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動物營養中造成環境污染的原因

  作者: 來源: 日期:2006-08-11  
    

    動物營養過程是一個動態的、與動物本身、飼料原料及加工工藝和人息息相關的過程,因此,動物營養對環境的影響的大小也取決于動物本身、飼料和人。

    1 動物因素

    任何動物都不可能百分之百地利用所攝入的營養物質,且對營養物質的利用效率較低,這也是高等動物的生理特點和食物鏈所必須的.Kornegay等(1997)綜述了飼喂商品飼料豬的營養平均數據,下列養分的表觀消化率分別為:氮30-55%、鈣30-50%、磷20-50%、鉀5-20%、

    鈉10-25%、鎂15-30%、銅5-30%、鋅5-30%、錳5-10%和鐵5-30%。從上面表觀消化率看出,營養物質的排出量則高達:氮45-60%,鈣和磷50-80%,鉀、鈉、鎂、銅、鋅、錳和鐵70-95%。因而,動物排泄出的大量營養物質對環境造成污染,主要包括三個方面:土壤的營養累積、

    水體污染和有害氣體。

    1.1 土壤的營養累積 飼料中的營養物質經動物消化吸收后,大量營養物質以糞尿的形式排出體外,由于糞尿中含有較高的氮、磷、鉀及其它營養物質,因此,它是一種優質的土壤肥料。隨著大型養殖場的數目和飼養密度急劇增加,結果造成在很小的土地面積是生產出大量的糞尿,從而造成各種營養物質的富集。Mueller等(1994)認為用豬的糞尿施肥3年后,與作物的正常需要量相比,土壤91 厘米深處的磷和鋅含量大約超出了4倍,鉀超出約1 倍而銅超出3 倍。

    1.2 水體污染 由于動物體內缺乏有效利用植酸磷的植酸酶和動物對蛋白質的利用不充分,這就造成動物的排泄物中富含磷和氮等營養物質。而糞尿中氮、磷和其它營養物質過多的排入土壤中,對包括地表水和地下水在內的整個水質均有不良影響。土壤中過量的氮經雨水的沖洗使地下水中硝酸鹽含量增加,并有可能通過徑流進入地表水;過量的磷會在土壤中大量聚集,當磷被土壤顆粒吸收而不滲入地下水后,它會隨著土壤顆粒一起進入溪流、湖泊和河流,并產生侵蝕作用,而且,磷是調節水生生物生長的最大限制性營養素(Pierzynski等,1994),它刺激藻類和其它水生植物的生長,這些生物的分解腐敗引起水質的惡化,同時產生一些毒素和消耗大量的氧氣。另外,過量的鈣進入地下水和地表水中引起水的硬化。

    1.3 有害氣體 由于動物的排泄物中含有氮、硫、吲哚等物質,不但產生大量的臭味影響環境,而且糞尿發酵后產生氨氣、硫化氫等有毒有害氣體,造成環境的日益惡化。

    2 飼料因素

    飼料是動物營養所研究的主體,而飼料原料的來源主要是植物,它們中所含的抗營養因子也是動物營養對生態環境污染的原因之一。在生物進化過程中,植物為了抵抗外來的侵害,從而本身就含有微量的、阻礙動物消化的物質。飼料中常見的影響動物對飼料消化利用的抗營養因子有蛋白酶抑制劑、凝結素、單寧、脹氣因子、植酸、棉酚、非淀粉多糖等。

    2.1 蛋白酶抑制劑 飼料中的蛋白酶抑制劑不但能抑制動物對蛋白質的消化利用,同時使動物分泌更多消化蛋白質的蛋白酶,這樣就使動物體內代謝加速、負擔加重,氮的排泄量就上升。

    2.2 植酸 植酸是普遍存在于飼料中的抗營養因子,它不僅與磷形成動物難于消化的植酸磷,也可與蛋白質和各種礦物質形成絡合物,這樣就影響動物對飼料中磷、蛋白質和各種礦物質的利用,從而排出體外對生態環境造成影響。谷類籽實中植酸磷含量約占總磷的59-79%,小麥麩中占76%,而細米糠中可高達86%,油餅類達58-70%。由于動物體不能分泌水解植酸的植酸酶,只能依靠腸道中的微生物分泌的酶來水解,因此,動物對植酸磷的利用率很低。一些研究表明,豬、雞只能利用玉米中磷的10.2%,豆粕中磷的25-35%。不能被利用的植酸磷從糞便中排出體外,從而也造成嚴重的環境污染。

