氯化鈉對(duì)托克遜黑綿羊生長(zhǎng)性能、氮平衡及尿中氨和一氧化二氮排泄的影響

王延卓，彭江紅

（烏蘭察布職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000）

一氧化二氮（N2O）是主要的溫室氣體之一，具有298倍于二氧化碳的全球變暖潛力。由于氧化為平流層中的氮氧化物，一氧化二氮也可以消耗臭氧，而臭氧是一種保護(hù)生物圈免受紫外線(xiàn)輻射的物質(zhì)。雖然氨氣不是溫室氣體，但它是N2O的間接來(lái)源。在全球范圍內(nèi)，反芻動(dòng)物的尿液是主要的農(nóng)業(yè)N2O和氨氣來(lái)源（胡紅蓮等，2011）。由于尿液氮水平超過(guò)植物需求，土壤內(nèi)部或周?chē)嘤嗟牡苋菀淄ㄟ^(guò)物理、化學(xué)和生物過(guò)程流失到環(huán)境中（黃紅英等，2011）。尿素是主要的尿氮化合物，其在1～2 d迅速水解，產(chǎn)生銨離子、羥基離子和二氧化碳，其中銨離子和羥基離子為氨氣的大量生產(chǎn)提供原料，而一氧化二氮在銨離子轉(zhuǎn)化過(guò)程中通過(guò)微生物控制硝酸鹽的硝化和反硝化過(guò)程。目前，奶牛養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展和高飼養(yǎng)率正通過(guò)氨氣和一氧化二氮?dú)怏w排放加劇氮的損失。因此，制定反芻動(dòng)物氨氣和一氧化二氮排放的緩解方案對(duì)減少環(huán)境溫室氣體至關(guān)重要。人們提出了各種緩解措施，以減少放牧造成的氮損失，如應(yīng)用硝化抑制劑（如雙氰胺），通過(guò)降低動(dòng)物飼料蛋白含量來(lái)降低尿氮濃度。Groenigen等（2005）發(fā)現(xiàn)，降低人工合成尿液的氮濃度往往能將土壤一氧化二氮排放量減少5%～10%。但在不同日糧配方下，關(guān)于動(dòng)物尿液對(duì)土壤氨氣和一氧化二氮排放進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)有限。我們假設(shè)在托克遜黑綿羊日糧中添加氯化鈉可以通過(guò)增加總尿量而不增加總氮排泄來(lái)降低尿氮濃度，進(jìn)而減少尿液處理土壤對(duì)氨氣和一氧化二氮的排放。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與日糧 將30只平均體重（15±1.3）kg托克遜黑綿羊隨機(jī)分為3組，對(duì)照組采用基礎(chǔ)日糧（氯化鈉2 g/kg），處理1和處理2組日糧氯化鈉水平分別為4和6 g/kg。基礎(chǔ)日糧組成及營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1。

1.2 生長(zhǎng)性能和氮平衡試驗(yàn) 從試驗(yàn)的第1～60天綿羊被單獨(dú)飼養(yǎng)在30個(gè)圈舍中，所有綿羊分別在早上8點(diǎn)和下午4點(diǎn)各飼喂1次，每天記錄飼喂量和剩余飼料量，每日采集樣品，測(cè)定干物質(zhì)攝入量。每周單獨(dú)記錄1次體重，計(jì)算平均日增重和料重比。在60 d喂養(yǎng)試驗(yàn)后，羊被轉(zhuǎn)移并單獨(dú)關(guān)在代謝籠里。所有綿羊在早上8點(diǎn)和下午4點(diǎn)分別飼喂1次，每日記錄飼喂量和剩余飼料量，每日采集樣品測(cè)定干物質(zhì)攝入量。試驗(yàn)分為7 d適應(yīng)階段和4 d樣品采集階段。在樣品采集階段，每只羊采食量為900 g/kg。將每天收集的糞便混合，稱(chēng)重。糞便代表性樣本保存在-20℃進(jìn)行氮分析。每隔30 min記錄綿羊排尿情況。每只羊的尿液樣本通過(guò)代謝籠底部的漏斗收集，放置在無(wú)菌樣品罐中，-20℃保存。

