江西農業(yè)大學動物科技學院 劉英俊 蘭方菲 吳紅翔 黃愛民 舒鄧群＊

江西科技師范學院 朱曉華

為了促進動物的生長，提高飼料利用率，改善家畜肉質和體型，在動物飼料中通常添加各種微量元素，其中，銅是動物體內必需的微量元素之一，在機體新陳代謝、生長發(fā)育、維持生產(chǎn)性能等方面均具有重要作用；高鋅可促進斷奶仔豬采食，提高生長速度和改善飼料轉化率；鎘存在于飼料原料中，進食少量的鎘即能對動物生產(chǎn)性能產(chǎn)生不良影響，甚至導致動物中毒。本文就微量元素銅、鋅和鎘對家畜的作用及其對環(huán)境的危害，為其合理使用和防治環(huán)境污染提供參考依據(jù)。

1 微量元素銅對畜禽的作用及其對環(huán)境的影響

銅是動物體內的必需微量元素之一，在機體新陳代謝、生長發(fā)育、維持生產(chǎn)性能等方面均具有重要作用。研究表明，高銅飼料作為一種高效、廉價的促生長添加劑在養(yǎng)豬生產(chǎn)中被廣泛應用 （鄒曜宇，2010）。

1.1 微量元素銅對畜禽的作用 銅在動物生產(chǎn)中的功效不僅在于其營養(yǎng)作用，而是其高劑量時的促生長作用。梅紹鋒等（2009）在基礎日糧中分別添加2500 mg/kg鋅 （氧化鋅）和250 mg/kg銅（硫酸銅），研究其對斷奶仔豬生產(chǎn)性能、消化生理和盲腸微生物數(shù)量的影響，結果發(fā)現(xiàn)，日糧添加高鋅和高銅使仔豬全期（1～4周）平均日增重分別提高19.92%（P＜0.05）和 23.24%（P＜0.01）。高鋅和高銅均能提高仔豬胃蛋白酶和胰淀粉酶活性，改善回腸、空腸和十二指腸絨毛高度及腸段絨毛高度與隱窩深度之比，其中回腸絨毛高度/隱窩深度顯著增加 （P＜0.05），且高銅組空腸絨毛高度/隱窩深度顯著高于對照組（P＜0.05）和高鋅組（P＜0.05），此外，高鋅和高銅有降低盲腸大腸桿菌、乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)量的趨勢，但差異不顯著（P＞0.05）。綜合看來，高銅和高鋅能改善斷奶仔豬生產(chǎn)性能，提高養(yǎng)分消化率及消化酶活性，且高銅促生長效果優(yōu)于高鋅。

1.2 微量元素銅對環(huán)境的影響

1.2.1 對土壤的影響 農業(yè)部1224號文件中推薦在配合飼料或全混合日糧中豬銅的添加量為3～6 mg/kg；家禽為 0.4～10.0 mg/kg，而在我國飼料中添加高銅或高鋅較為普遍，隨著飼料中銅、鋅添加量的增加，其排泄量直線上升，尤其是銅排泄量，當日糧銅水平由20 mg/kg增加到100 mg/kg時，其排出量提高3.8倍，當日糧銅水平增加到250 mg/kg，排出量提高 7.9 倍（何萬領等，2005）。而這些超量的微量元素隨著糞污排入到環(huán)境土壤中，最終給土壤帶來嚴重危害。

土壤中的含銅量一般為1～20 mg/kg，當土壤中的含銅量高于此數(shù)值時就會對土壤造成影響，土壤微生物是土壤的重要組成部分，當銅含量達100 mg/kg時可破壞微生物蛋白質結構，使微生物因蛋白變性而死亡，造成土壤板結，土壤肥力下降（馮國明，2010）。土壤酶是土壤生態(tài)系統(tǒng)的一個重要組成部分，其活性是土壤具有生物活性的一種表征（黃永杰等，2009）。賈彥博等（2009）通過室內培養(yǎng)試驗，研究了土壤銅污染對土壤微生物基礎呼吸及土壤脲酶、脫氫酶、酸性磷酸酶的影響，結果表明，在低水平銅（≤100 mg/kg）添加量下土壤微生物基礎呼吸呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，而隨著土壤銅添加水平的進一步提高（＞100 mg/kg），微生物基礎呼吸作用迅速增強；土壤脲酶則隨著銅含量的增加呈現(xiàn)出不斷下降趨勢，土壤磷酸酶活性則表現(xiàn)為在低水平添加量下上升，而隨著添加水平的進一步提高迅速降低。

