現(xiàn)代畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展_環(huán)境問題與現(xiàn)實(shí)選擇

1、第 29卷第 6期 2008年 11月Vol. 29No. 6Nov . 2008農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究現(xiàn)代畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展:環(huán)境問題與現(xiàn)實(shí)選擇基金項(xiàng)目:國家 “ 十一五 ” 科技支撐計(jì)劃 (編號(hào):2007BAQ01047 。 通訊作者:譚支良 (1967- , 研究員, 博土生導(dǎo)師, 主要從事農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)過程研究 。 收稿日期:2008-10-05; 修回日期:2008-10-20譚支良, 周傳社(中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所, 湖南 長沙 410125摘 要:本文分析了因畜牧業(yè)生產(chǎn)所引發(fā)的環(huán)境污染問題; 從分源頭控制 、 過程管理和污染修復(fù)等三個(gè)方面, 重點(diǎn)闡述了控制畜禽生產(chǎn)過程環(huán)境污染的技

2、術(shù)和方法, 并明確指出畜禽糞便循環(huán)利用技術(shù)以及生物修復(fù)技術(shù), 將是未來 的研究重點(diǎn) 。 關(guān)鍵詞:畜牧業(yè); 可持續(xù)發(fā)展; 環(huán)境安全; 污染控制 中圖分類號(hào):S8-01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000-0275(200806-0653-04Sustainable Development of Modern Intensive Animal Huabandry:Environmental Issues and Realistic OptionsTAN Zhi-liang , ZHOU Chuan-she(Instituteof Subtropical Agriculture, Chinese Ac

3、ademy of Sciences, Changsha, Hunan 410125, ChinaAbstract :The main pollution issues casued by animal husbandry on environment were introduced in this paper, and a series of technologies and methods controlling the pollution of feces and sewage from animals were reviewed respectively. The future rese

4、arch will focused on the cycling utilization of feces and sewage, and biological renovation technology to assure the sustainable development of livestock industry. Key words :animal husbandry ; sustainable development ; environment safety ; pollution隨著現(xiàn)代畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和集 約化程度的不斷提高, 畜牧業(yè)生產(chǎn)在為消費(fèi)者提供 了豐富的肉

5、、 蛋和奶產(chǎn)品的同時(shí), 也引發(fā)了多層次 的環(huán)境問題, 畜牧業(yè)已經(jīng)成為繼工業(yè)污染之后不可 忽略的污染源 。 具體表現(xiàn)在畜禽排放的大量糞尿和 有害氣體引致嚴(yán)重的大氣 、 土壤和水域環(huán)境的污 染, 以及畜禽排泄物所攜帶的病原微生物及其耐藥 性所引發(fā)的一系列人畜健康問題 。1畜牧生產(chǎn)引發(fā)的主要環(huán)境污染問題1.1水域污染由于受畜禽養(yǎng)殖規(guī)模和糞污處理設(shè)備的限制, 畜禽排泄物中氮與磷常被直接排入江河湖?；螂S 地表徑流沖刷與滲透,造成地表和地下水源污染, 導(dǎo)致水中硝酸鹽含量超標(biāo) 、 水體富營養(yǎng)化 、 水中 COD 和 BOD 增加 、 水域生態(tài)系統(tǒng)失衡, 引起魚類等 水生動(dòng)物窒息死亡, 進(jìn)而影響到人們的生存環(huán)

6、境和 人體健康 。 研究表明, 磷對(duì)于水體富營養(yǎng)化的影響 遠(yuǎn)大于氮, 當(dāng)水體磷濃度在 30ug/L 時(shí), 就可以引起 富營養(yǎng)化; 而且地下水污染后極難恢復(fù), 在自然環(huán) 境下需要 300年才能恢復(fù), 造成持久性的污染 。 美 國喬治亞州地下水和地表水中硝酸和磷酸污染即 是因農(nóng)田過量施用畜禽糞便所致 1。1.2土壤污染調(diào)查結(jié)果顯示, 2004年全球畜禽共排泄氮約 13.5億 t 和磷5.8億 t 。 2001年我國畜禽共排泄氮約 1.06億 t 和磷 0.22億 t,而其流失總量分別為化肥 氮 、磷損失總量的 12倍和 13倍, 已成為農(nóng)村面源 污染的主要來源 2。 大部分含氮化合物被氧化成硝 酸