表1 基礎(chǔ)日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平

1.3 田間試驗(yàn) 從對(duì)照組和處理2組收集的尿液樣本用于土地進(jìn)行田間試驗(yàn)，共設(shè)5個(gè)處理組，T1～T5分別為土壤未經(jīng)任何處理、蒸餾水組、高鹽組尿液用蒸餾水10倍稀釋、對(duì)照組尿液和高鹽組尿液。分別參考Vaddella（2010）、Hutchinson和Livingston（1993）的研究方法測(cè)定土壤氨氣和一氧化二氮排放量。

1.4 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)分析采用SPSS單因素方差分析，使用GLM程序以重復(fù)為試驗(yàn)單位，研究體重、日增重、干物質(zhì)攝入量、料重比、排尿頻率、總尿量、平均尿量、尿pH、氮平衡等相關(guān)數(shù)據(jù)。土壤含水量、土壤pH、氨氣和一氧化二氮排放量以單只綿羊?yàn)樵囼?yàn)單元。P＜0.05表示組間存在顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)性能、尿液指標(biāo)及氮平衡 由表2可知，氯化鈉對(duì)綿羊平均日增重、干物質(zhì)攝入量、料重比和末重均無(wú)顯著影響（P＜0.05）。

表2 氯化鈉對(duì)綿羊生長(zhǎng)性能的影響

由表3可知，處理3組綿羊尿液總量和平均尿量較其他兩組顯著提高（P＜0.05），而對(duì)照組和處理1組對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)的影響無(wú)顯著差異（P＞0.05）。處理2組較對(duì)照組顯著降低了尿液pH（P＜0.05）。各處理間排尿次數(shù)、尿鈉濃度均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

表3 氯化鈉對(duì)綿羊尿液指標(biāo)的影響

由表4可知，處理2組尿液氮濃度顯著低于對(duì)照組和處理1組（P＜0.05）。各組對(duì)氮攝入量、總氮排泄量和氮沉積量的影響無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

2.2 土壤氨氣和一氧化二氮排放 各處理土壤pH平均值為8.8±0.09，各處理土壤平均含水量為（0.08±0.004）g/g。各處理間土壤pH和土壤含水量無(wú)顯著差異（P＞0.05，數(shù)據(jù)未列出）。由圖1～4可知，各組間氨氣和一氧化二氮在7 d的排放量無(wú)顯著差異（P＞0.05），因此，將8 d后的氨氣和一氧化二氮排放數(shù)據(jù)剔除。孵育前8 d，T1～T5組土壤氨氣排放量分別為0.82、0.97、0.93、7.21和 3.72 mg/m2/h，處理、時(shí)間及其交互效應(yīng)對(duì)土壤氨氣排放具有顯著影響（P＜0.05）。

表4 氯化鈉對(duì)綿羊氮平衡的影響

高鹽組尿液處理的土壤氨氣平均排放量低于對(duì)照組（P＜0.05）。對(duì)照組和高鹽尿液處理組氨氣的累積排放量分別占尿氮的140 g/kg和80 g/kg。對(duì)照組尿液處理的土壤第1～3天氨氣排放量顯著高于高鹽尿液處理組（P＜0.05）。在第4天，高鹽尿液處理組氨氣排放量與對(duì)照處理組相同，但在之后時(shí)間內(nèi)仍然高于T1組（未做任何處理）（P＜0.05）。

類(lèi)似于氨氣排放，前8 d各處理、時(shí)間及交互作用對(duì)土壤一氧化二氮排放具有顯著影響（P＜0.05），各組一氧化二氮排放量分別為6.97、7.52、7.72、59.91 和 44.19 μg/m2。 與 T4組相比，T5組土壤一氧化二氮排放量顯著降低（P＜0.05）。在T4和T5處理下，一氧化二氮的累積排放量分別占尿氮的1.12 g/kg和0.92 g/kg。在第3和4天，T1、T2和T3處理組一氧化二氮排放量顯著低于T4和T5組（P＜0.05）。在第5天，T5處理組的一氧化二氮排放量與T4組無(wú)顯著差異（P＞0.05），但仍顯著高于其他組（P＜0.05）。在第6天，T4組一氧化二氮排放量再次高于T5組（P＜0.05），且均高于其他處理組（P＜0.05）。

