吳銀寶，吳根義，廖新俤

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣州 510642；2.嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室，廣州 510642；3.生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣州 510530；4.溫氏食品集團(tuán)股份有限公司，廣東云浮 527400）

規(guī)?；竽翗I(yè)的發(fā)展對(duì)保障“菜籃子”供給具有重要意義，與此同時(shí)造成畜禽養(yǎng)殖污染物排放呈現(xiàn)總量增加、范圍擴(kuò)大和問題加劇的趨勢(shì)，直接阻礙畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。依據(jù)我國(guó)第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)，畜禽養(yǎng)殖業(yè)中水污染物COD排放量為1 000.53 萬t，分別占全國(guó)排放量和農(nóng)業(yè)源排放量的46.67%和93.76%；氨氮排放量11.09萬t，分別占11.51%和51.30%；總氮排放量59.63萬t，分別占19.61% 和42.14%；總磷排放量11.97 萬t，分別占31.95%和56.46%[1]。如此高的畜禽廢棄物和污染物排放量給我國(guó)環(huán)境造成極大的污染風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)分析，2018 年我國(guó)土地環(huán)境承載容量為146 985.99 萬頭豬當(dāng)量，處于超載的省區(qū)占全國(guó)（不含港澳臺(tái)）全部省區(qū)的41.9%，且主要集中在南方，尤其是東南沿海地區(qū)超載狀況更為嚴(yán)重[2]。此外，畜禽糞污中還存在很難完全消除的污染物，如重金屬、獸用抗生素、抗生素抗性基因、抗生素抗性菌、微塑料等，一旦進(jìn)入環(huán)境就可能通過食物鏈影響居民健康[3]。

20 世紀(jì)70 年代末期，清潔生產(chǎn)作為經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施被提出并在全世界逐步推廣應(yīng)用。我國(guó)在1994年提出的“中國(guó)21世紀(jì)議程”中將清潔生產(chǎn)列為重點(diǎn)項(xiàng)目之一。2005 年頒布的《中華人民共和國(guó)畜牧法》也明確了畜牧業(yè)清潔生產(chǎn)的規(guī)定，使畜禽清潔養(yǎng)殖納入了法制化管理軌道。畜牧業(yè)清潔生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)的重要一環(huán)，它是按照可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)把清潔生產(chǎn)引入畜禽養(yǎng)殖中，在為人類提供綠色安全、健康無污染畜產(chǎn)品的同時(shí)，減少養(yǎng)殖廢棄物和污染物的產(chǎn)生和排放，降低畜牧業(yè)生產(chǎn)過程對(duì)人類和環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)。由此可見，畜牧業(yè)清潔生產(chǎn)核心內(nèi)容與畜禽養(yǎng)殖廢棄物綜合治理中源頭減量一致，以預(yù)防為主，盡可能將污染物消除在它產(chǎn)生之前[4]。畜牧業(yè)清潔生產(chǎn)通過采取各種有效措施，從源頭上控制畜禽廢棄物產(chǎn)生量及污染物的排放量，對(duì)畜禽養(yǎng)殖主要污染物減排具有重要意義。本文從飼料調(diào)配和飼養(yǎng)管理等方面綜述與畜禽養(yǎng)殖污染物減排相關(guān)的清潔生產(chǎn)技術(shù)及其效果，為畜禽養(yǎng)殖污染防控提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 優(yōu)化飼料配方減少畜禽污染物排放

畜禽排泄物是畜禽養(yǎng)殖過程排放的主要污染物，其主要來源于消化道內(nèi)未完全消化吸收的飼料。根據(jù)清潔生產(chǎn)的要求，通過科學(xué)合理配制飼料，不僅可以提高動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收效率，還可以減少畜禽排泄物量及其污染物含量，從而實(shí)現(xiàn)源頭減排。

