基于南方红壤地区肉牛粪便养分在牧草种植循环利用中的效果探讨

王荣民 ，罗士仙 ，丁君辉 ，吴志勇 ，张国生 *

（1.江西省畜牧技术推广站，江西南昌330046；2.泰和县畜牧兽医局）

随着规模化、集约化养殖快速发展，区域性产生的养殖废弃物量大且集中，较难及时处理和还田利用，导致环境污染的问题日趋凸显，严重制约着畜牧业的持续健康发展[1]。江西出台了支持发展草地畜牧业政策，进一步优化畜牧业内部结构，促进牛羊产业持续健康发展。牛羊属草食动物，需要大量青粗饲料作为补充，将牛羊粪便、垫料等废弃物经无害化处理后还田种草利用，使养殖业与种植业形成了友好的物质循环系统，符合生态优先、绿色先行的理念，同时稳定了畜牧业发展。本研究利用堆沤处理的固体牛粪种植高产人工牧草，旨在探索“粪便－土壤－牧草－肉牛”农牧结合循环模式，对加快农业结构调整，带动农牧业转型升级，实现生态循环农业可持续健康发展具有积极意义。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

试验点在泰和县马市镇江西佳和农业开发有限公司牧草基地，位于江西中南部吉泰盆地中心，属亚热带季风气候，年均日照1 756.4h，年均气温18.6℃，历年极端最低气温-5℃，极端最高气温39℃，无霜期 281d，降雨量 1 726mm；2019 年降雨量为1 258mm，为历年降雨量的72.9%，9～10 月份降雨量93.09mm，占全年的7.4%。试验地选择在公司养殖基地新开垦的低山丘陵红壤坡地，坡度大于15°，土壤较贫瘠、酸性，土壤中养分及重金属含量见表1。

1.2 供试材料

供试牧草为广西畜牧研究所培育的桂牧1 号杂交象草品种，象草种苗来源于该场上年度大田生产的象草宿根，次年新发苗后移栽而成。

表1 施肥前土壤中养分及重金属含量表 g/kg、mg/kg

施用的牛粪肥来源于肉牛育肥场散养栏舍固体粪便。将牛粪便从育肥牛栏中移出后堆积在防雨棚内，采取自然发酵50d 左右至腐熟，含水量为70%～80%，pH 在9.18～9.66，牛粪肥中养分及重金属具体见表2。

表2 发酵腐熟牛固体粪肥养分及重金属含量 g/kg、mg/kg

1.3 试验设计与田间管理

试验地根据象草生物产量设置肥力梯度3 个处理，每个处理设3 个重复，共设9 个小区，每个小区面积5×6m2。按鲜草刈割3 次、总产量30 000kg/666.67m2计，约产生牧草氮总量 59.5kg/666.7m2，并参照农业部制定的《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》生猪、奶牛、肉牛固体粪便中氮素占氮排泄总量的50%，粪肥中氮素当季利用率取值范围推荐值为25%～30%[2]，牧草总氮量均由牛固体粪肥提供，分三次施粪肥，象草种苗移栽前施用底肥，约占60%、每次刈割后各施20%（详见表3）。

试验地翻耕前施足底肥，翻耕平整后根据季节及天气情况适时移栽，象草栽培株距60cm、行距80cm，每个小区种植60 株。幼苗期间加强田间管理，适时松土除杂，防止杂草过度生长。次年及时补苗，每次刈割后要及时中耕除杂。

表3 牛固体粪肥施用量 kg/666.7m2

1.4 观测项目与方法

1.4.1 鲜草产量。草群平均植株高180～220 cm（绝对高度）时进行刈割，留茬高10～15 cm，分别测定每个小区的鲜草产量。

1.4.2 草品质及微量元素含量。每次刈割测产时，对每一处理3 个小区随机各取样约3.3kg，共计10kg，将鲜草样切短混匀，取1kg 草样风干测量初水分，对象草的的主要养分含量（粗蛋白、粗脂肪、粗纤维）及微量元素含量（铜、锌、总镉、总铅、总砷、总铬）。检测方法及依据：铜GB/T5009.13-2017、锌LY/T1270-1999、总镉 GB/T5009.15-2014、总铅GB/T5009.12-2017、总砷 GB/T5009.111-2014、总铬GB/T5009.123-2014；粗蛋白 GB5009.5-2016、粗脂肪GB5009.6-2016、粗纤维《土壤农业化学常规分析方法》。

1.4.3 牛固体粪肥养分及重金属含量。每次施肥前，取堆积发酵50d 的牛固体粪便3～4kg，测定水分、pH、营养成分（全氮、全磷、全钾）、微量元素含量（铜、锌、镉、铅、砷、铬等）。检测方法:pH 值、全氮、全磷和全钾 NY525-2012、铜 NY/T305.1-1995、锌NY/T305.2-1995、镉、铅、砷和铬 GB23349-2009。

1.4.4 土壤中养分和重金属含量。在牛粪肥第一次施用前及每一次象草刈割后或施肥前，每个小区按“五点”取样法，分别取土壤表层0～20cm 土样，充分混合均匀，检测其主要养分含量（pH、有机质、全氮、全磷和全钾）及微量元素含量（总铜、总锌、总镉、总铅、总砷、总铬等）。方法：pH 值NY/T1121.2-2006、有机质 NY/T1121.6-2006、全氮 NY/T53-1987、全磷NY/T88-1988、全钾 NY/T87-1988、总铜、总锌GB/T17138-1997、总镉和总铅 GB/T17141-1997、总砷 GB/T22105.2-208、总铬 HJ491-2009。