7、鹽或厭氧分解成亞硝酸鹽, 其中一部分積聚于表 土層, 引起土壤組成和性狀發(fā)生改變, 破壞土壤原 有的基本功能; 另外大量使用糞便也能引起土壤中 溶解鹽的積累, 使土壤鹽分增高, 影響植物生長 。 據(jù) 報(bào)道, 非洲有 31%的牧場因畜禽糞便污染, 土壤發(fā) 生鹽漬化而導(dǎo)致其肥力下降 。 另外, 植物中植酸磷 因其消化率很低, 動(dòng)物食入的植酸磷有 75%都隨糞 便排出體外, 排出的磷易與鈣 、 鋁或銅等元素形成 不溶性復(fù)合物而滯留在土壤中, 引起土壤板結(jié)而影 響作物生長; 同時(shí), 施用畜禽糞便后易致土壤中磷 過飽和并向下遷移, 增大了磷通過農(nóng)田排水系統(tǒng)滲 漏的風(fēng)險(xiǎn) 。 美國喬治亞州的研究表明, 施用

8、畜禽糞 便后的土壤磷的滲漏量大于未施用畜禽糞便的土 壤, 且下滲磷的形態(tài)均為可溶性磷; 并且, 畜禽糞肥 中的水溶性有機(jī)物會(huì)明顯減少土壤對(duì)磷的吸附, 增 加磷在土壤中的移動(dòng)性和徑流液中的濃度 。我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)廣泛使用各種微量元素添加第 29卷 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究劑,一方面是在不考慮飼料原料含量的情況下添 加, 特別是具有促生長或調(diào)控動(dòng)物生理和代謝的微 量元素, 如銅 、 鋅和砷等; 另一方面是盲目追求畜禽 生長速度而濫用微量元素添加劑 。 由于動(dòng)物對(duì)上述 金屬元素的利用效率低, 例如成年單胃動(dòng)物對(duì)銅和 鋅的吸收率分別只有 7%15%和 5%10%,未被 利用的部分大都通過糞尿排出體外 。 有研究表

9、明, 給 71kg 的 閹 公 豬 飼 喂 含 銅 分 別 為 218mg/kg 和 32mg/kg 的日糧,前者銅的排泄量比后者高 6.7倍; 給 1518kg 的豬飼喂分別含鋅為 23mg/kg 和 123 mg/kg 的日糧,結(jié)果每日鋅排出量分別達(dá) 16mg 和 61mg 。 在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中大量長期施用含過量重金 屬元素的畜禽糞便, 將造成土壤重金屬的富集并增 強(qiáng)其向深層土壤遷移的能力, 破壞土壤結(jié)構(gòu), 進(jìn)而 影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì) 。 一般認(rèn)為當(dāng)土壤中銅和鋅 分別達(dá)到 100200mg/kg 和 100mg/kg 以上即可造 成土壤污染和植株中毒 3。 按美國食品及藥物管理 局 (FD

10、A 規(guī)定允許的砷制劑用量計(jì)算, 一個(gè)萬頭豬 場 58年就可能排出 1t 以上的砷 。 研究發(fā)現(xiàn), 土壤 中砷含量每升高 1mg/kg,甘薯中砷含量會(huì)升高 0.28 mg/kg 。 當(dāng)土壤中砷酸鈉加入量為 40mg/kg 時(shí), 水稻 減產(chǎn) 50%; 達(dá)到 160mg/kg 時(shí), 水稻不能生長; 當(dāng)灌 溉水中含砷量達(dá) 20mg/kg 時(shí)水稻顆粒無收 。 更為嚴(yán) 重的是,由于土壤的重金屬污染完全是不可逆的, 一旦土壤受到重金屬污染, 這些有害物質(zhì)在農(nóng)產(chǎn)品 中的含量大幅度提高, 并最終通過食物鏈輸入人體 或動(dòng)物體內(nèi), 對(duì)人畜健康會(huì)產(chǎn)生更大危害 。2.3大氣污染畜禽除動(dòng)物皮膚分泌物 、 黏附于皮膚的污物

