發酵床養豬墊料重金屬元素累積特性分析

王軍一,周 磊,張 靜,王慶華,諸葛青,李家倫,王月靜,劉瑋孟*

（1.臨沂市畜牧站,山東 臨沂 276000 ；2.羅莊區畜牧局,山東 臨沂 276017;3.臨沂市動物疫病預防控制中心, 山東 臨沂 276000）

發酵床養豬墊料重金屬元素累積特性分析

王軍一1,周 磊1,張 靜2,王慶華1,諸葛青3,李家倫1,王月靜1,劉瑋孟3*

（1.臨沂市畜牧站,山東 臨沂 276000 ；2.羅莊區畜牧局,山東 臨沂 276017;3.臨沂市動物疫病預防控制中心, 山東 臨沂 276000）

對發酵床養豬模式下，在不同使用時間（0 d、1年、2年）的發酵床墊料中墊料重金屬組分進行了監測，探索分析其變化和沉積規律。結果表明，隨墊料使用時間的延長，重金屬銅、鋅、砷、鉛、鉻的含量均顯著增加(P＜0.01)；墊料使用2年后銅、鋅、砷、鉛、鉻等重金屬元素含量均在標準限量范圍內，其中鋅元素的增加量明顯高于銅，砷、鉛、鉻的含量分別為18.7 mg/kg、1.98 mg/kg、0.2 mg/kg。

發酵床；墊料；重金屬；沉積規律

發酵床養豬，又稱為“生物環保養豬法”，主要是利用鋸末、稻殼、花生殼等材料混合一定數量的益生菌，堆積發酵而成。發酵床通過充分降解糞便，進而降低了養殖舍內有害氣體濃度，達到減少養殖污染排放的目的。 豬糞尿通過益生菌的發酵分解和轉化后，最終達到無臭、無味、無害化的目的，是一種低排放、無污染的環保養豬技術[1]。但是有報道稱發酵床養豬法，排放的豬糞尿會被高濃度濃縮，沉積在發酵床墊料中；同時認為飼料中添加的銅、鋅等元素在發酵床里超濃縮富集后，一次性地排放到某一特定環境中，會造成很大的危害；以及墊料作為肥料使用是否會造成二次污染[2-4]。因此，針對這些問題，本試驗通過監測發酵床養豬墊料中重金屬元素(銅、鋅、鎘、鉛、砷)含量的變化，探明墊料中這些元素的累積情況，以期為墊料的資源化合理利用提供依據。

1??材料與方法

1.1?樣品采集

樣品采集地點為臨沂費縣睿農農牧有限公司養殖場，分別采取使用0 d、1年、2年的墊料500 g，每欄發酵床內均取3點，分別為干燥區、糞便集中排泄區以及飲水區，使用土鉆在墊料層20 cm處取樣，裝于自封袋內，貯存備用。

1.2?測定方法

墊料中銅、鋅、鉛、鎘含量采用感應耦合等離子體測定，砷含量采用原子熒光分光光度計測定。以上重金屬檢測時分別取適量樣品分解液稀釋到標準曲線內再測定其含量。

1.3?數據分析

所有數據均以平均數±標準差表示，采用SAS(6.12)的一般線性模型(GLM)對數據進行單因素方差分析，各處理組間的平均值比較采用Duncan多重比較進行分析，(P＜0.05)認為差異顯著。

2??結果

2.1??發酵床養豬墊料中銅、鋅等礦物質元素含量變化

不同發酵床養豬墊料中銅、鋅礦物質元素含量變化結果見圖1、圖2。隨著飼養天數的增加，墊料中銅、鋅的含量逐漸增加。使用1年和2年后，墊料中銅含量分別為71 mg/kg、180.3 mg/ kg，而鋅含量分別為162 mg/kg、371 mg/kg左右，Zn的增加量幅度要明顯高于Cu，在使用不同時間段發酵床重金屬Cu、Zn含量差異極顯著(P＜0.01)。

2.2??發酵床養豬墊料中重金屬元素As、Pb、Cd含量變化

不同使用時間發酵床墊料中As、Pb、Cd含量分別如圖3、圖4、圖5。發酵床使用隨著時間的延長，As、Pb、Cd均表現出逐年積累的趨勢，并且差異極顯著(P＜0.01)。使用2年后As、Pb、Cd的含量分別為18.7 mg/kg、1.98 mg/kg、0.2 mg/kg。

