不同季節(jié)對肉用母牛糞尿污染物排放量的影響

鮑艷春，杜海東，娜梅拉，娜木罕，娜仁花

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

肉牛業(yè)的快速發(fā)展使養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大，隨之而來的是糞尿等污染物導(dǎo)致的環(huán)境問題也越來越嚴(yán)重。肉牛糞尿中含有的有機(jī)質(zhì)、氮和磷如果不加以科學(xué)處理，會(huì)對水體、土壤以及空氣造成嚴(yán)重污染，甚至?xí)茐纳鷳B(tài)平衡。好的生態(tài)環(huán)境是人類生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ)，只有搞好生態(tài)環(huán)境建設(shè)，經(jīng)濟(jì)才會(huì)可持續(xù)發(fā)展[1]。因此，掌握畜禽排泄物的產(chǎn)生量，探究其影響因素，并進(jìn)一步采取有效的解決措施迫在眉睫。畜禽糞便及其污染物的產(chǎn)生量通常是通過不同畜禽種類的產(chǎn)污系數(shù)間接估算出來的[2]。畜禽的糞便產(chǎn)污系數(shù)是指單個(gè)動(dòng)物每天排出糞便的數(shù)量，它與動(dòng)物的種類、品種、性別、生長期、飼料和天氣條件等因素有關(guān)[3]。本試驗(yàn)通過對內(nèi)蒙古地區(qū)某規(guī)模化肉牛養(yǎng)殖場母牛糞便和尿液產(chǎn)生量、糞尿中主要污染物進(jìn)行定點(diǎn)監(jiān)測，以獲取不同季節(jié)肉用母牛糞便和尿液特性參數(shù)，為肉牛養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境影響評價(jià)及環(huán)境保護(hù)管理提供數(shù)據(jù)支撐，并為當(dāng)?shù)厝馀＜S污處理以及國家和行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間及地點(diǎn)

試驗(yàn)分4個(gè)季節(jié)進(jìn)行。采樣時(shí)間分別為3月（春季）、8 月（夏季）、11 月（秋季）和 12 月（冬季）。 采樣地點(diǎn)位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市察哈爾右翼中旗某肉牛養(yǎng)殖示范基地。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)管理

隨機(jī)選擇 5 頭體重為 322～442 kg、6～7 歲齡、體況健康、采食正常的空懷母牛，預(yù)試期5 d，正式采樣期3 d。試驗(yàn)?zāi)概＿M(jìn)行單頭定位飼養(yǎng)，盡量確保試驗(yàn)牛只能站立和蹲臥，不能轉(zhuǎn)身。其他飼養(yǎng)條件與平時(shí)一樣，采食槽位于頭部。本試驗(yàn)?zāi)概５娜占Z是由玉米顆粒、玉米秸稈青貯、玉米面、莜麥、莜麥秸稈和羊草等原料組成的混合型日糧。不同季節(jié)母牛日糧飼料營養(yǎng)水平及采食特性見表1。

表1 不同季節(jié)母牛日糧營養(yǎng)水平及攝入量

1.3 樣品的采集和預(yù)處理

采用自制的收集糞樣和尿液的試驗(yàn)器材，全天收集樣品。

采樣與預(yù)處理：每日早7∶00收集試驗(yàn)?zāi)概?4 h的糞便和尿液，稱量和記錄后混合均勻，分別采集3份500 g樣品，其中1份不進(jìn)行任何處理用于含水率測定，另外2份按每100 g新鮮糞便加入20 mL 4.5 mol/L硫酸進(jìn)行預(yù)處理，用于測定其他指標(biāo)和留樣備用。每份樣品裝入自封樣品袋中。

尿液收集桶內(nèi)直接使用便攜式pH計(jì)測pH值。從收集桶中取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，進(jìn)行預(yù)處理后攪拌均勻，采集2份樣品，裝入潤洗好的樣品瓶內(nèi)。

1.4 測定指標(biāo)及方法

用電子天平稱量并記錄每頭母牛的產(chǎn)糞量和尿液量。糞尿中污染測定指標(biāo)的測定方法見表2和表3。

表2 糞便的測試指標(biāo)與方法

表3 尿液的測試指標(biāo)與方法

1.5 產(chǎn)污量的計(jì)算方法

母牛糞尿中主要污染物的產(chǎn)污量計(jì)算公式如下：

式中：

FPi,j為試驗(yàn)牛第i飼養(yǎng)階段糞便和尿液中第j種特性參數(shù)每天產(chǎn)生量，mg/頭/d；

QFi為該試驗(yàn)牛第i飼養(yǎng)階段日產(chǎn)糞量，kg/頭/d；CFi,j為該試驗(yàn)牛第i飼養(yǎng)階段糞便中第j種參數(shù)的濃度，mg/kg；

QUi為該試驗(yàn)牛第i飼養(yǎng)階段日產(chǎn)尿量，L/頭/d；

CUi,j為該試驗(yàn)牛第i飼養(yǎng)階段尿中第j種參數(shù)的濃度，mg/L。

1.6 數(shù)據(jù)處理

用 Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SAS統(tǒng)計(jì)軟件中的 ANOVA進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 季節(jié)對肉牛母牛糞便含水率、全氮、全磷及有機(jī)質(zhì)濃度的影響