11、 、 外激素和呼氣等產(chǎn)生特有難聞氣味外, 其惡臭氣味 主要來自糞尿在堆放過程中有機(jī)物經(jīng)微生物分解 或腐敗分解產(chǎn)生包括甲烷 、 揮發(fā)性脂肪酸和醇類等 帶臭味物質(zhì); 蛋白質(zhì)和脂類等可分解生成氨 、 硫化 氫 、 丙醇 、 吲哚 、 甲基吲哚 、 甲硫醇和 3-甲基丁醇等 具有惡臭的硫化物和胺化物 。 2004年統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯 示, 全球每年畜禽養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)動(dòng)物腸道發(fā)酵和糞便排 放的甲烷分別為 0.86和 0.18億 t 左右; 每年畜禽糞 便所排放的氧化亞氮約為 0.04億 t 4, 而氧化亞氮通 常會(huì)引起臭氧層的減少 。 據(jù)測算, 畜牧業(yè)產(chǎn)生了約 20%的全球溫室效應(yīng)氣體,超過世界上所有交通運(yùn) 輸工具排

12、放的總量 。 以二氧化碳釋放量來衡量, 畜 牧業(yè)比汽車的排放量要多 18%; 人類活動(dòng)所產(chǎn)生的 二氧化碳 、 甲烷和氧化亞氮分別有 9%、 37%和 65%來自畜牧業(yè), 而甲烷和氧化亞氮的溫室效應(yīng)分別是 二氧化碳的 296和 23倍 。 此外, 畜禽舍內(nèi)的微生物 通過空氣氣流彌散, 與水 、 塵埃相結(jié)合懸浮在空氣 中, 形成微生物氣溶膠, 這些帶有病原微生物的氣 溶膠嚴(yán)重危害人畜健康 。2.4病原微生物污染研究證實(shí), 畜禽糞便廢棄物中含有 150多種人 畜共患病的潛在致病源, 畜牧場所排放的污水中平 均 2ml 則含 33萬大腸桿菌和 66萬腸球菌, 糞污沉 淀池內(nèi)污水中蛔蟲卵和毛首線蟲卵分別

13、高達(dá) 193和 106個(gè) 。 因此, 如果糞污不經(jīng)適當(dāng)處理, 就會(huì)成為 危險(xiǎn)的傳染源, 造成疫病傳播, 影響人類健康 。 而 且, 未經(jīng)處理的糞便中致病微生物在環(huán)境中能存活 很長時(shí)間, 甚至在田間施用后仍能生存, 直接污染 種植作物 。 用 GFP 標(biāo)記大腸桿菌 O157:H7的糞便污 水進(jìn)入土壤進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn), 該菌可在土壤中存活 154196d, 并可進(jìn)入植物體內(nèi)污染作物可食部分, 在 10周后仍可在洋蔥內(nèi)檢出, 5個(gè)月后仍可在胡蘿 卜中檢出 。由于抗生素在養(yǎng)殖業(yè)的大量使用, 致使動(dòng)物腸 道內(nèi)耐藥細(xì)菌數(shù)量增加,且病菌耐藥性不斷增強(qiáng); 同時(shí)可導(dǎo)致病原微生物在選擇性壓力作用下獲得 并維持耐藥性

