畜禽场园林绿化与臭气减排控制研究现状

唐堇洢 王士维 李何君

摘要 近年来畜禽场规模化和集约化发展，场内产生的废弃物污染日益严重。畜禽场绿化布置可根据场地功能划分和特征相应地选择适宜树种及种植方式，并有效改善养殖场生态环境、减轻场址污染、实现资源循环利用，对建设生态牧场具有重要意义。介绍了畜禽场园林绿化的作用、布局和养护，综述了畜禽场臭气的成分、主要危害和减排控制技术，并综合讨论了园林绿化与臭气减排，以期为畜禽场环境保护和安全生产提供参考依据。

关键词 畜禽场;园林绿化;臭气减排控制

中图分类号 X 713  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）18-0005-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.18.002

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research Progress on Garden Greening and Odor Emission Reduction Control in Livestock and Poultry Farms

TANG Jin-yi1，2，WANG Shi-wei3，LI He-jun2 （1.Changsha Yiguan Landscape Engineering Design Co.，Ltd.，Changsha，Hunan 410000;2.Shanghai Vocational College of Agriculture and Forestry，Shanghai 201699;3.College of Animal Science & Technology，Nanjing Agricultural University，Nanjing，Jiangsu 210095）

Abstract Due to the large-scale and intensive development of livestock and poultry farms in recent years，the pollution of waste generated in the farms is becoming more and more serious.The landscape greening arrangement could select suitable tree species and planting methods according to the functional division and characteristics of the sites.It improves the farms ecological environment effectively，reduces site pollution and achieves the recycling of resources.It is of great significance to the construction of ecological pasture.In this paper，the function，layout and maintenance of landscape greening were introduced;the composition，main harm and emission control technology of odorous gases were summarized.Landscaping and odor emission control were discussed together in order to provide references for environmental protection and safe production of livestock and poultry farms.

Key words Livestock and poultry farms;Landscaping;Odor emission control

基金项目 上海市科技兴农重点公关项目（沪农科创字（2019）第3-1号）。

作者简介 唐堇洢（1993—），女，湖南邵阳人，工程师，硕士，从事风景园林与环境控制研究。*通信作者，副教授，博士，从事臭气减排与环境健康研究。

收稿日期 2021-02-02

近年来我国畜牧业迅猛发展，畜禽场饲养密度不断增加[1]。生产效益不断提高的同时，产生的废弃物对环境的危害也日益加大。其中，较明显的是畜禽场恶臭气对周围环境造成的影响。随着污染治理技术和手段的不断更新，畜禽场的污染控制得到研究学者的关注。笔者从畜禽场的园林绿化与臭气减排2个角度，综述了近年来畜禽场环境控制技术的研究进展，以期为畜禽场的园林绿化与臭气减排提供指导。

1 畜禽场园林绿化的作用

園林式养殖场绿化是改善养殖场生态环境、实现养殖场面源污染治理、建设美丽生态养殖场的重要措施之一。它不仅可以美化环境、改善养殖场的场容场貌，还可以调节养殖场小气候，有利于养殖场畜禽健康，而且对养殖场的环境保护、促进安全生产、提高经济效益有着明显的作用。

1.1 园林绿化的作用

目前大多数畜禽场的饲养密度较大，固定区域内排放的臭气浓度较高。有研究表明，家畜可排出0.9 kg/d二氧化碳[2]。微生物在降解粪便中有机物时也会释放臭气，致使周围空气质量下降。而绿色植物具有过滤空气中有毒有害物质净化空气的作用。通过绿色植物的光合作用，二氧化碳被转换为氧气，使空气质量得到改善。阔叶林对二氧化碳吸收量为1 t/（hm2·d），月季可以吸收硫化氢、苯等;夹竹桃在进行光合作用时，可以吸收空气中的含硫物质;杜鹃开花时散发出的香气可以消除空气中的二氧化硫、臭氧等有害气体;刺槐和向日葵可以吸收氟化氢，还有很多其他植物可以吸收空气中的有害气体。

