.2 土壤透气性、透水性差

未腐熟的畜禽粪便肥在分解过程中，会产生大量的热量和有害气体，造成土壤孔隙堵塞，土壤板结，影响土壤的透气性，使得根吸收到的氧气减少，直接导致根系的有氧呼吸减弱甚至进行无氧呼吸，从而影响植物的生长。土壤板结还会影响土壤的透水性，使得水分难以渗透到土壤深处，影响植物正常生长和水分的有效利用。土壤板结使作物徒长、倒伏、晚熟或不熟，甚至使作物出现大面积死亡。未腐熟的畜禽粪便肥在分解过程中产生的乙烯气体有抑制作物根系生长的作用，导致植物出现烧根。同时，分解过程中易消耗土壤中的氧气，使土壤暂时性处于缺氧状态，会使作物生长受到抑制。分解产生的热量会影响作物根系的生长，从而导致叶面发黄，叶茎细小萎缩，甚至死苗的现象，导致产量减产甚至绝收的危害[5]。

1.3 土壤难以分解和吸收有效成分

未腐熟畜禽粪便含难分解的纤维素、木质素等化合物[6]。这些成分在未经处理的粪便中，‌由于缺乏适当的分解过程，‌会导致粪便中的有机物质难以被土壤微生物有效利用，‌从而影响土壤养分的增加和植物养分的供应。‌具体来说，‌未腐熟的畜禽粪便中含有的纤维素和木质素等复杂有机物，‌由于其结构稳定，‌不易被微生物分解，‌因此影响粪便的腐熟过程。‌此外，‌粪便中的氮化物和碳也是影响粪便腐熟的重要因素，‌它们在分解过程中会释放出氨气等有害气体，‌不仅影响环境，还影响植物根系的正常呼吸‌。‌

1.4 土壤重金属超标

未腐熟畜禽粪便重金属超标，含有大量的汞、铬、镉、铅、砷等重金属，并且这些重金属很难降解和置换，给食品的安全、农业产业的可持续发展埋下了隐患。含有重金属超标的土壤严重影响作物生长，植物受汞毒害后，表现植株矮化，根系发育不良。谷类作物镉的毒害表现为萎黄病，其他作物还表现为枯斑、萎蔫。高浓度的铅除在作物可食部分产生残毒，还表现为使幼苗萎缩、生长缓慢、产量下降甚至绝收。过量的铬会抑制作物生长，高浓度的铬不仅本身产生危害，还会干扰植物对其他必需元素的吸收和运输，直观症状是根部功能受抑，生长缓慢，叶卷曲，褪色。砷对植物的毒害主要是阻碍植物体内水分和养分的输送。重金属没有被生物降解，导致农产品重金属超标，通过食物链进入人体，重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中积累，造成慢性中毒。例如，重金属被稻谷、小麦等农作物所吸收被人类所食，重金属就会进入人体使人产生重金属中毒，轻则发生怪病（水俣病、骨痛病），重者则会死亡。

1.5 土壤病原菌过量

未腐熟的畜禽粪便中含有大量病原菌，直接施用含有大肠杆菌、线虫等畜禽粪便会导致病虫害的传播，使得作物发病。例如，鸡粪所携带的大量病毒病菌，在湿度和温度合适的情况下则会暴发病害，导致病虫害的传播，滋生病毒病、根腐病、疫病、茎基腐病、青枯病等病害，造成植株萎蔫、黄枯、僵苗甚至死亡。此外，种蝇的成虫产卵有趋向未腐熟的畜禽粪便的习性，幼虫危害萌动的种子和幼茎，使种子不能发芽和出土，还可钻入根部和茎部，使地上部表现营养不良，危害所造成的伤口容易引起病原微生物的侵入，引起侵染性病害的发生，造成更大的损失。土壤受病原菌污染再通过食物链对人类健康影响较大，使得人们容易感染病原体。未腐熟的畜禽粪便中携带着部分抗生素，长期积累，可能导致土壤微生物产生抗药性，引发生态风险。

