氯化钠对托克逊黑绵羊生长性能、氮平衡及尿中氨和一氧化二氮排泄的影响

王延卓，彭江红

（乌兰察布职业学院，内蒙古乌兰察布 012000）

一氧化二氮（N2O）是主要的温室气体之一，具有298倍于二氧化碳的全球变暖潜力。由于氧化为平流层中的氮氧化物，一氧化二氮也可以消耗臭氧，而臭氧是一种保护生物圈免受紫外线辐射的物质。虽然氨气不是温室气体，但它是N2O的间接来源。在全球范围内，反刍动物的尿液是主要的农业N2O和氨气来源（胡红莲等，2011）。由于尿液氮水平超过植物需求，土壤内部或周围多余的氮很容易通过物理、化学和生物过程流失到环境中（黄红英等，2011）。尿素是主要的尿氮化合物，其在1～2 d迅速水解，产生铵离子、羟基离子和二氧化碳，其中铵离子和羟基离子为氨气的大量生产提供原料，而一氧化二氮在铵离子转化过程中通过微生物控制硝酸盐的硝化和反硝化过程。目前，奶牛养殖业的快速发展和高饲养率正通过氨气和一氧化二氮气体排放加剧氮的损失。因此，制定反刍动物氨气和一氧化二氮排放的缓解方案对减少环境温室气体至关重要。人们提出了各种缓解措施，以减少放牧造成的氮损失，如应用硝化抑制剂（如双氰胺），通过降低动物饲料蛋白含量来降低尿氮浓度。Groenigen等（2005）发现，降低人工合成尿液的氮浓度往往能将土壤一氧化二氮排放量减少5%～10%。但在不同日粮配方下，关于动物尿液对土壤氨气和一氧化二氮排放进行实地监测的数据有限。我们假设在托克逊黑绵羊日粮中添加氯化钠可以通过增加总尿量而不增加总氮排泄来降低尿氮浓度，进而减少尿液处理土壤对氨气和一氧化二氮的排放。

1 材料与方法

1.1 试验动物与日粮 将30只平均体重（15±1.3）kg托克逊黑绵羊随机分为3组，对照组采用基础日粮（氯化钠2 g/kg），处理1和处理2组日粮氯化钠水平分别为4和6 g/kg。基础日粮组成及营养成分见表1。

1.2 生长性能和氮平衡试验 从试验的第1～60天绵羊被单独饲养在30个圈舍中，所有绵羊分别在早上8点和下午4点各饲喂1次，每天记录饲喂量和剩余饲料量，每日采集样品，测定干物质摄入量。每周单独记录1次体重，计算平均日增重和料重比。在60 d喂养试验后，羊被转移并单独关在代谢笼里。所有绵羊在早上8点和下午4点分别饲喂1次，每日记录饲喂量和剩余饲料量，每日采集样品测定干物质摄入量。试验分为7 d适应阶段和4 d样品采集阶段。在样品采集阶段，每只羊采食量为900 g/kg。将每天收集的粪便混合，称重。粪便代表性样本保存在-20℃进行氮分析。每隔30 min记录绵羊排尿情况。每只羊的尿液样本通过代谢笼底部的漏斗收集，放置在无菌样品罐中，-20℃保存。

表1 基础日粮组成及营养水平

1.3 田间试验 从对照组和处理2组收集的尿液样本用于土地进行田间试验，共设5个处理组，T1～T5分别为土壤未经任何处理、蒸馏水组、高盐组尿液用蒸馏水10倍稀释、对照组尿液和高盐组尿液。分别参考Vaddella（2010）、Hutchinson和Livingston（1993）的研究方法测定土壤氨气和一氧化二氮排放量。

1.4 数据分析 数据分析采用SPSS单因素方差分析，使用GLM程序以重复为试验单位，研究体重、日增重、干物质摄入量、料重比、排尿频率、总尿量、平均尿量、尿pH、氮平衡等相关数据。土壤含水量、土壤pH、氨气和一氧化二氮排放量以单只绵羊为试验单元。P＜0.05表示组间存在显著差异。

2 结果与分析

2.1 生长性能、尿液指标及氮平衡 由表2可知，氯化钠对绵羊平均日增重、干物质摄入量、料重比和末重均无显著影响（P＜0.05）。

表2 氯化钠对绵羊生长性能的影响

由表3可知，处理3组绵羊尿液总量和平均尿量较其他两组显著提高（P＜0.05），而对照组和处理1组对这两个指标的影响无显著差异（P＞0.05）。处理2组较对照组显著降低了尿液pH（P＜0.05）。各处理间排尿次数、尿钠浓度均无显著差异（P＞0.05）。

