集约化养猪场氮污染及减少氮污染的有效途径

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1、集约化养猪场氮污染及减少氮污染的有效途径集约化养猪场氮污染及减少氮污染的有效途径作者：魏凤仙 李绍钰 摘自：中国饲料在线 日期：2004-07-31改革开放 20 多年来，我国的畜牧业尤其是养猪业取得了巨大的发展，规模化养猪 场越来越多，极大地满足了人民群众对肉类食品的需求。但同时，规模化猪场对周围 环境造成的污染(特别是氮磷污染)也日渐严峻，并且随着人们环保意识的增强，此问 题越发显得突出，因此，加强规模化猪场排泄物污染治理已迫在眉睫。1. 规模化猪场对环境造成污染的原因规模化猪场造成环境污染的主要原因是猪排泄物中的氮污染和磷污染。据姚军虎 (2000)估计，猪只能利用日粮中的 30%55%

2、的氮，其余大部分以粪尿形式排出体外。国 外研究表明，猪摄入的氮总体上有 60%80%从粪便中排出，一部分直接挥发到大气中增 加了大气中氮的含量，严重时可构成酸雨，危害农作物；其余大部分则被氧化成硝酸 盐渗入地下或地表水流江河，从而造成广泛的污染。另外，家畜的粪尿排出后常混合 在一起，由于微生物的活动，粪尿中含氮物质大量降解，产生大量挥发性脂肪酸和氨。 粪尿排出后，约有 60%70%的氮转化为氨。我国的规模化猪场存在其分布及布局不太合理的问题。规模化猪场为了运输方便、 供应及时，大多分布于大中城市和人口稠密地区，且布局密集，使得农牧脱节，猪场 粪便不能及时为农业利用，并且很难进行有效处理。统计资

3、料表明，我国的大中型畜 禽场近 80%集中分布在东部沿海地区和北京、上海、天津、广州、杭州等大中型城市及 其周边，中部地区的大中型畜禽养殖场数量不到总数的 20%，而整个西部地区如云南、 西藏、青海、新疆和甘肃等，仅占总量的 1%左右。另外，规模化猪场多靠近居民点及 交通干线，这不仅对自身的防疫极为不利。而且，猪场排泄物中的粪便污水、恶臭及 蚊蝇、噪声等污染，使得本已脆弱的城市环境更是雪上加霜。此外，城市及市郊土地 有限，使用粪便和污水也有限，同时由于城郊种植业施用化学肥料而废弃有机肥情况 严重，粪便利用率低，也是导致规模化猪场粪便污染环境的重要原因。再者，规模化 猪场多为引进的国外的生产工艺

4、和技术甚至包括畜舍和饲养设备，由于资金有限、又 不重视环保问题，粪污处理设备未能配套引进，也是导致规模化猪场污染环境的一个 重原因。2. 规模化猪场对环境造成污染的形式及危害规模化猪场对环境造成污染的污染物主要有三个方面：粪便、污水和恶臭。2.1 粪便污染 据试验资料分析，每头猪每天大约产生 5.5L 排泄物（不包括冲洗圈 舍的废水），每年大约排泄 9.53kg 的氮。一个万头猪场(按中猪计)每年至少向猪场周 围排放 1.26 万吨的粪便，由于猪对饲料中氮的吸收率很低，大量的氮随粪便被排出体 外后，在土壤中累积，超过其单位面积生态环境再循环需求。而且通过雨水的冲刷会 造成地下水源和地表水源的污

5、染。而且粪便中含有大量对环境造成严重污染的物质。2.2 污水 由于我国畜禽养殖企业长期以来片面追求经济效益，环保意识极差，对 粪便污水管理落后，致使大量的粪便随冲洗水直接流失，甚至有的将粪便直接排入河流中，严重污染了大江大河的水质。猪场排放的粪尿污水中的生化指标极高，其中 COD(化学耗氧量)和 BOD(生物耗氧量)远远超过国标。高浓度的有机污水排入江河湖泊 中，造成水质不断恶化，其中污水中高浓度的氮、磷是造成水体富营养化的重要原因, 使藻类过度生长，从而导致鱼类的大量死亡(Roland 等，1993)严重威胁水产业的发展。 畜禽粪便污染物不仅污染了地表水，使地表水中的硝酸盐含量超出允许范围(

6、50mg/L)， 其有毒、有害成分还易进入到地下水中，严重污染地下水。一旦污染了地下水，极难 治理恢复，将造成较持久性的污染。同时养猪场在污染周围环境的同时，也污染了自 身的环境，严重地影响了畜牧养殖业的自身可持续发展。2.3 恶臭及氨 粪便的臭味是指粪便中含有的或在贮存过程中释放出来的挥发性成 分。由于规模化猪场对粪便没有进行有效处理，相当部分的猪场散发出非常难闻的气 味，严重地污染了周围居民的生活环境。目前已有 160 种挥发性成分从粪中鉴定出来 （O,Neill and Philips,1992）。在粪尿中还发现 80 多种含氮化合物，其中有 10 种 与恶臭味有关。降低粪中氮的排出会降

