地区：上海市 宝山区
关键词：广西壮族自治区农业科学院农业资源与环境研究所
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000005456
成果描述：
| 课题来源与背景：课题来源：“畜禽粪便中重金属形态转化及生物有效性研究”(桂科回0832017)由广西科技厅下达，广西农业科学院农业资源与环境研究所承担，实施时间为2008年3月至2011年3月。课题背景：中国畜牧养殖业已成为一个规模化、集约化养殖大国，生产巨量的重金属含量高的畜禽粪便，如何将规模化养殖畜禽粪便无害化、资源化及合理施用畜禽粪便有机肥成为急需解决的问题。研究目的与意义：畜禽粪便含有丰富的有机质和作物必需的氮、磷等养分元素，在提高土壤肥力、改善土壤结构、提供作物营养等方面均具有重要的作用，在农业生产中作为重要的有机肥源被广泛应用。在规模化、集约化畜禽养殖业中，多以配合饲料喂养，为了防治畜禽病害、增加畜禽重量和提高家禽的蛋产量，一些重金属元素如Cu,Zn,As等被广泛应用于饲料添加剂中，由于这些重金属元素在动物体内的生物效价很低，大部分随畜禽粪便排出体外，故畜禽粪便中往往含有高量的重金属，如长期施入土壤，势必会增加对土壤环境和农产品污染的潜在风险。因此，开展畜禽粪便中重金属形态、转化及其生物有效性研究，对畜禽粪便安全使用，为今后规模化养殖场的畜禽粪便无害化、资源化、产业化提供科学依据，以及实现畜牧业的可持续发展都具有重要意义。主要论点与论据：畜禽饲料中重金属含量和其粪便重金属残留特性。猪饲料中Cu、Zn、Cr和Cd的平均含量分别为159.4 mg/kg、238.2 mg/kg、9.5 mg/kg、6.0 mg/kg，猪粪便中的Cu、Zn、Cr和Cd含量分别为828.0 mg/kg、1330.2 mg/kg、5.6 mg/kg和1.3 mg/kg。鸡饲料中Cu和Zn的平均含量分别为22.0 mg/kg和125.4 mg/kg，鸡粪中的Cu、Zn平均含量分别为49.7 mg/kg和378.5 mg/kg。猪粪便与猪饲料中Cu、Zn、Cr含量呈极显著正相关关系。猪粪便中交换态、碳酸盐结合态重金属Cu、Zn所占的比例分别为34.3%、18.6%、8.6%和6.5%。钝化剂对畜禽粪便堆肥中重金属形态、转化的影响及其机理。在堆肥料按C/N比为20～25比例均匀地混合条件下，猪粪堆肥添加稻草和泥炭处理对重金属Cu、Zn钝化效果优于猪粪堆肥添加稻草处理。猪粪堆肥添加稻草处理的水溶态Cu、交换态Cu、碳酸盐态Cu、水溶态Zn、交换态Zn、碳酸盐态Zn的含量，堆肥后比堆肥前分别降低了50.1%、35.6%、11.2%、70.7%、49.2%和40.3%，而猪粪堆肥添加稻草和泥炭处理的水溶态Cu、交换态Cu、碳酸盐态Cu、水溶态Zn、交换态Zn、碳酸盐态Zn的含量，堆肥后比堆肥前分别降低了72.4%、41.7%、12.3%、85.5%、56.1%和53.8%。堆肥过程中添加钝化剂能降低畜禽粪便中重金属生物有效性，其主要机理：一是利用畜禽废弃物有机物形态变化络合固定重金属，使堆肥物料中重金属的活性被钝化，生物有效性显著降低；二是泥炭具有多孔性和很大的表面积，具有很强的吸附能力，同时泥炭的加入可促进腐殖质形成，固相大分子量腐殖质能吸附固定重金属，降低其迁移性和有效性。猪粪高温堆肥的主要技术条件：堆肥原料C/N比为20～25；泥炭添加10%～15%；水分控制在60%左右。畜禽粪便对土壤中重金属的形态转化和积累的影响。施用高含量Cu、Zn的猪粪后，土壤中Cu、Zn的含量显著增加，并且随着猪粪施用量的增加而增加。猪粪施用量为10.00 g/kg土(1500 kg/666.7m<'2>)和30.00 g/kg土(4500 kg/666.7m<'2>)，其相对应土壤中Cu的含量分别增了13.0 mg/kg和39.3 mg/kg，Zn的含量分别为14.6 mg/k和45.3 mg/k；猪粪施入土壤后，土壤中有效态Cu、Zn浓度随着时间的推移逐渐降低，而氧化态和还原态Cu、Zn浓度逐步上升。畜禽粪便中重金属生物有效性。施用猪粪处理的青菜地上部分生物量比对照(不施猪粪)增加了25.7%，其体内Cu和Zn的含量分别比对照增加了15.3%和22.8%，但其含量低于国家食品中Cu和Zn限量卫生标准规定的最大允许值。公开发表论文4篇，论文被他人正面引用65篇(次)。创见与创新：以往关于施用畜禽粪便所引起的环境问题的研究，大多集中在N、P这两种养分对地表水和地下水的污染问题上，而对于畜禽粪便中重金属的研究还不够全面。该研究对广西规模化养殖场畜禽粪便中重金属含量、形态分布进行了研究，并在人工控制条件下进行高温堆肥，利用钝化剂对畜禽粪便中重金属钝化控制的研究国内尚属首次。社会经济效益和存在的问题：社会经济效益：该项目属于应用基础研究，不涉及到直接的、具体的经济效益，但运用该项研究成果，对畜禽粪便中重金属进行钝化处理，减少畜牧业对土壤环境和农产品污染，以及实现农牧业的可持续发展将起较大的作用。存在问题。该项目只研究了广西规模化养殖畜禽粪便中重金属含量、形态及其重金属对土壤和植物的影响，对畜禽粪便中兽药(如抗生素)残留降解还没有研究，建议今后开展这方面的研究工作。 |
