前言:中文期刊网精心挑选了畜禽养殖技术范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。
近年来,我国经济发展快速,人民生活水平不断提高,对畜禽产品的需求不断增加,在党和政府一系列加速畜禽业发展的政策推动下,我国畜禽业发展迅猛,大批规模化畜禽养殖场相继建成。在满足城乡居民对肉食品需要的同时,也造成粪尿过度集中,冲洗水大量增加,且畜禽废水水量波动大,含渣量、有机物和氮磷浓度高,由此引起的环境问题不仅影响经济发展,对居民身体健康也造成一定影响[1-3]。据原国家环境保护总局对全国23个省(区)、市规模化畜禽养殖业污染状况调查表明,畜禽粪便产生量为工业固体废弃物产生量的2.40倍,畜禽粪便化学需氧量(COD)远远超过我国工业废水和生活污水COD排放量之和。畜禽养殖污染已成为继工业污染、生活污染之后的第三大污染源,成为我国农业面源污染的主要原因之一[4-7]。该文主要综述畜禽养殖废水的源头控制技术和末端处理技术研究进展,并重点介绍了几种主要的处理工艺。
动物摄入饲料时,各种营养成分并不能完全被吸收,吸收不了的物质将随粪便排出体外。因此,应采取科学的饲料配方,改变饲料的成分,减少饲料中有机物的含量,在满足畜禽生产效率和产量的同时,最大限度降低畜禽粪便中氮、磷的排放,减少畜禽粪便对生态环境的污染。例如,在饲料中加入酶制剂如植物酸酶,就可以有效提高磷的消化率,降低动物粪便中磷的含量,产生的氮、磷比更适合作物和植物的需要。
目前,我国规模化养殖场采用的清粪工艺主要有水冲粪、水泡粪和干清粪工艺。水冲粪工艺可保持猪舍内的环境清洁,有利于动物健康;劳动强度小,劳动效率高,在劳动力缺乏且较昂贵的欧美国家多采用该工艺,其缺点是耗水量大,污水中污染物浓度高。水泡粪工艺虽较水冲粪工艺节省用水,但由于粪便长时间停留,厌氧发酵下产生大量的有害气体,危及动物和人体健康,粪水混合物的污染物浓度更高,后续处理也更加困难。干清粪工艺产生的污水量少,且其中的污染物含量低,易于净化处理,是目前应用比较理想的清粪工艺。
生物发酵舍零排放养猪技术在我国部分省市逐步推广。在《2009年国家鼓励发展的环境保护技术目录》中,“生物发酵舍零排放养猪技术”作为国家鼓励发展的环境保护技术,经工程实践证明具有可行性。该技术是将锯末、谷壳、米糠和微生物菌种混合成垫料,进行水分调节混合搅拌和堆积发酵后,作为垫料铺在猪舍内,降解、消化生猪排出的粪尿。该技术在节约成本的基础上,实现创收,整体经济效益、环境效益可观。
预处理可使废水中污染物负荷降低,同时防止大的固体或杂物进入后续环节。对废水中的大颗粒物质或易沉降的物质,畜禽养殖业通常采用过滤、离心、沉淀等固液分离技术进行预处理,去除率达60%~80%。预处理部分的水解酸化池去除了污水中的一部分有机物,使粪水中的复杂大分子结构的有机物降解为简单的小分子结构有机物。
还田是一种处理畜禽废水的经济有效的传统方法,即把畜禽粪便腐熟后,作为肥料施于农田,这种方法不仅可以有效处理污染物,使废物资源化,而且又能将其中有用的营养成分循环利用于土壤—植物生态系统,使畜禽废水不排向环境,达到污染物的零排放,最大程度地实现资源化利用。这种方法需要大片农田消纳污染物,因而适用于远离城市的地区。
工业处理方法主要包括厌氧处理、好氧处理以及厌氧—好氧处理等不同处理组合系统,该方法占地面积小,适用于经济发达、土地紧张的畜禽养殖区。我国绝大多数养殖场采用该方法处理粪便废水。
厌氧处理模式能耗低畜禽养殖技术范例6篇,有机容负荷高,一般为COD 5~10 kg/(m3·d),高时可达50 kg/(m3·d),剩余污泥少,营养需要量少,被降解有机物种类多,能承受较大的负荷变化和水质变化,常用工艺有上流式厌氧污泥床,厌氧生物滤池、完全混合式厌氧反应器、厌氧复合反应器、厌氧序批式反应器、内循环厌氧反应器等。好氧处理的基本原理是利用微生物在好氧条件下分解有机物,同时合成活性污泥,该方法主要有活性污泥法、生物转盘、序批式好氧活性污泥法、生物接触氧化、氧化沟等。厌氧—好氧处理是一种三段式处理畜(下转第262页)
自然处理方法主要采用氧化塘、土地处理系统或人工湿地等方法对养殖场废水进行处理。其净化机理主要有过滤、截流、沉淀、物理和化学吸附、化学分解、生物氧化及吸收等。该方法适用于远离城市、气温较高、土地宽广的畜禽养殖区。氧化塘是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的称,其净化机理与自然水体的自净过程相似。由于污水停留时间长,占地面积大,氧化塘一般作为人工湿地的预处理单元。我国在利用人工湿地处理畜禽养殖废水方面的研究主要集中于植物筛选和处理效果的考察。
畜禽养殖废水处理技术较多,某一处理技术能否被接受,不仅要考虑这种处理方法在技术上的优势, 还要考虑该方法的投资、日常运行费用和操作是否方便等问题。根据当前畜禽养殖废水处理现状,应将源头控制和末端治理相结合,从根本上减少畜禽废水处理的运行和处理成本,推广清洁生产,遵循减量化、资源化和无害化的原则,有效地保护和改善畜禽养殖场的环境,实现经济效益、社会效益和环境效益的统一,走环境友好与资源节约之路。
[1] 王方浩,马文奇,窦争霞,等.中国畜禽粪便产量估计及环境效应[J].中国环境科学,2006,26(5):614-617.
