高铜高锌饲料对生猪粪便及土壤的影响

(1.三门县畜牧兽医局，浙江 三门 317100； 2.三门县食品药品检验检测中心)

铜、锌是生猪饲料中必须添加的微量元素，猪对铜的营养需要量为3～6 mg/kg饲粮，锌的需要量为50～100 mg/kg饲粮 (NRC，2014)。但实际生产中出于对抑菌促生长的需要，特别是乳仔猪阶段铜的添加量在150～200 mg/kg，锌在断奶前两周添加量高达2250 mg/kg，虽然在减少哺乳仔猪腹泻、促进生长方面起到了积极作用，但由于添加量远高于实际需要量，大部分随粪便排出体外，在引起饲料成本上升的同时，更易造成猪粪堆肥化的商品有机肥铜、锌含量过高，施用猪粪有机肥后造成土壤铜、锌累积，给食品安全和土壤环境质量产生不良影响，给人体健康带来潜在风险。随着浙江省人民政府对规模化猪场粪污生态化消纳要求的提出，粪铜锌对土壤污染问题和铜锌资源浪费逐渐引起人们的关注，开展高铜高锌饲料对生猪粪便、土壤的累积影响研究十分必要。

本试验通过对不同粪肥使用量和使用年限对土壤中铜锌含量累积规律的调查研究，为合理利用粪肥提供科学依据。

1 三门县生猪产业调查

1.1生猪养殖规模 2007年三门县第一家千头猪场出现，2012年第一家万头猪场建成投产。2016年末，三门县存栏100头以上猪场118家，生猪合计存栏4.52万头，占全县总存栏的82.9%，能繁母猪存栏4464头。全年生猪出栏8.2万头，其中年出栏500头以上猪场21家，出栏生猪4.4万头，占全县总出栏的53.7%。

1.2生猪养殖方式 三门县养猪历史悠久，随着社会的发展，科技的进步，养殖方式也发生了巨大的改变。一是规模化不断提高：1994年全县生猪养殖专业户218家，存栏100头以上专业户55家，2016年，全县生猪养殖场户184家，存栏100头以上养殖场118家, 全部采用圈养方式和自动饮水技术。二是干清粪和高压水冲洗方式极为普遍：随着畜牧机械的普及和科学养殖技术的推广，传统垫料式养殖逐渐被干清粪和水泡粪取代，智能化设施在养殖中应用越来越普遍，高压水冲洗普遍应用于全县各养殖场户。三是格化粪池加生态消纳地成为粪污资源化利用的普遍形式。

1.3三门县生猪主要饲料种类 全县猪场按照原料的添加比例可分为四类。

1.3.1生物混合饲料 用粗粮、树叶、牧草、酒糟、豆渣、蔬果、昆虫等喂猪，养殖户因地制宜，利用猪杂食的特点，把一些猪能吃的有营养的东西集中起来简单加工如煮熟、发酵后用来喂猪。优势是低成本，饲料来源广，种类多，饲养出来的猪肉质鲜美；缺点是营养不全面，育肥周期长，猪吃得多长得慢，饲料种类多但营养成分不均衡，很难发展成规模化，适用于家庭散养数头，通常育肥周期要10个月左右。全县早期的农家土猪基本上都是采用这一饲料。2016年调查显示，这一饲养模式仅存在于一些高山农村、年龄较大的农户家中。

1.3.2预混料 按照猪的营养需要将多种营养物质和载体按照比例配合，譬如氨基酸、矿物质、维生素、抗菌促消化的添加剂等；高档预混料中添加微生态、酶制剂、中草药提取物等。养殖户买回后添加蛋白饲料和能量饲料按照比例粉碎混合就能喂猪。优点是成本低，肥猪长得快；预混料的缺点是需要养殖户自己采购蛋白能量饲料和原料，还需要按照比例粉碎混合加工，工作量较大。需要有一定规模，购买相应设备才能使用。由于加工混合有难度，基本没有猪场采用预混料形式来饲喂。

1.3.3浓缩料 可以理解为预混料加上了蛋白饲料，如预混料加上豆粕、鱼粉等混合成精料，养殖户只要加上能量饲料如玉米，粉碎后混合就能喂猪，和预混料使用方式一样，但省去了购买蛋白饲料和麸皮等环节。成本比预混料要高，配制稍微简单些。2016年度全县有23家猪场采用自有设备进行加工，以自配料方式喂猪。

1.3.4全价颗粒料 就是可以直接用来喂猪的饲料，预混料基础上加上能量饲料玉米、蛋白饲料豆粕等，在饲料厂提前混合配制好，买回猪场就能喂猪。优点是省事，但成本高，饲料品质稳定性稍差。通常散户和规模化猪场用的多。2016年全县有56家猪场用全价颗粒料喂猪。

2 不同饲料对粪便铜锌的累积观察

2.1样品采集 课题组对使用配合饲料和自配饲料的5个不同猪场，按照仔猪、育肥猪和母猪三种类型每场分别采集饲料以及他们对应的粪便样品，经干燥处理后送浙江省农业厅环土所进行检测，结果如表1。

表1 不同饲料对应的粪便铜锌含量(mg·kg-1)

2.2结果与分析 不管是配合饲料还是自配料，粪便中铜锌含量都远远高于饲料中铜锌含量，配合饲料粪铜浓度是饲料铜浓度的4倍以上，粪锌浓度是饲料锌浓度的2倍以上；自配料粪铜浓度是饲料铜浓度的4倍以上，粪锌浓度是饲料锌浓度的2倍以上；且饲料铜锌含量与粪便铜锌含量具有显著的正相关，这正好与饲料铜锌的低吸收率相印证，说明饲料中的铜锌大部分都是通过粪便排到体外。

