基于南方紅壤地區(qū)肉牛糞便養(yǎng)分在牧草種植循環(huán)利用中的效果探討

王榮民 ，羅士仙 ，丁君輝 ，吳志勇 ，張國(guó)生 *

（1.江西省畜牧技術(shù)推廣站，江西南昌330046；2.泰和縣畜牧獸醫(yī)局）

隨著規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖快速發(fā)展，區(qū)域性產(chǎn)生的養(yǎng)殖廢棄物量大且集中，較難及時(shí)處理和還田利用，導(dǎo)致環(huán)境污染的問(wèn)題日趨凸顯，嚴(yán)重制約著畜牧業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展[1]。江西出臺(tái)了支持發(fā)展草地畜牧業(yè)政策，進(jìn)一步優(yōu)化畜牧業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，促進(jìn)牛羊產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。牛羊?qū)俨菔硠?dòng)物，需要大量青粗飼料作為補(bǔ)充，將牛羊糞便、墊料等廢棄物經(jīng)無(wú)害化處理后還田種草利用，使養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)形成了友好的物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，符合生態(tài)優(yōu)先、綠色先行的理念，同時(shí)穩(wěn)定了畜牧業(yè)發(fā)展。本研究利用堆漚處理的固體牛糞種植高產(chǎn)人工牧草，旨在探索“糞便－土壤－牧草－肉?！鞭r(nóng)牧結(jié)合循環(huán)模式，對(duì)加快農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，帶動(dòng)農(nóng)牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展具有積極意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)點(diǎn)在泰和縣馬市鎮(zhèn)江西佳和農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司牧草基地，位于江西中南部吉泰盆地中心，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均日照1 756.4h，年均氣溫18.6℃，歷年極端最低氣溫-5℃，極端最高氣溫39℃，無(wú)霜期 281d，降雨量 1 726mm；2019 年降雨量為1 258mm，為歷年降雨量的72.9%，9～10 月份降雨量93.09mm，占全年的7.4%。試驗(yàn)地選擇在公司養(yǎng)殖基地新開(kāi)墾的低山丘陵紅壤坡地，坡度大于15°，土壤較貧瘠、酸性，土壤中養(yǎng)分及重金屬含量見(jiàn)表1。

1.2 供試材料

供試牧草為廣西畜牧研究所培育的桂牧1 號(hào)雜交象草品種，象草種苗來(lái)源于該場(chǎng)上年度大田生產(chǎn)的象草宿根，次年新發(fā)苗后移栽而成。

表1 施肥前土壤中養(yǎng)分及重金屬含量表 g/kg、mg/kg

施用的牛糞肥來(lái)源于肉牛育肥場(chǎng)散養(yǎng)欄舍固體糞便。將牛糞便從育肥牛欄中移出后堆積在防雨棚內(nèi)，采取自然發(fā)酵50d 左右至腐熟，含水量為70%～80%，pH 在9.18～9.66，牛糞肥中養(yǎng)分及重金屬具體見(jiàn)表2。

表2 發(fā)酵腐熟牛固體糞肥養(yǎng)分及重金屬含量 g/kg、mg/kg

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)地根據(jù)象草生物產(chǎn)量設(shè)置肥力梯度3 個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3 個(gè)重復(fù)，共設(shè)9 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積5×6m2。按鮮草刈割3 次、總產(chǎn)量30 000kg/666.67m2計(jì)，約產(chǎn)生牧草氮總量 59.5kg/666.7m2，并參照農(nóng)業(yè)部制定的《畜禽糞污土地承載力測(cè)算技術(shù)指南》生豬、奶牛、肉牛固體糞便中氮素占氮排泄總量的50%，糞肥中氮素當(dāng)季利用率取值范圍推薦值為25%～30%[2]，牧草總氮量均由牛固體糞肥提供，分三次施糞肥，象草種苗移栽前施用底肥，約占60%、每次刈割后各施20%（詳見(jiàn)表3）。

試驗(yàn)地翻耕前施足底肥，翻耕平整后根據(jù)季節(jié)及天氣情況適時(shí)移栽，象草栽培株距60cm、行距80cm，每個(gè)小區(qū)種植60 株。幼苗期間加強(qiáng)田間管理，適時(shí)松土除雜，防止雜草過(guò)度生長(zhǎng)。次年及時(shí)補(bǔ)苗，每次刈割后要及時(shí)中耕除雜。

