唐雪峰，李建柱，黃立，趙聘，劉紀(jì)成，趙云煥

（信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院牧醫(yī)工程學(xué)院，豫南地區(qū)畜禽養(yǎng)殖環(huán)境控制工程技術(shù)研究中心，河南 信陽(yáng) 464000）

家禽在規(guī)?；⒐S化生產(chǎn)過(guò)程中，禽舍會(huì)產(chǎn)生大量的硫化氫（H2S）、氨氣（NH3）、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)等有毒有害氣體，其中NH3具有強(qiáng)烈刺激性臭味。人對(duì)NH3最低可感濃度是4mg/kg，當(dāng)濃度達(dá)到 25mg/kg時(shí)，皮膚、眼睛等軟組織會(huì)受到刺激，是每天8h工作在NH3環(huán)境中養(yǎng)殖人員所能承受的極限濃度；如果在35mg/kg環(huán)境下工作超過(guò)15min，就可使眼粘膜發(fā)炎、充血，甚至失明；人處于300mg/kgNH3濃度會(huì)有生命危險(xiǎn)，超過(guò)2500mg/kg可能致死；長(zhǎng)期工作超過(guò)12mg/kgNH3環(huán)境中，會(huì)出現(xiàn)咳嗽、痰多、哮喘、胸悶等癥狀，嚴(yán)重者會(huì)危及生命[1]。NH3排出舍外，會(huì)與大氣中二氧化硫、氮氧化物等氧化產(chǎn)物反應(yīng)，生成硝酸銨、硫酸銨等二次顆粒物，而這些二次顆粒物正是PM2.5形成的重要來(lái)源。

我國(guó)農(nóng)業(yè)部頒布的《畜禽場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定雛雞舍、成雞舍NH3濃度日均值不超過(guò)10、15 mg/m3[2]；美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全與健康研究所(NIOSH)和職業(yè)安全與衛(wèi)生管理局(OSHA)確定禽舍NH3最高水平分別為25μl/L和50μl/L，這些標(biāo)準(zhǔn)均以人類安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立，并代表最長(zhǎng)8h的暴露限度[3]。在家禽實(shí)際生產(chǎn)中，由于雞糞具有很高的總氨氮(TAN)含量，如果處理不當(dāng)，禽舍內(nèi)NH3濃度經(jīng)常超標(biāo)，不僅影響家禽健康，還會(huì)危害飼養(yǎng)人員和周邊居民的身體健康。王妮等[4]測(cè)定了平養(yǎng)肉雞舍在冬季主要有害氣體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NH3濃度在試驗(yàn)期間均超過(guò)100mg/m3，因此降低禽舍NH3濃度對(duì)家禽養(yǎng)殖至關(guān)重要。

1 禽舍NH3的來(lái)源

禽舍NH3主要有三大來(lái)源：一是少量的經(jīng)消化道分泌的酶降解蛋白氮經(jīng)脫氨基作用產(chǎn)生；二是微量的飼料中有機(jī)氮經(jīng)微生物降解產(chǎn)生；三是大量的由排泄物中各種氮化合物經(jīng)微生物降解產(chǎn)生[5]，而排泄物中大量的氮化合物99%來(lái)自飼料[6]。由于家禽消化道短，糞尿合一的排泄方式導(dǎo)致其消化吸收不完全、排泄物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，且糞尿不分離更容易被微生物分解利用，研究表明雞糞發(fā)酵液中的NH4+-N是牛糞中的15倍，豬糞中的4倍[7]。此外，飼養(yǎng)密度過(guò)高、通風(fēng)不良、濕度過(guò)高和墊料質(zhì)量等多種因素均會(huì)導(dǎo)致禽舍NH3濃度升高[8]。Ritz等[9]研究表明，家禽飼糧中大約67%的氮被排出體外，僅33%的氮進(jìn)入到組織或蛋中。Mitran等[10]發(fā)現(xiàn)，1～42日齡肉雞每只糞氮和揮發(fā)性氨氮總產(chǎn)量為每天 370mg，最高可達(dá)每天 780mg；張曉迪等[11]報(bào)道，1～42日齡肉雞平均每只排放NH32778mg，平均NH3排放率為每天每只66mg。