1.2.2 對水體的影響 在我國，生豬、家禽糞水年排放總量約達60億t，大量的需氧腐敗有機物如不經(jīng)處理流入水體，會使水里氧含量下降，同時生產(chǎn)過程中大量使用的促生長劑-金屬化合物及病菌等，進入水源會對人畜造成危害。畜禽場污水進入水體，其中銅對水生生物毒性很大，在水中濃度為0.5 mg/kg時，能使35%～100%的原生淡水植物死亡。對魚類，銅96 h的半致死量為0.1 mg/kg（辜玉紅等，2005）。高劑量的銅可造成魚類胚胎孵化率降低和畸形率增加，對于仔魚、稚魚和幼魚也有較大毒性作用，嚴重者可致死（蔡文超等，2009）。

2 微量元素鋅對畜禽的作用及其對環(huán)境的影響

2.1 微量元素鋅對畜禽的作用 景翠等（2011）研究表明，甘氨酸鋅可以促進仔豬銅、鋅吸收，提高生長速度和飼料轉化率，促進斷奶仔豬采食；另外，甘氨酸鋅還可提高血清銅、鋅水平和血液白細胞、淋巴細胞數(shù)量及血清球蛋白和抗體水平，并能提高仔豬超氧化物歧化酶和乳酸脫氫酶活性和機體抗氧化能力。吳玉臣等（2008）研究表明，氨基酸螯合鋅可顯著提高斷奶仔豬血清中總蛋白、白蛋白、球蛋白和免疫球蛋白IgA、IgM、IgG的含量；顯著提高血清中抗體水平和淋巴細胞轉化率 （P＜0.05），改善仔豬的細胞免疫和體液免疫功能。李萬軍和張德威（2011）發(fā)現(xiàn)，添加蛋氨酸螯合鋅能提高肉雞生產(chǎn)性能，降低腿病發(fā)生率及死亡率。

2.2 微量元素鋅對環(huán)境的影響

2.2.1 對土壤的影響 生產(chǎn)實踐中斷奶仔豬日糧中添加的鋅高達2500～3000 mg/kg，其中90%～95%從糞便中排出。辜玉紅等（2005）研究豬日糧中添加不同劑量鋅對環(huán)境污染程度，結果表明，高劑量鋅（3000 mg/kg）通過豬體內消化吸收后，風干糞樣中鋅可高達16832.26 mg/kg，極顯著高于低劑量及正常需要組。如此高劑量的糞鋅排泄入環(huán)境中，將對環(huán)境造成極大的污染，將使土壤鋅積累而導致植物生長受阻。有研究表明，分別采用飼喂含鋅微量元素添加劑飼糧的豬排出的豬糞 （試驗豬糞）和飼喂未添加鋅飼料的豬排出的豬糞（普通豬糞）作小麥-水稻盆栽試驗，供試土壤為酸性黃壤、中性沖積土、石灰性紫色土；結果表明，試驗組三種土壤均是隨著豬糞施用量的增大，土壤全鋅殘留量和有效鋅含量愈高，若每年以小麥-水稻輪作方式種植，長期施用高鋅豬糞（以施用量最低10 g/盆計），根據(jù)土壤pH的不同，則12～28年土壤中鋅含量可能超過國家土壤環(huán)境質量標準的二級標準，并且pH愈低，情況愈嚴重（楊定清和傅紹清，2000）。

2.2.2 對水體的影響 隨著現(xiàn)代養(yǎng)殖場規(guī)模的不斷擴大，若含高濃度鋅的糞便一旦污染水源，水中鋅過高時，可影響水的味道，嚴重污染時，造成草木不生，魚蝦大量死亡。鋅對魚類和水生生物的毒性很大，故漁業(yè)水質要求鋅含量在0.1 mg/L以下，水中鋅濃度為10 mg/L時可使水變渾濁，4 mg/L時就會產(chǎn)生異味，并明顯抑制水體生物氧化作用（馮國明，2010）。 徐關文（1982）研究表明，魚類胚胎發(fā)育狀況隨鋅濃度的增加和接觸時間的延長，致毒作用愈為明顯；鰱魚、墉魚和草魚出苗時對鋅的最大耐受濃度為1.6～2.5 mg/L，孵出5 d死亡濃度為0.6～1.0 mg/L。孵出10 d時，有毒性影響濃度為0.4～0.6 mg/L，無明顯影響的濃度在0.25 mg/L以下。鋅對胚胎與胚后發(fā)育的毒性反應，主要表現(xiàn)為胚胎的急性中毒死亡以及致畸作用，另外，還觀察到較高的鋅濃度對卵膜有明顯的收斂作用，說明鋅對水生生物有劇毒作用。

3 微量元素鎘對畜禽的作用及其對環(huán)境的影響

鎘是環(huán)境中毒性最強的重金屬元素之一，進食少量的鎘即能對動物生產(chǎn)性能產(chǎn)生不良影響，并可導致動物發(fā)生中毒（鐘寧和姜潔凌，2005）。

