堆肥前后放牧绵羊粪便主要养分及重金属的变化

杨世忠，赵 薇，陈彬龙

(1.凉山州畜牧兽医科学研究所，四川 西昌 615000；2.西昌学院，四川 西昌 615000)

随着中国畜牧业的发展，传统农业逐渐向现代化农业发展，规模化养殖场日益增多，养羊规模不断发展，羊粪囤积量不断增加。畜禽粪便具有含水率高、氮、磷等营养元素及铜、锌、铅等重金属污染物含量高的特点，对环境及人类的生产生活有很大影响，合理处理羊粪已成为人们日益关注的问题。羊是典型的草食动物，其粪便是一种有机固体废弃物，可作为有机肥料改良土壤，因此，走资源化利用道路是羊粪处理的重要发展方向。但新鲜的羊粪中一般含有大量的病原菌、寄生虫卵以及其他有毒有害物质，且新鲜羊粪中可利用的营养素氮、磷、钾等释放缓慢，不宜直接利用。堆肥法可通过微生物的好氧发酵使细菌和真菌大量繁殖，进而分解有机物，同时高温可杀死多种病菌和虫卵，从而达到无害化处理，并使畜禽粪便中不稳定的有机物通过发酵逐步降解为性质稳定、对作物无害的有机质或土壤改良剂。堆肥法作为一种集处理和资源再利用于一体的畜禽粪便处理方法已被广泛使用。此外，羊粪有机肥还具有改善土地的土质，提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，缓解土壤酸化的作用。本试验对自然放牧的凉山黑绵羊羔羊期、空怀羊以及哺乳羊3个不同生长发育阶段粪便中的水分含量及主要污染物的含量进行测定并比较了发酵前后粪便中主要污染物含量的变化，为规模化羊场处理羊粪提供基础数据，为养羊业环境工程设施的设计提供基础参数，为环境污染的防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

电子天平、量筒、pH直测仪、4.5 mol/L HSO、自封样品袋等。

1.2 试验动物及试验设计

1.2.1 试验动物的选择 试验羊选自四川省凉山州普格县五道箐乡某肉羊养殖场，随机选取3个阶段(3月龄羔羊、空怀母羊及哺乳母羊)体重相近的凉山黑绵羊，每个阶段20只。不同阶段的试验羊均采取传统放牧饲养，每天放牧9 h(早上8:00-下午17：00)，晚上收牧后补喂100～200 g碎玉米，自由饮水。各组饲养管理条件相同，试验期间收集粪便样品并保存，用于相关检测分析。

1.2.2 粪便的样品采集及分析测定 试验期间，分别收集试验羊收牧后到次日放牧前的粪便，称重和记录后，将每个阶段羊的鲜粪按四分法混合均匀再分别采集4个样品，每个样品保证100 g以上，装入自封样品袋中。每次采集的4个样品，分为对照组和堆肥处理组，每组2个样品。对照组中1个样品不进行任何预处理用于含水率指标测定，另1个样品按每100 g鲜粪加入4.5 mol/L HSO20 mL进行预处理，用于测定产污指标。堆肥处理组中的1个样品进行堆肥处理后不进行任何预处理用于含水率指标测定，另1个按每100 g鲜粪加入4.5 mol/L HSO20 mL进行预处理，用于测定产污指标。检测指标测定方法如表1所示。

表1 粪便检测指标及测定方法

2 结果分析

2.1 不同阶段羊粪便的特性分析

羔羊、空怀羊以及哺乳羊的粪便特性测定结果见表2，测定指标包括自然含水率、有机质、全氮、全磷、砷、铅、镉、铬、汞、铜、锌和镍。由表2可知羔羊粪便中的自然含水率为54.0%,远低于空怀母羊(71.4%)和哺乳母羊(71.5%)粪便的含水率，哺乳母羊与空怀母羊粪便的自然含水率基本一致。羔羊粪便有机质、全氮、全磷、砷、铅、镉、铜、锌和镍的含量均高于哺乳母羊与空怀母羊，而哺乳母羊与空怀母羊粪便中上述指标的含量差异不大；3个阶段粪便中铬和汞的含量均低于限定量。

表2 不同阶段羊粪便特性测定

2.2 发酵对羊粪主要养分含量的影响

对发酵处理后羔羊、空怀羊以及哺乳羊的粪便特性测定结果见表3。由表3可知发酵后3个阶段羊粪中的有机质含量均下降；发酵后羔羊粪中的全氮和全磷的含量低于发酵前，但差异不明显，而哺乳羊与空怀羊粪发酵后全氮和全磷的含量大幅增加；发酵前后3个阶段砷、铬和汞的含量均低于限定量；发酵后3个阶段中铅的含量均低于发酵前而镉的含量增加；发酵后不同阶段粪便中的铜和锌的含量时显增加。

表3 发酵对粪便养分的影响

3 讨 论

本研究结果表明，经过发酵后凉山黑绵羊羊粪中有机质的含量下降，全氮和全磷的含量增加，重金属铅的含量下降，植物生长的必需微量元素铜和锌的含量增加。鲍艳宇等研究表明，堆肥过程中由于C、N、S等有机物的降解损失造成堆肥质量变小而引起重金属在堆料中浓缩，重金属的含量呈现增加现象，但是随着堆肥过程中腐殖化作用增强，腐殖质含量增加，有机质氧化分解产生大量的官能团提高了腐殖质与重金属的结合能力，通过吸持作用和络合作用使得重金属的有效性下降，使得堆肥后重金属的相对含量低于初始值。本研究中重金属铅的含量在堆肥后下降可能跟堆肥过程中发生的吸持作用和络合作用以及采用有关。丁黎等研究显示施用羊粪堆肥在提高沙化土壤总磷和有效磷的含量的同时，还可以促进土壤有效磷的产生，增加土壤肥力。李娜等和牛红莉的研究均发现羊粪作为有机肥料，适用于碱性土地和贫瘠土地的土质改善，对提高陇西地区甘草的单位产草量有重要作用。赵国鹏研究发现施用羊粪有助于提高肥城桃的叶片叶绿素含量以及植株光合速率。闵星星等的研究也表明在相同施肥量下，腐熟羊粪的青海草地早熟禾增产效果明显优于生羊粪，且土壤中有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷均随着腐熟羊粪施肥量的增加而增加。以上研究结果说明，通过堆肥法对羊粪进行处理可以减少羊粪对环境的污染并通过有机肥生产进行资源再利用。

4 结 论

自然放牧的凉山黑绵羊羔羊粪便中的自然含水率远低于哺乳羊与空怀羊，但粪便中有机质、全氮、全磷、砷、铅、镉、铜、锌和镍的含量均高于哺乳羊与空怀羊，而哺乳羊与空怀羊粪便中上述指标的含量差异不大。经过堆肥发酵后凉山黑绵羊羊粪中的有机质的含量下降，全氮和全磷的含量增加，重金属铅的含量下降，铜和锌的含量增加。表明好氧堆肥是实现羊粪转变为有机肥料并达到无害化处理的有效方法。