14、, 并有可能通過質(zhì)粒和整合子將耐藥 基因在相同或不同種屬中廣泛傳播轉(zhuǎn)移, 最終導(dǎo)致 多重耐藥 。 隨著污水和糞肥的使用, 帶有耐藥基因 的菌株進(jìn)入環(huán)境, 其抗性基因可能通過轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)導(dǎo) 等作用轉(zhuǎn)移至人類病原菌, 威脅人類健康 5。 相關(guān)研 究結(jié)果表明, 從養(yǎng)殖場分離的大腸桿菌普遍存在對(duì) 抗生素的多重耐藥現(xiàn)象, 耐藥菌在動(dòng)物 、 環(huán)境和飼 養(yǎng)員之間可能存在擴(kuò)散 、 傳遞現(xiàn)象 。 由于養(yǎng)殖場排 放的糞便和廢水含有大量耐藥細(xì)菌, 這些糞便和糞 水施入土壤和水體后, 在一定程度上增加了土壤和 水體中耐藥細(xì)菌的數(shù)量 。3畜禽養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境污染的控制技術(shù)選擇3.1畜牧業(yè)生產(chǎn)源頭控制技術(shù)(1原料選擇 。 選擇來源

15、于已認(rèn)定的綠色食品 產(chǎn)品及其副產(chǎn)品作為飼料原料,選購消化率高 、 營 養(yǎng)變異小 、 有毒有害成分低和安全性高的飼料原 料, 可以在很大程度上減少有害成分在畜禽體內(nèi)的 累積和畜禽排泄物對(duì)環(huán)境的污染 。 同時(shí), 采用常規(guī) 育種技術(shù)或遺傳修飾等手段, 可培育出消化率高的 飼料原料新品種,如低植酸玉米和低水蘇糖大豆 。 研究證實(shí),新型低植酸玉米中磷的可利用率高達(dá) 65%75%, 是普通玉米的 5倍, 用低植酸玉米配制 的日糧可使磷的排放降低 37%。(2 飼料配方 。 根據(jù)飼料原料營養(yǎng)素含量的實(shí)654第 6期測值進(jìn)行日糧配方設(shè)計(jì),同時(shí)注意能量蛋白平衡 、 氨基酸平衡 、 離子平衡和鈣磷平衡等日糧營養(yǎng)平

16、衡 技術(shù), 并利用回腸真消化率準(zhǔn)確計(jì)算動(dòng)物營養(yǎng)需要 量, 選擇合適飼料添加劑并適量添加, 可以提高飼 料利用效率進(jìn)而減少排泄物中營養(yǎng)素的含量 。 研究 發(fā)現(xiàn)給反芻動(dòng)物適量增加以優(yōu)質(zhì)牧草為主的粗飼 料的比例, 采用低淀粉日糧控制易發(fā)酵碳水化合物 的攝入量, 可以在不降低生產(chǎn)水平的前提下減少瘤 胃甲烷產(chǎn)生量和排放量 。 美國近年來對(duì)多種生長豬 研究結(jié)果表明, 日糧中粗蛋白含量每降低 1%, 氮排 出量減少 8.4%左右 。 研究表明, 按照理想蛋白質(zhì)模 式, 添加合成氨基酸, 配制滿足畜禽營養(yǎng)需要的蛋 白質(zhì)平衡日糧, 可以在不影響畜禽生產(chǎn)性能的前提 下, 使日糧中的蛋白質(zhì)水平降低 2%5%, 從而

17、減少 氮的排放量 20%50%, 糞尿氨氣含量下降 10% 12.5%。 瑞士在 19901995年期間, 根據(jù)營養(yǎng)需要 的最低水平限制動(dòng)物日糧重金屬含量, 糞便中銅和 鋅的含量分別降低了 28%和 17%。 在豬日糧中使用 有機(jī)形式的銅 、 鐵 、 錳和鋅, 在不影響生長性能和飼 料轉(zhuǎn)化效率的同時(shí),也能降低重金屬的排泄量; 與 采食無機(jī)銅 、 鐵和鋅源的日糧相比, 采食有機(jī)銅 、 鐵 和鋅源, 并按照相應(yīng)需要量的一半配制日糧, 并不 影響生長豬的生長性能, 可使糞銅 、 鐵和鋅排泄量 減少 30%左右 。(3 加工調(diào)制 。 選擇合理的飼料加工調(diào)制技術(shù) 可有效提高飼料消化率, 而消化率每提高

