质辛x天之佛阐提:宁波地区畜禽排泄物危害与生态治理研究

毛天翔  任祖伊
摘要：对宁波地区目前与未来畜禽排泄物产生情况进行调查和测算后发现，其对我市环境的危害性严重。通过借鉴国内外经验与先进治理模式，对我市的畜禽排泄物从产生前的饲料配方与饲料加工调制、产生中的饲喂管理、产生后的生态利用与无害化处理等各个方面进行综合研究。得出绿色生态养殖是实现我市畜禽排泄物生态持续管理和畜牧业可持续发展的必由之路。同时健全相关的法律法规、保证资金的投入是这一目标得以实现的重要保障。
关键词：畜禽排泄物   生态治理   绿色   可持续发展
一、宁波地区畜禽排泄物产生现状及其危害性
㈠宁波地区畜禽排泄物产生现状调查
根据有关调查及数据测算，宁波地区畜禽排泄物数量较大。年产畜禽粪尿总量超过800万t，排放猪粪尿451万t，家禽粪便274万t，其中有机质67.7万t、总氮6.4万t、总磷3.1万t。其化学需氧量、生化需氧量产生量分别为40.2万t、31.2万t。
表1.宁波地区2005年主要畜禽粪便排放情况
奶牛
猪
家禽
兔
合计
养殖总量/万头
0.73
247.3
5007
183
单位产生粪便量/(kg/日·只)
40
5
0.15
0.1
日产生粪便量/t
292
12365
7510.5
183
20351
年产生粪便量/万t
10.66
451.32
274.13
6.68
743
表2.宁波地区2010年主要畜禽预计粪便排放量
奶牛
猪
家禽
兔
合计
养殖总量/万头
1.5
214
4880
500
单位产生粪便量/(kg/日·只)
40
5
0.15
0.1
日产生粪便量/t
600
10700
7320
500
19120
年产生粪便量/万t
21.9
390.55
267.18
18.25
698
㈡畜禽粪便排放的危害性研究
1.对水体的污染
畜禽排泄物对水体的污染主要为有机物污染、微生物污染、有毒有害物污染。畜禽排泄物中大量需氧腐败有机物不经处理流入水体，由于其中含有的碳氢化合物、含氮、含磷有机物和未被消化的营养物质，进入自然水体后，可使水体固体悬浮物、化学需氧量、生化需氧量以及水中硝酸根离子浓度升高，从而产生不良后果。当超量的有机物进入水体后，超过其通过稀释、沉淀、吸附、分解、降解等作用的自净能力时，水质便会恶化。有机物被水中的微生物降解，为水生生物提供了丰富的营养。水生生物大量孳生，产生一些毒素并消耗水中大量的溶氧。最后溶氧耗尽，水中生物大量死亡。此时因缺氧，水中的有机物(包括水生生物尸体)降解转为厌氧腐解，使水变黑变臭，水体“富营养化”。这种水体很难再净化和恢复生机。
2.对大气的污染
养殖场产生的有毒有害气体、粉尘、病原微生物等排入大气后，可随大气扩散和传播。当这些物质的排出量超过大气环境的承受力时，将对人和动物造成危害。据测，一个年出栏10万头的猪场，每小时可向大气排出近148kg氨气、13.5kg硫化氢、24kg粉尘和14亿个菌体。这些物质的污染半径可达5km，而尘埃和病微生物可随风传播30km以上。大量的粪便和垫料残留养分经细菌分解产生的臭味化合物有168种，包括挥发性脂肪酸、酚类物质、吲哚类物质和硫化物、氨气、二氧化硫、二氧化氮、胺及氨基酸衍生物、硫醇等有害物质的恶臭气体。排泄物恶臭主要来源于饲料中蛋白质的代谢终产物。一般来说，散发的臭气浓度和粪便的磷酸盐及氮的含量成正比。对人畜健康影响最大的主要有氨气和硫化氢。CH4、C02和N20都是地球温室效应的主要气体，据研究CH4对全球气候变暖的增温贡献大约为15％，在这15％的贡献率中，养殖业对CH4的排放量最大。根据测验，1990年中国动物粪便CH4排放总量为1.249t，占全球畜禽粪便CH4排放量的5％左右。