3 土壤连续使用粪肥和化肥铜锌累积情况对比分析

3.1粪肥不同使用年限和单独使用化肥的土壤铜锌含量分析

3.1.1样品来源 土壤样品采样为三门县农作物和果园种植地块及仙居县两地块，见表2。

3.1.2试验方案与结果 第一步按照表2采集符合要求的耕作层(0-30 cm)土壤样品；第二步将采集样品按照《土壤质量铜锌测定 火焰原子吸收分光光度法》(GB/T 17138-1997)操作，经风干、去杂、研磨、过筛等步骤处理，送三门县食品药品检验检测中心测定，结果如图1、表3和表4。

表2 土壤样品采样表

图1 不同肥料施用年限的土壤铜锌含量

表3 不同肥料施用年限的土壤铜锌含量比较(mg·kg-1)

3.1.3结果分析 国家最新出台的《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB15618-2018)》中，pH值在5.5-6.5之间的果园铜含量风险筛选值为150 mg/kg，其它土壤铜含量风险筛选值为50 mg/kg；锌含量风险筛选值为200 mg/kg。从图1看，连续使用粪肥7年以上地块铜累积量风险较大，有7块地超过50 mg/kg，锌在土壤中累积不明显，未超过风险值；表3结果显示连续使用猪粪肥7年以上的土壤铜含量和其它三组间差异极显著(P<0.01)，而锌含量各组间差异不明显(P>0.05)。总之使用猪粪肥后土壤中铜锌有富集趋势。王丙丽等人研究表明蔬菜大棚土壤中铜含量在2-11年内增长缓慢，大于11年的增长幅度大大增加；锌含量在3-5年内累积增长幅度相对较大，而5-7年相对平缓，7-11年稍增大，大于11年的增加明显。与本调查结论类似。鉴于此，建议在使用猪粪肥的时候不要连续多年使用，充分给土壤修养时间，以免造成累积。

表4 不同肥料施用年限的土壤铜锌含量比较(mg·kg-1)

4 小结与讨论

本文对20家养猪场的饲料铜锌含量进行了调查，饲料中铜锌含量平均值的高低顺序为断奶仔猪>育肥猪>母猪。饲料铜含量最低为43.9 mg/kg，最高为167.3 mg/kg,粪便铜含量最低为52.7 mg/kg，最高为730.1 mg/kg；饲料锌含量最低为52.7 mg/kg，最高为1325 mg/kg,粪便锌含量最低为560.3 mg/kg，最高为3281.7 mg/kg,饲料中铜锌含量与粪便铜锌含量具有正相关，且粪便铜锌具有富集效应，建议国家从源头上控制饲料铜锌的合理添加。

富含铜锌的粪肥连续使用到土壤中，土壤中铜锌浓度呈上升趋势，不使用粪肥的土壤铜锌平均含量分别是36.9 mg/kg和47.1 mg/kg，连续使用粪肥的土壤铜锌浓度平均值最高达到93.6 mg/kg和153.4 mg/kg，可见连续使用富含铜锌的粪肥对土壤的铜锌含量具有累积效应，建议国家出台标准限制使用含高铜高锌的粪肥用量；青菜试验采集的样本，可食部分铜、锌的最高平均浓度分别为0.21 mg/kg和2.8 mg/kg，对照FAO/WHO联合制定的食品卫生标准，可食部分青菜铜锌浓度均未超过标准；不可食部分铜锌的最高平均浓度分别为2.5 mg/kg和6.5 mg/kg，均高出可食部分，表明铜锌在青菜根部有富集效应，且不可食部分锌浓度有两组超过食品卫生标准，为安全起见，建议土壤使用粪肥的浓度控制在1000 kg/亩以下。

Piet van der Aar博士和金立志博士(2013)的研究表明：高浓度的铜和锌具有抗菌和抑菌的作用，这有助于控制断奶仔猪腹泻。因此，如果没有必要，猪饲料中不过量添加铜和锌是非常有意义的，并且仅在断奶仔猪饲料中添加铜和锌。周维仁(2011)等研究指出：生长猪饲喂高铜高锌日粮后，铜、锌大部分随粪便排泄。只有极少量从尿液中排出，且对粪池周边6 m之内表层土壤产生不同程度的污染，长期施用含高铜高锌的猪粪有机肥，可导致土壤铜锌的严重污染。姜萍(2010)等研究认为猪粪铜锌含量均大于对应饲料中的含量，并且小猪饲料及粪便中的铜锌含量均高于大猪饲料和粪便。所有蔬菜类铜锌含量均低于我国蔬菜卫生标准。李本银和黄绍(2010)等研究发现土壤中铜锌含量或有效态量与糙米铜锌含量间无直线相关关系，即试验中铜锌含量或有效态含量的提高，并不显著提高糙米中铜锌含量，这可能与这些元素在水稻体内再次分配有关。

综上所述，生猪饲料中铜锌的合理添加对生长猪有抑菌防病作用，但过多的添加能造成粪便中铜锌浓度的显著上升，常年连续使用富含铜锌的猪粪的土壤，其铜锌浓度也成上升趋势，种植青菜等作物，其可食部分铜锌的浓度并不会超过食品卫生标准，但其根部铜锌浓度有累积的风险。