18、1%, 肉產(chǎn) 品氮損耗可減少 1.4%。 飼料加工調(diào)制技術(shù)包括粉 碎 、 碾壓 、 制粒 、 膨化 、 焙烤 、 微波化和手捏成團(tuán)濕拌 料等 。 研究結(jié)果表明, 粉碎粒度可以改變飼料轉(zhuǎn)化 效率 5%10%; 制粒能提高干物質(zhì) 、 氮和總能的消 化率;高溫蒸汽制?？墒沟呐判沽肯陆?22%; 給 動(dòng)物飼喂手捏成團(tuán)飼料,蛋白質(zhì)消化率提高 3.7%; 通過切段 、 粉碎 、 青貯 、 氨化和微貯等方法加工農(nóng)作 物秸稈, 可使秸稈中所含纖維素 、 半纖維素和木質(zhì) 素降解并轉(zhuǎn)化 。(4 階段飼養(yǎng) 。 近年來研究表明, 采用階段飼養(yǎng) 方式可更好地滿足不同生長階段和生理狀態(tài)豬的 營養(yǎng)需要, 有利于減少氮和磷

19、的排放 。 在歐洲進(jìn)行 的研究結(jié)果表明, 兩階段飼養(yǎng)時(shí)氮和磷的排出量比 一階段飼養(yǎng)時(shí)低 6%。 由此可見, 參照一定生長階段 和體重的豬對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的需要, 采用分階段飼養(yǎng)方 式, 可大幅度提高氮的沉積效率, 減少氮的排放, 是 控制富營養(yǎng)元素引發(fā)的環(huán)境污染的有效措施 。 (5 合理應(yīng)用飼料添加劑 。 在動(dòng)物飼料中添加 某些添加劑, 可提高飼料的利用率, 進(jìn)而減少飼料 中氮和磷的排放 。 由于添加酶制劑提高了動(dòng)物對(duì)飼 料中營養(yǎng)物質(zhì)的利用率, 從而可以有效降低動(dòng)物糞 便中富營養(yǎng)物質(zhì)的排放, 其它生長促進(jìn)劑如益生素 和有機(jī)酸等亦是可有效減排糞污富營養(yǎng)物質(zhì)的添 加劑 。 有報(bào)道認(rèn)為, 在小麥和黑麥型日

20、糧中添加酶 制劑, 飼料蛋白質(zhì)的回腸可消化率可提高 9%; 而當(dāng) 蛋白酶和用來降解非淀粉多糖的酶制劑及淀粉酶 聯(lián)合使用時(shí), 飼料利用率顯著改善, 比單一使用其 中某一種酶效果都好 。 大量研究表明, 益生素能夠 降低腸道內(nèi)微生物的分解作用, 進(jìn)而對(duì)于減少氨基 酸和碳水化合物的排放亦有明顯效果 。 有人研究了 日糧酸化對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響, 發(fā)現(xiàn)在日糧中 添加富馬酸后干物質(zhì)和氮的消化率均提高 2%左 右 。 此外, 添加某些植物提取物也能降低畜禽糞便 對(duì)環(huán)境造成的污染 。 在反芻動(dòng)物飼料中添加不同濃 度絲蘭皂苷的研究表明, 當(dāng)添加量從 1.2增加到 3.2 g/L 時(shí),可溶性土豆淀粉和玉米淀粉

