堆肥前后放牧綿羊糞便主要養(yǎng)分及重金屬的變化

楊世忠，趙 薇，陳彬龍

(1.涼山州畜牧獸醫(yī)科學(xué)研究所，四川 西昌 615000；2.西昌學(xué)院，四川 西昌 615000)

隨著中國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展，規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)日益增多，養(yǎng)羊規(guī)模不斷發(fā)展，羊糞囤積量不斷增加。畜禽糞便具有含水率高、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素及銅、鋅、鉛等重金屬污染物含量高的特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境及人類的生產(chǎn)生活有很大影響，合理處理羊糞已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問(wèn)題。羊是典型的草食動(dòng)物，其糞便是一種有機(jī)固體廢棄物，可作為有機(jī)肥料改良土壤，因此，走資源化利用道路是羊糞處理的重要發(fā)展方向。但新鮮的羊糞中一般含有大量的病原菌、寄生蟲卵以及其他有毒有害物質(zhì)，且新鮮羊糞中可利用的營(yíng)養(yǎng)素氮、磷、鉀等釋放緩慢，不宜直接利用。堆肥法可通過(guò)微生物的好氧發(fā)酵使細(xì)菌和真菌大量繁殖，進(jìn)而分解有機(jī)物，同時(shí)高溫可殺死多種病菌和蟲卵，從而達(dá)到無(wú)害化處理，并使畜禽糞便中不穩(wěn)定的有機(jī)物通過(guò)發(fā)酵逐步降解為性質(zhì)穩(wěn)定、對(duì)作物無(wú)害的有機(jī)質(zhì)或土壤改良劑。堆肥法作為一種集處理和資源再利用于一體的畜禽糞便處理方法已被廣泛使用。此外，羊糞有機(jī)肥還具有改善土地的土質(zhì)，提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，緩解土壤酸化的作用。本試驗(yàn)對(duì)自然放牧的涼山黑綿羊羔羊期、空懷羊以及哺乳羊3個(gè)不同生長(zhǎng)發(fā)育階段糞便中的水分含量及主要污染物的含量進(jìn)行測(cè)定并比較了發(fā)酵前后糞便中主要污染物含量的變化，為規(guī)?；驁?chǎng)處理羊糞提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為養(yǎng)羊業(yè)環(huán)境工程設(shè)施的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)參數(shù)，為環(huán)境污染的防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

電子天平、量筒、pH直測(cè)儀、4.5 mol/L HSO、自封樣品袋等。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)動(dòng)物的選擇 試驗(yàn)羊選自四川省涼山州普格縣五道箐鄉(xiāng)某肉羊養(yǎng)殖場(chǎng)，隨機(jī)選取3個(gè)階段(3月齡羔羊、空懷母羊及哺乳母羊)體重相近的涼山黑綿羊，每個(gè)階段20只。不同階段的試驗(yàn)羊均采取傳統(tǒng)放牧飼養(yǎng)，每天放牧9 h(早上8:00-下午17：00)，晚上收牧后補(bǔ)喂100～200 g碎玉米，自由飲水。各組飼養(yǎng)管理?xiàng)l件相同，試驗(yàn)期間收集糞便樣品并保存，用于相關(guān)檢測(cè)分析。

1.2.2 糞便的樣品采集及分析測(cè)定 試驗(yàn)期間，分別收集試驗(yàn)羊收牧后到次日放牧前的糞便，稱重和記錄后，將每個(gè)階段羊的鮮糞按四分法混合均勻再分別采集4個(gè)樣品，每個(gè)樣品保證100 g以上，裝入自封樣品袋中。每次采集的4個(gè)樣品，分為對(duì)照組和堆肥處理組，每組2個(gè)樣品。對(duì)照組中1個(gè)樣品不進(jìn)行任何預(yù)處理用于含水率指標(biāo)測(cè)定，另1個(gè)樣品按每100 g鮮糞加入4.5 mol/L HSO20 mL進(jìn)行預(yù)處理，用于測(cè)定產(chǎn)污指標(biāo)。堆肥處理組中的1個(gè)樣品進(jìn)行堆肥處理后不進(jìn)行任何預(yù)處理用于含水率指標(biāo)測(cè)定，另1個(gè)按每100 g鮮糞加入4.5 mol/L HSO20 mL進(jìn)行預(yù)處理，用于測(cè)定產(chǎn)污指標(biāo)。檢測(cè)指標(biāo)測(cè)定方法如表1所示。