3 討論

3.1 生長(zhǎng)性能和氮平衡 日糧添加氯化鈉不影響綿羊的生長(zhǎng)性能，如果提供足夠的水，且沒(méi)有觀(guān)察到對(duì)生長(zhǎng)性能的影響，綿羊?qū)θ占Z氯化鈉的最大可耐受量為40 g/kg（NRC，2007）。在本研究中，3組綿羊每日排尿平均量與White等（2001）報(bào)道的參考范圍相似（10～28.3次/d）。此外，3組綿羊尿液pH均在正常范圍內(nèi)，尿液pH的降低可能與尿液稀釋有關(guān)。隨著氯化鈉攝入的增加，綿羊尿液中鈉的排泄總量增加。眾所周知，土壤中過(guò)量的鹽分會(huì)降低植物的有效水分，引起植物枯萎。高鹽日糧增加了尿排泄量，進(jìn)而稀釋了尿中氮的濃度。但日糧中氯化鈉的增加不影響氮的攝取量、總氮排泄量、糞氮濃度和氮沉積量。

3.2 氨氣和一氧化二氮排放 土壤水分是影響土壤一氧化二氮排放的因素之一，它可以直接或間接影響反硝化作用，此外，一氧化二氮排放量隨土壤濕度的增加而增加（吳光學(xué)等，2015）。本研究中T1、T2和T3處理組對(duì)土壤氨氣和一氧化二氮的排放無(wú)顯著影響差異，可能是由于蒸餾水的量不足以改變土壤含水量，進(jìn)而影響土壤中兩種氣體的排放。在本研究中，尿液增加了1～4 d土壤氨氣排放量，這與Zaman等（2009）的研究結(jié)果一致。家畜尿液中氨氣的總損失從0～700 g/kg不等，這取決于施肥氮量、氣候條件和土壤陽(yáng)離子交換能力，本研究累積的氨氣排放量與Bol等（2004）的報(bào)道相似，其發(fā)現(xiàn)累積氨氣排放量占尿素氮的120～140 g/kg。

T5組土壤氨氣平均排放量低于T4組，因此，尿液稀釋可以降低氨氣排放。與氨氣排放相似，2～6 d土壤添加尿液增加了一氧化二氮的排放。Zaman等（2009）發(fā)現(xiàn)，尿樣處理后，一氧化二氮的日排放量在試驗(yàn)前9 d仍然較低，在尿樣處理后的第12天達(dá)到最大值，之后有所下降。本研究T4組和T5組的一氧化二氮峰值分別出現(xiàn)在尿液處理的第4和5天，T5組一氧化二氮峰值較T4組有延遲，這可能是由于尿量增加會(huì)降低尿素的水解和氨氣的形成，而氨氣在土壤中生成一氧化二氮中起重要作用。此外，土壤壓實(shí)程度、糞便、土壤類(lèi)型等也會(huì)影響尿液對(duì)土壤一氧化二氮排放的影響（Groenigen等，2005）。

4 結(jié)論

日糧補(bǔ)充氯化鈉對(duì)托克遜黑綿羊生長(zhǎng)性能和氮平衡無(wú)不良影響，但放牧綿羊日糧高水平氯化鈉（6 g/kg）增加了總尿量和平均尿量，降低了尿液pH和尿中氮的濃度，同時(shí)，高鹽處理延緩了一氧化二氮排放達(dá)到峰值，降低土壤氨氣和一氧化二氮的平均排放速率。因此，在綿羊日糧中添加氯化鈉可以有效降低牧場(chǎng)土壤氨氣和一氧化二氮的排放，下一步還需要確定在綿羊飼料中添加氯化鈉對(duì)施用土壤中含氮?dú)怏w排放及植物和土壤中氮含量的長(zhǎng)期影響。