1.1 配制低蛋白質(zhì)氨基酸平衡日糧

氮是畜禽排泄物的主要營(yíng)養(yǎng)成分。理想蛋白質(zhì)指的是氨基酸組成比例與動(dòng)物所需蛋白質(zhì)的氨基酸組成比例完全一致的蛋白質(zhì)，動(dòng)物對(duì)其消化吸收效果最好。低蛋白質(zhì)氨基酸平衡日糧基于理想蛋白質(zhì)概念，采用的蛋白質(zhì)含量低于NRC 等營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，通過添加必需氨基酸使日糧氨基酸組成相對(duì)平衡，以提高畜禽對(duì)蛋白質(zhì)的利用率，促進(jìn)畜禽的生產(chǎn)性能，同時(shí)減少糞尿中氮的含量。我國(guó)配制豬日糧時(shí)粗蛋白含量大都參考美國(guó)NRC 標(biāo)準(zhǔn)，如保育豬、保育豬后期、生長(zhǎng)豬和育肥豬的日糧粗蛋白標(biāo)準(zhǔn)分別為20.9%、18.0%、15.5%和13.2%。表1 總結(jié)了低蛋白飼糧對(duì)不同畜禽污染物的氮減排效果。然而，單方面過度降低粗蛋白水平，會(huì)影響氨基酸的供給平衡，導(dǎo)致小腸絨毛變短并降低生產(chǎn)性能[5]。因此，參照畜牧業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)的要求，在保證畜禽生產(chǎn)性能的前提下，通過平衡飼料氨基酸水平，最大限度地降低蛋白質(zhì)的水平，從而達(dá)到畜禽養(yǎng)殖氮減排的目的。

表1 低蛋白飼糧的氮減排效果Table 1 Effects of low protein diet on nitrogen emission reduction

1.2 精準(zhǔn)化配制飼料

量化飼料成分中生物可利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，準(zhǔn)確滿足畜禽氮、磷和微量礦物質(zhì)的需求，采用階段或集體飼喂模式[11]，也是源頭減排畜禽污染物的重要措施，不同畜禽種類糞便中養(yǎng)分含量如表2 所示。不同品種、生長(zhǎng)階段的畜禽有不同的營(yíng)養(yǎng)需要，飼料配方應(yīng)根據(jù)不同生長(zhǎng)階段的特點(diǎn)不斷優(yōu)化。因此，根據(jù)動(dòng)物不同生長(zhǎng)階段、生理生化特點(diǎn)、環(huán)境條件，采用精細(xì)化的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控，提高消化率的同時(shí)，達(dá)到養(yǎng)分減排的目的。

表2 不同畜禽種類糞便中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量Table 2 Nutrient contents in feces of different livestocks and poultries

飼料中添加鐵、銅、鋅、錳、鉻等礦物質(zhì)，可以促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)，維持機(jī)體健康，改善畜產(chǎn)品品質(zhì)[12]。但微量元素的過量添加、微量元素間的拮抗作用以及飼料保存不當(dāng)均會(huì)降低畜禽對(duì)微量元素的吸收利用率，導(dǎo)致未被吸收利用的微量元素隨糞尿排入環(huán)境中，造成污染[13]。不同畜禽種類糞便中重金屬含量如表3 所示。精準(zhǔn)控制微量元素的添加量或使用有機(jī)微量元素、納米微量元素，可以減少畜禽糞源污染物的排放[14]。

表3 不同畜禽種類糞便中重金屬含量（mg·kg-1）[15]Table 3 Heavy metal contents in feces of different livestocks and poultries（mg·kg-1）[15]