表1 糞便檢測(cè)指標(biāo)及測(cè)定方法

2 結(jié)果分析

2.1 不同階段羊糞便的特性分析

羔羊、空懷羊以及哺乳羊的糞便特性測(cè)定結(jié)果見表2，測(cè)定指標(biāo)包括自然含水率、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、砷、鉛、鎘、鉻、汞、銅、鋅和鎳。由表2可知羔羊糞便中的自然含水率為54.0%,遠(yuǎn)低于空懷母羊(71.4%)和哺乳母羊(71.5%)糞便的含水率，哺乳母羊與空懷母羊糞便的自然含水率基本一致。羔羊糞便有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、砷、鉛、鎘、銅、鋅和鎳的含量均高于哺乳母羊與空懷母羊，而哺乳母羊與空懷母羊糞便中上述指標(biāo)的含量差異不大；3個(gè)階段糞便中鉻和汞的含量均低于限定量。

表2 不同階段羊糞便特性測(cè)定

2.2 發(fā)酵對(duì)羊糞主要養(yǎng)分含量的影響

對(duì)發(fā)酵處理后羔羊、空懷羊以及哺乳羊的糞便特性測(cè)定結(jié)果見表3。由表3可知發(fā)酵后3個(gè)階段羊糞中的有機(jī)質(zhì)含量均下降；發(fā)酵后羔羊糞中的全氮和全磷的含量低于發(fā)酵前，但差異不明顯，而哺乳羊與空懷羊糞發(fā)酵后全氮和全磷的含量大幅增加；發(fā)酵前后3個(gè)階段砷、鉻和汞的含量均低于限定量；發(fā)酵后3個(gè)階段中鉛的含量均低于發(fā)酵前而鎘的含量增加；發(fā)酵后不同階段糞便中的銅和鋅的含量時(shí)顯增加。

表3 發(fā)酵對(duì)糞便養(yǎng)分的影響

3 討 論

本研究結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)發(fā)酵后涼山黑綿羊羊糞中有機(jī)質(zhì)的含量下降，全氮和全磷的含量增加，重金屬鉛的含量下降，植物生長(zhǎng)的必需微量元素銅和鋅的含量增加。鮑艷宇等研究表明，堆肥過(guò)程中由于C、N、S等有機(jī)物的降解損失造成堆肥質(zhì)量變小而引起重金屬在堆料中濃縮，重金屬的含量呈現(xiàn)增加現(xiàn)象，但是隨著堆肥過(guò)程中腐殖化作用增強(qiáng)，腐殖質(zhì)含量增加，有機(jī)質(zhì)氧化分解產(chǎn)生大量的官能團(tuán)提高了腐殖質(zhì)與重金屬的結(jié)合能力，通過(guò)吸持作用和絡(luò)合作用使得重金屬的有效性下降，使得堆肥后重金屬的相對(duì)含量低于初始值。本研究中重金屬鉛的含量在堆肥后下降可能跟堆肥過(guò)程中發(fā)生的吸持作用和絡(luò)合作用以及采用有關(guān)。丁黎等研究顯示施用羊糞堆肥在提高沙化土壤總磷和有效磷的含量的同時(shí)，還可以促進(jìn)土壤有效磷的產(chǎn)生，增加土壤肥力。李娜等和牛紅莉的研究均發(fā)現(xiàn)羊糞作為有機(jī)肥料，適用于堿性土地和貧瘠土地的土質(zhì)改善，對(duì)提高隴西地區(qū)甘草的單位產(chǎn)草量有重要作用。趙國(guó)鵬研究發(fā)現(xiàn)施用羊糞有助于提高肥城桃的葉片葉綠素含量以及植株光合速率。閔星星等的研究也表明在相同施肥量下，腐熟羊糞的青海草地早熟禾增產(chǎn)效果明顯優(yōu)于生羊糞，且土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、全磷和速效磷均隨著腐熟羊糞施肥量的增加而增加。以上研究結(jié)果說(shuō)明，通過(guò)堆肥法對(duì)羊糞進(jìn)行處理可以減少羊糞對(duì)環(huán)境的污染并通過(guò)有機(jī)肥生產(chǎn)進(jìn)行資源再利用。

4 結(jié) 論

自然放牧的涼山黑綿羊羔羊糞便中的自然含水率遠(yuǎn)低于哺乳羊與空懷羊，但糞便中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、砷、鉛、鎘、銅、鋅和鎳的含量均高于哺乳羊與空懷羊，而哺乳羊與空懷羊糞便中上述指標(biāo)的含量差異不大。經(jīng)過(guò)堆肥發(fā)酵后涼山黑綿羊羊糞中的有機(jī)質(zhì)的含量下降，全氮和全磷的含量增加，重金屬鉛的含量下降，銅和鋅的含量增加。表明好氧堆肥是實(shí)現(xiàn)羊糞轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料并達(dá)到無(wú)害化處理的有效方法。