3.对土壤的污染
粪污不经无害化处理直接进(施)入土壤。粪污中的有机物被土壤中的微生物分解：一部分被植物利用；一部分被微生物降解为二氧化碳和水，使土壤得到净化或改良。如粪污进(施)入量超过了土壤的承受力，便会出现不完全降解或厌氧腐解，产生恶臭物质和亚硝酸盐等有害物质，引起土壤成分和性状发生改变，破坏了土壤的基本功能。另外，粪污中的一些高浓度物质会随同粪污一同进入土壤，如畜禽粪便中的重金属、饲料中添加的抗生素在肠道中未被完全吸收的部分，引起土壤中相应的物质含量异常之高，不仅对土壤本身结构造成破坏或改变，而且还会影响人和动物的健康。
4.传播病菌
已患病或隐性带病的畜禽会随粪便排出多种病菌和寄生虫卵，如沙门氏菌和鸡金黄色葡萄球菌、大肠杆菌，鸡传染性支气管炎、禽流感和马立克病毒，蛔虫卵、球虫卵等。据世界卫生组织(WTO)和联合国粮农组织(FAO)的有关资料报道，已有80多种危害严重的人畜共患病，其主要的传播载体就是畜禽粪尿排泄物。
二、国外处理畜禽排泄物的现状和发展趋势
粪水处理也是欧洲猪场最头疼的问题，主要被运送到农田作肥料，实现种植业与养殖业之间的良性循环。在丹麦和比利时主要采用的模式有：(1)粪水－发酵－还田。目前，丹麦和比利时90％以上的粪水都是直接在猪场四周的大型蓄污池中厌氧发酵6～9个月后，使用施粪机械运送到农田作肥料，该模式操作简单，投资少。(2)粪水－沼气发电－沼液还田。丹麦优兰岛RIBE地区的沼气工厂由几十个农场股份合作，主要原料是工业和屠宰场的有机垃圾和猪粪，有机物通过中温(该地冬天最底温度为－18℃)发酵产生沼气发电，沼液沼渣再回到田间的中转池储存，再用施粪机械还田。该技术在丹麦很成熟，又是新生绿色能源的一种，越来越被重视。(3)粪水－固液分离－有机肥和电极分解－还田。比利时动物生产规模大，大部分粪便除直接还田外，还有过剩，必须出口到其他国家。为了便于运输，粪便固液分离后，固体部分制造成有机复合肥，液体部分通过电极分解NH4－NOX－N2，最终将氮肥转化成氮气进入空气，大大减少废水中的N含量，每公顷的沼液还田量扩大到400t，为原粪水还田量的20倍。
其他，如以色列用牛粪发电，据介绍，每600吨牛粪就可以产生0.2万kwh的电力；美国也把奶牛排泄物视为一种新能源，致力于奶牛场排泄物转变成电能；日本进行了微生物固体发酵；美国、欧洲、伊朗等国，还利用蚯蚓处理畜禽排泄物。
三、畜禽排泄物产前治理与饲料配方、饲喂管理
要解决畜禽排泄物对环境的污染问题，首先就要考虑饲料的安全问题。畜禽排泄物中氮、磷、钾及其它养分含量均较高，其中的氮和磷是对环境的主要污染源。此外，饲料中使用药物添加剂、高铜及有机砷制剂等都会使畜禽排泄物中这些物质含量增加，破坏生态环境，严重影响畜牧业的可持续发展。因此，提高饲料中营养物质利用率及饲料安全性，减少畜禽排泄物对环境的污染，在现代饲料工业中显得尤为重要。从饲料因素减少畜禽排泄物对环境的污染是首要的。
㈠饲料配方管理
1.饲料原料的选取
选用蛋白质含量比小麦高7倍的，产量高4.7倍的苜蓿；赖氨酸比普通玉米高88%的高赖氨酸含量的杂交和转基因玉米；高蛋氨酸含量的羽扇豆等优质原料。对小麦、棉粕、菜粕、羽毛粉、肉骨粉、血粉等非常规饲料原料首先要限制其用量,并与常规原料搭配使用。对畜禽难以消化的原料,通过必要的处理手段,如高热、高压、膨化、热喷、酸水解、碱水解或微生物发酵,再选入饲料配方,就会减少排泄物的氮含量,减轻对环境污染的程度。
2.消除或减少饲料中的抗营养因子
大多数植物性饲料作物籽实及其加工副产品均存在抗营养因子(ANF)。ANF的存在降低营养物质消化率。植酸是常用植物性饲料中普遍存在的一种抗营养因子，植酸中磷的利用率很低，于是大量未被消化利用的磷随粪尿排出体外。通过添加植酸酶、加酸、加水、发酵等手段均可有效提高饲料中磷的利用率从而减少磷的排泄。
