微生物治理畜禽糞便臭味的作用機理

徐曉燕 賈恩澤

1.江蘇省南通市如皋市東陳鎮畜牧獸醫站，江蘇南通226571；2.江蘇省南通市如皋市丁堰鎮畜牧獸醫站，江蘇南通226521

畜禽糞便是一種營養豐富的培養基，大量微生物可以利用畜禽糞便進行繁殖，如果不及時利用，就會成為有害微生物的繁殖地。解決畜禽糞便污染的方法主要分為3 類：物理方法，即經適當處理后，將畜禽糞便中現有養分轉化為二次使用的飼料，或者通過直接燃燒來發電；化學方法，即通過厭氧細菌的分解，將畜禽糞便中的有機物轉化為沼氣；生物方法，即通過微生物作用，提高飼料中氮、磷的利用率，減少畜禽糞便的污染排放[1]。本文擬對微生物處理畜禽糞便惡臭的機制進行探討，以期為養殖場糞便處理提供參考。

1 畜禽糞便的產量現狀

改革開放以來，我國農業總產值越來越高，畜牧業已成為農業中一個非常重要的支柱產業。隨著畜禽產品需求量的逐年增加，我國豬、牛、羊、雞、水產養殖業向集約化發展，養殖規模越來越大，與此同時，畜禽糞便的產量也越來越多?；仡欉^去，在傳統的畜禽養殖業中，小規模養殖是主要方式，產生的糞便量很小，主要用于返回田間當作肥料用，畜禽糞便對環境的污染相對較小?？纯船F在，自20 世紀60年代以來，糞肥和其他有機肥逐漸被化肥替代，大量的畜禽糞便未得到適當利用，以致嚴重污染環境、危害牲畜和人類的健康。根據第一次（2007年）全國污染源調查，我國大規模畜禽養殖于2007年產生畜禽糞便2.43 億t，又據據農業部數據（2017年），當前我國每年畜禽糞污產生量約38 億t，但綜合利用率不足60%，給環境帶來的污染問題日益嚴重。

2 畜禽糞便的組成成分

畜禽糞便中的化學成分非常復雜，受飼料水平、日糧組成和個體動物消化能力的影響很大，不同動物糞便的化學成分差別很大。例如，不同家畜和家禽的糞便含水量和礦物質元素是不同的。牛糞的含水量最高，在80%～85%之間，羊糞的含水量約為68%。一般來說，家畜和家禽排泄物的粗蛋白含量高于其飼料，氨基酸含量也很豐富。此外，牲畜糞便中還含有粗脂肪、鈣、鈉、鐵、銅、鋅等營養成分。

3 微生物治理畜禽糞便臭味的作用機理

3.1 降 氨

畜禽生產過程中產生的糞便對環境造成一系列問題，包括養分的過濾、污染物表面的流失和氨氣的揮發。畜禽糞便中氨的揮發增加了空氣中的酸性沉積和地表水的土壤沉積，導致養分富集和土壤酸化，而氨經硝化轉化而來的硝酸鹽可以浸泡在地表水中，一旦被人飲用后會給人們的健康造成極大的危害[2]。因此，通過微生物治理降低畜禽糞便中氨的揮發對優化環境和維護人與動物的健康具有重要意義。NH4+-N 是糞便揮發前氨氣的主要形式，通過微生物治理將糞便中的NH4+-N 轉化為硝酸鹽或亞硝酸鹽，改變糞便中NH4+和NO3-+H+之間的動態平衡是降低糞便中氨氣揮發的有效途徑。

3.2 氨硝化

為了經濟地利用牲畜和家禽的糞便，并為人和動物維持良好的環境，需要有效管理牲畜和家禽的糞便。將畜禽糞便中的NO3-氧化為NO2-有利于糞便管理。NO3在O2的作用下被氧化為NO2-，然后被NO2-氧化為NO3-，這種生物過程被稱為硝化。氨是畜禽糞便中有機氮化合物分解的副產物，而硝化是氮循環中的一個重要步驟，高效氧化和硝化細菌在其中發揮著重要作用，因此，家禽飼養場所氮化具有降低氨、降低家禽飼養場所管理成本、提高家禽健康水平的優點。大量的NO3被土壤硝化細菌氧化為NO2，最終轉化為NO3-。將NO3氧化為NO2的兩種酶是NO3加上單氧基因酶，用于將NO3氧化為羥胺和羥胺氧化還原酶，進一步將羥胺氧化為NO2-。在家禽糞便中使用土壤硝化細菌后，氧化為NO2-，最后氧化為NO3-，可以有效地還原NO3。利用土壤硝化細菌促進畜禽糞便中NO3的硝化，可促進NO3蒸發的減少。然而，土壤中的普通細菌是否能將NO3轉化為NO3-還需要大量的研究來證明，還需要在家禽房中找到適合有效微生物硝化的硝化細菌[3]。以硝化為基礎的微生物調控技術具有成本低、操作簡單、無二次污染的優點，值得推廣。

3.3 NO3 揮發

氨是畜禽糞便中有機氮化合物分解的副產物，畜禽糞便中的微生物活性能增加NO3揮發。在有氧和無氧條件下，隨著糞便的微生物分解，NO3不斷生成，而硝基丙醇和硝基丙酸可作為糞便處理劑，降低NO3揮發。不同水平的鋅處理可以抑制利用微生物的尿素的生長，減少NO3的揮發和氮的損失。在飼料中加入鋅，通過抑制微生物尿酶的活性，可以有效地減少氮的總損失。無論是在飼料中還是糞便中，加入鋅不僅可以通過降低尿酸的分解來抑制微生物尿酸酶的活性，還可以降低其他微生物酶參與糞便中尿酸的有氧分解為NO3的活性。因此，通過抑制微生物的生長和將尿酸轉化為NO3的酶的活性，微生物酶抑制劑在減少NO3的產生和揮發方面起了明顯的作用。

4 微生物治理畜禽糞便污染的發展方向

隨著養殖業的不斷發展，畜禽糞便排放的污染物越來越多，而畜牧業和家禽養殖業是農業的重要組成部分，是農業和農村經濟的支柱產業。雖然牲畜和家禽排泄物可以污染環境，但它也是一個巨大的資源寶庫。如何通過科學方法提高飼養管理水平，減少糞便中有害成分的含量，開發新的糞便處理技術，更充分利用畜禽糞便，是一項未來研究的重要方向。

目前對這方面的研究很多，但效果并不十分理想。今后將篩選出更有效的除臭菌株，用于畜禽糞便污染的微生物處理。在篩選出兼性厭氧NH4+-N降解細菌的基礎上，選擇2～3 種降解細菌，以減少土壤污染[4]。采用所選微生物區系降低雞糞中的氮含量，減少氨氣的排放。此外，結合中藥的助消化功能，可提高飼料報酬、蛋白質和含氮氨基酸的利用率，降低飼料中的臭素先決條件含量，減少糞便的臭味。找出除臭細菌與中草藥的合理比例，從而達到除氨的最佳效果，將是今后畜禽糞便污染微生物處理的發展方向。