[2] 李远.我国规模化畜禽养殖业存在的环境问题与防治对策[J].上海环境科学,2002,21(10):597-599.
[3] 陈顺友,潘飞.CDM“水泡粪”工艺在生猪产业中的应用[J].当代畜牧,2010,10(8):4-6.
[4] 冷庚,但德忠.畜禽废水处理技术及其应用进展[J].四川环境,2009,28(1):68-71.
[5] 贾晗,吴若菁,黄婧.生物法处理畜禽养殖污水的研究现状与展望[J].水处理技术,2008,34(7):7-11.
在我国的国民经济发展中,畜禽业有着重要的作用,推动了我国国民经济的发展。然而,由于我国畜禽产业的自身生态结构的缺陷,以及畜禽产业的传统养殖方式的缺陷,导致大多数的养殖都存在着较多的问题。第一,一些养殖场为了追求最大化的利润,从以下几方面的目的出发[1],(1)促生长、(2)控制疾病、(3)提高瘦肉率等,违禁使用矿物质以及防腐剂等药品,促使畜禽产品中的激素以及重金属等有害物质出现残留超标的现象,严重危害了人们的身体健康。第二,规模化的畜禽养殖虽然带动了经济的发展,但是却给生态环境带来了较大的压力,在养殖生产过程中,产生了大量的大肠杆菌以及沙门氏菌等致病菌,对人畜的健康有着严重的损害。
随着经济全球化的发展,现如今,世界各国对环境保护以及食品安全更加重视。发展健康养殖已经是全人类的目标,制定以食品安全为核心的质量保证体系已经成为社会公众所重视的一个问题。WTO各成员国在经济发展过程中,制定了针对动物产品的贸易法律,实施绿色贸易壁垒。此外,世界各国也制定了相应的法律法规,来强化食品安全的检查手段,提高食品市场的准入标准。随着我国社会经济的高速发展,人民的生活质量有了较大的改善,在人们的食品结构中,畜禽产品在其中的比例逐渐增大,畜禽产品的安全问题与卫生问题对人们的身体健康有着重要的影响,因此也得到了社会公众的共同关注,健康养殖势在必行。
现如今,我国蛋鸡的品种主要以下面几类为主,(1)京白、(2)滨白,累计的祖代种鸡大约有50万套,在这之中,可以生产商品的代蛋鸡大约有20亿只。我国引进了一些原种,包括以下几种[2]:(1)海兰、(2)罗曼、(3)黄金褐等,这些原种鸡有以下几方面的特点,(1)抗应激能力较强。(2)产蛋率较高。在当前的本土育种中,以往的数量遗传理论起到了重要的作用,未来的分子遗传会与生物技术相结合,进而推动育种的健康快速发展。
近些年来,人们的生态保护意识以及动物保护意识有了较大的提升,笼养在给人们带来了很多的福利之时,也引发了一些问题,得到了社会公众的关注。因为笼养鸡会导致蛋鸡的行动受限,长期的笼养会使蛋鸡的骨骼变得更加的脆弱,进而导致蛋鸡出现骨质疏松的问题。
对于笼养蛋鸡这种养殖模式而言,饲养环境的优劣会直接影响蛋鸡的产量。 现如今,我国的饲养环境以大棚式的饲养方式为主,这种粗放型的饲养模式在通风方面不够完善。因此,后期就有专业人士研发了一个装置,用来对冬季的热能进行回收,这样就能够使室内的通风换气更加顺畅,还能够使畜禽的保温问题得到解决。
现如今,我国的鸡饲料生产加工还处于一个相对完善的阶段,营养的调配也较为完善,针对不同的畜禽品种,以及针对其生长阶段的不同,都会配置相应的饲料。鸡饲料中所含的元素,会对鸡蛋的品质有着重大的影响,对鸡蛋的产量影响也较大。一般情况下,在鸡蛋饲料之中,往往含有较多的叶黄素,这样就会使蛋黄颜色变得更深。科学合理的饲料配置,一方面能够促使饲料中的营养物质得到提升,另一方面还能够减轻对环境的污染。
对适应与笼养方式的抗病蛋鸡品种进行选育与改良,促使养殖品种与B殖方式相匹配。以数量遗传为基础,以分子遗传理论为基础,再结合生物技术手段,来进行高强度的品种选育。
对不同饲养模式对蛋鸡以下几方面的影响规律进行研究[3],生产性能、健康品质、产品品质,对配套管理技术进行研究。针对不同的鸡种特点进行研究,研究出开发动物生产环境的饲养工艺,研究出饲养动物的关键设备。对健康养殖配套设备进行开发,环保型可移动鸡舍进行开发。
针对农村养殖户蛋鸡的圈舍环境较为恶劣这一问题,研究适用于蛋鸡养殖小区的防疫技术措施。从分子、器官水平上来对蛋鸡抗氧化应激的以下几方面关系进行研究,(1)构效关系、(2)量效关系,以及对提高蛋鸡免疫进行研究。对添加剂以及兽药合理使用技术进行研究。对蛋鸡场场内以及场外的环境标准进行研究,确立卫生防疫体系。
