奶牛場糞污產(chǎn)生量及性能參數(shù)測定

楊前平 李曉鋒 熊琪 索效軍 張年 陶虎 陳明新

摘要：選取泌乳牛、育成牛、犢牛3個階段牛各5頭，采用全量測定法，記錄3 d的24 h個體糞、尿產(chǎn)生量，同時測定糞尿的性能參數(shù)。結(jié)果表明，泌乳牛、育成牛、犢牛日均產(chǎn)糞量分別為10.89、18.57、40.17 kg，日均產(chǎn)尿量分別為2.42、3.32、4.18 kg;3個階段牛糞含水率、全氮、全磷、有機(jī)質(zhì)分別在82.18%～83.26%、2.37%～2.62%、0.48%～0.65%、77.23%～87.14%;3個階段牛尿液COD、氨氮、全氮、全磷分別在22 033.22～38 602.97、1 418.98～3 740.27、2 975.00～7 071.43、133.10～194.58 mg/L，pH、鹽度分別在8.91～8.96、18.53～19.33。

關(guān)鍵詞：奶牛場;糞污;性能參數(shù);測定

中圖分類號：X713 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）24-0106-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.24.025 ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Determination of feces production and performance parameters in dairy farm

YANG Qian-ping1，2，LI Xiao-feng1，2，XIONG Qi1，2，SUO Xiao-jun1，2，ZHANG Nian1，2，TAO Hu1，2，CHEN Ming-xin1，2

（1.Institute of Animal Husbandry and Veterinary Research，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430064，China;

2.Hubei Key Laboratory of Animal Embryo and Molecular Breeding，Wuhan 430064，China）

Abstract： Five cows in three stages of dairy cow， breeding cow and calf were selected in the experiment. The individual feces and urine production of 24 h×3 d were recorded by full-scale measurement method. The performance parameters of feces and urine were also measured. The results showed that the average daily fecal production of lactating cow， breeding cow and calf was 10.89， 18.57 and 40.17 kg， respectively， and the average daily urine production was 2.42， 3.32 and 4.18 kg， respectively; The fecal water content， total nitrogen， total phosphorus and organic matter of cattle in three stages were 82.18%～83.26%， 2.37%～2.62%， 0.48%～0.65%， 77.23%～87.14%， respectively; In three stages， COD， ammonia nitrogen， total nitrogen and total phosphorus in bovine urine were 22 033.22～38 602.97， 1 418.98～3 740.27， 2 975.00～7 071.43， and 133.10～194.58 mg/L， respectively， pH and salinity were 8.91～8.96， 18.53～19.33， respectively.

Key words： dairy farm; manure; performance parameters; determination

生態(tài)環(huán)境問題是目前廣受關(guān)注的重大社會問題。農(nóng)業(yè)廢棄物污染又占生態(tài)污染的較大比例。農(nóng)業(yè)廢棄物是指在整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中被丟棄的有機(jī)類物質(zhì)[1]，通常農(nóng)業(yè)廢棄物主要指農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便[2，3]。2010年中國畜禽糞便總量達(dá)22.35億t，全國單位面積農(nóng)地氮（TN）、磷（TP）平均負(fù)荷分別為43.73 kg/hm2和9.16 kg/hm2[4]。工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快以及農(nóng)產(chǎn)品需求數(shù)量上升，使得新增環(huán)境污染物的產(chǎn)生量和排放量仍將維持在一個較高水平，畜牧業(yè)廢棄物無害化處理和資源化利用不足又將產(chǎn)生較大的農(nóng)業(yè)面源污染[5]。為有效防控農(nóng)業(yè)面源污染，中國相繼出臺了《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃（2015—2030）》《農(nóng)業(yè)環(huán)境突出問題治理總體規(guī)劃（2014—2018）》《重點流域農(nóng)業(yè)面源污染綜合治理示范工程建設(shè)規(guī)劃（2016—2020年）》等系列文件，將“一控兩減三基本”作為治理農(nóng)業(yè)面源污染的重要策略和終極目標(biāo)。

對養(yǎng)殖場不同飼養(yǎng)階段動物進(jìn)行定點全量原位監(jiān)測，能夠獲取畜禽糞便和尿液產(chǎn)生量及特性參數(shù)。而對典型養(yǎng)殖場糞便收集量和污水產(chǎn)生總量進(jìn)行定點監(jiān)測，能夠獲取該清糞工藝方式下糞便收集率和污水產(chǎn)生量。同時能夠科學(xué)測算某一行政區(qū)劃的畜禽養(yǎng)殖業(yè)主要污染物產(chǎn)生總量和糞尿特性參數(shù)產(chǎn)生總量，為制定畜禽養(yǎng)殖相關(guān)政策提供可靠依據(jù)，促進(jìn)畜禽養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