2 土壤污染的防治措施

2.1 对未腐熟畜禽粪便进行发酵后再使用

经过发酵翻堆机翻抛腐熟后的畜禽粪便——有机肥，富含大量有益物质，包括多种有机酸、肽类，以及氮、磷、钾营养元素，能为农作物提供全面营养，且肥效长，可增加和更新土壤有机质，减轻土地板结，增强土壤的理化性质和生物活性，改变土壤的水、肥、气、热环境，增加土壤的透气性。而土壤有机质含量高，能增加果实的“可溶性固性物”，即果实的香度、甜度、适口性、亮度。畜禽粪便发酵腐熟后，施用方便，无臭味，由于有机质的好氧发酵，堆内温度持续15～30 d，达50～70 ℃，可杀灭绝大部分病原微生物、寄生虫卵和杂草种子，畜禽粪便经过腐熟后，还能促使土壤中作物难利用形态的养分转变为作物可利用的形态。对畜禽粪便内的抗生素要进行降解后才能还田利用。对重金属超标的原料不能用于制作有机肥，对重金属要通过钝化等技术降低有机肥中重金属的活性，减少作物对重金属的吸收，将有机肥中的重金属含量控制在国家标准内。

传统的自然堆腐发酵，占用较大场地，发酵周期长，且养分利用损失量大。生产有机肥料的发酵工艺，可加速发酵进程，减少养分损失。发酵的技术要点如下：向家禽粪便中添加锯末、砻糠、作物秸秆等原料，以调整水分和碳氮比；在禽粪内添加过磷酸钙、沸石等原料，吸附发酵过程中产生的臭气，改善理化状况。在堆肥原料中接入专用微生物发酵菌剂，可缩短畜禽粪便发酵的周期；在接菌种时加入适量的糖、豆饼等，以及有利于微生物生长的培养物质，促进发酵菌剂快速形成优势菌群。在发酵过程通过翻堆或直接向堆中鼓气，补充氧气，促进发酵进程。可以采用条垛式堆腐、栅式发酵、滚筒发酵、塔式发酵等发酵方法，但要根据原料来源量而确定发酵方法。

2.2 加强对被污染土壤环境质量监测和评价

定期或不定期监测与污染土壤环境质量有关的项目，确定污染土壤的环境质量现状、监视污染土壤环境质量变化、评价污染土壤环境质量调控措施的效果、衡量土地环境保护工作进展等内容。相关部门可以对污染土壤进行样品采集，对土壤样品的金属、非金属和其他一些污染物资的含量和存在形态等方面进行分析检测。通过对土壤中污染物含量的监测，与土壤污染物标准进行比较，进行综合评价。通过综合评价提高土壤环境质量，并制定出控制和减缓土壤环境不利变化的措施。

2.3 鼓励发展生态循环农业

生态循环农业是将种植业、畜牧业、渔业等与加工业有机联系的综合经营方式，其利用微生物科技在农、林、牧、副、渔多模块间形成整体生态链的良性循环。相关部门应鼓励农业生产者发展生态循环农业，为缓解农业污染、优化产业结构、节约农业资源、提高产出效率、改善农业生态、保障食品安全等提供系统化解决方案，并打造出一种新型的多层次循环农业生态系统，形成一种良性的生态循环环境。适量使用饲用酶制剂提高饲料的消化率和利用率，减少畜禽排泄物中氮、磷的排泄量，保护土壤免受污染。同时，切实控制饲料中重金属、抗生素、生长激素等物质的添加量，严禁非法添加“禁药”，保障畜禽养殖废弃物资源化综合利用的环境安全。

2.4 完善农产品质量监管追溯制度

第一，完善农产品质量相关体系，主要包括完善农产品质量安全标准体系、农产品质量安全监管体系，以及农产品质量分级及产地准出、市场准入制度。第二，建立健全农产品质量安全风险评估、监测预警和应急处置机制，主要包括强化农产品质量安全风险评估、强化检验监测预警，以及强化应急处置。第三，完善农产品质量安全监管追溯系统，主要包括推进平台建设，出台农产品质量安全追溯管理办法，推动智慧监管，落实生产经营者主体责任，强化农产品生产经营者的质量安全意识。第四，建立农资和农产品生产企业信用信息系统，主要包括深入推进信用信息系统建设，完善信用信息记录，引导农资和农产品生产经营主体成立行业协会，健全组织体系和治理结构，营造诚信守法的良好氛围。