对鸡舍气源以及粪源以及有害微生物的快速筛选检测技术进行研究,对定量确认检测技术进行研究。对鸡舍内生产环境质量以及周边环境的水体以及土壤等以下几方面技术进行研究,(1)动态监测技术、(2)实时测定控制技术。对揭示蛋鸡粪便的环境特性进行研究,对养殖生产过程以及处理过程进行研究,对废弃物利用不同环节之间的内在联系进行研究等。
综上,由于我国许多养殖企业为了追求利益的最大化,为了提高瘦肉率,促生长等,而违禁使用一些防腐剂或者是抗激素等,这样就导致畜禽产品中出现药物残留超标的情况,极大的威胁了人们的身体健康,因此就需要施行健康养殖技术,以保证人们的食品安全。本文主要围绕畜禽健康养殖技术的现状进行了简要的分析,并对其发展趋势进行了展望,以便更好的推动畜禽健康养殖技术的研究。
[1]刘世荣,刘雁征,李云开.笼养蛋鸡健康养殖技术研究的现状与发展趋势[J].中国农学通报,2008,01:23-28.
随着我国畜禽养殖规模扩大,集约化程度不断提高,同时伴随化肥工业的迅速发展,使有机粪肥大量闲置,不能及时还田,导致环境污染。20世纪90年代主要由畜禽粪便造成的杭州湾污染首次敲响了畜禽粪便在我国污染环境的警钟。调查显示,我国畜禽粪便总体土地负荷警戒值已达到0.49(正常值应0.40)[1]。畜禽粪便中污染物质主要包括悬浮物、有机质、盐、沉积物、气体、细菌、病毒和氮、磷、钾及其他养分,这些物质在畜禽粪便收集、贮存、运输、肥田期间均有可能产生环境污染[2]。
国内(外)治理畜禽粪便污染主要分为产前、产中和产后治理。但由于产前、产中治理只能相对减少而不能从根本上消除对环境的污染,故产后处理才是消除污染环境的最好方法。有关治理方法主要有物理处理法、物理化学处理法、化学处理法和生物处理法。但由于物理处理法处理效率和去除率低,化学处理法存在二次污染,故实际中应用较少。目前,研究最多、应用最广且最具发展前景的为生物处理法,即主要通过微生物生命过程把废水中有机物转化为简单形式的无机物,从而达到去除有机物的目的。主要方式有:一是好氧处理。以序批式反应器工艺居首,即序批式活性污泥法[3]。二是厌氧处理。最早以生产沼气为目的,因而未能达到完全分解污染物的要求;随着畜禽粪便污染日渐突出,已经被主要用于处理畜禽粪便污染,而生产沼气只作为附加产物[4]。三是自然处理法。投资省,工艺简单,动力消耗少,特别适宜于小型畜禽场废水处理,如水萍科植物可用于循环利用养猪污水的处理[5]。四是混合处理法。近年来,畜禽粪便污水多采用混合处理法,即根据具体情况设计出由好氧法、厌氧法和自然处理系统3种,或以它们为主体并结合其他处理方法进行优化组合,共同处理畜禽场废水。
国内畜禽养殖场污染治理沼气技术循环模式示范工程主要采用混合处理法,包括厌氧发酵技术、好氧生物技术、“三沼”综合利用技术等。如上海市农业科学院畜牧兽医研究所等单位开展了沼气发酵及沼液土壤生物处理、工厂化好氧发酵制颗粒肥料和鸡粪饲料化五大系列工程技术研究,并相应建立小型示范工程,在上海郊区应用,取得了显著的经济效益(中国科技成果库项目年度编号:970193);甘肃省农村能源综合开发中心,依据生态学原理,将养殖、沼气综合利用和果树种植相结合,建立“猪-沼-果”生态农业模式(中国科技成果库项目年度编号:0200740304)。
浙江省畜禽养殖场污染治理沼气技术及“三沼”综合利用已在全省各地推广。开化县于2002—2003年对10个规模猪场完成了小型沼气工程,建设了10年厌氧池1 100 m3(农村信息报,2004-06-05);绍兴福景达农业有限公司的600 m3沼气工程是“猪-沼-果”模式(农民日报,2004-07-17);嘉兴市通过采取沼气工程、沼气发电工程、生产有机肥和养殖蚯蚓等措施,完成了一批养猪业粪便的污染治理和综合利用工程,至2004年底已建成养猪业沼气池2 800多个(中国建设报,2005-06-06);建德市通过推广新安江万秋生态养殖场“猪粪尿-沼气发电-沼液沼渣-果园蔬菜”这种无害化处理、资源化利用的生态种养模式,到2006年全市有47个集约化畜禽养殖场和81家非规模养殖户建成了沼气工程及利用系统(中国环境报,2006-05-09);2006年全省339个规模化畜禽养殖场排泄物治理建成防雨、防渗、防漏储粪池4.107 8万m3,厌氧发酵池8.261 4万m3,沉淀池、氧化塘3 519 hm2,配套消纳山林、果园、农田3 807 hm2,鱼塘642 hm2,并带动各地完成1 211个规模畜禽养殖场的治理(浙江省畜牧局)。