1.4.5 数据分析。用excel 和spss 25 进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 鲜草产量

由表4 可以看出，牛固体粪肥可明显提高象草生物产量，两次刈割的鲜草产量随着牛固体粪便施用量的增加而提高，处理 1 组（8 963.01kg）较处理 3 组（6 370.4kg）高 40.7%，差异显著（P＜0.05)，较处理 2 组（7529.67kg）高19.0%，差异不显著；处理2 组较处理3组高19.8%；且象草生物产量第2 茬较第1 茬下降较多，3 个处理分别下降40.8%、39.1%和51.7%。

表4 不同施肥量对象草生物产量的影响 kg/666.7m2

2.2 象草养分含量

由表5 可知，第1 茬3 个处理水分含量为85.02%～86.66%；粗蛋白含量处理1 组极显著高于处理2 组和处理3 组，且随着牛固体粪便施用量减少，象草中粗蛋白含量下降，处理1 组（10.17%）较处理 2 组（9.01%）高 12.9%，较处理3 组（8.68%）高17.2%；三个处理粗脂肪含量无明显差异，粗脂肪含量在1.1%～1.7%；粗纤维含量随着牛粪肥施用量的减少而增加，处理1 极显著低于处理3 组，而处理2 组显著低于处理3 组，粗纤维含量在46.23%～48.9%。第2 茬象草3 个处理水分含量随着牛粪肥施用量减少而降低，且处理1 组极显著高于处理3 组，处理2 组显著高于处理3 组；粗蛋白含量处理1 组显著高于处理2，与处理3 差异不明显，处理2 与处理3 差异不显著；粗脂肪和粗纤维含量三个处理无明显差异。从二茬间养分平均值可以看出，各养分含量第1 茬高于第2 茬。

表5 不同处理间象草主要养分变化情况 %

2.3 象草中微量元素

由表6 可以看出，第1 茬象草中除砷外，其他几种微量元素含量差异不显著，而砷含量处理1 组与处理2 组差异极显著，其他各组间差异显著，但与牛粪肥施用量无关。第2 茬象草重金属含量中，铜含量处理1 和处理2 显著高于处理3 组，且随着牛粪肥施用量减少而下降，可能与粪肥中铜含量有关；锌含量随意牛粪肥施用量减少呈极明显下降趋势，这与饲料中锌添加量有关；而象草中砷含量虽有明显变化，与粪肥施用水平无关；象草中其他重金属含量不同处理间差异不显著，且象草重金属含量均在正常范围。

表6 不同处理间象草重金属含量变化情况 mg/kg

2.4 粪肥和土壤中养分、重金属元素含量

由表7 可知，象草试验地pH 值在4.22～5.44，土壤偏酸性，施用牛肥前为4.74，无明显变化；3 茬试验象草地各处理间土壤有机质、全磷和全钾含量未见明显变化，但土壤中全氮含量第2、3 茬表现随施肥量增加有明显提高现象；其中土壤全氮含量施肥后（1.65～2.14g/kg）较未施肥前（1.43g/kg）有所提高，全磷施肥后（0.49～0.87g/kg） 较未施肥前（0.42g/kg） 也有一定提高，全钾施肥后（6.80～11.66g/kg）较未施肥前（10.85g/kg）基本接近。

表7 施用牛粪后土壤养分变化情况 g/kg

从表8 可知，土壤中6 种重金属含量变化与施肥量间无任何规律性变化，并未与牛固体粪便施用量增加而提高，说明土壤中的重金属含量与牛固体粪便施用量无直接关联。

表8 施用牛粪后土壤重金属变化情况 mg/kg

由表9 可知，土壤中几种重金属含量只有总砷略超风险筛选值；其他重金属含量均未超过，且施肥前后呈现有增有减的趋势。

表9 不同处理水平施肥后土壤重金属变化情况 mg/kg

3 讨论

桂牧1 号象草生物产量随着牛固体粪肥施用量增加呈现明显提高，且产草量与李翔宏等研究结果基本一致[5]。由于本次试验第2 次刈割日期为2019 年的9 月5 日，而桂牧1 号象草在我省的生长旺盛期为4 月初至11 月中下旬，一般可刈割3～4次；由于2019 年降雨量为1 258mm，为历年降雨量的72.9%，且9～10 月份降雨量93.09mm，占全年的7.4%，高温干旱天气导致第3 茬产量为零，影响了此次桂牧1 号象草生物产量；象草生物产量第2 茬较第1 茬下降较多，可能是由于第1 茬象草刈割后没有追施化肥，而是继续施用牛粪肥，肥效未完全释放。建议牛粪肥作为牧草基肥施用效果好，刈割后追施化肥等速效肥可能会进一步提高牧草的生物产量。

桂牧1 号象草种植生产中，施用牛粪肥可提高象草中的含氮量，降低象草中粗纤维含量；象草中重金属含量均在正常允许范围内，对人畜健康不会产生影响。

牛固体粪便中氮磷钾等营养物质含量十分丰富，分别是土壤中全氮、全磷和全钾的21 倍、70 倍和2.6 倍；特别是牛粪便偏碱性，而江西省土壤均偏酸性，非常适合改良江西省红壤酸性土质，长期施用有利用改善土壤物理结构。

牛粪污中重金属含量较低，对土壤中重金属含量增减变化不明显；试验地背景显示土壤中砷含量较高，施肥后有一定增加，是否与环境、牛粪协同蓄积有关，有待进一步深入调查与研究。