白兆鵬，朱海生，高云峰

（1.黑龍江省獸藥飼料監(jiān)察所，哈爾濱 150069；2.西南大學(xué)榮昌校區(qū)動(dòng)物科學(xué)系，重慶 402460）

隨著畜牧業(yè)規(guī)模養(yǎng)殖的發(fā)展，畜禽生產(chǎn)的氨氣排放已成為主要的空氣污染問(wèn)題之一，歐洲環(huán)境署對(duì)28個(gè)歐洲國(guó)家的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，92%的氨氣排放來(lái)自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，其中80%來(lái)自畜禽廢棄物[1]。在亞洲的一些國(guó)家，畜禽生產(chǎn)排放的氨氣約占人類活動(dòng)造成氨氣排放總量的30%。氨氣不僅影響人畜健康，而且大氣中的氨氣沉降后，會(huì)造成土壤和水體的酸化以及生態(tài)系統(tǒng)的富營(yíng)養(yǎng)化[2－4]。因此，減少畜禽生產(chǎn)過(guò)程的氨氣排放對(duì)保護(hù)人畜健康和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

針對(duì)目前畜禽生產(chǎn)過(guò)程中的氨氣排放問(wèn)題，科研人員通過(guò)大量試驗(yàn)研究畜禽生產(chǎn)過(guò)程中氨氣的減排與控制技術(shù)，為氨氣的減排提供了參考依據(jù)。但目前對(duì)氨氣的研究主要集中在氨氣濃度對(duì)畜禽健康及生產(chǎn)力的影響上，而針對(duì)于氨氣對(duì)環(huán)境的影響研究相對(duì)較少。本文就目前畜禽生產(chǎn)過(guò)程中氨氣排放控制措施的研究現(xiàn)狀作一綜述，為中國(guó)開(kāi)展氨氣減排措施的制定提供參考。

1 日糧調(diào)控

糞便中氮主要來(lái)自畜禽日糧中未消化的氮，通過(guò)調(diào)整日糧蛋白和氨基酸含量，降低畜禽氮的排泄量，氨氣的排放因此而減少[5]。研究表明，降低豬日糧的粗蛋白和補(bǔ)充氨基酸可以減少糞便中氮排泄的28%～79%[6]。Panetta等將豬日糧粗蛋白含量從17%降低到14.5%，氨氣的排放率從2.46降低到1.05 mg·min－1[7]。Connell等人的研究也得到相似的結(jié)果，豬日糧粗蛋白從16%增加到22%，糞漿氨氣排放也隨之增加[8]。還有研究表明，在日糧中添加沸石、益生菌、植物油和酶制劑也可以降低豬糞和牛糞中氨氣的排放[9－12]。廖新娣等的研究表明，在生長(zhǎng)豬日糧中添加活菌劑0.05%，連續(xù)使用10 d后，尿中總氮和氨氮降低25%和38%，舍內(nèi)氨含量降低了40.28%～56.46%[13]。此外，通過(guò)日糧調(diào)控可以降低尿液的pH，氨氣的排放也隨之降低。研究表明，在牛日糧中添加負(fù)離子鹽類和較高水平的可發(fā)酵碳水化合物可使牛尿液的pH＜6.0[14－15]。在豬日糧中添加有機(jī)酸或者鈣和磷鹽類可以降低尿液的pH，降低了豬糞便中的氨氣排放[16]。

2 減少糞便中揮發(fā)性氮

通常情況下，糞便中氨氣的排放主要受NH3和NH4+濃度的影響，因此，通過(guò)降低揮發(fā)性氨的濃度可以減少氨氣的排放，通過(guò)糞尿分離、尿酶抑制劑的應(yīng)用、降低pH和非揮發(fā)性氨的生物轉(zhuǎn)化等方法都可以減少氨氣的排放。

2.1 通過(guò)糞尿分離技術(shù)減少氨氣排放

家畜尿液中氮主要是以尿素形式存在，而糞中氮主要是有機(jī)氮。在排泄后的幾天內(nèi)，尿素會(huì)被脲酶分解為NH4+。脲酶存在于糞中，而不是在尿液中。糞尿分離避免了糞中脲酶與尿液中尿素的接觸，因此降低了氨氣的排放。有研究發(fā)現(xiàn)，使用傳送帶將豬糞尿分離，可以減少氨氣排放達(dá)47%～49%。此外，不同地面配置也可以有效地實(shí)現(xiàn)糞尿分離，如使用漏縫地板、將地面設(shè)置一定坡度等方法。Braam等將牛舍地面設(shè)置3%的坡度來(lái)分離糞尿，氨氣的排放降低了21%[17]。馮偉等試驗(yàn)結(jié)果表明，從自然界中篩選高效除臭菌株，降低氨氣濃度，可達(dá)到治理惡臭、改善空氣質(zhì)量的目的[18]。