上述畜禽养殖场污染治理沼气技术循环模式,具备了消除污染、产生能源和综合处理的三大功能,既消除了农业环境污染,又解决了一部分的能源问题;同时产生的沼液、沼渣是适合农作物用肥的绿色无公害肥料,而且在厌氧发酵过程当中,病原菌、寄生虫卵等一些病菌被杀死,切断了养殖场内传染病和寄生虫病的传播环节。但该污染治理模式在应用推广中,存在着许多实际困难,一是建造有效、适宜的污水治理及配套设施需较高的成本;二是沼气利用不充分,会造成大气污染比较严重;三是沼肥(即沼液、沼渣)利用缺乏科学的指导。因此,应加强该模式应用管理,使该模式能够有效控制畜禽养殖场的污染。
畜禽养殖业是莱芜市大王庄镇的主导产业,同时也是该镇重点污染源,全镇共有养殖业户262户,几乎全是小型养殖,养殖工艺落后,缺乏污染治理设施,养殖废水随意排放、粪渣乱堆乱放现象时有发生,使水体遭受污染,恶臭严重影响群众生产生活。为此,大王庄镇通过外地考察,借鉴先进生产经验,大力提倡生态养殖,推广发酵床养殖模式和圈舍干冲法,建设防淋、防渗、防溢的储粪池和污水储存池,从源头上减少污染物产生量,大大降低武勋污染范围和程度,养殖场多种疫病发病呈现下降,养殖户经济效益进一步提升。
在畜禽圈舍内,会敷设一定比例的垫料,主要原料有锯末、花生壳、稻壳等几种,同时在垫料中会添加一定比例的有益微生物发酵床的专用发酵剂,畜禽动物直接将粪便排泄到发酵床上,利用畜禽的翻拱等习性,将粪便和垫料充分进行混合,通过有益菌的作用,将粪便充分发酵,使得粪便中有机质得到充分的分解和转化,实现畜禽养殖过程的零排放。积极推广应用微生态发酵床养殖畜禽技术具有很多优点:
利用发酵床开展畜禽养殖,每天动物所产生的粪便都会被微生物有益菌分解掉,不需要用水冲刷圈舍,也不需要每天对圈舍进行清理,饲养人员只负责饲喂动物,将堆积的粪便和垫料充分的搅拌,辅助动物翻拱垫料,清理饲喂台,调整垫料湿度等,节能了大量的人力物力,节约大量冲洗用水。在垫料中有益菌通过繁殖能够生成大量菌体,畜禽通过拱翻,刨挖,采食一定量的菌体,菌体中的蛋白质被畜禽利用,从而能够提高饲料的利用率,节约饲料成本,直接提高养殖户经济效益。应用微生态发酵床养殖畜禽技术能够节约大量劳动力,保证饲养人员能够管理更多动物,提高生产效益。
应用微生态发酵床养殖畜禽技术能够充分发挥畜禽翻拱、刨挖的天性,避免了动物之间的相互斗殴、争斗造成的肢体损伤。畜禽动物活动量增加进一步提升了动物机体肌肉含量,提高动物瘦肉率和质量。在发酵床上通过动物通过翻拱能够摄入大量益生菌,这些益生菌进入肠道之后能够大量繁殖,加速动物机体新成代谢速度,提高动物抗病能力。同时,在圈舍四周都会繁殖大量益生菌,这些益生菌会抑制有害病菌的生长,减少圈舍动物病害的发生,进一步减少动物的疫病的发生。
微生态发酵床在选址建设过程中要严格按照国家和地方相关法规以及建设规范开展建设。养殖场选址应该选择远离人口聚居区如村镇和城市主要人口区域。同时还要远离容易污染的场所,远离屠宰场、畜禽交易市场、城市排污口、医院、化工企业等。养殖场和主要交通干道要保持一定距离,同时还要保证交通便利。所选场址应该选择地势平坦、排水方便、土质稳定、水源充足、水质良好、背风向阳的地区。在进行养殖场建设过程中,应该按照方便管理、方便疫情防控、方便饲养和生产的原则进行,同时还要结合当地常年风向,地形特点、地理环境等作为圈舍建设的主要依据。养殖场最好坐南朝北建设,减少通风死角。在微生态发酵床设计建设过程中,应该保证其结构符合通风换气的要求,宽度一般维持在9~12m之间,高度应该不小于2.5m,结合养殖场的实际情况,确定发酵床的实际长度。一般情况下,猪舍的面积不能小于200平米。禽类发酵床最佳宽度为6~10m左右,最宽不能超过12m,牛发酵床宽度为30~70m之间,一般不宜超过100m,高度维持在2.4~3m左右。
垫料材料的选择应该按照来源丰富、成本较低的原则进行选择。在具体选择过程中要结合实际情况,选择合适的垫料构建发酵床。垫料材料的选择应该满足以下几方面要求:首先,垫料材料具有良好的吸附性和通透性,能够在圈舍内很好的吸收尿液和粪便;其次,碳水化合物十分丰富,供碳能力持续均衡;最后,就是来源十分广泛,不受时间和空间限制。目前,使用比较普遍的垫料原材料由稻壳、秸秆、花生壳、玉米芯和锯末等几种。农村地区秸秆资源十分丰富,在利用秸秆作为垫料材料之前需要将秸秆切成2~4cm左右的碎秸秆,提高秸秆的接触面积,此外,为了保证发酵床垫料能够很好的发酵,还要向垫料中添加适当的辅料,如玉米面、麸皮、米糠。在垫料选择的过程中还要始遵循禁止使用带毒的原料和容易产生恢发性气体原料的原则,禁止使用发霉变质原料。
