不同季节对肉用母牛粪尿污染物排放量的影响

2022-01-11鲍艳春杜海东娜梅拉娜木罕娜仁花

当代畜禽养殖业 2021年6期

鲍艳春，杜海东，娜梅拉，娜木罕，娜仁花

（内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特 010018）

肉牛业的快速发展使养殖规模不断扩大，随之而来的是粪尿等污染物导致的环境问题也越来越严重。肉牛粪尿中含有的有机质、氮和磷如果不加以科学处理，会对水体、土壤以及空气造成严重污染，甚至会破坏生态平衡。好的生态环境是人类生存和发展的重要基础，只有搞好生态环境建设，经济才会可持续发展[1]。因此，掌握畜禽排泄物的产生量，探究其影响因素，并进一步采取有效的解决措施迫在眉睫。畜禽粪便及其污染物的产生量通常是通过不同畜禽种类的产污系数间接估算出来的[2]。畜禽的粪便产污系数是指单个动物每天排出粪便的数量，它与动物的种类、品种、性别、生长期、饲料和天气条件等因素有关[3]。本试验通过对内蒙古地区某规模化肉牛养殖场母牛粪便和尿液产生量、粪尿中主要污染物进行定点监测，以获取不同季节肉用母牛粪便和尿液特性参数，为肉牛养殖业环境影响评价及环境保护管理提供数据支撑，并为当地肉牛粪污处理以及国家和行业有关标准的制定提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间及地点

试验分4个季节进行。采样时间分别为3月（春季）、8 月（夏季）、11 月（秋季）和 12 月（冬季）。采样地点位于内蒙古乌兰察布市察哈尔右翼中旗某肉牛养殖示范基地。

1.2 试验动物与饲养管理

随机选择 5 头体重为 322～442 kg、6～7 岁龄、体况健康、采食正常的空怀母牛，预试期5 d，正式采样期3 d。试验母牛进行单头定位饲养，尽量确保试验牛只能站立和蹲卧，不能转身。其他饲养条件与平时一样，采食槽位于头部。本试验母牛的日粮是由玉米颗粒、玉米秸秆青贮、玉米面、莜麦、莜麦秸秆和羊草等原料组成的混合型日粮。不同季节母牛日粮饲料营养水平及采食特性见表1。

表1 不同季节母牛日粮营养水平及摄入量

1.3 样品的采集和预处理

采用自制的收集粪样和尿液的试验器材，全天收集样品。

采样与预处理：每日早7∶00收集试验母牛24 h的粪便和尿液，称量和记录后混合均匀，分别采集3份500 g样品，其中1份不进行任何处理用于含水率测定，另外2份按每100 g新鲜粪便加入20 mL 4.5 mol/L硫酸进行预处理，用于测定其他指标和留样备用。每份样品装入自封样品袋中。

尿液收集桶内直接使用便携式pH计测pH值。从收集桶中取1～2 L尿液，按每100 mL加入2 mL 4.5 mol/L的硫酸和4滴甲苯，进行预处理后搅拌均匀，采集2份样品，装入润洗好的样品瓶内。

1.4 测定指标及方法

用电子天平称量并记录每头母牛的产粪量和尿液量。粪尿中污染测定指标的测定方法见表2和表3。

表2 粪便的测试指标与方法

表3 尿液的测试指标与方法

1.5 产污量的计算方法

母牛粪尿中主要污染物的产污量计算公式如下：

式中：

FPi,j为试验牛第i饲养阶段粪便和尿液中第j种特性参数每天产生量，mg/头/d；

QFi为该试验牛第i饲养阶段日产粪量，kg/头/d；CFi,j为该试验牛第i饲养阶段粪便中第j种参数的浓度，mg/kg；

QUi为该试验牛第i饲养阶段日产尿量，L/头/d；

CUi,j为该试验牛第i饲养阶段尿中第j种参数的浓度，mg/L。

1.6 数据处理

用 Excel 2003进行数据整理，用SAS统计软件中的 ANOVA进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 季节对肉牛母牛粪便含水率、全氮、全磷及有机质浓度的影响