3 被污染土壤的修复措施

3.1 土壤污染物的清除

污染土壤修复的目的在于降低土壤中污染物的浓度，固定土壤污染物，将土壤污染物转化成毒性较低或无毒的物资，阻断土壤污染物在生态系统中的转移途径，从而减少土壤污染物对环境、人体或其他物体的危害。修复技术包括物理修复、化学修复、生物修复和植物修复。物理修复包括土壤蒸气提取、固定和稳定化、玻璃化、热处理、电动力学修复、稀释和覆土。化学修复包括土壤淋洗、原位化学氧化、化学脱卤、溶剂提取、农业安全利用。植物修复技术指利用植物及其根际微生物对土壤污染物的吸收、挥发、转化、降解、固定的作用。生物修复指利用天然存在的或特别培养的微生物将土壤中有毒污染物转化为无毒物质，如降解、转化、吸附、富集、溶解，以清除土壤污染物。

3.2 酸性土壤的改良

石灰是碱性物质，可以改良酸性土壤。首先，在酸性土壤中施用石灰可以降低土壤酸度，提高土壤pH值，减少红壤对磷的吸附，增强磷肥效果，提升土壤中钙、镁等元素的有效性，降低铝害。其次，在酸性土壤中施用石灰可以促进微生物的繁殖，既有利于腐殖质的形成，又可消除有机物在分解过程中产生的有机酸和某些有毒物质的危害。最后，在酸性土壤中施用石灰还可以促进土壤团聚化，改善土壤物理性质，有利于植物根系的生长。然而，在酸性土壤施用石灰，切忌施用过量或连年大量使用，以防土壤理化性状变差和磷、铁、硼、锌、锰等有效性降低。石灰用量过多，也会使土壤肥力下降，降低磷肥效果等。因此，相关人员应根据实际情况进行合理施用。

通过“三观察”可判断土壤酸碱性，一是观察野生植物中有无喜酸植物，若有杜鹃花（映山红）、毛栗等，则表明土壤是酸性的；二是观察土壤颜色，通常酸性土壤的颜色呈红黄色；三是观察田间水质，如灌溉水混浊，甚至出现锈膜，则表明土壤酸性较强。

针对酸性土壤，一般施用石灰进行中和，但也要根据不同作物的特性针对处理。一般种植耐酸的茶树、马铃薯等作物无需施用石灰：而对酸敏感的大麦、甜菜等，则需施用较多石灰。施用方法：石灰最好和有机肥配合施用。例如，对于水稻，往往是在插秧前随同稻草还田时将石灰施下，然后翻耕入土。对于旱地，在前作收获后耕地时施下，也可在播种时条施。此外，石灰不要与硫酸铵、氯化铵、腐熟的有机肥同时施用，以防氨气挥发损失。

4 结束语

未腐熟畜禽粪便肥会对土壤产生严重的污染，而土壤污染对作物生长、人们身体健康产生极大的影响，相关人员应提倡施用经过科学处理后的畜禽粪便肥，尽量采取有效综合措施，减少未腐熟畜禽粪便肥的使用，并强化污染土壤环境管理与综合防治，控制和消除土壤污染源，保护土壤健康和农业生产可持续性，实现高增长、低污染的绿色农业增长模式。通过对未腐熟畜禽粪便肥的土壤污染和防治的研究，为农业生产提供科学依据和实际指导。

参考文献

[1] 洪坚平.土壤污染与防治[M].北京：中国农业出版社，2019.

[2] 张洪昌，段继贤，赵春生.肥料安全施用技术指南[M].北京：中国农业出版社，2013.

[3] 王春敏，王春永.畜禽养殖环境污染及防治措施分析[J].农民致富之友，2018（9）：122.

[4] 冯志华，赵国先.通过营养调控降低畜禽排泄物对环境的污染[J].中国饲料，2002（8）：26-28.

[5] 石伟勇，马国瑞.高效使用化肥200问[M].北京：中国农业出版社，2013.

[6] 王久臣，邹国元，王飞.图说农业环境保护56例[M].北京：中国农业出版社，2019.