7、低粪中的挥发性物质，从而减少粪便的臭味。 Hobbs 等(1996)研究表明，降低日粮中蛋白质水平和理想蛋白质的摄入量，会明显减少 粪中多种挥发性成分的含量。另外，粪尿在发酵时会产生氨气、SO2、NO2、胺及氨基 酸衍生物等。尽管氨气与粪臭味之间相关不大，但大量研究表明，环境氨气浓度过高 会影响动物生产性能和健康状况，动物采食量和日增重下降，肺炎发生率上升，性成 熟推迟。因此人们仍积极采取措施减少氨气的排放量（O,Neill and Philips,1992；Hobbs 等，1996）。3.影响因素及降低氮污染的有效措施最大限度地发挥每头猪的生产性能一直是生产者和营养学家共同追求的目标。因 而

8、，一般的配合饲料很少或根本不考虑营养物质的排出，结果使过量的营养素（主要 是氮和磷）随粪尿排出，造成对环境的严重污染。通过营养调控配制低蛋白日粮，加 强对排泄物进行处理，以及强化规模化猪场的排放标准的实施，是降低氮污染的有效 措施。3.1 通过营养调控减少猪氮排泄营养物质的排泄是由于消化和代谢效率下高所致。对于氮，一般仅有 20% 40 在动物体内沉积（Kornegay 等,1997）。这表明可以通过营养调控减少营养物质排泄。 如何通过日粮的营养调控来降低畜禽排泄物对环境的污染是每一个饲料工作者应该思 考的问题。氮排泄包括粪氮和尿氮，通过营养学技术，提高猪的饲料转化效率，减少 排污（粪尿），已

9、成为当前养猪学及营养学研究的一个热点。3.1.1 根据不同品种猪的营养需要及饲料原料的营养价值配制饲料尽可能满足不同品种猪的实际营养需要，根据不同品种猪的营养需要来配制饲料， 因为不同品种猪的营养需要各不相同，如 6090kg 瘦肉型生长猪粗蛋白需要量为 14%， 而 6090kg 肉脂型生长猪粗蛋白需要量为 13%（中国国家标准）。另外，饲料原料的营养成分如氨基酸含量变异较大，而且同一品种的饲料原料， 由于收获时间、地域等不同，其变异也较大。因此做饲料配方时，不仅要检测原料的各营养成分含量，而且还要考虑各原料氨基酸的消化率，特别是各种氨基酸的猪回肠 消化率，才能准确的反映饲料的营养价值，做出

10、的配方才能满足猪的营养需要且保证 氮的最少摄入，从而达到氮的最小排出。3.1.2 以理想蛋白质模式和可消化氨基酸含量为基础设计饲料配方NRC（1981）首先提出的理想蛋白(IP)概念已在全世界范围内广泛应用。它的应用 能使氮的排泄量最小。理想蛋白质中氨基酸模式通常以赖氨酸为基础，所有必需氨基 酸的需要量是以与赖氨酸的百分比表示的。在实际应用中，只要猪的赖氨酸需要量已 知，就能很快计算出其它氨基酸的需要量。以可消化氨基酸为基础配制日粮对于降低氮排泄及合理利用人工合成氨基酸和日 趋紧张的蛋白质资源尤其是非常规蛋白质资源愈来愈显得重要。做饲料配方时，以理 想蛋白质概念的可消化氨基酸含量为基础，满足猪

11、的维持和生产需要配制最佳的饲料 氨基酸比例，以达到饲料的最佳转化效率，也即可达到氮的最小排出。据报道，应用 理想蛋白概念配制日粮，在满足猪的有效氨基酸需要的基础上，可以适当降低蛋白水 平，而不会影响猪的生产性能，但氮的排泄量可减少 30%。3.1.3 添加合成氨基酸配制低蛋白饲料提高日粮氨基酸的平衡性，降低日粮中蛋白质的含量就可以减少氮的排出。Kerr 和 Easter(1995)通过文献综述后得出结论：日粮蛋白质每降低 1 个百分点，氮排出量 可减少 8.4%左右，而要降低日粮蛋白质，日粮中就必需添加合成赖氨酸、蛋氨酸，甚 至苏氨酸和色氨酸。许多国家的试验数据均表明：在日粮氨基酸平衡性较好的