不同季节对肉牛母牛粪便含水率、全氮、全磷及有机质浓度的影响见表4。

表4 季节对母牛粪中污染物浓度的影响（%）

由表4可知，粪中的含水率以春季最高，为82.62%，而且与其他季节相比差异极显著（P＜0.01）；夏季最低，为78.99%，与春季相比差异极显著（P＜0.01），和秋季相比差异不显著（P＞0.05）。

粪中全氮浓度以冬季最高，为2.14%，显著高于春季（P＜0.05），与夏季和秋季相比差异不显著（P＞0.05）；春季最低，为 1.94%，显著低于其他季节（P＜0.05）。

粪中磷浓度以冬季最高，为0.45%，与夏季相比差异极显著（P＜0.01），显著高于春季（P＜0.05），但是与秋季相比差异不显著（P＞0.05）；夏季磷浓度最低，为0.07%，显著低于其他季节（P＜0.05）。

粪中有机质浓度以秋季最高，为82.67%，而且与春、冬季相比差异显著（P＜0.05），与夏季的有机质浓度之间无显著性差异（P＞0.05）；冬季最低，为77.25%，显著低于其他季节（P＜0.05）。

2.2 季节对肉牛母牛产粪量、氮、磷及有机质产生量的影响

不同季节对肉牛母牛粪便中产粪量及氮、磷、有机质产生量的影响见表5。

表5 季节对母牛粪中污染物产生量的影响

由表5可知，肉牛母牛的产粪量秋季最高，为13.07 kg/头/d；春季最低，为 12.32 kg/头/d。 4 个季节的产粪量无显著性差异（P＞0.05）。

粪中氮产生量以夏季最高，为52.28 g/头/d，与春季相比差异显著（P＜0.05）；春季的氮产生量最低，为41.59 g/头/d，而且显著低于其他季节（P＜0.05）。

粪中磷产生量以冬季最高，为11.51 g/头/d，与春季、夏季相比差异极显著（P＜0.01）；夏季的磷产生量最低，为 1.81 g/头/d，极显著低于其他季节（P＜0.01）。

粪中有机质产生量以夏季最高，为2.14kg/头/d，与夏季相比差异显著（P＜0.05）；春季的有机质产生量最低，为 1.70 kg/头/d，显著低于其他季节（P＜0.05）。

2.3 季节对肉牛母牛尿液中化学需氧量（COD）、总氮及总磷浓度的影响

不同季节对肉牛母牛尿液中COD、总氮和总磷浓度的影响见表6。

表6 季节对母牛尿中污染物浓度的影响(mg/L)

由表6可知，尿液中COD浓度以夏季最高，为43722 mg/L，与春季、秋季相比差异显著（P＜0.05），与冬季相比差异极显著（P＜0.01）；以冬季最低，为21600 mg/L，而且显著低于其他季节（P＜0.05）。

尿中氮浓度以春季最高，为3740 mg/L，与秋季相比差异显著（P＜0.05）；以秋季最低，为 2312.2 mg/L，与春、冬季相比差异显著（P＜0.05）。

尿中磷浓度以冬季最高，为510.78 mg/L，与春、秋季相比差异显著（P＜0.05），与夏季相比差异极显著（P＜0.01）；以夏季最低，为 18.09 mg/L，显著低于其他季节（P＜0.05）。

2.4 季节对肉牛母牛产尿量、化学需氧量(COD)、总氮及总磷产生量的影响

不同季节对肉牛母牛产尿量、COD、总氮和总磷产生量的影响见表7。

表7 季节对母牛尿中污染物产生量的影响

由表7可知，产尿量以夏季最高，为7.40 L/头/d，与春季相比差异显著（P＜0.05），与秋、冬季相比差异极显著（P＜0.01）；以秋季最低，而且显著低于春、夏季（P＜0.05）。