銅和鋅是豬糞中超標(biāo)最為嚴(yán)重的兩類重金屬，其污染主要來源于飼料中無機(jī)銅和鋅的添加。研究證明，在一定范圍內(nèi)降低飼料中銅和鋅的添加量不僅不會(huì)影響豬的生產(chǎn)性能，還能起到很好的減排作用。荷蘭學(xué)者對(duì)2011 年公開發(fā)表的65 篇文章中的214 個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)在生豬5～25 kg階段，飼料中含有152 mg·kg-1的銅可以達(dá)到最佳生長(zhǎng)效果；飼料中含有134 mg·kg-1的銅完全可以滿足5～45 kg 階段豬的生長(zhǎng)需求；而且在生長(zhǎng)和育肥階段，較高濃度的銅對(duì)豬的生長(zhǎng)沒有積極作用，反而會(huì)降低豬的生長(zhǎng)性能[16]。豬在不同生長(zhǎng)階段對(duì)鋅的需求不一樣，其中仔豬需求量最大[17]。有研究表明，在仔豬斷奶后的前6周添加鋅的含量為46～48 mg·kg-1，能達(dá)到最佳的生長(zhǎng)性能和健康狀況[18]，這一結(jié)論顯著低于我國(guó)飼料添加劑安全使用規(guī)范的最高允許水平150 mg·kg-1，對(duì)豬飼料中鋅的添加及污染物減排有很好的指導(dǎo)作用。因此，按照清潔生產(chǎn)原則，精準(zhǔn)化配制飼料成分，特別是控制飼料中微量元素的添加量，對(duì)于動(dòng)物的健康生長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境安全均具有非常重要的意義。

1.3 選擇易消化的飼料原料

畜禽對(duì)所有飼料的消化率都有一定的限度，沒被消化利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被排出體外，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。在較常用的玉米-豆粕型豬飼料中，作為主要氮源的豆粕，豬對(duì)其消化率大約只有76.7%；磷主要以植酸磷的形式存在，而豬缺少相關(guān)消化酶，對(duì)其難以消化利用，造成60%～75%的磷被直接排到環(huán)境中；補(bǔ)充銅、鋅的礦物質(zhì)添加劑主要是硫酸銅和氧化鋅，這些物質(zhì)具有使用方便、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，但生物可利用性低，排放到體外的量多。因此選擇合理、易于消化的飼料原料，不僅可以提高豬對(duì)飼料的消化率，還可以減少污染物排放。目前比較熱點(diǎn)的新替代原料有膨化玉米、發(fā)酵豆粕、有機(jī)礦物質(zhì)和轉(zhuǎn)基因植物原料等（表4）。

表4 易消化的飼料原料特征及其減排效果Table 4 Digestible feed material characteristics and their emission reduction effect

1.4 合理使用飼料添加劑

畜牧業(yè)清潔生產(chǎn)要求飼料添加劑的選擇應(yīng)達(dá)到促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收、減排畜禽養(yǎng)殖污染物的目的，同時(shí)還要明確飼料添加劑的添加方式和添加量，防止畜禽糞污中的養(yǎng)分、重金屬、抗生素、抗性基因等污染物質(zhì)的超標(biāo)，對(duì)環(huán)境造成污染。常用的添加劑有益生菌、酸化劑、酶制劑、凹凸棒石和中草藥等（表5）。

表5 常用的飼料添加劑優(yōu)點(diǎn)及其減排效果Table 5 Advantages of commonly used feed additives and their emission reduction effect

2 加強(qiáng)飼養(yǎng)管理減少畜禽污染物排放

畜禽養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)是一個(gè)全過程控制的生產(chǎn)模式[50]，其中畜禽飼養(yǎng)管理是貫穿于整個(gè)養(yǎng)殖過程的重要組成部分。這需要從加強(qiáng)環(huán)境調(diào)控、強(qiáng)化糞污產(chǎn)生管理、優(yōu)化糞污資源化利用這3 個(gè)方面入手，落實(shí)清潔生產(chǎn)。

2.1 加強(qiáng)環(huán)境調(diào)控

飼養(yǎng)環(huán)境的好壞直接影響到畜禽健康、生長(zhǎng)性能和養(yǎng)分利用率。在精細(xì)化飼養(yǎng)管理過程中，舍內(nèi)環(huán)境條件的精準(zhǔn)控制（如溫度、濕度、光照等）對(duì)畜禽良種性能、飼料營(yíng)養(yǎng)作用的發(fā)揮極為重要，這樣才能最大限度發(fā)揮生產(chǎn)性能和提高資源利用，減少生豬養(yǎng)殖過程中疫病的發(fā)生[51]，減少污染物的產(chǎn)生與排放。