1.1.1 ?試驗動物 ?2018年秋季，試驗選擇在黃岡市某300頭規(guī)模奶牛場進(jìn)行。選擇體重約500 kg泌乳牛、約220 kg育成牛、約150 kg犢牛3個階段牛各5頭。

試驗過程中的飼料、飲水、環(huán)境與試驗點常規(guī)飼養(yǎng)管理方式一致。飼料采用青貯、TMR飼料。清糞方式采用刮糞板機(jī)械清糞，集中抽吸，干濕分離機(jī)干濕分離，擠干的糞便加上菌種發(fā)酵作為墊床使用于其他非刮糞方式功能牛舍。

1.1.2 ?儀器、試劑 ?儀器主要有代謝籠、尿液收集器、鹽度計、電子稱、糞便收集盆、尿液收集桶、便攜式pH計、采樣瓶（體積為250 mL）、樣品自封袋（30 cm×20 cm）、預(yù)處理桶（5 L）、樣品保溫箱等器具。試劑主要有4.5 mol/L H2SO4、甲苯溶液。

1.2 ?采樣方法及處理

采用全量收集法。采用定位飼養(yǎng)的方式進(jìn)行，單個動物的糞便和尿液每天全量收集，連續(xù)3 d測定24 h，每頭奶牛的糞、尿產(chǎn)生量、采食量，并采集樣品，測定糞便和尿液中主要污染物的濃度。

1.2.1 ?糞樣采集 ?每頭每天分別采集2份樣品，1份按每100 g新鮮糞便加入20 mL 4.5 mol/L H2SO4進(jìn)行預(yù)處理，另1份不作任何處理進(jìn)行含水率的測定，連續(xù)監(jiān)測3 d。試驗動物的新鮮糞便稱重和記錄后，混合均勻分別采集2份樣品，樣品保證500 g以上，裝入樣品自封袋中。樣品保存在低溫樣品箱（2～5 ℃）中，盡快分析化驗。

1.2.2 ?尿樣采集 ?尿樣每頭每天采集1份樣品。從尿液收集桶中取出1～2 L，倒入預(yù)處理桶中，按每100 mL加入4.5 mol/L H2SO4 2 mL和4滴甲苯進(jìn)行預(yù)處理，攪拌均勻。

1.2.3 ?飼料采樣 ?直接從各階段試驗動物的飼料中分別采樣，每份樣品采集500 g，裝入樣品自封袋中。

1.3 ?記錄、測定項目

糞樣記錄產(chǎn)糞量，測定含水率、有機(jī)質(zhì)、全氮（TN）、全磷（TP）并計算各類型的平均值;尿樣記錄產(chǎn)尿量，測定COD、氨氮（NH4+-N）、TN、TP并計算各類型的平均值;飼料記錄采食量，測定含水率、粗蛋白（CP）、總磷。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?飼料供給情況及樣品測定

飼料的供給情況對牛糞尿產(chǎn)生量有著較大的影響。如果牛場采用青貯、TMR方式，飼料使用一般比較均衡，理化指標(biāo)比較穩(wěn)定，因此，各類牛的糞、尿排泄量以及理化性質(zhì)也較穩(wěn)定。如果牛場根據(jù)季節(jié)取材，使用原始飼料，比如使用高比例的含水量大的青綠飼料，則糞便較稀，而且對尿液排放也有一定的影響。

測定牛場飼料沒有區(qū)分牛的類型，統(tǒng)一采用相同類型的青貯、TMR飼料，連續(xù)3 d直接在欄舍采取樣品，檢測含水率、粗蛋白、總磷。3 d的測定數(shù)據(jù)略有差別（表1）。約44%的含水率符合大多奶企通常采用的青綠飼料占比，粗蛋白的使用量也在各階段牛的正常營養(yǎng)需要范圍之內(nèi)。

2.2 ?試驗牛體重及飼喂量

測定牛的糞、尿產(chǎn)生量與牛所處的生長階段、體重以及飼料飼喂量有較大關(guān)系。試驗牛飼喂方法采取充分飼喂，余料收回計重減除，體重變化及3 d日均喂料情況見表2。牛所處的階段以及進(jìn)試體重很大程度上影響牛的采食量，充分飼喂能夠保證牛糞、尿的產(chǎn)生量具有代表性。同時，犢牛、育成牛、泌乳牛日均喂料分別為8.82、19.02、43.92 kg，在實際生產(chǎn)上具有參考意義。