尿中COD产生量以夏季最高，为321.99 g/头/d；以冬季最低，为122.50 g/头/d。而且4个季节COD的产生量差异极显著（P＜0.01）。

尿中总氮产生量以春季最高，为23.91 g/头/d，与夏、冬季相比差异不显著（P＞0.05）；以秋季最低，为12.67 g/头/d，与春季相比差异显著（P＜0.05）。

尿中磷产生量以冬季最高，为2.93 g/头/d，与春、秋季相比差异显著（P＜0.05），与夏季相比差异极显著（P＜0.01）；以夏季最低，为 0.13 g/头/d，显著低于其他季节（P＜0.05）。

2.5 季节对肉牛母牛粪尿总氮和总磷产污量的影响

不同季节对肉牛母牛总氮和总磷产生量的影响见表8。

表8 季节对母牛粪尿中污染物产生量的影响

由表8可知，母牛总氮产污量以夏季最高，为74.45 g/头/d；以秋季最低，为 65.14 g/头/d。而且各个季节差异不显著（P＞0.05）。

母牛总磷产污量以冬季最高，为29.29 g/头/d，极显著高于春、夏季（P＜0.01）；以夏季最低，为 4.27g/头/d，极显著低于秋、冬季（P＜0.01）。

3 讨论

随着肉牛养殖业的快速发展，产生的环境污染越来越严重。因此准确地了解并掌握肉牛污染物产生的总量对于养牛业的发展越来越重要[4]。本研究显示，肉用母牛春季粪便的含水率最高，为82.62%，夏季最低，为78.99%。而史鹏飞等人[3]的研究显示，试验动物粪便的含水率冬季最高，为79.09%，秋季的含水率最低，为78.09%，这与本试验研究结果有差异，有可能是因为其研究的试验动物是奶牛，与本试验动物的品种不同所致。未被母牛吸收的有机质、全氮和全磷主要是随着粪便排出的，高产粪量直接增加了肉牛秋季的有机质、总氮和总磷产污量。本试验中，肉用母牛粪尿中的总氮含量夏季最高，为74.45 g/头/d，粪尿中的总磷含量冬季最高，为29.29g/头/d。而张振伟等人[4]的试验结果显示，试验育成牛粪尿中的总磷含量夏季最高，为248.51 g/头/d，粪尿中总氮含量秋季最高，为129.05 g/头/d，这与本试验结果相似。但是本试验结果均低于其试验结果，原因可能是与试验动物品种、饲养方式、饲料营养水平和粪尿产污量不同有关。本试验研究中，肉用母牛粪便和尿液的产生量分别为12.69 kg/d和6.2 kg/d，而史鹏飞等人[5]的研究结果显示，试验牛的粪便和尿液产生量分别为16.27 kg/d和6.95 kg/d，与本试验结果基本一致。此外，本试验母牛的粪便有机质产生量夏季最高，为2.14 kg/头/d，以春季最低，为1.70 kg/头/d。史鹏飞等人[6]的研究发现，试验牛粪便中的有机质产生量春季最高，为4.53 kg/头/d，而秋季最低，为3.27 kg/头/d，其试验所得结果均大于本试验，原因有可能是其试验所用的是成乳母牛,与本次试验母牛的生长阶段、饲料营养水平和营养摄入量不同有关。COD产生量均来自尿液，本试验中尿液COD浓度夏季最高，为321.99 g/头/d，而尿液COD浓度秋季最高，为24078.96 kg/d。这可能与饲喂的饲料不同以及各季节饲料粗蛋白水平不同有关，但具体原因还需要进一步研究。

据《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册》显示，华北地区育肥牛粪尿中全氮产生量为 72.74 g/头/d，全磷产生量为 13.69 g/头/d[7]。本试验母牛粪尿中全氮产生量为69.64 g/头/d，全磷产生量为17.11 g/头/d。本试验的结果与手册数据相似，但因为试验动物阶段和饲料营养不同，因此数据有差异。