由此可见，园林绿化的作用表现在以下几个方面：①减少大气粉尘：畜禽运动、粪便清理、生产作业等会产生大量粉尘，通过通风系统迅速在畜禽场内扩散，并迁移到周边环境。大气粉尘可携带病原菌，而病原菌通过呼吸进入动物和人体，对健康不利。据统计，猪舍空气中的细菌数量可达800～1 000个/L，哺乳母猪和仔猪免疫力低，若不加以防护患病风险较高[3]。由于植物叶片表面有绒毛生长，能降低风速，因此，其对大气粉尘具有良好的拦截、过滤和黏附作用[4]。某些植物叶片可分泌黏性油脂以吸附粉尘，如1片树叶可吸附重于本身数倍的大气粉尘。草地则可以固定地面粉尘飘散。②減弱噪音：奶牛若受到噪音污染影响会导致减产;家禽遇到噪音污染会降低产蛋量[5]。动物行为活动、场内机械作业、粪便清理、车辆运输等都属于噪音来源。由于声音遇到树叶后由直线传播变为分散传播，大大减弱了声音强度，因此，其具有吸附和反射噪音的作用，且随着树叶茂密程度的增大，减弱噪音的效果越明显。③杀灭细菌：粉尘上吸附着大量细菌或病毒。植物对粉尘有阻挡和黏附作用，其分泌的芳香物质可以杀死某些细菌和真菌，减少了畜禽与病菌的接触机会，保护畜禽健康[6]。同时，绿化还具有净化水质的作用。受污染的水流途经有植被绿化的地方，水流的透明度和洁净度会提高，且水流中的细菌数量显著降低。④调节场区小气候：绿化具有改善周边环境温湿度和气流的作用[7]。茂密的植被可以吸收太阳辐射，在夏季起到降温效果，冬季起到保温效果。植物从土壤中吸收水分并通过蒸腾作用增加空气湿度。高大的树木还可阻挡大风和寒流的袭击，并降低风速，改变寒流的气流方向。

1.2 树种选择与绿化布局

目前的绿化布局有防护林、隔离林和遮阴林。防护林设在场界区域，分为主林带和副林带，可降低风速，保护场址免受风沙侵蚀。其中，主林带设在冬季主风向，树木4排、宽度10 m，也可增大密度，选用乔灌木搭配可提高防风沙效果[8]。在主风向10 m内密栽树木，即使在冬季无叶的情况下也能使风速减弱75%～80%，夏季则减弱80%～98%[9]。副林带设在场区另外三边界，行数较少，树冠比主林带稍高。防护林常采用乔、灌木混合带，常种植的乔木类包括大叶杨、旱柳及常绿针叶树等;常用灌木类包括蜀桧、紫穗槐和侧柏等。

隔离林主要发挥阻隔作用，设在各不同功能区之间。可种带刺灌木使各场区分隔并与外界进行隔离，也可通过宽度3～5 m的乔、灌木组团搭配，并尽可能密植，起到隔离的效果，防止人畜通过。树种可选择黄刺梅、红玫瑰、枸杞等;池塘可种植茭白、莲藕等。遮阴林主要发挥遮阳作用，一般设在畜舍南侧、西侧及运动场边界。畜舍遮阴可种植2排，运动场的绿化密度根据需要而定。树种可选择乔木栽植槐树、法国梧桐等，同时需根据树种和夏季太阳照射角来确定植距、位置。适时修剪树枝，以保证畜禽夏季遮阴及冬季保暖，同时不影响通风的功效。

绿化的布局主要包括栏舍和道路绿化，以及生活办公区的绿化。栏舍和道路绿化是指在各畜舍之间进行绿化种植，可遮阳除尘、过滤空气，为舍内的畜禽提供良好环境。后栋畜禽舍的迎风面可种植高大乔木，遮阳挡风;前栋畜禽栏舍的背风面可种植灌木，既不影响外部气流进入舍内，又具有观赏价值[10]。可选择的灌木包括女贞、夹竹桃、大叶黄杨等。道路绿化则起到遮阴美化的作用，面积可根据畜牧场具体情况而定。生活办公区的绿化是指外部销售、学习和生活办公区域的绿化，最能体现畜禽场经营理念和企业文化。该部分的绿化应参考园林造型，根据季相进行色彩搭配和美观美化，也可根据当地气候条件来选择适合的乡土种植品种，花草皆宜。

