通過營養調控手段減少畜禽糞便氮排放方法的思考

陳偉如 謝菊蘭 邱美珍 張 星 劉啟紅

（湖南省畜牧獸醫研究所，湖南 長沙410131）

豬肉是我國老百姓主要的蛋白來源， 我國作為世界上最大的豬肉生產國和消費國， 其生豬存欄量占世界總量的48%～50%。 從1981 年我國人均豬肉產量超過世界平均水平， 我國的養豬業就不斷的發展， 并于1997 年超過發達國家平均水平， 人均豬肉產量于2008 年達到34.9 kg，2014年達到41.9 kg， 超過世界其他國家平均水平的3.6 倍。即便是在非洲豬瘟的影響下，我國2019 年生豬存欄量仍達到54419 萬頭。 我國每年畜禽氮排放總量大約為3000 萬噸，其中以豬為代表的單位動物的氮排放量約占60%， 每生產1 千克豬肉就需要排放二氧化碳等值的溫室氣體6.1 kg。 根據我國生豬存欄量， 我國每年約生產4 億噸豬糞尿， 其中氮約330 萬噸、 磷50 萬噸以及氨氮73.55 萬噸。

1 糞污對環境的污染

養殖過程中產生的糞便中的高氮和高磷會對環境造成巨大的污染，主要表現在：1.對空氣的污染。糞便排放后會散發氨氣，氨氣具有強烈的刺激性氣味， 其散發到大氣中不僅會降低空氣質量還能與二氧化硫等氧氮化合物反應，產生硫酸銨、硝酸銨形成顆粒物， 進而造成PM2.5 含量增高。 2.對土壤的污染。 糞便長時間大量的堆積會使得硝化細菌不斷分解糞便中的含氮化合物， 使其產生大量的H+，土壤會在H+的作用下板結、酸化，而硝化細菌生成的硝酸鹽在土壤中的不斷積累會對農作物產生毒害作用。3.對水源污染。糞便的堆積極易通過土壤滲入地下，污染地下水域，同時會使含氮化合物釋放進水源造成水源富營養化， 藻類大量繁殖， 水中氧氣消耗過快， 導致魚類及其他水生生物死亡， 有機膠體物質絮凝沉淀， 加速底泥積累， 破壞水生態平衡。 自2013 年國務院發布《畜禽規模養殖污染防治條例》以來，糞污無害化處理技術不斷進步，以厭氧發酵、好氧生物處理、固液分離系統等技術在大型的集約化養殖廠均有應用。但以上方式均屬于治標不治本，雖然能有效緩解由糞便帶來的污染但也提高了養殖成本。 本文將從營養調控角度討論降低養殖業糞便污染的防治方法。

2 營養調控減少糞便氮排放的方法

糞便中氮排放的根本原因是氮的利用率，而營養調控是最直接有效的提高氮利用率， 減少糞便氮的方式。 糞便中的氮主要是機體未消化的蛋白質和少量的內源性消化酶和脫落的腸道細胞。以豬為例，在生豬養殖中，飼料中的蛋白質只有部分被消化吸收， 未被消化吸收的蛋白質則以氮化合物的形式排出， 所以降低飼料中蛋白質含量則能有效減少糞便中氮的排放量， 但過低的蛋白水平對豬的生長發育有不利的作用。 低蛋白日糧是指按照NRC 1998 的飼養標準將蛋白水平下調2%-4%，然后通過適當添加合成氨基酸，降低蛋白原料的用量來滿足動物對氨基酸需求（即保持氨基酸的平衡）的日糧。 黎學琴等研究發現，在育肥豬上采用降低2%的蛋白水平的日糧能在沒有影響豬生長性能的基礎下減少養殖中甲烷、 氧化亞氮的直接排放量，能降低糞便中氮含量約3gN/頭。甄吉福等研究發現，采用降低1.5%的蛋白水平的日糧飼喂54kg 的育肥豬，對比14%蛋白水平的對照組，降低1.5%的蛋白水平能顯著降低育肥豬的總氮攝入量，降低1.5%的蛋白水平（P＜0.05），提高氮的生物學利用率。此外，在家禽上采用低蛋白日糧也能降低家禽糞便中氮排放。 Bezerra 等研究表明， 在蛋雞17%的蛋白水平上分別降低1.5%和3%蛋白水平能分別降低氮的排放量12%和14%。Ji 等研究表明蛋雞上降低1%的蛋白水平能減少糞便中氮排放8%-10%。 也有研究表明在降低日糧中的蛋白水平后，糞便中pH 顯著降低，pH 的下降能減少糞便中揮發性氨氣的釋放。