3.减少药物添加剂、高铜及有机砷制剂的应用
饲料中药物添加剂的使用对预防疾病、提高饲料利用率和畜禽生长速度起着巨大的作用，但若不严格遵守使用原则和控制使用对象、安全用量及停药时间，就会造成抗生素耐药性的产生和转移、药物残留、细菌致病性的突变及环境污染等问题。猪对铜的需要量并不高，在各国的饲养标准中仅为3－8mg/kg。但饲料中添加125－250mg/kg的铜对猪有很好的促生长作用。由于目前主要是利用无机形式的铜源，它在消化道内吸收率低。一般成年动物对日粮铜的吸收率不高于5－10％，幼龄动物不高于15－30％，高剂量时更低，从而大量铜排出体外，一方面造成资源大量浪费，一方面污染土壤、水源等。有机砷制剂的抗菌和促生长作用，已为许多研究所证明。但此类化合物具有毒性，且促生长的适宜需要量和中毒量之间的范围相当窄，从而限制了有机砷制剂在饲料中的运用。砷与饲料一起进入动物体内，24h后有95％以上将随血液带到全身各主要器官，大部分在24-48h之内随尿排出。土壤和农作物中砷的含量由此升高，造成环境污染，影响动物及人类健康。
4.添加各类有益物质
在饲料中添加某些中草药、酶制剂、合成氨基酸、有机微量元素、微生物饲料添加剂、寡糖、小肽、饲料酸化剂等物质有助于增强动物的抗病能力、提高营养物质利用率和减少有害物质排放。
5.添加除臭剂控制氨气水平
可通过以下方法来减少源自猪舍的氨气量：降低猪场粪池污水中的尿素和氨的浓度；降低粪池污水温度和挥发表面积；降低粪池污水pH值；使用除臭剂。目前，控制畜禽排泄物中氨气水平的产品有丝兰提取物、沸石、钙化物等。
㈡合理的饲料加工调制
正确的饲料加工调制能提高其消化率，每提高1％的消化率，每千克肉产品的氮损耗就要减少1.4％。Wondra等报道，制粒提高了干物质、氮和总能的消化率。Jenson和Becker(1965)认为，制粒使淀粉糊化，从而更易被酶分解。Vanschoubroeck等(1971)报道了手捏成团的湿拌料对生产性能的影响，结果显示，动物更喜欢采食手捏成团的饲料而不是稀泥状料，这样不仅饲料效率提高8.5％，蛋白质的消化率也提高了3.7％。
㈢加强饲喂管理，从畜禽自身方面减少废弃物的排放
1.控制饮水
水的摄入量越多，粪便的排出量也越大，这就增加了粪便处理难度，于是应在自由饮水的同时对水量加以限制。(Jongbloed，1997)研究了日粮的粗蛋白水平及水的给量对猪生长的影响。研究表明，日粮粗蛋白下降3％，对水的摄入没有显著影响。但是尿中总氮降低1.7g/L。当饲料与水的比例由4﹕1降至2﹕1，而环境温度在18－20℃时，可以降低日排尿量3.6L，并且对妊娠母猪的健康没有影响。同时也要选择适当的供水方式，采用乳头式饮水，尽量减少长流水及饮水槽供水，防止水的浪费。
2.实行阶段饲养
随着营养科学的发展，配制畜禽饲料营养需要量的原有数据和标准大部分已不能适应当前的生产需要，必须准确测定畜禽营养需要量和饲料原料的营养价值，更准确地配制出符合不同生产阶段和目的的畜禽饲料，减少养分的过分供给，降低畜禽养分的排泄量，减少畜禽排泄物对环境造成的污染。肉用畜禽各个阶段的营养要求是不相同的，提高管理水平实行阶段饲养，可以满足动物不同生长阶段的不同营养需要。阶段饲养可以精确满足动物不同生长阶段的不同营养需要，避免出现营养过剩或不足。有试验表明，多阶段饲养可提高饲料转化率7％，尿氮可降低14.2％，氨气排出量可降低l6.8％。同时要切实加强饲养管理，提高技术水平。目前，发达国家肉猪的料肉比为2.4﹕1，而我国只有少数达到3.5﹕1，肉鸡的料重比发达国家为1.6﹕1，而我国是2.2－2.5﹕1。由此可见，我国饲养的畜禽食入大量的食物未经消化吸收排出体外，既浪费了饲料又污染了环境。因此，提高饲养管理科技水平，也是进行营养调控、治理污染的一项重要措施。