溫度在環(huán)境的諸因素中起主導(dǎo)作用。溫度對(duì)生豬的影響，主要體現(xiàn)在生長(zhǎng)速度與飼料利用率上。溫度過高或過低都會(huì)使豬生長(zhǎng)速度減慢，飼料利用率降低[52-54]。表6、表7 為不同溫度對(duì)豬生產(chǎn)性能的影響。通過調(diào)控溫度，使豬的生長(zhǎng)速度和飼料利用率維持在較好的水平，能達(dá)到減少污染物的產(chǎn)生與排放的目的。

表6 溫度對(duì)70～100 kg豬采食量、增重、能量效益的影響Table 6 Effects of temperature on feed intake，weight gain and energy efficiency for 70～100 kg pigs

表7 各類型豬的適宜溫度（℃）Table 7 Suitable temperature for pigs at different growth stages（℃）

豬舍內(nèi)的空氣濕度也會(huì)影響豬的新陳代謝[55]。在氣溫14～23 ℃、相對(duì)濕度50%～80%的環(huán)境下最適合豬生存（表8）。合適的濕度范圍有利于畜禽高效利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)源頭減排污染物的目的。為了防止?jié)穸冗^高，首先要減少豬舍內(nèi)水汽的來源，少用或不用大量水沖刷豬圈，保持地面平整，避免積水；同時(shí)要設(shè)置通風(fēng)設(shè)備，經(jīng)常開啟門窗。

表8 不同生長(zhǎng)階段豬舍的適宜相對(duì)濕度（%）Table 8 Suitable relative humidity for pigs at different growth stages（%）

豬舍通風(fēng)較差會(huì)在舍內(nèi)蓄積大量二氧化碳、氨、硫化氫和塵埃。豬舍空氣中有害氣體的允許濃度見表9，最大允許值，二氧化碳為3 000 mg·L-1，氨為30 mg·L-1，硫化氫為20 mg·L-1。豬若長(zhǎng)時(shí)間生活在有害環(huán)境中，除引起各種疾病外，還會(huì)導(dǎo)致豬的應(yīng)激綜合征，從而導(dǎo)致畜禽生產(chǎn)力下降10%～20%[56]。通過自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)（表10），可以將有害氣體等排出至舍外，使舍內(nèi)空氣環(huán)境得到保障，有利于提高畜禽營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收和利用率。

表9 豬舍內(nèi)有害氣體允許濃度（mg·m-3）Table 9 Permissible concentration of harmful gases in piggery（mg·m-3）

表10 豬舍內(nèi)適宜的氣流（m·s-1）Table 10 Suitable air flow in piggery（m·s-1）

光照是影響家畜生長(zhǎng)、繁殖的主要環(huán)境因素之一。合理的光照環(huán)境對(duì)豬有促進(jìn)新陳代謝、加速骨骼生長(zhǎng)以及活化和增強(qiáng)免疫機(jī)能的作用，能夠顯著提高豬的繁殖力和生產(chǎn)力。母豬、仔豬和后備種豬每日保持14～18 h 的50～100 lx 的光照時(shí)間，有利于提高畜禽的飼料利用率，減少污染物的排放[57-58]。