2 禽舍NH3的危害

2.1 對(duì)家禽生長(zhǎng)性能和肉品質(zhì)的影響 當(dāng)禽舍NH3濃度過(guò)高時(shí)，NH3通過(guò)呼吸道經(jīng)肺泡上皮直接進(jìn)入血液引起血氨升高，影響神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞的新陳代謝，使家禽出現(xiàn)氨中毒，進(jìn)而抑制采食中樞，引起采食量下降。同時(shí)，血氨升高會(huì)加劇機(jī)體器官對(duì)氨的解毒進(jìn)程，而這一高度耗能的過(guò)程必然減少用于生產(chǎn)的能量，最終使家禽的生產(chǎn)性能受到影響[12]。研究表明，禽舍70mg/kg NH3水平顯著降低肉雞生長(zhǎng)后期體重，機(jī)體抗氧化能力下降、肌肉品質(zhì)降低[13]。李聰?shù)萚14]報(bào)道，禽舍NH3濃度達(dá)到25μl/L時(shí)顯著影響22～42日齡肉雞的生長(zhǎng)性能及肉質(zhì)性狀，腹脂率、胸肌滴水損失率增加，并建議禽舍NH3濃度控制在25μl/L以內(nèi)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，飼養(yǎng)在 NH3濃度50μl/L和 75μl/L環(huán)境下的肉雞7周齡體重分別比飼養(yǎng)在NH3濃度接近0μl/L環(huán)境下的肉雞輕17%和20%[3]，特別是暴露在75μl/L氨濃度下可顯著降低肉雞平均日采食量和日增重，顯著提高料肉比[15]。以上研究表明，NH3在降低肉雞生長(zhǎng)性能的同時(shí)也會(huì)對(duì)其肉品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。高氨處理，一方面導(dǎo)致胸肌滴水損失下降破壞了胸肌膜的完整性，引發(fā)糖酵解加強(qiáng)，引起蛋白質(zhì)凈電荷含量減少和肌肉蛋白質(zhì)收縮，肌肉組織形態(tài)和化學(xué)構(gòu)成發(fā)生改變，影響肌肉束縛水分的能力[14,16,17]；另一方面使機(jī)體自由基濃度增加，不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為飽和脂肪酸，改變揮發(fā)性風(fēng)味成分的組成，導(dǎo)致雞肉口味和質(zhì)量下降、胴體等級(jí)降低[18]。

2.2 對(duì)家禽產(chǎn)蛋性能和蛋品質(zhì)的影響 研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)禽舍NH3濃度達(dá)到23.4mg/m3時(shí)，濃度每增加 1mg/m3， 產(chǎn)蛋率下降 0.81%[19]。 在 50～80mg/kg環(huán)境中飼養(yǎng)8周，產(chǎn)蛋量下降9%[20]，在76mg/m3環(huán)境中飼養(yǎng)4周，其采食量、飲水量、體重、產(chǎn)蛋率和蛋重都會(huì)下降[21]，在100mg/kg環(huán)境中飼養(yǎng)10周，產(chǎn)蛋率由81%降低至68%[20]，當(dāng)禽舍NH3濃度達(dá)到200mg/kg時(shí)，蛋雞產(chǎn)蛋量顯著降低[22]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)禽舍NH3濃度達(dá)到50、100mg/kg時(shí)蛋雞產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致生產(chǎn)性能下降，而且隨著NH3濃度的增高，影響越顯著[23]。

NH3對(duì)蛋品質(zhì)的影響主要包括蛋殼強(qiáng)度與厚度、蛋黃顏色與膜強(qiáng)度、蛋白高度和哈氏單位等。據(jù)報(bào)道，蛋雞暴露在 NH3濃度為0、50、100mg/kg的環(huán)控室時(shí)，蛋殼厚度、蛋黃顏色各組之間都沒有顯著性差異，但是蛋殼厚度、蛋重隨著試驗(yàn)周期的增長(zhǎng)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)[23]。Benton等[24]將新鮮雞蛋置于高濃度NH3中，不但降低蛋白高度、提高蛋白pH，而且加劇蛋白液化。蛋雞在高濃度NH3環(huán)境中睜不開眼，不愿采食，采食量減少，導(dǎo)致產(chǎn)蛋性能降低。深層原因可能與過(guò)高的NH3濃度影響機(jī)體的代謝機(jī)能、免疫機(jī)能及肌肉降解有關(guān)[25]，但影響生理機(jī)能的信號(hào)通路和組學(xué)機(jī)制，仍有待于進(jìn)一步研究。