表3 牛固體糞肥施用量 kg/666.7m2

1.4 觀測(cè)項(xiàng)目與方法

1.4.1 鮮草產(chǎn)量。草群平均植株高180～220 cm（絕對(duì)高度）時(shí)進(jìn)行刈割，留茬高10～15 cm，分別測(cè)定每個(gè)小區(qū)的鮮草產(chǎn)量。

1.4.2 草品質(zhì)及微量元素含量。每次刈割測(cè)產(chǎn)時(shí)，對(duì)每一處理3 個(gè)小區(qū)隨機(jī)各取樣約3.3kg，共計(jì)10kg，將鮮草樣切短混勻，取1kg 草樣風(fēng)干測(cè)量初水分，對(duì)象草的的主要養(yǎng)分含量（粗蛋白、粗脂肪、粗纖維）及微量元素含量（銅、鋅、總鎘、總鉛、總砷、總鉻）。檢測(cè)方法及依據(jù)：銅GB/T5009.13-2017、鋅LY/T1270-1999、總鎘 GB/T5009.15-2014、總鉛GB/T5009.12-2017、總砷 GB/T5009.111-2014、總鉻GB/T5009.123-2014；粗蛋白 GB5009.5-2016、粗脂肪GB5009.6-2016、粗纖維《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法》。

1.4.3 牛固體糞肥養(yǎng)分及重金屬含量。每次施肥前，取堆積發(fā)酵50d 的牛固體糞便3～4kg，測(cè)定水分、pH、營(yíng)養(yǎng)成分（全氮、全磷、全鉀）、微量元素含量（銅、鋅、鎘、鉛、砷、鉻等）。檢測(cè)方法:pH 值、全氮、全磷和全鉀 NY525-2012、銅 NY/T305.1-1995、鋅NY/T305.2-1995、鎘、鉛、砷和鉻 GB23349-2009。

1.4.4 土壤中養(yǎng)分和重金屬含量。在牛糞肥第一次施用前及每一次象草刈割后或施肥前，每個(gè)小區(qū)按“五點(diǎn)”取樣法，分別取土壤表層0～20cm 土樣，充分混合均勻，檢測(cè)其主要養(yǎng)分含量（pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀）及微量元素含量（總銅、總鋅、總鎘、總鉛、總砷、總鉻等）。方法：pH 值NY/T1121.2-2006、有機(jī)質(zhì) NY/T1121.6-2006、全氮 NY/T53-1987、全磷NY/T88-1988、全鉀 NY/T87-1988、總銅、總鋅GB/T17138-1997、總鎘和總鉛 GB/T17141-1997、總砷 GB/T22105.2-208、總鉻 HJ491-2009。

1.4.5 數(shù)據(jù)分析。用excel 和spss 25 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮草產(chǎn)量

由表4 可以看出，牛固體糞肥可明顯提高象草生物產(chǎn)量，兩次刈割的鮮草產(chǎn)量隨著牛固體糞便施用量的增加而提高，處理 1 組（8 963.01kg）較處理 3 組（6 370.4kg）高 40.7%，差異顯著（P＜0.05)，較處理 2 組（7529.67kg）高19.0%，差異不顯著；處理2 組較處理3組高19.8%；且象草生物產(chǎn)量第2 茬較第1 茬下降較多，3 個(gè)處理分別下降40.8%、39.1%和51.7%。

表4 不同施肥量對(duì)象草生物產(chǎn)量的影響 kg/666.7m2

2.2 象草養(yǎng)分含量

由表5 可知，第1 茬3 個(gè)處理水分含量為85.02%～86.66%；粗蛋白含量處理1 組極顯著高于處理2 組和處理3 組，且隨著牛固體糞便施用量減少，象草中粗蛋白含量下降，處理1 組（10.17%）較處理 2 組（9.01%）高 12.9%，較處理3 組（8.68%）高17.2%；三個(gè)處理粗脂肪含量無(wú)明顯差異，粗脂肪含量在1.1%～1.7%；粗纖維含量隨著牛糞肥施用量的減少而增加，處理1 極顯著低于處理3 組，而處理2 組顯著低于處理3 組，粗纖維含量在46.23%～48.9%。第2 茬象草3 個(gè)處理水分含量隨著牛糞肥施用量減少而降低，且處理1 組極顯著高于處理3 組，處理2 組顯著高于處理3 組；粗蛋白含量處理1 組顯著高于處理2，與處理3 差異不明顯，處理2 與處理3 差異不顯著；粗脂肪和粗纖維含量三個(gè)處理無(wú)明顯差異。從二茬間養(yǎng)分平均值可以看出，各養(yǎng)分含量第1 茬高于第2 茬。