微生态发酵床内部是一个稳定的生态系统,具有一定的复杂性和多样性,往往需要多种菌种之间相互配合,相互协作,从而满足不同温度区间内都有相应的有益菌活动,这样才能够保证不同种类有益菌、多种功能细菌群能够正常的生长和繁殖,在最大限度上使得微生态发酵床的高效、生态、环保、零排放的功能全面发挥出来。一般情况下,原有的天然活性菌活性不足,需要对其进行进一步的繁殖和培育。在微生物制剂选择过程中,应该选择那些优异的菌群,充分能够全面发挥出优质菌群的分解、发酵和转化能力。目前,市场上应用比较广泛的微生物制剂主要有RW发酵剂、EM发酵剂和金宝贝发酵剂等几种,在具体选择过程中应该结合当地实际情况和具体应用效果选择合适的微生物发酵制剂,保证所选择微生物发酵剂在当地能够取得很好的应用效果。
一般情况下,微生态发酵床分为两种,一种是地上式发酵床,另一种是地下式发酵床。两种不同的微生态发酵床建设模式要结合地区实际情况科学选择。对于养殖场地下水位较低的可以采用地上式发酵床,在微生态发酵床四周需要建设矮墙,此外,微生态发酵床建设可以建设成水泥面或者普通地面,要结合的不同养殖条件、成本、材料和水位等实际情况进行科学选择。对于地下水位较高的地区适合建设地下式发酵床,以建设猪舍为例,在建设过程中需要向下开挖一个深度0.9~1.0m的微生B发酵床,然后相其中填满垫料后就可以正常养殖了。
总之,应用微生态发酵床养殖畜禽技术有利于实现畜禽养殖的无臭气、零排放、无污染。在今后的工作中需要我们继续加大对该项技术的研究,更好促进地区畜禽养殖产业的可持续发展。
[1]应用发酵床夏季养殖生猪的管理要点[J]. 廖允勇. 西北农业学报. 2013(10)
[2]发酵床在有机猪养殖中的应用探讨[J]. 张春红,丁忠庆,徐晶,姜举娟. 黑龙江畜牧兽医. 2012(10)
[3]生态养殖发酵床的设计要点与注意事项[J]. 颜士凯,史乐雷. 畜牧兽医科技信息. 2013(01)
[4]生猪发酵床的管理措施[J]. 徐言明. 中国动物保健. 2013(11)
[5]发酵床在养殖业上的应用及其弊端[J]. 黄进. 饲料研究. 2012(06)
沼肥(包括沼液和沼渣)是有机物厌氧发酵后的残余物,是一种优质有机肥。但近年来,随着沼肥的广泛应用,沼肥污染问题也越来越引起人们的重视。生猪、奶牛养殖是我国农业中的传统产业,规模化养殖也在不断扩大,已成为我国未来养殖业发展的趋势,但养殖业业主在追求效益最大化的同时,也带来了严重的环境污染问题。许多地方在规模化畜禽养殖过程中,为加快畜禽生长速度、提高饲料利用率和防止畜禽疾病,在饲料添加剂中大量使用铜、锌、铁、砷等中微量元素[1-2]。许多研究表明,饲料中添加铜对猪各阶段有明显的促生长作用[3-5]。目前,在我国及其他国家的生猪养殖中,使用高剂量铜作为猪的促生长饲料添加剂已相当普遍,但重金属元素在动物体内的生物效价很低,大部分随畜禽粪便排出体外,故畜禽粪便中往往含有高量的重金属,从而增加了农用畜禽粪便污染环境的风险[6]。而规模化养殖场的粪污经过处理后最终都会以沼肥、有机肥等形式进入土壤中,造成土壤污染和植株中毒。
当前,国内外对沼肥重金属污染问题的研究多集中在沼肥中重金属元素分布情况、沼肥对作物产量和品质的影响、沼肥对土壤的影响等[7-8]。钟攀等[9]分析了沼气肥中重金属含量,发现沼液毒性重金属的平均含量为全As>
Cr>
Cd>
Pb>
Hg,而沼渣则为全Cr>
As>
Pb>
Cd>
Hg。李健等[10]研究发现,配合饲料饲养法沼渣中As、Cd的含量远远超出规定的含量,Hg的含量也已接近极限值;而青饲料饲养法沼渣中主要重金属含量除Pb以外,其他重金属含量基本没有超过允许的范围。段兰等[11]对辽宁省昌图县的饲料、猪粪、沼肥以及连续施用沼肥6年的土壤进行取样测定,分析了沼肥从源头到土壤施用过程中重金属与抗生素类兽药的含量变化。结果表明,施用沼肥的土壤重金属类残留现象总体不明显,但Cu、Zn含量明显增高。高红莉等[12]研究指出,施用沼肥可以改善土壤环境,提高土壤肥力,明显提高作物产量和品质,对土壤重金属元素含量没有显著影响,但是青菜镉、铅含量超出国家标准,因此应谨慎施用。随着人们对农产品质量安全问题的日益关注,沼肥中的重金属特别是毒性重金属的含量将成为评价其质量安全的重要指标。
重金属污染物进入土壤后,不易随水迁移,不能被生物所分解,因而在防治上存在一定的困难。对于沼肥造成的土壤重金属污染,目前生产上常用的改良修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复等。即可通过土壤管理、重金属钝化、微生物降解等技术集成,降低土壤重金属对作物的生物有效性,减少作物的吸收,也可通过秸秆综合利用技术、高富集植物填闲种植等,降低土壤重金属的含量。
