徐淑玲

（南昌市動物衛(wèi)生監(jiān)督所，南昌330029）

1 “豬-沼-果”模式

“豬-沼-果”模式就是把植物生產(chǎn)、動物消化和微生物還原三者有機結(jié)合而形成的一種生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。該模式是依托山地、農(nóng)田、水面、庭院等資源，利用“沼氣池、豬舍、廁所”三結(jié)合工程，因地制宜開展“三沼（沼氣、沼渣、沼液）”綜合利用，從而實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)資源的高效利用和生態(tài)環(huán)境建設，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，增加農(nóng)產(chǎn)品收入。該技術于1989 年李利民在《魚、豬、沼、果等復合生態(tài)養(yǎng)魚技術總結(jié)》中提出，自1996 年起“豬-沼-果”模式陸續(xù)在江西、湖南、貴州、福建等多個省的縣鄉(xiāng)實施，并有相關的文獻表明“豬-沼-果”模式對增加農(nóng)村的能源，增加農(nóng)民收入，促進新農(nóng)村建設有著重要意義。

2 重金屬在“豬-沼-果”模式中的現(xiàn)狀

2.1 重金屬在生豬養(yǎng)殖中現(xiàn)狀

常用微量元素中的Cu、Fe、Zn、Mn、Se、Cr 等都屬于重金屬。在肉豬養(yǎng)殖過程中，為了預防疾病和促進豬生長，飼料中往往添加大量的Cu、Zn和As 等微量元素。這些礦物營養(yǎng)之間具有許多相互作用，增加一種營養(yǎng)物質(zhì)會影響另一種物質(zhì)的吸收，且營養(yǎng)物質(zhì)之間會競爭吸收位點。飼料中礦物元素的拮抗物質(zhì)都會導致某些微量元素無法正常吸收，從而導致微量元素的低利用率[1]。有研究表明，生豬飼料中銅、鋅的利用率僅為20%。

由于飼料中微量元素的不當或過度使用，使大量未被吸收和利用的重金屬元素隨糞便排出，造成土壤和水質(zhì)污染。有研究表明，我國豬糞中重金屬含量明顯高于雞糞、鴨糞[2]。薄錄吉等對覆蓋我國21個省級行政區(qū)的1412個豬糞樣品的分析得出，在21 省市中，豬糞中Cu、Zn、As、Cd 和Cr 平均含量超標省市分別占到95.2%、85.7%、33.3%、20%和5.26%。并且在其中有豬飼料數(shù)據(jù)的11 省市中，豬飼料Cu 含量超標的樣品數(shù)量占到100%（四川除外，為75%），超標倍數(shù)在13.2～49.0 之間。豬飼料Zn 含量超標的樣品數(shù)量占到60.0%～100%，超標倍數(shù)在1.3～9.5之間[3]。

2.2 沼液和沼渣中重金屬含量現(xiàn)狀

沼氣發(fā)酵是厭氧微生物在厭氧條件下將發(fā)酵底物中的有機物轉(zhuǎn)化為以甲烷和二氧化碳為主要成分的沼氣產(chǎn)品，同時生成液體副產(chǎn)品（沼液）和固體殘渣（沼渣）的生物化學過程。沼液中含有一定量的氮磷鉀等營養(yǎng)物質(zhì)以及腐殖質(zhì)、氨基酸和少量植物生長激素等，故理論上沼液農(nóng)用可促進農(nóng)作物生長、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。但是經(jīng)厭氧發(fā)酵而來的沼液含有毒性強、遷移慢、具有累積性的重金屬，對土壤和糧食安全、人類和動物健康具有一定影響。沼液中的重金屬主要為Pb、Cd、Cu 和Zn 等，來源于養(yǎng)殖過程中微量元素飼料添加劑。依據(jù)歐美國家腐熟堆肥有機物料中重金屬限量標準，我國沼液發(fā)酵原料重金屬含量均有一定量的超標[4]。沼液中的腐殖酸對重金屬具有溶出、吸附與解析作用，一定程度上會增強重金屬的活性[5]。辛格等對江蘇省16家規(guī)?；B(yǎng)殖場的沼氣工程排放沼液進行了成分和重金屬含量的調(diào)查，結(jié)果表明：沼液的pH 值偏高，在7.87～8.57 之間，重金屬元素Cr 普遍超標，As 元素含量基本符合排放標準，然而總氮、總磷含量都嚴重超標[6]。

2.3 施用沼肥對土壤和果實品質(zhì)的影響

有研究指出土壤Cu、Zn 和籽粒Zn 含量隨沼液施用年限增加而顯著增加[7]。賴星等的研究得出類似結(jié)果，連續(xù)3年施用豬糞沼液會增大土壤中重金屬Pb、Cd、Cr、As、Hg 的累積量[8]。植物在受污染的土壤中生長，部分重金屬會轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，而后通過食物鏈渠道進入人體，當重金屬在人體內(nèi)的含量達到一定程度后便會危害人體健康。許衛(wèi)娜在研究沼氣發(fā)酵殘留物對蘋果產(chǎn)量和品質(zhì)以及土壤生態(tài)環(huán)境的影響表明，蘋果對土壤中6種重金屬元素的富集能力為Hg＞Cu＞Cr＞Pb＞Cd、As，在6 重金屬元素中，蘋果對汞元素的富集能力最強，對鎘、砷元素幾乎沒有富集，對鉻、鉛元素的富集能力很弱，對銅元素的富集能力較強[9]。