1.3 园林绿化的种植方式和养护管理 常用的种植方法分为播种造林法、植苗造林法和分植造林法。播种造林要求把种植的树木种子直接播撒在土地中，这种方法操作方便，适用于大面积的造林活动。植苗造林要求利用完整的苗木作为造林材料，该方法存活率高，适应性好，但对树苗栽培技术有一定要求，该方法目前应用比较普遍。分植造林法则是根据现有树木的繁殖特点开展造林种植，以树木的各种营养器官为基础开展树木种植[11]。该方法操作简单，节省人力且成活率高，在充分保留树木母本优良性状的前提下还能快速生长，目前应用也较为广泛。

植树前需先对造林地进行清理，以保证植物具有良好的生长环境。清理方式包括全面清理、带状清理和块状清理[12]。采用的清理方式应根据土地类型和所在地区的情况而定。清理完成之后需要进行整地，根据土地的实际需要进行翻垦。整地分为全面整地和局部整地，采用何种方式同样也需根据实际情况而定。整地要求达到苗床平坦、土块细碎。

播种前需要先对种子进行处理，包括消毒、拌种、浸种、催芽等，做好发芽准备。后续步骤为播种，常用的播种方法主要分为撒播和条播等。撒播即将树木种子均匀撒到造林区，操作简单，适用于人力比较缺乏的地区。但撒播法的不足之处在于出苗后排列不规律，不便于管理，而条播很好地补充了这些不足。条播即是按一定的行距将种子均匀地撒在播种沟内，刺槐、侧柏、松、海棠等中粒种子常采用这种方法。

园林绿化树木的养护主要措施包括施肥、管理、防虫防害。为促进植株生长，入冬前需要给树木施一次基肥，再通过夏季追肥也可以延长绿期。每次施肥的种类和数量视树苗长势和季节而定。冬季易冻伤的树木应在入冬前增施磷、钾肥，使其充分木质化，防止冻伤。管理方式主要为适时浇水，这是由于新栽树苗根系少，地上蒸腾量较大，种苗易脱水死亡。造林区的灌溉工作必须完善，做到能灌能排，保障树苗免受干旱或洪涝。及时中耕除草，施肥、浇水难免会导致杂草丛生，影响树苗的生长。因此，应及时除草、疏松土质、修剪枝芽，助树苗生长。夏季害虫多发，树木受到侵害则不能健壮生长，因此防虫害工作不容忽视。病虫害的防治根据树木的生长特点进行，一般遵照“以防为主，防治结合”的方针。常用的喷药法，其药液易在空气中弥散，不利于人畜健康，可以采用的其他病害防治方法包括树干涂药法、毒签插入法、树干注射法、挂吊瓶法和根部埋药法等[13]。

2 臭气减排控制研究

据全国环保部门统计，目前对养殖场的投诉案件中，70%以上是因为臭气，如何减少和控制养殖环境的臭气，成为畜牧行业迫切需要解决的难题。

2.1 畜禽场臭气的主要来源和危害

畜禽场中畜禽粪便的堆积产生恶臭气体。一般而言，生产过程中畜禽的新鲜粪便、尿液体液及某些分泌物均为恶臭物质的来源。畜禽粪便中的大量微生物，在无氧/缺氧环境下，分解了粪便有机体内未消化完全的营养物质，产生诸如甲烷、氨气、硫化物以及挥发性有机物等刺激性气体，统称为臭气[14]。目前的研究发现，养殖过程中产生的刺激性气体和挥发性物质300余种，其中168种来源于畜禽粪便产生[15]。畜禽场臭气成分包括含氮化合物及胺类化合物、含硫化合物、芳香族化合物和挥发性脂肪酸类。Miller等[16]将底物（淀粉、酪蛋白和纤维素）添加到新鲜猪粪浆中，测定发酵产物的厌氧积累和底物消耗量，结果表明，挥发性脂肪酸和醇类是主要的发酵产物。