纖維是指日糧中的非淀粉多糖、低聚糖、木質素和抗性淀粉等不能被動物直接消化吸收但能被后腸道微生物發酵利用的碳水化合物。 日糧中的纖維本不能直接被動物的消化酶消化吸收的，但近年來的研究表明， 纖維在進入到后腸道后門被后腸道的微生物利用發酵， 產生一系列代謝產物如揮發性脂肪酸， 這些代謝產物能直接促進微生物的增殖還可以間接影響機體腸道健康， 改善對營養物質的利用效率。 而微生物的大量增殖是對氨氮需要量的增加， 使其機體被用于合成尿素的氨被微生物利用，從而減少糞便氮的排放，而產生的揮發性脂肪酸能降低腸道的pH 值，降低排除體外糞便的pH 值， 從而有效抑制糞便中氨氣的釋放。體外模型表明，添加燕麥麩纖維能顯著提高干物質降解率， 顯著提高糞便中揮發性脂肪酸含量和微生物蛋白產量，并能顯著降低發酵液pH 與氨氮濃度， 表明添加膳食纖維能提高微生物對未消化氮的利用率，并能降低氨氮的釋放。而使用高達20%的膳食纖維替代基礎日糧飼喂生長豬可顯著降低糞便中的pH 值，與基礎日糧組相比能顯著降低尿液中氨氮含量的52%， 且在長時間貯存后添加20%纖維對糞尿貯存點的氨氮含量均顯著降低， 表明添加纖維能降低生長豬尿液中的氨氮含量， 并能減少長期貯存時糞尿中的氨氮釋放。 此外，供奇華等研究表明，添加0.15%的纖維寡糖可顯著提高熱應激下肉雞的蛋白質表觀消化率，提高蛋白的利用效率，顯著降低氮排泄量，同時雞舍中的氨氣濃度也顯著降低。綜上，在養殖中使用和添加纖維能有效降低畜禽糞便中的氮排放， 并能減少糞便中氨氣的釋放。

隨著養殖無抗時代的來臨， 大量的植物提取物被開發利用。 植物提取物種類多、來源廣，除了具有抗炎、抗氧化、促生長等作用外，部分植物提取物還具有調節機體氨氮代謝的作用。如絲蘭，是原產于美國和墨西哥的天門冬科多年生植物。 絲蘭的根，莖，葉均能入藥，具有極強的抗炎和抗氧化能力。 絲蘭對有害氣體如氨氣、氟化氫、二氧化硫、氯氣等均有很強的抗性和吸附能力，可降低畜舍氨氣、硫化氫等有害氣體的濃度，改善畜禽的飼養環境，近年來隨著研究不斷深入，絲蘭被廣泛應用于食品和養殖業。大量研究發現，絲蘭提取物具有調節機體氨氮代謝的能力， 能夠減少動物排泄物中的氨氮濃度及減少糞便臭味污染。 絲蘭提取物的氨氮調節能力可能與其對腸道菌群的調控有關。體外微生物實驗發現，在糞便中接種絲蘭提取物能影響改變糞便微生物的組成和代謝產物成分， 能顯著降低糞便中三甲胺含量和增加糞腸球菌含量。 在蛋雞中添加180mg/kg 絲蘭提取物能抑制擬桿菌屬、真桿菌屬等有害菌的生長，促進瘤胃球菌屬、柔嫩梭菌屬、奇異菌屬等有益菌的生長。何貝貝等研究發現在斷奶仔豬中添加絲蘭提取物能顯著降低糞便中總氮的含量， 顯著降低糞便中氨態氮的含量。對肉雞的研究表明，添加絲蘭提取物（120 mg/kg）顯著提高了肉雞的生長性能，增加了肉雞對飼料轉化利用的效率以及存活率， 且不同劑量的絲蘭皂苷能顯著降低肉雞腸內脲酶活性以及氨氣產生。 樟科植物是我國亞熱帶地區的主要經濟樹種，資源十分豐富。 近期研究表明：樟科植物提取物具有抑制豬糞脲酶活性的作用。 潘倩等研究表明，在斷奶仔豬日糧中

添加樟科植物提取物能抑制糞便中微生物的脲酶活性，減少糞便中的尿素分解，總氮保持率提高，同時能夠降低糞樣PH。

3 小結與展望

隨著我國養殖業的迅速發展， 大規模集約化的養殖模式成為了當前養豬業發展的主流， 這種養殖模式的建立，使糞便呈現集中排放，集中區域污染的特點。通過糞便處理裝置解決糞便污染，不僅徒增養殖成本，還存在耗能大等問題，而通過營養調控方式實現糞便減排可以從源頭上解決問題。低蛋白日糧技術推廣，不僅能提高日糧蛋白利用率，減少動物氨氮排放，還能緩解我國蛋白原料緊缺的現狀。同理，使用高纖維含量的原料替代基礎日糧也能在減排的基礎上解決現階段玉米等能量飼料緊缺等問題。 而我國豐富的植物資源也能為畜禽養殖減排提供大量的原料來源。

參考文獻（略）