我国畜禽粪尿中磷的来源及分布研究进展

摘要：近年来，我国养殖业高速发展，畜禽粪尿的产量也逐年增加，畜禽粪尿中存在的磷由于投入过量与转化率较低等问题随畜禽粪尿的排出而大量进入环境中，最终通过还田的方式进入土壤，并随降雨等过程进入水体，造成水体富营养化。因此，研究磷在畜禽粪尿中的来源及分布对于畜禽粪尿的资源化利用具有重要的意义。

关键词：畜禽粪尿;磷;来源分布

中图分类号：X171.5 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-0-01

Abstract：In recent years， Chinas aquaculture industry has developed rapidly， and the production of livestock and poultry manure has also increased year by year. The phosphorus present in livestock and poultry excrement has entered the environment in large quantities due to the excessive input and low conversion rate. Finally， it enters the soil through the process of fecal returning field and enters the water body with the process of rainfall， etc.， resulting in eutrophication of the water body. Therefore， researching the source and distribution of phosphorus in livestock manure and urine is of great significance for the resource utilization of it.

Keyword：Livestock and poultry manure;Phosphorus;Source and distribution

随着我国人口的不断增长，动物性食品在人类的日常饮食中占据着不可或缺的地位，畜牧业在这一过程中得到了飞速的发展。规模上，从传统以散养、粗放逐渐向规模化、集约化转变[1]。管理方式上更加的合理规范。畜禽产品结构上，偏向多样化与安全化。然而，这一过程中产生了大量的畜禽粪尿。我国大部分地区对于畜禽粪尿的初期处理都是露天堆放，畜禽粪尿中的污染物很容易在降雨等的冲刷作用下进入水体，引起水体富营养化。同时，这些污染物也会随畜禽粪尿还田进入土壤，改变土壤结构。畜禽粪尿污染虽然对环境影响较大，但其中含有大量的不可再生资源磷。在资源化过程中，由于所在介质的多样性，畜禽粪尿中的磷赋存形式也存在多样化，这给畜禽粪尿资源化过程带来一定的影响。因此，笔者从磷的角度出发，综述畜禽粪尿中存在的磷的来源及形态分布，为其资源化利用提供依据。

1 畜禽粪尿中磷的来源、分布及含量

1.1 畜禽粪尿中磷的来源

磷作为一种常量矿物元素，是骨骼和牙齿的重要组成成分，动物缺磷在骨骼发育方面会表现出明显的症状，处于幼龄期和成年的动物会分别表现出佝偻病和软骨病[2]。因此，一般在畜禽养殖的饲料中添加磷。通常，饲料中磷的来源有两种，有机源和无机源。前者来自于动植物。植物中磷的主要存在形式为植酸磷，对于一些单胃动物来说，由于体内缺乏能够大量分泌植酸酶的微生物，其对植物性磷的消化吸收水平很低，致使大量的磷以粪尿的形式排出体外。在实际养殖过程中，人们采取向饲料中人工添加无机磷的方式来保证畜禽动物的正常生长。由于缺乏对畜禽动物饲料利用及转化率的精准计算，饲料中无机磷的添加存在盲目性和过度投加现象，最终流失的磷元素在畜禽粪尿中大量富集。

1.2 畜禽粪尿中磷的分布及含量

韩世琦等人[3]和武淑霞等人[4]分别对2013年和2018年我国各省份畜禽粪便中的含磷量进行了估算。2018年，各省份所产生的畜禽粪便中所含的总磷量均高于2013年，且涨幅较大的几个省自治区分别是西藏、青海、贵州。其中，西藏在2018年畜禽粪便中的总磷量为2013年的226倍，但其总量在全国范围来看属于较低水平。相比于2013年，山东和河南两省产生的畜禽粪总磷含量仍处于全国最高水平，这可能是由于山东和河南均属于人口大省，对于畜禽产品的需求量较大。