不同季節(jié)對肉牛母牛糞便含水率、全氮、全磷及有機(jī)質(zhì)濃度的影響見表4。

表4 季節(jié)對母牛糞中污染物濃度的影響（%）

由表4可知，糞中的含水率以春季最高，為82.62%，而且與其他季節(jié)相比差異極顯著（P＜0.01）；夏季最低，為78.99%，與春季相比差異極顯著 （P＜0.01），和秋季相比差異不顯著（P＞0.05）。

糞中全氮濃度以冬季最高，為2.14%，顯著高于春季 （P＜0.05），與夏季和秋季相比差異不顯著（P＞0.05）；春季最低，為 1.94%，顯著低于其他季節(jié)（P＜0.05）。

糞中磷濃度以冬季最高，為0.45%，與夏季相比差異極顯著（P＜0.01），顯著高于春季（P＜0.05），但是與秋季相比差異不顯著（P＞0.05）；夏季磷濃度最低，為0.07%，顯著低于其他季節(jié)（P＜0.05）。

糞中有機(jī)質(zhì)濃度以秋季最高，為82.67%，而且與春、冬季相比差異顯著（P＜0.05），與夏季的有機(jī)質(zhì)濃度之間無顯著性差異（P＞0.05）；冬季最低，為77.25%，顯著低于其他季節(jié)（P＜0.05）。

2.2 季節(jié)對肉牛母牛產(chǎn)糞量、氮、磷及有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生量的影響

不同季節(jié)對肉牛母牛糞便中產(chǎn)糞量及氮、磷、有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生量的影響見表5。

表5 季節(jié)對母牛糞中污染物產(chǎn)生量的影響

由表5可知，肉牛母牛的產(chǎn)糞量秋季最高，為13.07 kg/頭/d；春季最低，為 12.32 kg/頭/d。 4 個(gè)季節(jié)的產(chǎn)糞量無顯著性差異（P＞0.05）。

糞中氮產(chǎn)生量以夏季最高，為52.28 g/頭/d，與春季相比差異顯著（P＜0.05）；春季的氮產(chǎn)生量最低，為41.59 g/頭/d，而且顯著低于其他季節(jié)（P＜0.05）。

糞中磷產(chǎn)生量以冬季最高，為11.51 g/頭/d，與春季、夏季相比差異極顯著（P＜0.01）；夏季的磷產(chǎn)生量最低，為 1.81 g/頭/d，極顯著低于其他季節(jié)（P＜0.01）。

糞中有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生量以夏季最高，為2.14kg/頭/d，與夏季相比差異顯著（P＜0.05）；春季的有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生量最低，為 1.70 kg/頭/d，顯著低于其他季節(jié)（P＜0.05）。

2.3 季節(jié)對肉牛母牛尿液中化學(xué)需氧量 （COD）、總氮及總磷濃度的影響

不同季節(jié)對肉牛母牛尿液中COD、總氮和總磷濃度的影響見表6。

表6 季節(jié)對母牛尿中污染物濃度的影響(mg/L)

由表6可知，尿液中COD濃度以夏季最高，為43722 mg/L，與春季、秋季相比差異顯著（P＜0.05），與冬季相比差異極顯著 （P＜0.01）；以冬季最低，為21600 mg/L，而且顯著低于其他季節(jié)（P＜0.05）。

尿中氮濃度以春季最高，為3740 mg/L，與秋季相比差異顯著（P＜0.05）；以秋季最低，為 2312.2 mg/L，與春、冬季相比差異顯著（P＜0.05）。

尿中磷濃度以冬季最高，為510.78 mg/L，與春、秋季相比差異顯著（P＜0.05），與夏季相比差異極顯著（P＜0.01）；以夏季最低，為 18.09 mg/L，顯著低于其他季節(jié)（P＜0.05）。

2.4 季節(jié)對肉牛母牛產(chǎn)尿量、化學(xué)需氧量(COD)、總氮及總磷產(chǎn)生量的影響

不同季節(jié)對肉牛母牛產(chǎn)尿量、COD、總氮和總磷產(chǎn)生量的影響見表7。

表7 季節(jié)對母牛尿中污染物產(chǎn)生量的影響

由表7可知，產(chǎn)尿量以夏季最高，為7.40 L/頭/d，與春季相比差異顯著（P＜0.05），與秋、冬季相比差異極顯著（P＜0.01）；以秋季最低，而且顯著低于春、夏季（P＜0.05）。

尿中COD產(chǎn)生量以夏季最高，為321.99 g/頭/d；以冬季最低，為122.50 g/頭/d。而且4個(gè)季節(jié)COD的產(chǎn)生量差異極顯著（P＜0.01）。

尿中總氮產(chǎn)生量以春季最高，為23.91 g/頭/d，與夏、冬季相比差異不顯著（P＞0.05）；以秋季最低，為12.67 g/頭/d，與春季相比差異顯著（P＜0.05）。