2.3 對(duì)家禽免疫功能和行為的影響 禽舍NH3濃度超過(guò)50μl/L，家禽角膜結(jié)膜炎與氣管炎發(fā)生率明顯上升[26]。將肉雞暴露于NH3濃度80mg/kg中3周和6周，出現(xiàn)血清溶菌酶濃度降低、NK細(xì)胞殺傷活性下降和新城疫弱毒疫苗顯著降低[27]。30～80mg/kg NH3濃度和35%～85%相對(duì)濕度(RH)可顯著影響肉仔雞血清白細(xì)胞介素4(IL-4)和白細(xì)胞介素10(IL-10)含量，損害機(jī)體免疫機(jī)能。雖然隨著時(shí)間延長(zhǎng)，機(jī)體獲得一定的適應(yīng)不良環(huán)境的能力，但是70mg/kgNH3+85%RH環(huán)境對(duì)肉仔雞的免疫抑制負(fù)影響不可緩解[28]。研究表明，禽舍NH3濃度從25mg/kg升高到75mg/kg，肉雞脾臟指數(shù)顯著升高，免疫功能降低，并且25mg/kgNH3濃度即可造成肉雞血清細(xì)胞因子含量和呼吸道粘膜炎性因子分泌增加，粘蛋白減少，緊密連接蛋白表達(dá)下調(diào)，粘膜完整性受損，引發(fā)炎癥反應(yīng)[29]。同時(shí)，較高的NH3水平，免疫器官的生長(zhǎng)會(huì)放慢20%～27%，具體放慢程度取決于肉雞在NH3中的暴露時(shí)間[3]。

禽舍NH3濃度增加還會(huì)引起家禽日常行為異常。暴露于25mg/kg NH3濃度下的蛋雞覓食、休息、整理羽毛等行為出現(xiàn)頻率明顯降低[30]；當(dāng)NH3濃度達(dá)到80mg/kg時(shí)，肉雞趴臥時(shí)間顯著降低，走動(dòng)站立時(shí)間和次數(shù)呈增加趨勢(shì)，表現(xiàn)為躁動(dòng)不安[29]；當(dāng)NH3濃度超過(guò)50mg/kg，會(huì)導(dǎo)致肉雞跛行；達(dá)到75mg/kg時(shí)，跗關(guān)節(jié)出現(xiàn)損傷的病雞明顯增加，且NH3濃度越高，損傷程度越大[31]。

3 禽舍NH3的減排措施

3.1 優(yōu)化家禽日糧配方 禽舍NH3主要來(lái)源是微生物降解排泄物中的氮，而排泄物中的氮99%來(lái)自飼糧[32]，由于家禽機(jī)體對(duì)多余氨基酸沒有儲(chǔ)存機(jī)制，生產(chǎn)中為滿足其必需氨基酸水平，日糧配方往往含有較高的蛋白質(zhì)及氨基酸水平，所以在提高蛋白質(zhì)利用率的前提下，利用理想蛋白質(zhì)技術(shù)配制低蛋白飼糧，可有效減少氮的排出量[33]。Elwinger等[34]研究了日糧蛋白水平分別為18%、20%和22%對(duì)禽舍NH3排放的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著日糧蛋白水平的提高，日糧氮損失逐漸上升，同時(shí)NH3的排放呈線性增加。進(jìn)一步研究表明，把蛋雞日糧中粗蛋白水平從17%降低到16%，NH3排放量可減少8%～10%[35]；在蛋雞日糧中添加豆殼、麥麩、玉米糟，可使禽舍總NH3排放量及排泄物中NH3的排放量降低50%，同時(shí)，產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸的微生物增加，降低了排泄物的pH值，NH3更多向NH4+轉(zhuǎn)化，進(jìn)而達(dá)到減少NH3排放的目的[36]。