2 畜禽粪尿中磷的形态分布及影响因素

2.1 禽粪尿中磷的形态分布

畜禽粪尿中的磷根据其存在的介质可分为固相磷和液相磷，根据存在形式可分为有机磷和无机磷。畜禽粪尿中的无机磷包括4种[5]：（1）可交换态磷：指由物理作用吸附在固体颗粒物上的磷酸盐磷，很容易受外界条件扰动而进入液相中，生物可利用度高;（2）铝结合态磷和铁结合态磷：与粪尿中一些金属或金属化合物形成的结合态磷，其中较为活泼的是与铁或铝的氧化物或氢氧化物所形成的结合态磷。（3）闭蓄态磷：指被Fe2O3胶膜包裹的磷，结构较为稳定，生物可利用度较低。（4）钙结合态磷和残渣态磷，是畜禽粪便中活跃度最低的磷。另外，畜禽粪中的有机磷主要存在于一些有机物中，当这些有机物矿化形成无机物时，其中的磷才会被释放出来。

2.2 影响畜禽粪尿中磷形态分布的因素

pH对磷形态及赋存形式的影响主要包括直接影响和间接影响。存在于固相中的磷很容易在强酸或强碱条件下溶出进入液相，同时，在碱性条件下，当液相中的N、Mg、P达到一定比例时，容易形成鸟粪石。高pH条件下，液相中的磷酸根还容易与钙结合形成磷酸钙，生物利用度很低。另外，pH还可以通过影响微生物的活动来间接影响畜禽粪尿中磷的分布。在强酸或强碱条件下，大部分的微生物活性会受到影响。温度对畜禽粪尿中磷的存在形态的影响主要体现在两个方面：（1）影響物理化学反应速率;（2）影响微生物的组成和活性。温度升高，体系中的分子能量增加，活化分子百分数增加，从而提高化学反应速率，使通过化学反应而形成的结合态磷更容易形成。同时，温度也是影响微生物生命活动最重要的因素之一，不同的微生物的最适温度是不同的，尤其对于畜禽粪尿这种复杂的系统来说十分重要。

3 小结

畜禽粪尿中的磷在从源头上饲料的投加到畜禽的利用及排放，再到畜禽粪尿的处理并最终还田的整个过程的每一个环节中，其利用率都比较低，这就造成了磷资源的浪费以及最终消纳磷的主体环境如水体、土壤的负荷加大。对此，提出以下几点建议：（1）目前关于畜禽粪尿的研究大多集中于末端资源化处理，而对其中存在的氮、磷等元素的深入研究并不多，因此，应该深入挖掘氮磷等无机元素在整个畜禽系统中的流动;（2）从源头上提高饲料中磷的利用率，避免过量投加;（3）在畜禽粪尿末端处理时进行磷的回收，回收后的磷可循环利用于畜牧业。

参考文献

[1]Zheng C， Liu Y， Bluemling B， et al. Modeling the environmental behavior and performance of livestock farmers in China： An ABM approach [J].Agricultural Systems， 2013， 122（12）： 60-72.

[2]金磊，王立志，谷可等.饲料磷真消化率不同的山羊瘤胃微生物差异性研究[J].畜牧兽医学报，2018，49（12）：123-34.

[3]杨世琦，韩瑞芸，刘晨峰等.中国畜禽粪便磷的农田消纳量及承载负荷研究[J].中国农学通报，2016，32（32）：111-116.

[4]武淑霞，刘宏斌，黄宏坤等.我国畜禽养殖粪污产生量及其资源化分析[J].中国工程科学，2018，20（5）：103-111.

[5]陈兴财，张丰松，童心等.畜禽粪便冻融作用后磷形态分布及其释放特征[J].环境科学学报，2019，39（5）：1617-1625.

收稿日期：2019-07-23

作者简介：杨庆瑜（1994-），女，汉族，硕士研究生，研究方向为水污染控制与资源化利用。