21、體外培養(yǎng) 24h 后的甲烷產(chǎn)量分別下降 17%和 50%、 18%和 52%。 3.2畜禽糞污管理技術(shù)(1 肥料化技術(shù) 。 按氧的需求程度可將堆肥化 技術(shù)分為好氧堆肥和厭氧堆肥, 其它堆肥方式如好 氧低溫發(fā)酵 、 濕式厭氧發(fā)酵等是在原來方法上的改 進(jìn) 。 利用堆肥作為生物濾池的填料, 通過填料的吸 附及吸收作用可以去除堆肥過程中產(chǎn)生的氨氣, 如 填料層高度為 60cm 的生物濾池對(duì)堆肥尾氣中氨氣 的去除率達(dá) 94%。 在堆肥過程中加入的無機(jī)磷, 有 相當(dāng)部分可以轉(zhuǎn)變成有機(jī)磷的形態(tài) 。 有研究表明, 在堆肥過程中分別加入占豬糞 5%、 7%和 10%的過 磷酸鈣,有效磷含量平均分別提高 45%、

22、 59%和 62%。 另外, 好氧堆肥過程可滅活糞污中的霉菌和其 它有害微生物, 且利用微生物的降解特性可把糞污 內(nèi)的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為堆肥, 把大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可 被農(nóng)作物吸收利用的營養(yǎng)元素 。(2 飼料化技術(shù) 。 畜禽糞便含有各種營養(yǎng)成分, 飼料化技術(shù)即利用飼料中的各種養(yǎng)分和飼養(yǎng)過程 中產(chǎn)生的有用成分, 是畜禽糞便綜合利用的重要途 徑 。 目前飼料化技術(shù)的主要途徑有青貯 、 干燥和分 解法 。 將畜禽糞便和一些禾本科青飼料一起青貯, 制作的飼料具有酸香味, 可以提高適口性, 同時(shí)可 殺死糞便中病原微生物和寄生蟲等 。 雞糞經(jīng)干燥后 轉(zhuǎn)變成雞朊粉可作高蛋白飼料使用, 既能除臭又能 徹底殺滅蟲卵

23、。 還有研究表明, 在處理中加光合細(xì) 菌 、 細(xì)黃鏈霉菌和乳酸菌等具有很好的除臭效果 。 分解法是利用優(yōu)良品種的蠅 、 蚯蚓和蝸牛等低等動(dòng) 物分解畜禽糞便, 達(dá)到既生產(chǎn)動(dòng)物蛋白質(zhì)又能處理譚支良等:現(xiàn)代畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展:環(huán)境問題與現(xiàn)實(shí)選擇 655第 29卷 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究畜禽糞便的目的 。 蠅蛆和蚯蚓是很好的動(dòng)物性蛋白 飼料, 可作雞鴨豬的飼料或水產(chǎn)養(yǎng)殖的活餌料 。 有 研究證實(shí), 在日糧中以 20%的雞糞發(fā)酵飼料代替基 礎(chǔ)日糧飼喂肉豬時(shí), 日增重達(dá) 635g, 與對(duì)照組差異 不顯著; 試驗(yàn)組比對(duì)照組增重成本降低 1.12元 /kg 。 用發(fā)酵雞糞取代玉米 -豆餅型奶牛精料 25% 50%, 其

24、產(chǎn)奶量和乳脂均有不同程度的提高; 從 EM 發(fā)酵雞糞代替 50%奶牛精料的飼喂效果看, 平均提 高產(chǎn)奶量 5.6%。(3 能源化技術(shù) 。 目前常采用的厭氧消化法是 一種有效處理畜禽糞便和資源回收利用的技術(shù), 該 技術(shù)不但能提供清潔能源 (沼氣 , 解決中國廣大農(nóng) 村燃料短缺和大量焚燒秸稈的矛盾,還能消除臭 氣 、 殺死致病菌和致病蟲卵, 解決了大型畜牧養(yǎng)殖 場的畜禽糞便污染問題 。 另外, 發(fā)酵原料或產(chǎn)物可 以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飼料, 發(fā)酵液可以用作農(nóng)作物生長所需 的營養(yǎng)添加劑 。4污染修復(fù)技術(shù)物理和化學(xué)方法, 如熱處理和電循環(huán)等, 常被 用來修復(fù)被重金屬污染的農(nóng)田土壤, 但由于成本高 和引入二次污染的