表5 不同處理間象草主要養(yǎng)分變化情況 %

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，其他幾種微量元素含量差異不顯著，而砷含量處理1 組與處理2 組差異極顯著，其他各組間差異顯著，但與牛糞肥施用量無(wú)關(guān)。第2 茬象草重金屬含量中，銅含量處理1 和處理2 顯著高于處理3 組，且隨著牛糞肥施用量減少而下降，可能與糞肥中銅含量有關(guān)；鋅含量隨意牛糞肥施用量減少呈極明顯下降趨勢(shì)，這與飼料中鋅添加量有關(guān)；而象草中砷含量雖有明顯變化，與糞肥施用水平無(wú)關(guān)；象草中其他重金屬含量不同處理間差異不顯著，且象草重金屬含量均在正常范圍。

表6 不同處理間象草重金屬含量變化情況 mg/kg

2.4 糞肥和土壤中養(yǎng)分、重金屬元素含量

由表7 可知，象草試驗(yàn)地pH 值在4.22～5.44，土壤偏酸性，施用牛肥前為4.74，無(wú)明顯變化；3 茬試驗(yàn)象草地各處理間土壤有機(jī)質(zhì)、全磷和全鉀含量未見(jiàn)明顯變化，但土壤中全氮含量第2、3 茬表現(xiàn)隨施肥量增加有明顯提高現(xiàn)象；其中土壤全氮含量施肥后（1.65～2.14g/kg）較未施肥前（1.43g/kg）有所提高，全磷施肥后（0.49～0.87g/kg） 較未施肥前（0.42g/kg） 也有一定提高，全鉀施肥后（6.80～11.66g/kg）較未施肥前（10.85g/kg）基本接近。

表7 施用牛糞后土壤養(yǎng)分變化情況 g/kg

從表8 可知，土壤中6 種重金屬含量變化與施肥量間無(wú)任何規(guī)律性變化，并未與牛固體糞便施用量增加而提高，說(shuō)明土壤中的重金屬含量與牛固體糞便施用量無(wú)直接關(guān)聯(lián)。

表8 施用牛糞后土壤重金屬變化情況 mg/kg

由表9 可知，土壤中幾種重金屬含量只有總砷略超風(fēng)險(xiǎn)篩選值；其他重金屬含量均未超過(guò)，且施肥前后呈現(xiàn)有增有減的趨勢(shì)。

表9 不同處理水平施肥后土壤重金屬變化情況 mg/kg

3 討論

桂牧1 號(hào)象草生物產(chǎn)量隨著牛固體糞肥施用量增加呈現(xiàn)明顯提高，且產(chǎn)草量與李翔宏等研究結(jié)果基本一致[5]。由于本次試驗(yàn)第2 次刈割日期為2019 年的9 月5 日，而桂牧1 號(hào)象草在我省的生長(zhǎng)旺盛期為4 月初至11 月中下旬，一般可刈割3～4次；由于2019 年降雨量為1 258mm，為歷年降雨量的72.9%，且9～10 月份降雨量93.09mm，占全年的7.4%，高溫干旱天氣導(dǎo)致第3 茬產(chǎn)量為零，影響了此次桂牧1 號(hào)象草生物產(chǎn)量；象草生物產(chǎn)量第2 茬較第1 茬下降較多，可能是由于第1 茬象草刈割后沒(méi)有追施化肥，而是繼續(xù)施用牛糞肥，肥效未完全釋放。建議牛糞肥作為牧草基肥施用效果好，刈割后追施化肥等速效肥可能會(huì)進(jìn)一步提高牧草的生物產(chǎn)量。

桂牧1 號(hào)象草種植生產(chǎn)中，施用牛糞肥可提高象草中的含氮量，降低象草中粗纖維含量；象草中重金屬含量均在正常允許范圍內(nèi)，對(duì)人畜健康不會(huì)產(chǎn)生影響。

牛固體糞便中氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量十分豐富，分別是土壤中全氮、全磷和全鉀的21 倍、70 倍和2.6 倍；特別是牛糞便偏堿性，而江西省土壤均偏酸性，非常適合改良江西省紅壤酸性土質(zhì)，長(zhǎng)期施用有利用改善土壤物理結(jié)構(gòu)。

牛糞污中重金屬含量較低，對(duì)土壤中重金屬含量增減變化不明顯；試驗(yàn)地背景顯示土壤中砷含量較高，施肥后有一定增加，是否與環(huán)境、牛糞協(xié)同蓄積有關(guān)，有待進(jìn)一步深入調(diào)查與研究。