2.2 脲酶抑制劑

當(dāng)糞與尿混合后，糞便中的脲酶會(huì)迅速把尿素或尿酸水解為NH4+－N，而脲酶抑制劑會(huì)阻斷水解，從而減少糞便中氨氣的排放。有試驗(yàn)表明，在豬和牛糞漿中添加脲酶抑制劑環(huán)己磷酰三胺和苯基磷酰二胺有效的抑制了尿素的水解。Parker等的研究發(fā)現(xiàn)，使用脲酶抑制劑N－丁基硫代磷酰三胺抑制尿素的水解，氨氣排放降低了49%～69%[19]。脲酶抑制劑在實(shí)驗(yàn)室條件下已顯示出抑制氨氣排放的作用，但缺乏生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果。

2.3 降低糞便pH

糞便中氨氣的排放主要受溫度和pH的影響，當(dāng)溫度恒定時(shí)，pH決定了糞便中NH4+和NH3的平衡。較低的pH會(huì)減少糞便中NH3含量，因此降低了氨氣排放。當(dāng)糞便的pH達(dá)到7～10，氨氣排放量達(dá)到最大，當(dāng)pH約為4.5時(shí)，幾乎沒(méi)有氨氣排放。有研究發(fā)現(xiàn)，在每升牛糞漿中添加鹽酸240 mg，氨氣排放降低了90%。除了使用鹽酸，還有一些研究通過(guò)使用硫酸、磷酸、硫酸鋁鉀等試劑酸化畜禽糞便，對(duì)減少氨氣排放都起到了顯著效果。

2.4 添加沸石

沸石是一種陽(yáng)離子交換材料，對(duì)NH4+有較高的親合力。Protejoie等發(fā)現(xiàn)，在豬糞便貯存和田間利用過(guò)程中使用沸石可以降低氨氣排放71%[20]。有研究人員評(píng)估了沸石對(duì)降低家禽糞便氨氣排放的影響，研究結(jié)果表明，使用5%沸石可使氨氣排放降低81%，且沸石對(duì)降低液體糞便氨氣排放更有效。

3 清糞頻率

畜禽舍內(nèi)的糞便是氨氣的主要來(lái)源。糞便在舍內(nèi)存在的時(shí)間越長(zhǎng)，氨氣排放的越多，及時(shí)清除舍內(nèi)糞便對(duì)于減少舍內(nèi)氨氣排放至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，相比8周清糞間隔，2～3 d清糞間隔可以減少舍內(nèi)氨氣排放達(dá)46%。增加沖洗頻率和用水量可以進(jìn)一步減少氨氣的排放。但是，增加沖洗頻率和沖洗水量會(huì)加大后期污水處理的難度和費(fèi)用，應(yīng)綜合考慮減少氨氣排放和沖洗水用量之間的關(guān)系。

4 地面類型

不同地面類型對(duì)舍內(nèi)氨氣排放有一定影響。Kavolelis對(duì)漏縫地板、實(shí)心地面和使用墊草的豬舍氨氣排放進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，實(shí)心地面、漏縫地板和使用墊草豬舍氨氣排放系數(shù)分別為6.94、7.71和3.08 g·d－1·頭－1[21]。Philippe等也對(duì)漏縫地板和使用墊草的育肥豬舍氨氣排放進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，漏縫地板豬舍氨氣排放系數(shù)為 6.2 g·d－1·頭－1，而使用墊草豬舍氨氣排放系數(shù)為 13.1 g·d－1·頭－1[22]。汪開(kāi)英等對(duì)不同地面結(jié)構(gòu)的育肥豬舍氨氣排放系數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明，半縫隙地面豬舍、實(shí)心地面豬舍、生物發(fā)酵床豬舍內(nèi)氨氣排放系數(shù)分別為9.47、11.23 和 4.27 g·d－1·頭－1[23]。

5 小 結(jié)

目前，如何有效減少和控制舍內(nèi)氨氣排放已成為相關(guān)研究人員關(guān)注的問(wèn)題，科研工作者從營(yíng)養(yǎng)調(diào)控、糞便管理以及畜舍地面類型等方面對(duì)氨氣排放進(jìn)行了研究，為氨氣減排制度的制定提供了參考。我國(guó)對(duì)畜舍氨氣排放的研究相對(duì)較少，因此，應(yīng)該針對(duì)實(shí)際飼養(yǎng)情況，參考國(guó)外相關(guān)研究結(jié)果，對(duì)我國(guó)畜禽飼養(yǎng)過(guò)程中氨氣排放做進(jìn)一步研究，為氨氣減排措施的制定提供依據(jù)。

[1]DENR－DAQ.Status report on emissions and deposition of atmo?spheric nitrogen compounds from animal production in North Car?olin[C].North Carolin:Department of Enviroment and Natural Re?sources,1999.