25、問題, 這些方法在實(shí)際中很少采 用 。 生物修復(fù)是利用植物對(duì)重金屬的富集作用從土 壤中吸收去除重金屬, 這種方法不僅廉價(jià)而且改善 環(huán)境,是目前最有前景的治理土壤重金屬的方法 。 目 前 已 陸 續(xù) 發(fā) 現(xiàn) 了 砷 超 富 集 植 物 蜈 蚣 草 (Pteris vittata 和大葉井邊草 (P. cretica 、 銅超富集植物海 州香薷 (Esboltzia splendens 和鴨跖草 (Commelina communiss 以及鋅超富集植物 東 南景天 (Sedum alfredii 等 。隨著研究工作的深入, 研究發(fā)現(xiàn)微生物及其抗 性基因在重金屬污染土壤的生物修復(fù)方面也顯示 出越來

26、越大的作用和潛力 。 研究證實(shí)抗重金屬細(xì)菌 在植物根際活動(dòng),可以促進(jìn)重金屬在植物體內(nèi)積 累, 從而加強(qiáng)植物修復(fù)過程 6。 通過生物技術(shù)手段將 微生物的耐重金屬基因克隆到植物體中, 得到的轉(zhuǎn) 基因植物可數(shù)十倍地提高植物耐受和富集重金屬 的能力 7。 研究發(fā)現(xiàn)將基因 merA (編碼汞離子還原 酶, 催化離子汞轉(zhuǎn)化為單質(zhì)汞 導(dǎo)入白楊中, 該轉(zhuǎn)基 因白楊對(duì)單質(zhì)汞的富集能力提高了 10倍,抗汞能 力也提高了 4倍 。 而將基因 merA 和基因 merB (編 碼有機(jī)汞裂解酶, 催化甲基汞轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子汞 同時(shí) 導(dǎo)入擬南芥并且成功表達(dá), 轉(zhuǎn)基因擬南芥對(duì)甲基汞 的耐受能力提高了 50倍 。 微生物資源及其耐

27、重金 屬基因在土壤重金屬污染的生物修復(fù)中顯示出越 來越大的應(yīng)用價(jià)值 。污染水體的處理一般采用人工濕地 、 穩(wěn)定塘 、 土壤滲漏以及凈化沼氣等以工程措施為主的處理 技術(shù),在一定程度上對(duì)控制水體污染起到了作用, 但還是存在著有機(jī)物去除率低 、 治理效果不穩(wěn)定等 問題 。 近年來以微生物技術(shù)為核心的污染水體生物 修復(fù)技術(shù)日益顯現(xiàn)出其優(yōu)越性和光明前景 。 水體生 物修復(fù)技術(shù)主要包括生物調(diào)控和生物修復(fù)兩種類 型, 在生物脫氮技術(shù)上的新進(jìn)展主要有短程硝化反 硝化 、 同時(shí)硝化反硝化和厭氧氨氧化等 。 由于污染 水體的主要元素磷不能以氣體的形式離開水系統(tǒng), 所以微生物在去除磷素方面的作用與去除氮素相 比略顯遜色, 但科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有除磷能力的 微生物 。 近幾年又發(fā)現(xiàn)了有些除磷菌具有反硝化功 能, 在特定條件下反硝化能力很強(qiáng) 。 這些新的生物 除磷技術(shù)成熟以后用于污染水體治理上, 勢必是一 項(xiàng)既經(jīng)濟(jì)又有效的處理方法 。5研究展望畜禽糞污的科學(xué)綜合利用愈來愈呈現(xiàn)明顯的 經(jīng)濟(jì) 、 生態(tài)和社會(huì)效益, 而且對(duì)于確保畜牧業(yè)健康 可持續(xù)發(fā)展, 有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義 。 未來相當(dāng)一 段時(shí)期的研究集中于將現(xiàn)有的資源化技術(shù)在一定 程度上進(jìn)行集成整合, 建立適于不同生態(tài)環(huán)境類型 和畜禽