3 減少“豬-沼-果”模式中重金屬的幾點思考

有機肥是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中非常重要的肥料，沼肥是主要的有機肥之一。施用有機肥是提高作物產(chǎn)量的必要措施，同時也是土壤重金屬的主要輸入途徑之一。如何優(yōu)化“豬-沼-果”模式，降低重金屬在此模式的累積，發(fā)揮“豬-沼-果”模式優(yōu)勢，將是今后農(nóng)業(yè)研究重點方向。

3.1 減少重金屬在飼料中的投入

首先，嚴把選料標準質(zhì)量關，選用利用率高、安全性高的飼料；其次，注意適量添加金屬元素，源頭上控制糞便中金屬元素含量；最后，推廣應用新型微量化合物，降低畜禽糞便中金屬元素含量。近幾年納米氧化鋅備受相關科研人員的關注，據(jù)報道氧化鋅的表面積與其抑菌功能呈線性關系，表面積越大，其抑菌效果越強，納米氧化鋅具有比表面積大、表面能高等納米材料所特有效應外，還具有其他無機Zn 無法比擬的生物活性高、吸收率高、抗氧化性能高等優(yōu)勢。此外，科研人員利用黏土、生物炭等天然材料制備出一種功能化納米復合材料，這種材料具有大量活性基團，可以高效抓取有機肥中的砷、銅等重金屬離子，有效抑制其活性和毒性，阻止其與作物根系接觸，降低在作物中的富集量，提高糧食安全性。

3.2 調(diào)控厭氧發(fā)酵條件降低重金屬有效性

沼氣工程因進料濃度、水力滯留時間以及容積負荷、氣候等條件不同導致沼液營養(yǎng)成分相差較遠，最終對畜禽糞便的處理效果表現(xiàn)出差異。有研究指出，溫度因素對豬糞厭氧發(fā)酵過程有較大的影響。就目前關于溫度對畜禽糞便沼氣發(fā)酵過程中重金屬的形態(tài)影響的研究指出，20℃條件下發(fā)酵后的沼渣和沼液中重金屬有效性低于35℃條件下發(fā)酵后的沼渣和沼液中重金屬有效性[10]。魏世清等研究指出，不同月份豬場糞污經(jīng)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼液營養(yǎng)成分差異較大。3 月沼液中汞、鋅、銅含量均低于6月和8月沼液各重金屬含量[11]。

3.3 重金屬土壤修復

土壤污染的治理時間十分長，其產(chǎn)生的危害不可逆，嚴重影響我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，因此對土壤重金屬的治理與修復迫在眉睫。目前，土壤中重金屬的修復分為：固化/穩(wěn)定化法，同位/異位淋洗法，物理方法，化學還原，植物修復，微生物修復方法等。其中，固化/穩(wěn)定化法，同位/異位淋洗法，物理方法，化學還原和植物修復均有一定的局限性，如工程浩大，費用昂貴，二次污染隱患或修復時間漫長等特點。目前，微生物處理技術在現(xiàn)在的研究前景頗為可觀，從對環(huán)境處理的角度來說，微生物處理的較物理化學方法相比，更不容易造成污染，并且對污染物的處理效果較好，微生物在土壤中的自我繁殖，也可以保證長時間地處理，達到預計效果，完成對污染的治理。目前，已經(jīng)有一些運用修復技術取得顯著成效的實例，如對來自北京市區(qū)和云南省昆明市郊區(qū)土壤的污泥堆肥試驗表明，粉煤灰對污泥中的Cu、Zn、Pb 有一定的鈍化效果[12]。在湖南省、廣西省等南方省份的研究證實，施用硅肥可顯著降低水稻、甘蔗等作物對Cd、As 等重金屬的吸收。

3.4 重金屬低富集品種篩選

利用不同品種的同一種作物對重金屬離子的吸收能力和富集程度不同的原理，按照國內(nèi)外相關標準允許限量或推薦限量，篩選重金屬低富集品種，減少農(nóng)田土壤重金屬向食物鏈中遷移富集，是輕微、輕度重金屬污染農(nóng)田安全生產(chǎn)的有效途徑。國內(nèi)針對常見的作物，開展了許多相關工作。如在河南省全省種植面積較大的20 個小麥品種中篩選出輕微、輕度重金屬污染土壤Pb低積累品種2 個[13]。在四川省種植面積較大的21 個玉米品種中篩選出Hg 低積累品種4 個、As低積累品種5 個，其中2 個品種為Hg、As 低積累品種[14]。

4 展望

目前，我國在飼料重金屬污染、重金屬污染土壤的修復以及安全利用方面開展了很多研究工作，并取得了大量的成果。但同時飼料重金屬污染還存在技術零散、技術水平低、新技術轉(zhuǎn)化有限等問題。隨著我國對生態(tài)農(nóng)業(yè)重視程度的提高，進一步研發(fā)低成本、易操作、副作用小、符合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際需要的重金屬污染修復技術，優(yōu)化“豬-沼-果”模式具有重要的意義。