氨气和硫化氢是畜禽场臭气主要的成分，含氮化合物主要指氨气。初始堆肥原料中9.6%～46.0%的氮会以氨气的形式进入空气[17]，氨排放量位于大气氨排放的首位。氨气作为温室气体会加剧温室效应，溶于水后会恶化水质[18]。含硫化合物主要指硫化氢、硫醚类、硫醇类[19]，甲硫醇臭气刺激性较强。酶发酵降解和还原硫酸根可以产生含硫化合物。芳香族化合物主要为吲哚类、甲酚和粪臭素。拟杆菌属、梭菌和双歧杆菌、乳酸菌属等在肠道中对该种芳香族化合物进行酵解产生了这类芳香族化合物。挥发性脂肪酸来源于碳水化合物的分解作用和含氮化合物的脱氨作用。有研究表明，牛粪中挥发性脂肪酸的種类以乙酸、丁酸和戊酸为主[20]。

畜禽舍内的臭气浓度过高，对畜禽的呼吸道和嗅觉产生刺激。高浓度的氨会刺激动物眼角、眼结膜，引起畜禽眼炎和呼吸道炎症，导致充血、畏光等症状。仔猪的增重速度会随着畜舍内氨气浓度的上升而下降[21]。若长期处于这种环境中，会引发畜禽和人类的呼吸道疾病，影响嗅觉机能[22]。

2.2 畜禽场恶臭气减排控制技术

随着畜禽场规模的扩大，臭气排放也愈加严重。恶臭控制技术通过改变物质形态和结构或减弱恶臭气体的强度，以去除或减弱臭气。针对臭气减排应用的减排控制技术主要包括物理除臭技术、化学除臭技术、生物除臭技术[23-24]和原位综合控制技术等。

2.2.1 物理除臭技术。

物理除臭指通过吸附或稀释臭味物质而达到除臭目的，并没有改变臭气的化学性质，只是臭气的物理形态发生了转变。该方法简单易行且见效快，畜禽场中运用历史较早。由于物理除臭并未从根本上除臭，成本高并需后续处理，因此，只能在小范围内应用。常见的物理除臭方法含有吸附法、遮掩法、稀释法及喷雾法等。其中，吸附法的原理在于分子引力。吸附过程可逆，表现在低温吸附和高温解吸。常用的吸附剂包括木炭、活性炭[25]、生石灰等。遮蔽法主要表现在运用香味剂掩蔽恶臭，主要针对难以去除的臭味，应用于较棘手的环境。稀释法应用于臭气浓度较低的环境，通过大气稀释臭气[26]。喷雾法指利用喷雾装置喷射雾化水滴，空气中的臭气分子附着于水滴上形成较大颗粒沉降下来，以降低畜舍内的臭气浓度。

2.2.2 化学除臭技术。

化学除臭技术指通过化学反应改变臭气分子的化学结构，将恶臭物质转化为无臭物质。常见的除臭剂包括氧化钙和氢氧化钙。化学除臭效率高，能彻底将恶臭物质分解，但残留的化学物质可能会存在安全隐患，仍需进一步完善。目前工业除臭常用该方法[27]。常见的化学除臭技术包括光氧化催化法、酸碱中和法、化学洗涤法、臭氧氧化法、电净化技术等。

光氧化催化法利用半导体为催化剂，通过光激发来氧化分解气相挥发性有机物和空气中的无机污染物。常用的光催化剂有TiO2和ZnO。在密闭的环境中，木板负载TiO2对氨气的降解效果优于瓷砖负载TiO2，且TiO2浓度为0.5%时负载效果优于其他浓度[28]。化学洗涤法又称吸收法，可以根据废气的种类和浓度选择相应的洗涤剂。对于臭气和部分挥发性有机恶臭物质，一般选择强酸或强碱作为洗涤剂。臭氧具有强氧化性，能快速分解出具有极高化学活性的原子氧，将臭味物质氧化为无臭物质[29]。

2.2.3 生物除臭技术。

生物除臭技术是指利用微生物分解臭气中的有机物来除臭。该方法所需设备少、操作简单、效率高，无二次污染，是许多国家畜禽臭气处理的主要方向。生物除臭包括生物过滤法、生物洗涤法和生物滴滤法。