2.3 ?糞便產(chǎn)生情況及采樣測定

糞便產(chǎn)生量與季節(jié)（天氣）、飼料飼喂量、飼喂方式、個體重量等均有較大的相關(guān)性。通過全量測定法能夠準(zhǔn)確、客觀地測算糞便產(chǎn)生量，在實際生產(chǎn)中具有較大實用意義。各類型牛個體3 d的產(chǎn)糞量及總體平均產(chǎn)糞量見表3，糞便理化性質(zhì)特性參數(shù)測定結(jié)果見表4。

在秋季，采用青貯、TMR飼料，充分飼喂條件下，全量收集并測定犢牛、育成牛、泌乳牛的個體日均產(chǎn)糞量，分別為10.89、18.57、40.17 kg，可以作為計算區(qū)域內(nèi)各類牛固態(tài)糞污產(chǎn)生數(shù)量的依據(jù)（表3）。

同時，對糞便的特性參數(shù)進(jìn)行測定，該數(shù)據(jù)能夠指導(dǎo)推算糞污環(huán)境要素的污染量和作為測土施肥所需營養(yǎng)水平的數(shù)據(jù)參考（表4）。

2.4 ?尿液產(chǎn)生情況及采樣測定

尿液的產(chǎn)生量同樣與多種外界因素相關(guān)。但是在特定季節(jié)（氣候）條件下3 d重復(fù)測定的尿液產(chǎn)生量數(shù)據(jù)仍有較強的參考性，能夠在現(xiàn)場工作中估算一定規(guī)模養(yǎng)牛的尿液排放量（表5）。在華中區(qū)秋季氣候環(huán)境下，采用青貯、TMR飼料，充分飼喂、自由飲水條件下，全量收集并測定犢牛、育成牛、泌乳牛的個體日均產(chǎn)尿量分別為2.42、3.32、4.18 kg，可以作為計算某區(qū)域內(nèi)各類牛液態(tài)糞污產(chǎn)生數(shù)量的依據(jù)。其尿液的特性參數(shù)數(shù)據(jù)（表6）能夠指導(dǎo)推算糞污環(huán)境要素的污染產(chǎn)生量及特性。

3 ?小結(jié)與討論

3.1 ?產(chǎn)糞量及特性參數(shù)

測定典型奶牛場的產(chǎn)糞量及特性參數(shù)，可以作為單個奶牛場或測算一定區(qū)劃范圍內(nèi)奶牛固態(tài)產(chǎn)污能力的計算依據(jù)。

1）產(chǎn)糞量。在秋季青貯、TMR飼料條件下，犢牛、育成牛、泌乳牛24 h個體產(chǎn)糞量平均分別為10.89、18.57、40.17 kg。

2）糞特性參數(shù)。犢牛糞便含水率、全氮、全磷、有機(jī)質(zhì)分別為82.19%、2.37%、0.48%、87.14%;育成牛糞便含水率、全氮、全磷、有機(jī)質(zhì)分別為83.26%、2.62%、0.65%、82.68%;泌乳牛糞便含水率、全氮、全磷、有機(jī)質(zhì)分別為82.18%、2.58%、0.58%、77.23%。

3.2 ?產(chǎn)尿量及特性參數(shù)

測定典型奶牛場的產(chǎn)尿量及特性參數(shù)，既可以作為單個奶牛場或一定區(qū)劃范圍內(nèi)測算奶牛液態(tài)產(chǎn)污能力的計算依據(jù)，也設(shè)定了規(guī)模奶牛場需配備的相應(yīng)污水處理設(shè)施，如多級處理池、氧化塘和沼氣建設(shè)等。

1）產(chǎn)尿量。在秋季青貯、TMR飼料條件下，犢牛、育成牛、泌乳牛24 h個體產(chǎn)尿量分別為2.42、3.32、4.18 kg。

2）尿液特性參數(shù)。犢牛尿液COD、氨氮、全氮、全磷分別為23 085.97、1 418.98、2 975.00、142.53 mg/L，pH、鹽度分別為8.96、19.33;育成牛尿液COD、氨氮、全氮、全磷分別為22 033.22、2 634.80、4 988.10、133.10 mg/L，pH、鹽度分別為8.93、18.53;泌乳牛尿液COD、氨氮、全氮、全磷分別為38 602.97、3 740.27、7 071.43、194.58 mg/L，pH、鹽度分別為8.91、19.12。

糞便產(chǎn)生量與季節(jié)（天氣）、飼料飼喂量、飼喂方式、個體重量等均有較大的相關(guān)性。本試驗是單一奶牛場部分奶牛的全量測定，數(shù)據(jù)雖對一定區(qū)劃內(nèi)奶牛場糞污產(chǎn)生量估算有較大的實用意義，但要準(zhǔn)確測定奶牛場各類型牛通用的產(chǎn)污量尚需進(jìn)行多個養(yǎng)殖場、多個氣溫條件下的測定，并根據(jù)產(chǎn)污系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的校正。

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