物理修复技术是通过各种物理过程将重金属污染物从土壤中去除或分离的技术。目前,土壤重金属污染物理修复主要包括电动修复、电热修复、土壤淋洗3种修复技术[13]。在这3种物理修复技术中,应用最多、技术最成熟的是土壤淋洗法,该法是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的土壤修复方法。淋洗液主要有硝酸、硫酸、盐酸、草酸、柠檬酸、EDTA和DTPA等[14]。有研究指出当硫酸单独使用时,铜和铅的去除效果不理想[15],而使用的盐酸/硫酸(1∶1)对污泥进行处理,重金属铜、铅、锌等去除率都达到60%以上,有的重金属去除率甚至可达100%。有机络合剂EDTA和DTPA等也能有效去除重金属,如EDTA能与许多重金属元素形成稳定的化合物,使用0.1 mol·L-1EDTA去除Pb,发现EDTA对Pb的提取率可达60% [16]。
化学修复就是向土壤投入改良剂,如有机肥、作物秸秆、蛭石、石灰等,通过对重金属离子的吸附、氧化还原、沉淀等作用,以降低重金属对植物的危害和在植物体内的富集。有机肥可通过改变重金属的存在状态,或改变吸附体的表面性质,进而影响重金属的吸附。张敬锁等[17]研究发现有机质有很大的比表面积,对Cd2+有强烈的吸附作用,更主要的是有机质分解产生的腐殖酸可与土壤中的Cd2+形成鳌合物沉淀。石灰主要是通过提高土壤pH值,促进土壤中重金属元素形成氢氧化物或碳酸盐结合态盐类沉淀。
2.3.1 植物修复技术 植物修复技术是指通过植物系统及其根系移去、挥发或稳定土壤环境中的重金属污染物,或降低污染物中的重金属毒性,以期达到清除污染、修复或治理土壤目的的一种技术。植物修复经济有效、成本低,对环境扰动小,产生的富集重金属的植物可统一处理,甚至可以从这些植物体内回收重金属,可以长期、大面积的田间应用,还可绿化环境[18-19]。但在一些区域,简单地使用植物修复法难以起到预期效果,必须与物理化学法等结合起来使用[20]。目前,全世界已经发现超富集植物500多种:Cd超富集植物有商陆、龙葵等[21-22];Cu超富集植物有燕麦鸭跖草、海州香薷等[23];Pb超富集植物有裂叶荆芥、麻疯树等[24-25];As超富集植物有大叶井口边草、蜈蚣草等[26-27];Hg超富集植物有大米草[28]。以及Cd/Zn多重金属富集植物有伴矿景天[29],Pb/Cu/Zn/Cd多重金属富集植物有朝天委陵菜[30]。
2.3.2 微生物修复技术 微生物修复是利用微生物如蓝细菌、菌根真菌以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,减少植物摄取,从而降低重金属的毒性[31-33]。目前,微生物强化植物修复方面的研究多集中于菌根真菌,它在修复遭受重金属污染的土壤方面发挥着重要的作用[34]。通过筛选重金属抗性菌株、增强植物抗重金属能力来实现植物修复重金属污染土壤是非常有效的手段[35]。许友泽等[36]采用微生物淋溶法去除重金属,在最佳工艺条件下,污泥中Cd、Mn、Cu、Pb、Zn的浸出率分别高达88.0%,88.0%,69.0%,67.0%和83.0%。谢朝阳等[37]研究发现,在细菌的参与下,土壤胶体和粘土矿物对重金属离子的吸附能力有一定程度的增加。
植物生长调节物质能通过调节植物的生长状况来增强植物抗重金属胁迫的能力。在重金属胁迫下,利用水杨酸进行处理能促进植株生长,降低质膜透性,减少丙二醛的积累,从而增强植物抗重金属胁迫的能力[38]。赵鹂等[39]也研究发现,施加外源脱落酸能有效缓解汞胁迫下水稻种子的萌发活力,增强植株的抗逆性。
综上所述,当前许多地方在规模化畜禽养殖过程中,为了追求效益,往往在饲料添加剂中大量使用铜、锌、砷等中微量元素,而这些重金属元素大部分随畜禽粪便排出体外,从而增加了农用畜禽粪便污染环境的风险。针对当前规模化养殖带来的沼肥污染现状,本研究探讨了几种缓解重金属污染的技术,有些技术已经比较成熟,有些仍存在疑问,还需进一步完善。随着研究的深入,将会有更完善更成熟的土壤重金属污染修复技术应用到实际的生产中。
[1] 叶美锋,吴飞龙,林代炎,等. 规模化养猪场粪污重金属动态流向分析研究[J]. 能源与环境,2010(4):15-16.