3??討論

發酵床養豬模式在一定程度上能夠解決畜禽養殖污染難題，但是長期以來，人們一直關注發酵床墊料重金屬的污染問題[5-6]，不同使用時間的發酵床養豬墊料中重金屬元素含量的監測結果表明，使用2年的墊料中鎘、銅、砷、鋅、鉛含量均高于使用1年的墊料，這一結果說明銅、鋅、鎘、砷、鉛等元素在墊料內存在富集現象。但參照農用污泥中污染物控制標準(GB 4284—84) 以及城鎮垃圾農用控制標準(GB 8172—87)[7-8]，使用2年的養豬發酵床墊料中銅、鋅、鎘、砷、鉛等重金屬元素含量均在標準限量范圍內。

圖1 墊料中Cu元素含量的變化

圖2 墊料中Zn元素含量的變化

圖3 墊料中As元素含量的變化

圖4 墊料中Pb元素含量的變化

圖5 墊料中Cd元素含量的變化

本研究發現，墊料中Zn元素的富集量要明顯高于Cu元素的富集量，砷元素的富集量要遠高于鉛和鉻。Cu、Zn含量在使用2年后分別達到180.3 mg/kg和371 mg/kg ，這可能是由于飼料中Cu、Zn的添加量高于生長育肥豬日糧中Cu、Zn的正常需要量，導致生長育肥豬糞便排泄物中Cu、Zn含量過高，而墊料中益生菌無法轉化或者去除這些重金屬元素。飼料中過量的Cu、Zn雖然能促進豬的生長發育，但含量過高時也反過來進一步抑制微量元素自身的消化吸收，加速了金屬元素的富集[9]。本研究結果與張霞[10]等（2011）使用2年及7年的養豬發酵床墊料，發現砷、鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、銅等元素在墊料內確實存在累積現象，但是重金屬元素含量均在標準限量范圍內相一致。目前，對發酵床墊料重金屬殘留的相關研究報道較少。重金屬殘留與飲水、飼料、墊料、豬的飼養數量及密度等之間的相關性，發酵床使用更長的時間，特別是墊料中銅、鋅、砷元素重金屬富集量是否存在環境污染等生物安全問題以及墊料能否直接作為有機肥使用，還有待進一步驗證。

[1] 武英，趙德云，盛清凱，等.發酵床養豬模式是改善環境，提高豬群健康和產品安全的有效途徑[J].中國動物保健，2009(5)：89-92.

[2] 梁艷， 呂學斌， 何志平， 等. 發酵床養豬在四川的優勢和存在的問題[J]. 四川畜牧獸醫， 2009（5）：18-21.

[3] 孫云帆，賈銀海，蘇雷.健康養殖與現代畜牧業發展 (經濟)模式研究進展[J].云南農業大學學報：自然科學，2013，28（S1）：146-157.

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[5] GB 4284—84 農用污泥中污染物的控制標準[s] ，1984年5月18日中華人民共和國城鄉建設環境保護部發布.

[6] GB 8172—87 城鎮垃圾農用控制標準[s]，1987年10月5日國家環境保護局發布.

[7] Schembri N， Sithole F， Toribio J A， et al. Lifetime traceability of weaner pigs in concrete-based and deeplitter production systems in Australia[J]. Journal of animal science， 2007， 85(11)： 3123-3130.

[8] 張霞， 楊杰， 李健， 等. 豬發酵床不同原料墊料重金屬元素累積特性研究[J].農業環境科學學報，2013（1）： 166-171.

[9] 李少菁，王桂忠.重金屬對日本對蝦仔蝦存活及代謝酶活力的影響[J].臺灣海峽，1998，17(2)：115-120.

[10] 張霞， 顧洪如， 楊杰， 等. 豬發酵床墊料中氮、 磷、重金屬元素含量[J].江蘇農業學報， 2011， 27(6)： 1414-1415.

2014-07-15）

山東省現代農業產業體系生豬產業創新團隊