    由于植酸的肌醇環上磷酸根(均)帶負電荷,因此植酸具有極強的螯合能力。在微酸性至堿性這一較寬的pH范圍內,可與消化道內多種金屬陽離子,如鈣、鎂、鋅、鐵、錳、銅、鉻離子絡合形成不溶性復合鹽,不能被消化吸收。因此,植酸導致動物對鈣、鐵、錳、銅、鉻等元素的利用率降低。同時,當pH 值較低時,植酸與蛋白質分子結合形成蛋白質-金屬離-植酸鹽復合物,這種結合降低了蛋白質的消化吸收。植酸也能與消化酶結合形成不溶性復合物,結果降低了多種消化酶的活性,包括蛋白質水解酶、淀粉水解酶和脂肪酶,使蛋白質、

    淀粉及脂肪消化與利用受到影響。

    2.3 非淀粉多糖 在畜禽飼糧中使用的所有禾谷類原料都含有不同水平的非淀粉多糖,還存在于一些豆科植物中,包括扇豆和木薯中。非淀粉多糖可增加食糜粘性,阻礙內源消化酶對食糜消化和消化酶的擴散速度,導致養分吸收率降低。另外,非淀粉多糖可以通過改變水、蛋白質、電解質和脂類的內源分泌而改變消化道功能,使腸道機械混合內容物的能力減弱,脂肪乳化作用降低,腸道食糜中脂肪顆粒變大,消化率下降。總之,當飼料中含較高水平抗營養因子時,會嚴重影響動物對營養物質的消化利用,這不僅造成營養物質的流失和浪費,而且會造成對生態環境嚴重的氮、磷及多種元素的污染。

    3 人為因素

    為了保證動物的身體健康、促進動物的生長速度和滿足人們的消費需求,營養學家在飼料中添加過量的營養物質是導致排出比例增加的直接原因。另外,飼料中添加的各種抗生素、違禁藥物、高銅高鋅、砷等物質會在動物體內殘留或不能利用的經動物排出體外對生態環境造成污染。

    3.1 營養物質過量 在飼料的配制過程中,營養學家都會增加對某些營養物質的含量,以提供安全系數,用來彌補因飼料成分變異或不能確定所用原料養分利用率對飼養效果的影響。椐Cromwell(1989)對幾所大學和飼料公司的磷推薦量進行的調查結果表明:大學推薦量的平均范圍是NRC(1988)的110-120%,而飼料公司磷的推薦量的平均范圍是NRC(1988)的120-130%。這是使得過量的營養物質排出體外對生態環境造成污染。

    3.2 高銅高鋅 銅和鋅都是動物必需的營養元素,自從英國學者Braude首次發現飼料中高劑量銅對生長豬有促生長作用以來,大量的研究表明高銅高鋅對仔豬、中豬和大豬都有明顯的促生長作用,因此,飼料中添加高銅高鋅風靡一時,然而高劑量的銅和鋅會增加豬肉和肝臟中銅鋅的蓄積,顯著增加動物對銅和鋅的排泄量。Apgar等(1996)研究發現: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;Adeola等(1995)給15-18kg的豬飼喂分別含鋅為23mg/kg和123mg/kg的日糧,結果飼喂低鋅日糧的豬每日鋅排出量為16mg,而高鋅日糧的豬每日鋅排出量為61mg,提高了3.6倍。所以,飼料中添加高銅高鋅,不但增加了動物的代謝負擔,降低了動物的福利,而且增加土壤中銅鋅的積累,加重了土壤和生態環境的負擔。

    3.3 砷制劑 飼料中所使用的砷制劑一般為有機砷,它們具有廣譜殺菌作用,并對腸道寄生蟲有殺死和抑制作用,因此,對動物有很強的促生長作用。有機砷雖然不象無機砷有毒,但長期使用后向環境中排出量會增加,增加環境污染。

    3.4 抗生素和違禁藥物 抗生素作為動物防病治病藥物已使用了幾十年,其不僅可以防病治病,而且可以使腸道壁變薄,有利于養分的消化吸收,具有明顯的促生長作用。但是,由于使用抗生素會在動物產品中殘留和長期使用抗生素會對細菌產生抗藥性,因此,抗生素的殘留會人類健康受到威脅,而抗生素的耐藥性會打破生物界的生態平衡,同時,抗生素可能還有少量的隨著糞便排出直接影響微生物的生存。這樣在飼料中添加抗生素不但污染生態環境,而且可能破壞生態平衡。

    違禁藥物對生產者來說會有巨大的利潤可突,不法生產者在飼料中添加各種違禁藥物如“瘦肉精”“雌激素類”不但威脅人類健康,而且也影響生態環境。

 
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