12、条件下， 日粮蛋白质水平降低 2 个百分点对动物的生产性能无明显影响(Jongbled 和 Lenis,1998)。除此之外，提高日粮能量浓度也可使经由粪便排出的氮减少(董克虞， 1998)。Kerr 等(1995)将仔猪、生长猪、肥育猪日粮蛋白质水平分别由 19%、16%、14%降 至 15%、12%、11%，在未补充合成氨基酸的情况下，猪的生产性能下降；若补充全成氨 基酸并使其满足猪的需要，则猪的生产性能未受影响，而氮的排出量减少 29.3%。Oldenberg 和 Heinrixhs(1996)报道，补充合成氨基酸后，将日粮蛋白质由 17% 降至 13.5%，对肥育猪的生长未表现出负面影

13、响。Jin 等(1998)报道，断奶仔猪日粮中 使用合成赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸，可节约蛋白质 3%；低蛋白质(15%)日粮中 氨基酸的限制顺序为赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸。Cromwell 等(1996)将生长期和肥育期 猪日粮的蛋白质水平由 16%和 14%分别降低至 12%和 10%，结果氮的排出量降低了 35%， 同时也降低了粪中氨的释放量。这不仅可节约蛋白质资源，而且也是从根本上降低猪 场粪便氮污染的措施。另一方面，在低蛋白质日粮中补充氨基酸，不仅可降低氮的排出，而且可减少尿 量，Kay 和 Lee(1997)的研究表明，补充合成氨基酸的低蛋白日粮可使尿中氮的浓度降 低 17%，排

14、尿量降低 28%，两项总计可降低尿中总氮 41%；此外还可降低猪舍中氨的浓 度(59%)及释放速度(47%)。日粮蛋白质水平每降低 1 个百分点，排尿量减少 11%。由上可以得出结论，在猪的日粮中通过补充合成氨基酸，达到平衡氨基酸从而降 低日粮蛋白质，能使猪排泄物中的氮含量显著减少，且不会影响猪的生产性能。3.1.4 添加高效无公害添加剂，提高饲料的养分利用率饲料中尤其是植物性饲料中含有许多抗营养因子，如单宁、胰蛋白酶抑制因子、 非淀粉多糖(NSP)等。饲料中添加酶制剂可以消除相应的抗营养因子，补充动物的内源 酶，提高饲料的利用率。如在猪日粮中使用 -葡聚糖酶，可把 -葡聚糖苷和五碳糖 苷分解

15、为单糖，提高猪的生产性能；使用半纤维素酶，可分解半纤维素，提高日粮的 能值。由于微生态制剂(EM)不仅含有大量的优质菌体蛋白，而且还含有丰富的维生素、 生长素、酶和抗病毒物质等免疫活性物质。因此，在猪日粮中添加 EM，不仅可增加营 养，提高饲料的利用率。同时在环保方面，EM 可以清除粪尿恶臭，净化生态环境。EM 中的微生物通过对有机固体物质和分解过程中产生的有害物质及分解产物进行发酵分 解和合成，有效的降低了有毒有害物质的含量。据郜敏(1998)报导，饲喂 EM 的猪舍灭 蝇效果可达到 30%-34.6%，硫化氢的清除效果为 50%，氨气的去除也可达到较好效果。有研究表明，在低蛋白质氨基酸平衡

16、饲料中分别添加 5%纤维素和 2%寡糖，与标 准化饲料比较，饲料中添加 5%纤维素所产生的新鲜猪粪中氨气减少 68%；在贮存的猪 粪中降低总氮素 35%，但氨态氮则降低 73%。饲料中添加 2%寡糖可降低总氮素 55%与氨 态氮 62%。添加纤维素的饲料，由于猪只结肠增加细菌发酵，因此在新鲜的猪粪中，增 加挥发性脂肪酸浓度与减少氨态氮含量。饲料中同时添加纤维素与寡糖，则可降低贮 存的猪粪中挥发性脂肪酸。 有试验结果表明，在猪饲粮中降低粗蛋白质而添加必需氨基酸可减少新鲜猪粪中 氨态氮 45%，在贮存的猪粪中亦有同样的反应。使用低粗蛋白质氨基酸平衡和氧化铜 的饲料，可降低挥发性有机化合物。与标准化饲料比较可降低含硫化合物 63%。最后，选用谷物和其它蛋白质消化率高的饲料，取代农副产品等蛋白质消化率低 的原料来配制猪饲粮可使日粮氨基酸的平衡性更好，从而可提高氮的消化利用率。3.1.5 合理加工日粮饲料的加工处理不仅可以影响饲料的营养成分含量而且会影响饲料的利用率。粒 径大小合适的颗粒料，因增加了单位体积养分的含量和适口性，提高了家畜的进食量。 据李德发(1994