表3 氯化钠对绵羊尿液指标的影响

由表4可知，处理2组尿液氮浓度显著低于对照组和处理1组（P＜0.05）。各组对氮摄入量、总氮排泄量和氮沉积量的影响无显著差异（P＞0.05）。

2.2 土壤氨气和一氧化二氮排放 各处理土壤pH平均值为8.8±0.09，各处理土壤平均含水量为（0.08±0.004）g/g。各处理间土壤pH和土壤含水量无显著差异（P＞0.05，数据未列出）。由图1～4可知，各组间氨气和一氧化二氮在7 d的排放量无显著差异（P＞0.05），因此，将8 d后的氨气和一氧化二氮排放数据剔除。孵育前8 d，T1～T5组土壤氨气排放量分别为0.82、0.97、0.93、7.21和 3.72 mg/m2/h，处理、时间及其交互效应对土壤氨气排放具有显著影响（P＜0.05）。

表4 氯化钠对绵羊氮平衡的影响

高盐组尿液处理的土壤氨气平均排放量低于对照组（P＜0.05）。对照组和高盐尿液处理组氨气的累积排放量分别占尿氮的140 g/kg和80 g/kg。对照组尿液处理的土壤第1～3天氨气排放量显著高于高盐尿液处理组（P＜0.05）。在第4天，高盐尿液处理组氨气排放量与对照处理组相同，但在之后时间内仍然高于T1组（未做任何处理）（P＜0.05）。

类似于氨气排放，前8 d各处理、时间及交互作用对土壤一氧化二氮排放具有显著影响（P＜0.05），各组一氧化二氮排放量分别为6.97、7.52、7.72、59.91 和 44.19 μg/m2。 与 T4组相比，T5组土壤一氧化二氮排放量显著降低（P＜0.05）。在T4和T5处理下，一氧化二氮的累积排放量分别占尿氮的1.12 g/kg和0.92 g/kg。在第3和4天，T1、T2和T3处理组一氧化二氮排放量显著低于T4和T5组（P＜0.05）。在第5天，T5处理组的一氧化二氮排放量与T4组无显著差异（P＞0.05），但仍显著高于其他组（P＜0.05）。在第6天，T4组一氧化二氮排放量再次高于T5组（P＜0.05），且均高于其他处理组（P＜0.05）。

3 讨论

3.1 生长性能和氮平衡 日粮添加氯化钠不影响绵羊的生长性能，如果提供足够的水，且没有观察到对生长性能的影响，绵羊对日粮氯化钠的最大可耐受量为40 g/kg（NRC，2007）。在本研究中，3组绵羊每日排尿平均量与White等（2001）报道的参考范围相似（10～28.3次/d）。此外，3组绵羊尿液pH均在正常范围内，尿液pH的降低可能与尿液稀释有关。随着氯化钠摄入的增加，绵羊尿液中钠的排泄总量增加。众所周知，土壤中过量的盐分会降低植物的有效水分，引起植物枯萎。高盐日粮增加了尿排泄量，进而稀释了尿中氮的浓度。但日粮中氯化钠的增加不影响氮的摄取量、总氮排泄量、粪氮浓度和氮沉积量。

3.2 氨气和一氧化二氮排放 土壤水分是影响土壤一氧化二氮排放的因素之一，它可以直接或间接影响反硝化作用，此外，一氧化二氮排放量随土壤湿度的增加而增加（吴光学等，2015）。本研究中T1、T2和T3处理组对土壤氨气和一氧化二氮的排放无显著影响差异，可能是由于蒸馏水的量不足以改变土壤含水量，进而影响土壤中两种气体的排放。在本研究中，尿液增加了1～4 d土壤氨气排放量，这与Zaman等（2009）的研究结果一致。家畜尿液中氨气的总损失从0～700 g/kg不等，这取决于施肥氮量、气候条件和土壤阳离子交换能力，本研究累积的氨气排放量与Bol等（2004）的报道相似，其发现累积氨气排放量占尿素氮的120～140 g/kg。

T5组土壤氨气平均排放量低于T4组，因此，尿液稀释可以降低氨气排放。与氨气排放相似，2～6 d土壤添加尿液增加了一氧化二氮的排放。Zaman等（2009）发现，尿样处理后，一氧化二氮的日排放量在试验前9 d仍然较低，在尿样处理后的第12天达到最大值，之后有所下降。本研究T4组和T5组的一氧化二氮峰值分别出现在尿液处理的第4和5天，T5组一氧化二氮峰值较T4组有延迟，这可能是由于尿量增加会降低尿素的水解和氨气的形成，而氨气在土壤中生成一氧化二氮中起重要作用。此外，土壤压实程度、粪便、土壤类型等也会影响尿液对土壤一氧化二氮排放的影响（Groenigen等，2005）。

4 结论

日粮补充氯化钠对托克逊黑绵羊生长性能和氮平衡无不良影响，但放牧绵羊日粮高水平氯化钠（6 g/kg）增加了总尿量和平均尿量，降低了尿液pH和尿中氮的浓度，同时，高盐处理延缓了一氧化二氮排放达到峰值，降低土壤氨气和一氧化二氮的平均排放速率。因此，在绵羊日粮中添加氯化钠可以有效降低牧场土壤氨气和一氧化二氮的排放，下一步还需要确定在绵羊饲料中添加氯化钠对施用土壤中含氮气体排放及植物和土壤中氮含量的长期影响。