3.1 微量元素鎘對畜禽的作用 鎘中毒后，主要是對動物機體的腎臟、肝臟、骨骼、生殖系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、胃腸系統(tǒng)造成損傷（余萍，2010）。近年來有關鎘的大量研究表明，鎘對畜禽等動物的生殖系統(tǒng)和功能可產(chǎn)生較強的毒副作用，能引起雄性動物睪丸和附睪在組織、形體甚至細胞上發(fā)生明顯的改變，主要表現(xiàn)為精子數(shù)量減少、活性下降、畸形率上升以及干擾其他微量元素的吸收等。楊淑華等（2010）研究鎘對雌性海蘭白雞卵巢發(fā)育及性激素水平的影響，結果表明，鎘影響雞的生長性能，抑制卵巢發(fā)育，降低血清E2、P4含量，且呈明顯的時間-劑量效應關系。此外，有研究表明，鎘在雛雞體內各組織器官的分布隨飼料中鎘含量的增加而增加（邵明東等，2010）。

3.2 微量元素鎘對環(huán)境的影響

3.2.1 微量元素鎘對土壤的影響 畜禽糞便直接排放于地表，或直接用于施肥，容易造成土壤孔隙阻塞，土壤透氣、透水性下降，引起土壤板結，其中，豬糞作用尤其明顯（蘭宗寶等，2009）。土壤中鎘的存在形態(tài)有很多，大致可分為水溶性鎘和非水溶性鎘兩大類，離子態(tài)和絡合態(tài)的水溶性鎘，如CdCl2、Cd（WO3）2等能被作物吸收，對生物危害大；而非水溶性鎘CdS、CdCO3等不易遷移，且不易被作物吸收，但隨環(huán)境條件的改變二者可互相轉化（魯如坤，2000）。研究表明，鎘在pH較高，尤其是含有較多CaCO3的堿性土壤中活性低，不易移動，而在酸性條件下則易遷移，毒性增強（張興梅等，2010）。張昀等（2010）采用室內模擬培養(yǎng)的方法，對鎘污染土壤脲酶動力學特征進行了研究，結果表明，脲酶活性隨著培養(yǎng)時間的增加而降低，并在第6天達到最大抑制程度；同一培養(yǎng)時間內，隨著鎘濃度的增加，土壤脲酶活性呈現(xiàn)降低的趨勢。

3.2.2 對水體的影響 畜牧場污水來自于圈舍、飼養(yǎng)設備的清洗及生活污水等。污水未經(jīng)處理排入江河湖庫，對水生生物產(chǎn)生了重大的危害作用，其中，鎘對魚類的危害最為嚴重。馬廣智等（1995）研究指出，鎘能使鯉魚血清中促性腺激素水平降低，生長激素水平升高。陳劍興等（2004）在研究鎘對鯽特異性免疫力的影響時指出，鎘對鯽反向間接血凝抑制抗體效價始終存在著抑制作用并且有劑量-效應關系和時間-效應關系。

水產(chǎn)配合飼料及其原料中的鎘主要以蛋白結合態(tài)存在，以烏賊內臟粉為鎘源調制的不同鎘含量飼料，研究其對魚、蝦、蟹的影響，結果證實，以Cd-MT為主體的有機結合態(tài)鎘對水產(chǎn)動物的毒理效應和代謝作用與離子態(tài)鎘（Cd2+）存在著明顯的差異，其在水產(chǎn)動物肌肉中的再累積不明顯，未發(fā)現(xiàn)對養(yǎng)殖動物的毒害作用和鎘的累積放大現(xiàn)象（林建云等，2008）。

4 改善措施

綜上所述，微量元素銅、鋅和鎘對環(huán)境的影響巨大，其在環(huán)境中的殘留放大作用會對環(huán)境產(chǎn)生不可逆的危害。因此，為保障人類的健康及生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，應盡量避免高劑量的添加微量元素，尋求更科學的、生態(tài)的方法來提高生產(chǎn)。

近年來，新的有機微量元素銅源，如賴氨酸銅、蛋氨酸銅、銅氨基酸螯合物、銅蛋白鹽等產(chǎn)品已逐漸引入現(xiàn)代畜牧生產(chǎn)中。使用有機銅，可使糞中可溶性銅含量減少，降低銅對水源的可能污染，從而減輕了畜牧業(yè)對水體、環(huán)境和水生動物生存的威脅。由于有機銅以螯合銅的形式存在，減少了其對鐵和鋅的拮抗作用以及對飼料中維生素和脂肪酸過氧化的破壞作用，從而可降低在飼料中的添加量（陳志敏等，2008）。飼料中的鎘主要來源于飼料原料（如魚粉、礦物質添加劑等）以及加工過程，目前，開發(fā)重金屬吸附劑是減輕飼料鎘危害的重要途徑（劉淑蘭等，2011）。

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