[2] 黄玉溢,刘斌,陈桂芬,等. 规模化养殖场猪配合饲料和粪便中重金属含量研究[J]. 广西农业科学,2007, 38(5):544-546.
[3] 戴荣国,蔡娟,吴天华. 正确认识和应用高铜添加剂[J]. 四川畜牧兽医,2000,27(6):37.
[6] 刘荣乐,李书田,王秀斌,等. 我国商品有机肥料和有机废弃物中重金属的含量状况与分析[J]. 农业环境科学学报,2005,24(2):392-397.
[7] 王琳,吴珊,李春. 粪便、沼液、沼渣中重金属检测及安全性分析[J]. 内蒙古农业科技,2010(6):56-57.
[8] 陈苗,白帆,崔岩山. 几种沼渣中Cu和Zn的含量及其形态分布[J]. 环境化学,2012,31(2):175-181.
[9] 钟攀,李泽碧,李清荣,等. 重庆沼气肥养分物质和重金属状况研究[J]. 农业环境科学学报,2007,26(S): 165-171.
[10] 李健,郑时选. 沼肥中重金属含量初步研究[J]. 可再生能源,2009,27(1):62-64.
[11] 段然,王刚,杨世琦,等. 杨沼肥对农田土壤的潜在污染分析[J]. 吉林农业大学学报,2008,30(3):310-315.
[12] 高红莉. 施用沼肥对青菜产量品质及土壤质量的影响[J]. 农业环境科学学报,2010,29(S):43-47.
[13] 李广云,曹永富,赵书民,等. 土壤重金属危害及修复措施[J]. 山东林业科技,2011(6):96-101.
[14] 龙新宪,杨肖娥,倪吾钟. 重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望[J]. 应用生态学报,2002,13(6): 757-762.
[15] 张树清,张夫道,刘秀梅,等. 高温堆肥对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的作用[J]. 中国农业科学,2006,39(2):337-343.
[17] 张敬锁,李花粉,衣纯真,等. 有机酸对活化土壤中镉和小麦吸收镉的影响[J]. 土壤学报,1999,36(1):61-66.
[18] 王燕,李贤庆,宋志宏,等. 土壤重金属污染及生物修复研究进展[J]. 安全与环境学报,2009,9(3):60-67.
[19] 袁燕,卞建春,刘学忠,等. 环境中重金属污染的生物治理[J]. 中国兽医学报,2009,29(8):1089-1091.
[20] 曾蓉. 土壤重金属污染现状及修复研究[J]. 安徽农学通报,2012,18(20):20,32.
[21] 傅晓萍. 美洲商陆镉吸收和耐性机理研究[D]. 杭州:浙江大学,2011.
[22] 石磊,金玉青,金叶华,等. 土壤重金属污染的植物修复技术[J]. 上海农业科技,2009(4):24-28.
[23] 唐世荣. 重金属在海州香薷和鸭跖草叶片提取物中的分配[J]. 植物生理学通讯,2000,36(2):128.
[24] 聂俊华,刘秀梅,王庆仁. Pb(铅)超富集植物品种的筛选[J]. 农业工程学报,2004,20(7):255-258.
[25] 李清飞. 麻疯树对铅胁迫的生理耐性研究[J]. 生态与农村环境学报,2012,28(1):72-76.
[26] 韦朝阳,陈同斌,黄泽春,等. 大叶井口边草—— 一种新发现的富集砷的植物[J]. 生态学报,2002,22(5): 777-778.
[27] 陈同斌,韦朝阳,黄泽春,等. 砷超积累植物蜈蚣草及其对砷的富集特征[J]. 科学通报,2002,47(30):207-210.
[28] 田吉林,诸海焘,杨玉爱,等. 大米草对有机汞的耐性、吸收及转化[J].植物生理与分子生物学学报,2004, 30(5):577-582.
[29] 李思亮,李娜,徐礼生,等. 不同生境下锌镉在伴矿景天不同叶龄叶中的富集与分布特征[J]. 土壤,2010, 42(3):466-452.
[30] 胡嫣然,周守标,吴龙华,等. 朝天委陵菜的重金属耐性与吸收性研究[J]. 土壤,2011,43(3):476-480.
[31] 李玉红,宗良纲. 螯合剂在污染土壤植物修复中的应用[J]. 土壤与环境,2002,11(3):303-306.
[32] 陶红群,李晓林,张俊伶. 丛枝根菌丝对重金属元素和吸收的研究[J]. 环境科学学报,1998,18(5):545-548.
[33] 蔡信德,仇荣亮,陈桂珠. 微生物在镍污染土壤修复中的作用[J]. 云南地理环境研究,2005,17(3):9-12,17.
[34] 夏娟娟. 植物促生内生细菌的筛选及其强化油菜富集土壤铅镐重金属的研究[D]. 南京:南京农业大学,2006.
[35] 江春玉. 重金属铅镐抗性菌株的筛选、生物学特性及其强化植物修复铅镐污染土壤的研究[D]. 南京:南京农业大学,2005.