[2]程志斌,李曉珍,廖啟順,等.畜禽環(huán)保型飼料開(kāi)發(fā)的必要性[J].飼料博覽,2011（1）:15－17.

[3]彭里.重慶市畜禽糞便污染調(diào)查及防治對(duì)策[D].重慶:西南農(nóng)業(yè)大學(xué),2004.

[4]Haruta S,Cui Z,Huang Z,et al.Construction of a stable microbial community with high cellulose－degradation ability[J].Appl Micro?biol Biotechnol,2002,59（4－5）:529－534.

[5]Satter L D,Klopfenstein T J,Erickson G E.The role of nutrition in reducing nutrient output from ruminants[J].Journal of Animal Science,2002,80（2）:143－156.

[6]Canh T T,Aarnink A J A,Schulte J B,et al.Dietary protein af?fects nitrogen excretion and ammonia emission from slurry of grow?ing－finishing pigs[J].Livestock Production Science,1998,56:181－191.

[7]Panetta D M,Powers W J,Xin H,et al.Nitrogen excretion and am?monia emissions from pigs fed modified diets[J].Journal of Envi?ronmental Quality,2006,35:1 297－1 308.

[8]Connell O J M,Callan J J,Doherty O J V.The effect of dietary crude protein level,cereal type and exogenous enzyme supplemen?tation on nutrient digestibility,nitrogen excretion,faecal volatile fatty acid concentration and ammonia emissions from pigs[J].Ani?mal Feed Science and Technology,2006,127:73－88.

[9]Kim J H,Kim S C,Ko Y D.Effect of dietary zeolite on the perfor?mance and carcass characteristics of finishing pigs[J].Journal of Animal Science and Technology,2005,47:555－564.

[10]Han Y K,Shin H T.Effects of antibiotics,copper sulfate and pro?biotics supplementation on the performance and ammonia emis?sion from slurry in growing pigs[J].Journal Animal Science Tech?nology,2005,47:537－546.

[11]Leek A B G,Beattie V E,O Doherty J V.The effects of dietary oil inclusion and oil source on apparent digestibility,faecal volatile fatty acid concentration and manure ammonia emission[J].Animal Science,2004,79:155－164.

[12]Smith D R,Moore P A,Haggard Jr B E,et al.Effect of aluminum chloride and dietary phytase on relative ammonia losses from swine manure[J].Journal of Animal Science,2004,82:605－611.

[13]廖新娣,吳楚泓.活菌制劑改進(jìn)豬氮轉(zhuǎn)化和減少豬舍氨氣的研究[J].家畜生態(tài),2002,23（2）:20－23.

[14]Bowman G R,Beauchemin K A,Rode L M.Acidification of urine by feeding anionic products to non－lactating dairy cows[J].Cana?dian Journal of Animal Science,2003,83:319－321.

[15]Mellau L S B,Jorgensen R J,Bartlett P C,et al.Effect of anionic salt and highly fermentable carbohydrate supplementation on urine pH and on experimentally induced hypocalcaemia in cows[J].Acta Veterinaria Scandinavica,2004,45:139－147.

[16]Kim I B,Ferket P R,Powers W J,et al.Effects of different dietary acidifier sources of calcium and phosphorus on ammonia,meth?ane and odorant emission from growing－finishing pigs[J].Asian Australasian Journal Animal Science,2004,17:1 131－1 138.

[17]Braam C R,Smits M C J,Gunnink H,et al.Ammonia emission from a double－sloped solid floor in acubicle house for dairy cows[J].Journal of Agricultural Engineering Research,1997,68（4）:375－386.

[18]馮偉,周曉芬,楊軍芳,等.雞糞高效除臭菌的組合篩選研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,13（10）:86－88,92.

[19]Parker D B,Pandrangi S,Greene L W,et al.Rate and frequency of urease inhibitor application for minimizing ammonia emissions from beef cattle feedyards[J].Transactions of the ASAE,2005,48:787－793.

[20]Portejoie S,Martinez J,Guiziou F,et al.Effect of covering pig slur?ry stores on the ammonia emission processes[J].Bioresource Tech?nology,2003,87（3）:199－207.

[21]Kavolelis B.Impact of animal housing systems on ammonia emis?sion rates[J].Polish J of Envrion Stud,2006,15（5）:739－745.

[22]Philippe F X,Laitat M,Canart B,et al.Comparison of ammonia and greenhouse gas emissions during the fattening of pigs,kept ei?ther on fully slatted floor or on deep litter[J].Lvestock Science,2007,111（1－2）:144－152.

[23]汪開(kāi)英,代小蓉,李震宇,等.不同地面結(jié)構(gòu)的育肥豬舍NH3排放系數(shù)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2010,41（1）:163－166.