尿中磷產(chǎn)生量以冬季最高，為2.93 g/頭/d，與春、秋季相比差異顯著（P＜0.05），與夏季相比差異極顯著（P＜0.01）；以夏季最低，為 0.13 g/頭/d，顯著低于其他季節(jié)（P＜0.05）。

2.5 季節(jié)對肉牛母牛糞尿總氮和總磷產(chǎn)污量的影響

不同季節(jié)對肉牛母?？偟涂偭桩a(chǎn)生量的影響見表8。

表8 季節(jié)對母牛糞尿中污染物產(chǎn)生量的影響

由表8可知，母?？偟a(chǎn)污量以夏季最高，為74.45 g/頭/d；以秋季最低，為 65.14 g/頭/d。 而且各個(gè)季節(jié)差異不顯著（P＞0.05）。

母?？偭桩a(chǎn)污量以冬季最高，為29.29 g/頭/d，極顯著高于春、夏季（P＜0.01）；以夏季最低，為 4.27g/頭/d，極顯著低于秋、冬季（P＜0.01）。

3 討論

隨著肉牛養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生的環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。因此準(zhǔn)確地了解并掌握肉牛污染物產(chǎn)生的總量對于養(yǎng)牛業(yè)的發(fā)展越來越重要[4]。本研究顯示，肉用母牛春季糞便的含水率最高，為82.62%，夏季最低，為78.99%。而史鵬飛等人[3]的研究顯示，試驗(yàn)動(dòng)物糞便的含水率冬季最高，為79.09%，秋季的含水率最低，為78.09%，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果有差異，有可能是因?yàn)槠溲芯康脑囼?yàn)動(dòng)物是奶牛，與本試驗(yàn)動(dòng)物的品種不同所致。未被母牛吸收的有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷主要是隨著糞便排出的，高產(chǎn)糞量直接增加了肉牛秋季的有機(jī)質(zhì)、總氮和總磷產(chǎn)污量。本試驗(yàn)中，肉用母牛糞尿中的總氮含量夏季最高，為74.45 g/頭/d，糞尿中的總磷含量冬季最高，為29.29g/頭/d。而張振偉等人[4]的試驗(yàn)結(jié)果顯示，試驗(yàn)育成牛糞尿中的總磷含量夏季最高，為248.51 g/頭/d，糞尿中總氮含量秋季最高，為129.05 g/頭/d，這與本試驗(yàn)結(jié)果相似。但是本試驗(yàn)結(jié)果均低于其試驗(yàn)結(jié)果，原因可能是與試驗(yàn)動(dòng)物品種、飼養(yǎng)方式、飼料營養(yǎng)水平和糞尿產(chǎn)污量不同有關(guān)。本試驗(yàn)研究中，肉用母牛糞便和尿液的產(chǎn)生量分別為12.69 kg/d和6.2 kg/d，而史鵬飛等人[5]的研究結(jié)果顯示，試驗(yàn)牛的糞便和尿液產(chǎn)生量分別為16.27 kg/d和6.95 kg/d，與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。此外，本試驗(yàn)?zāi)概５募S便有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生量夏季最高，為2.14 kg/頭/d，以春季最低，為1.70 kg/頭/d。史鵬飛等人[6]的研究發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)牛糞便中的有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生量春季最高，為4.53 kg/頭/d，而秋季最低，為3.27 kg/頭/d，其試驗(yàn)所得結(jié)果均大于本試驗(yàn)，原因有可能是其試驗(yàn)所用的是成乳母牛,與本次試驗(yàn)?zāi)概５纳L階段、飼料營養(yǎng)水平和營養(yǎng)攝入量不同有關(guān)。COD產(chǎn)生量均來自尿液，本試驗(yàn)中尿液COD濃度夏季最高，為321.99 g/頭/d，而尿液COD濃度秋季最高，為24078.96 kg/d。這可能與飼喂的飼料不同以及各季節(jié)飼料粗蛋白水平不同有關(guān)，但具體原因還需要進(jìn)一步研究。

據(jù)《第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》顯示，華北地區(qū)育肥牛糞尿中全氮產(chǎn)生量為 72.74 g/頭/d，全磷產(chǎn)生量為 13.69 g/頭/d[7]。本試驗(yàn)?zāi)概＜S尿中全氮產(chǎn)生量為69.64 g/頭/d，全磷產(chǎn)生量為17.11 g/頭/d。本試驗(yàn)的結(jié)果與手冊數(shù)據(jù)相似，但因?yàn)樵囼?yàn)動(dòng)物階段和飼料營養(yǎng)不同，因此數(shù)據(jù)有差異。

4 結(jié)論

在季節(jié)的影響下，冬季母牛糞中全氮濃度、全磷濃度和總磷產(chǎn)生量最高，母牛尿中總磷濃度、總磷產(chǎn)生量和有機(jī)質(zhì)濃度最高；春季母牛尿中總氮濃度和總氮產(chǎn)生量最高；夏季母牛糞中總氮產(chǎn)生量和有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生量最高，母牛尿中COD濃度、COD產(chǎn)生量和總氮產(chǎn)生量最高；秋季母牛糞中的有機(jī)質(zhì)濃度最高。