[36] 许友泽,马超,成应向,等. 微生物淋溶法去除污泥中的重金属[J]. 西南交通大学学报, 三牛招商主管,2012,47(1):169-174.
[37] 谢朝阳,黄巧云,黄敏. 耐重金属细菌对土壤胶体及矿物体系吸附镉的影响[J]. 湖北农业科学,2010, 49(4):855-858.
1.1对畜禽养殖技术规范不健全畜禽防疫程序不科学,畜禽疾病不能有效控制。畜禽生产过程中轻视药物预防和保健,重视药物治疗,药物大量长期使用细菌产生耐药性。畜禽饲养过程中不执行休药期,重视抗生素使用,轻视中药和微生肽使用。追求畜禽生产性能,超量使用饲料添加剂。消毒环境卫生技术措施不落实,生物安全措施不得力。
1.2只追求眼前养殖效益,忽视长远的环境污染物处理近年来,由于养殖业迅速发展,养殖效益低下,对畜禽养殖污染问题的严重性尚未引起足够重视。重养殖轻治理,重养殖发展轻环境保护思想依然存在。造成养殖污染反复恶性循环,畜禽疾病不能得到应有控制,畜禽生产受到抑制,畜禽养殖长远利益不能保证。
1.3畜禽养殖场,屠宰场,农贸市场缺乏必要环境治理措施对污染物环境处理投资力度不够,执行环境影响评估及排污许可证制度不够,尚未建立健全畜禽养殖的污染处理管理体系,缺乏有效的工作手段。
1.4畜禽养殖污染物治理的政策扶持和有关法规执行有待进一步加强由于养殖风险加大,养殖效益低下,致使维系养殖资金严重不足。养殖污染物处理费用过大,畜禽养殖场承受不起。养殖效益和环境污染的矛盾更加突出,养殖政策扶持和畜禽污染的处理相关法规出台显得更加迫切。
2.1畜禽养殖污水处理畜禽养殖污水处理一般方法分为2种,一种是能源生态型和能源环保型。能源生态型处理利用工艺指畜禽粪便污水经厌氧消化处理后,作为肥料利用的处理利用工艺。污染物经发酵后沼气和沼渣,沼气作为清洁能源,沼渣作为肥料和鱼料,用于种植业和淡水养殖业。此方法综合利用形成养殖,生态循环效益模式。能源环保型是指畜禽养殖的污染物经处理后达标排放或以回用为最终目标的处理工艺。此方法处理成本大,工程投资大,运行费用高,使本来微利养殖业难以承受。
2.2生物发酵舍零排放养殖技术是指长期在猪饲料中添加洛东酵素使猪消化道形成益生菌的强势菌群,在猪舍的生物发酵床内形成强势菌群,将排污染物代谢,消化。水分受产生高热蒸发,从而实现零排放。
2.3病死畜禽收集和集中无害化处理a.采用真空干燥异味清除技术将病死畜禽无害化提炼加工,生产出骨粉,羽毛粉和肉骨粉。此方法投入不高,不对环境造成二次污染。b.厌氧发酵,焚烧和土地填埋等方法处理病死畜禽,处理效果不彻底。可造成环境二次污染,废物不能利用。越来越不能满足安全、环保、经济的处理要求。c.采用高温高压下进行蒸煮化制处理病死畜禽杀灭病原体,采用二级油水分离器等设备可从中提取工业用油,废渣作为饲料原料。使病死畜禽处理的同时获得一定经济效益。此方法是高投入,变废为宝。不对环境造成二次污染。
立足生态建市实现畜禽养殖的污染零排放,围绕生态化,资源化目标出发,使畜禽养殖污染物控制重点抓好以下几方面。
3.1合理规划统筹安排畜禽养殖推广标准化规范化养殖场、屠宰场、农贸市场。远离村庄居民生活区域和水源地,城区10km范围内不允许建养殖场、屠宰场。规范畜禽养殖场养殖技术,对于生活用水、污水、污染物进行无害化处理后再排放。实现传统养殖模式向现代养殖—生态—环保生产过程转变。
3.2推广生态养殖新技术,提高标准化生产水平在防治畜禽养殖污染的基本上以“方便,经济,有效”为原则,综合利用为主,实现畜禽养殖生态化。推广畜禽污染物—沼气—作物或淡水养殖生态循环模式。推广饲料中添加有益菌和猪舍生物发酵床,减少污染物排放。推广益生菌,中药饲喂技术替代抗生素使用。严格执行停药期,从而控制畜禽生产中兽药残留。推广疾病防治程序化和实效性。
3.3依照畜禽生产的相关法律和法规,强化畜禽污染物处理的管理认真贯彻执行畜牧业生产中法律法规,对畜禽养殖设定相应的门槛,制定必要养殖标准,对养殖场,屠宰场,农贸市场签订治理责任状,对违法违规行为要有明确惩罚。使畜禽生产纳入规范化,制度化,法制化的轨道上来。
3.4建立病死畜禽收集和集中无害化处理制度随着畜禽养殖规模加大,养殖量猛增,按养殖畜禽数量10%死亡率计算,全年需处理病死畜禽数量是十分可观的。建立相应无害化处理制度,不仅减少大量细菌,病毒传播和传染,而且减少污染环境,还能变废为宝,取得一定经济效益。