生物过滤法是指在有氧条件下，将臭气通过含有微生物的过滤材料除臭[30]。除臭过程中，有机物被转化为二氧化碳;氨和硫化氢则分别被转化为硝酸和硫酸。该法应用广泛，但限制条件较多，常用的过滤材料有木屑、泥煤、堆肥等。如堆肥中加入木屑和珍珠岩均能较好地去除臭气中的氨气[31]。生物洗涤装置由吸收系统、喷淋系统和反应器系统组成。臭气从洗涤吸收单元底部进入，被从顶部喷淋下的生物洗涤液吸收，然后随生物洗涤液回流至再生反应池中被微生物进一步降解。生物洗涤法可以处理大通量气体，抗冲击负荷能力强，填料不易堵塞[32]。生物滴滤法则介于前两者之间，畜禽产生的臭气经过生物滤池，经过微生物吸收转化为无臭物质，该方法也能承担较大负荷且除臭效果好。

2.2.4 恶臭原位综合控制技术。

原位综合控制技术是目前畜禽场主要的臭气控制手段，通过在畜禽饲料中添加饲料添加剂或在其粪便中添加体外除臭剂以控制臭气。就饲料添加剂而言，常见的物理性添加剂有活性炭、沸石粉和大孔高分子材料等。这些添加剂具有比表面积大、吸附性强等特征而吸附臭气。沸石等作为饲料添加剂还能促进畜禽摄食，提高饲料转化率[33]。常见的化学性添加剂包括植物提取物、饲料酸化剂、微生态制剂和饲料酶制剂等，对畜禽机体具有促进作用。就体外除臭剂而言，包括物理除臭剂、化学除臭剂和生物除臭剂。通过活性炭、膨润土等吸附剂在畜禽体外吸附臭气或利用其他香味减少臭气排放[34]。化学除臭原理是指将氧化钙、氢氧化钙等化学试剂均匀地洒在粪污或地面进行除臭。生物除臭剂则利用植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌等微生物菌剂降解臭气。

飼料中添加茶渣和活性炭可以显著降低肉鸡舍内的氨气浓度，并提高鸡的生产性能[35]。Zang等[36]研究了氮电子受体对堆肥过程中二甲硫醚气味释放的影响，发现添加氮可以有效地控制堆肥过程中的硫味。Gutarowska等[37]将除臭测试菌株的混合培养物固定在珍珠岩和膨润土混合的矿物载体上，可降低臭气中氨和硫化氢的浓度，减少幅度可达20.8%和17.5%。一种由大豆过氧化物酶和过氧化物钙混合组成的可再生催化剂可有效减少猪粪中臭气排放[38]。Upad haya等[39]研究发现，细菌饲料添加剂不仅有利于育肥猪生长，还能显著降低猪粪便的氨排放。魏玉明等[40]研究发现，在饲料中添加复合微生态制剂能降低猪舍各阶段的氨、硫化氢和二氧化碳等有害气体。

2.2.5 其他控制方式。

其他控制方式包括科学选址和合理饲粮。选址时应尽量避开居住密集区和地下水源，保证周围具有一定的绿化环境，能够对臭气减排起一定辅助作用。选择地势向阳背风，有利于形成场区小气候，减少冬春季风雪的侵袭[41]。采用国内外先进的生产工艺和粪污处理工艺，从各生产环节对臭气进行严格把控。合理饲粮可以减少粪便中氮、磷、硫等元素[42]，也可以提高畜禽的饲料消化率，减少臭气产生量。通过合理配制畜禽饲粮，不仅可以提高饲料消化率，保证动物生产力，还能减少臭气产生。

3 小结

畜禽规模化养殖是畜牧业发展的重要支撑，随着养殖场规模的不断扩大，畜禽粪污排放量不断增加。园林绿化和臭气控制可以体现畜禽场生态、绿色、循环的理念和发展模式，符合新时代下畜禽养殖业向生态和谐与绿色发展转变的需求。养殖场的环境控制不能只依靠单方面，更需要控制污染源头、环境净化、污染处理等全方位相辅相成。各控制手段均有优点和不足，只有综合利用才能达到较好的除臭效果。完善畜禽场园林绿化方法、开发新型高效粪污处理手段，营造环境友好的生态型绿色畜牧场，是未来畜禽场的主要发展方向。

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