四、畜禽排泄物的利用与无害化处理
本着“减量化、无害化、资源化”的原则，对畜禽排泄物进行合理处理利用，是将畜禽污物变废为宝和减轻养殖场对环境污染的重要措施。主要通过畜禽排泄物的肥料化、能源化、饲料化三大途径对其进行处理和利用。
㈠堆肥处理
目前常用的堆肥技术有：无发酵仓堆肥系统和发酵仓堆肥系统。在反应槽内，添加木屑等作为载体供高温好氧微生物附着生长，这些微生物可以将原料中的有机物分解为二氧化碳和水。有机物几乎完全矿化，污泥产生量极低。有机物分解过程中产生的热量可以将水分完全蒸发。
㈡沼气发酵
沼气发酵是微生物在厌氧条件下，将有机质通过复杂的分解代谢，最终产生沼气和污泥的过程。由于沼气发酵要求厌氧、一定的有机质含量、温度和酸碱度等条件的相对稳定，发酵时间也较长。因此，要求发酵装置的容量为日污水排放量的2－4倍，一次性投资较大。沼气发酵菌群因适宜温度不同，可分为高温、中温和常温发酵。温度不同，沼气的产气率和有机质的消化率也不同。由于有机质含量在l000mg/L以下的污水沼气发酵效率不高。即使是高温发酵，污水中有机质的去除率也不可能达到l00％。因此，对沼气发酵后的污水，应再进行处理。通过沼气发酵可以杀死猪粪中的有害微生物，发酵后的沼渣含有大量的有机质，废渣还可以返田增加肥力，改良土壤，防止土地板结．减少化肥的用量。
㈢杀菌处理后饲喂
禽粪中含有丰富的营养物质。因此对禽粪进行去杂、杀菌、干燥等处理后，可作质优价廉的饲料。加工处理方法大致有干燥处理、化学处理、发酵处理、青贮、热喷处理、膨化处理等。
五、我市畜禽养殖业发展的必经之路
绿色生态养殖是我市畜禽排泄物实现生态持续管理的必由之路。绿色生态养殖就是农牧结合，利用生物共生和物质循环再生原理，采用系统工程方法，因地制宜地规划、组织和合理调整养殖的规模、层次，以尽可能少的输入，获得尽可能多的输出，实现生态效益、经济效益和社会效益统一的养殖体系。具体表现就在于能够通过局部的生态体系在提供优质畜产品的同时，还可以及时消纳所产生的畜禽排泄物等，而不会对周围养殖环境产生不利影响。对于集约化养殖而言，如奶牛场必须拥有相配套的农场来消耗其所产生的排泄物，减少污染，改善养殖环境。只有对排泄物多层次地分级利用，进行无废弃物、无污染生产，才能实现畜禽排泄物的生态与持续管理，亦是实现我市畜牧业可持续发展的必经之路。
六、健全相关法规，保证资金投入
制订相应的有关防治养殖场废弃物对环境污染的法律法规。我国环保总局已相继出台了《畜禽养殖防治管理方法》、《畜禽养殖业污染物排放标准》；国务院下发了《中华人民共和国饲料添加剂管理条例》；农业部发布了《新饲料和新饲料添加剂管理方法》等，这不够全面，需要有关部门尽快制订、完善这方面的法律、法规，同时对出台的法律法规必须坚决执行，对违反有关规定的畜禽养殖场要加大查处力度，使制污工作真正做到有法可依，有法必依，执法必严，违法必究。只有这样才能真正做到依法制污，畜牧生产带来的环境污染问题才能得到彻底的解决。
对畜禽排泄物处理设施的建设，由于投资较大，一时无法为养殖企业带来经济上的利益，因此必须由政府加大对该方面建设的投入，才能真正实现对畜禽排泄物的有效处理。
参考文献
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作者简介  毛天翔（1983.2－），毕业于南京农大动物医学专业，浙江省宁波市禽病诊疗研究中心，化验室副主任，助理兽医师，浙江省余姚市丰山路189号，315400，0574－62835305，yyqbyjs@163.com