2.2 強(qiáng)化糞污產(chǎn)生管理

豬場(chǎng)雨污分流、清污分流系統(tǒng)的設(shè)置能使豬場(chǎng)廢水總量降低[59]。雨水和一些豬場(chǎng)人員生活用水這類污染物含量低或不含污染物的水，若直接并入豬場(chǎng)廢水中，會(huì)導(dǎo)致廢水總量加大，處理難度增大。建立雨污分流和清污分流系統(tǒng)，可將這部分水的流向與高濃度的豬場(chǎng)廢水分隔，提高廢水的處理效率。此外，不同的飲水器類型或飲水方式，動(dòng)物在飲水時(shí)灑漏的情況不一樣。以豬為例，現(xiàn)在常見的飲水器有鴨嘴式、乳頭式、吸吮式（仔豬）及杯式或碗式等[60]；王美芝等[55]對(duì)保育豬階段不同飲水器造成的浪費(fèi)水量進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)每頭保育豬使用鴨嘴式、Swing 式和杯式飲水器造成的浪費(fèi)水量分別為1.93、1.42、1.13 L·d-1。選擇適宜的飲水器也是減少糞污產(chǎn)生量的重要措施。

清糞工藝對(duì)豬場(chǎng)糞污和廢水的產(chǎn)生量以及廢水中各種物質(zhì)的含量有著重要的影響（圖1～圖3）。水沖清糞、水泡清糞和干清糞工藝平均每頭豬用水量分別為35～40、20～25 L·d-1和10～15 L·d-1[61]。采用干清糞（機(jī)械或人工）有助于清潔生產(chǎn)。

2.3 優(yōu)化糞污資源化利用

畜禽飼養(yǎng)規(guī)模要考慮周邊環(huán)境的承載能力。養(yǎng)殖規(guī)模將決定糞污的產(chǎn)生量，若糞污產(chǎn)生量與有效范圍內(nèi)農(nóng)田、果園負(fù)荷量保持相對(duì)均等，可以減少養(yǎng)殖過程中造成的環(huán)境污染。因此，在進(jìn)行豬場(chǎng)選址和建造時(shí)不僅要配備足夠的糞污處理設(shè)備，并且要考察周圍環(huán)境是否有利于未來的發(fā)展。陳貴等[51]進(jìn)行了連續(xù)5 a 田間定位試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水稻種植過程中單獨(dú)施用豬糞30 t·hm-2時(shí)，水稻產(chǎn)量、干物質(zhì)累積量、氮磷累積量及生理利用效率與常量化肥處理相比無顯著差異。種植水稻、玉米和大豆，黑龍江農(nóng)墾每公頃農(nóng)田可承載的豬當(dāng)量分別為37、21 頭和21 頭[62]。規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)配套土地面積等于規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)糞肥養(yǎng)分供給量（對(duì)外銷售部分不計(jì)算在內(nèi)）除以單位土地糞肥養(yǎng)分需求量。主要作物的需肥量如表11 所示，根據(jù)作物需肥量核算養(yǎng)殖場(chǎng)周邊土地承載力，為養(yǎng)殖場(chǎng)配套足夠利用養(yǎng)分的土地，不僅是畜牧業(yè)清潔生產(chǎn)的要求，更是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。

表11 不同作物的目標(biāo)產(chǎn)量和需肥量特征Table 11 Target yields and fertilizer requirements for different crops

3 結(jié)語

養(yǎng)殖端采用清潔生產(chǎn)技術(shù)對(duì)源頭減排畜禽養(yǎng)殖污染有重要貢獻(xiàn)。清潔生產(chǎn)既能夠?qū)崿F(xiàn)畜牧業(yè)內(nèi)部飼養(yǎng)技術(shù)、管理水平和資源利用效率的提升，又能夠?qū)崿F(xiàn)污染物的減排，從而減輕末端的廢棄物處置壓力；從整個(gè)農(nóng)業(yè)來看，養(yǎng)殖糞污是重要的農(nóng)業(yè)有機(jī)肥源，在適度規(guī)模下踐行種養(yǎng)結(jié)合、推進(jìn)糞污資源化利用進(jìn)程，是發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)所不可或缺的。然而，目前畜牧業(yè)清潔生產(chǎn)尚處于探索和實(shí)踐階段，今后應(yīng)配套清潔生產(chǎn)相關(guān)的組織與管理體系，讓清潔生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)我國(guó)畜禽養(yǎng)殖，在提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的同時(shí)，減少畜禽養(yǎng)殖污染物排放，助力畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展。