3.2 禽舍清糞頻率合理 雖然排泄物中有機(jī)氮分解產(chǎn)生NH3是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程，通常需要數(shù)周甚至數(shù)月的時(shí)間，且產(chǎn)生NH3量也較少，但排泄物中尿素在脲酶的作用下分解為NH3的過(guò)程卻很快，在常溫下只需幾小時(shí)[37]。家禽采用高床飼養(yǎng)，排泄物可能在禽舍存儲(chǔ)6～12月才被處理；采用墊料飼養(yǎng)，排泄物與墊料混合在一起長(zhǎng)時(shí)間貯存在舍內(nèi)，NH3排放速率隨排泄物堆積時(shí)間呈指數(shù)增加。研究表明，高床飼養(yǎng)的蛋雞舍NH3濃度達(dá)到6.8～82.0mg/m3，在使用清糞帶系統(tǒng)后 NH3濃度僅為0.8～5.3mg/m3[38]。在同樣使用傳送帶清糞的禽舍NH3排放量，每周2次的清糞頻率比每天1次多25%，而在采用刮糞板清糞時(shí)，每周1次的清糞頻率是每天1次的兩倍[35]。申李琰等[39]測(cè)定了采用傳送帶及時(shí)清除糞便的層疊式籠養(yǎng)禽舍NH3濃度(相對(duì)濕度為 40%～50%)，在肉雞 3～6周齡時(shí)，秋季平均為 0.66mg/m3；冬季平均為 0.75mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于畜禽場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)NH3限量，因而合理的清糞頻率可顯著降低禽舍NH3濃度。

3.3 添加飼料添加劑 在飼糧中添加酶制劑、益生菌、植物提取物等添加劑，能夠降低腸道內(nèi)容物的粘度，提高腸道酶活性和提高蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率，進(jìn)而通過(guò)降低排泄物中氮含量來(lái)降低禽舍NH3濃度。研究表明，蛋雞飼糧中加入5g/kg酶益生素可以將NH3排放減少21%，同時(shí)可顯著降低料蛋比，極顯著提高產(chǎn)蛋率、平均蛋重[40]；蛋雞飼糧中分別添加干全酒糟及其可溶物、麥麩和大豆殼，7d累積NH3排放由對(duì)照組的3.9g/kg糞便干物質(zhì)減少為 1.9、2.1和 2.3g/kg糞便干物質(zhì)[41]；肉雞飼糧中添加0.3%菊糖和0.1%芽孢桿菌能夠有效地減少排泄物中NH3散發(fā)量[42]。絲蘭屬等植物提取物有較強(qiáng)的吸附能力，可改善腸道內(nèi)環(huán)境，減少NH3的排放量，改善禽舍空氣質(zhì)量[43]。

3.4 排泄物生物處理法 生物處理法具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、無(wú)二次污染等優(yōu)勢(shì)[44]，現(xiàn)已成為禽舍NH3減排的研究熱點(diǎn)。研究表明，將粉狀畢赤酵母NGH的菌懸液接種于肉雞排泄物后，可有效抑制NH3排放，最高抑制率可達(dá)25.52%[45]。紅平紅球菌在初始pH=7.0、培養(yǎng)溫度30℃、接種量為12%時(shí)對(duì)雞排泄物除臭效果最好，對(duì)NH3的去除率可達(dá)66.73%[46]。研究發(fā)現(xiàn)，克柔假絲酵母LSA菌株、硝化細(xì)菌、多株枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌等有效控制禽舍惡臭氣體生成，抑制NH3釋放[47,48,49]。

4 小結(jié)

隨著大量的先進(jìn)科技不斷應(yīng)用到畜牧行業(yè)，家禽飼養(yǎng)量迅速增加，生產(chǎn)性能不斷提高，出欄日齡逐漸縮短。但是在集約化生產(chǎn)條件下，環(huán)境對(duì)家禽的影響也越來(lái)越大。從近年來(lái)關(guān)于對(duì)禽舍NH3的來(lái)源、危害和減排措施的研究成果來(lái)看，對(duì)NH3影響家禽健康的具體作用機(jī)制尚不清晰，而且多數(shù)研究評(píng)估禽舍NH3濃度集中于單一因素對(duì)家禽的影響，結(jié)合溫度、濕度、季節(jié)、飼養(yǎng)模式等其它因素綜合效應(yīng)的成果較少。隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境問題關(guān)注力度的加大，降低禽舍NH3濃度不是簡(jiǎn)單的將NH3排出舍外，如何把排泄物中尿素氮轉(zhuǎn)換為糞氮、降低排泄物pH以及降低脲酶活性必然成為當(dāng)前家禽養(yǎng)殖NH3減排的重要研究方向。因此，深入研究禽舍NH3濃度變化，繼續(xù)探索降低禽舍NH3濃度可行措施，對(duì)我國(guó)家禽養(yǎng)殖健康發(fā)展有著重要意義。

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