氯化鈉對托克遜黑綿羊生長性能、氮平衡及尿中氨和一氧化二氮排泄的影響

王延卓，彭江紅

（烏蘭察布職業學院，內蒙古烏蘭察布 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，而臭氧是一種保護生物圈免受紫外線輻射的物質。雖然氨氣不是溫室氣體，但它是N2O的間接來源。在全球范圍內，反芻動物的尿液是主要的農業N2O和氨氣來源（胡紅蓮等，2011）。由于尿液氮水平超過植物需求，土壤內部或周圍多余的氮很容易通過物理、化學和生物過程流失到環境中（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提供原料，而一氧化二氮在銨離子轉化過程中通過微生物控制硝酸鹽的硝化和反硝化過程。目前，奶牛養殖業的快速發展和高飼養率正通過氨氣和一氧化二氮氣體排放加劇氮的損失。因此，制定反芻動物氨氣和一氧化二氮排放的緩解方案對減少環境溫室氣體至關重要。人們提出了各種緩解措施，以減少放牧造成的氮損失，如應用硝化抑制劑（如雙氰胺），通過降低動物飼料蛋白含量來降低尿氮濃度。Groenigen等（2005）發現，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，關于動物尿液對土壤氨氣和一氧化二氮排放進行實地監測的數據有限。我們假設在托克遜黑綿羊日糧中添加氯化鈉可以通過增加總尿量而不增加總氮排泄來降低尿氮濃度，進而減少尿液處理土壤對氨氣和一氧化二氮的排放。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與日糧 將30只平均體重（15±1.3）kg托克遜黑綿羊隨機分為3組，對照組采用基礎日糧（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。基礎日糧組成及營養成分見表1。

1.2 生長性能和氮平衡試驗 從試驗的第1～60天綿羊被單獨飼養在30個圈舍中，所有綿羊分別在早上8點和下午4點各飼喂1次，每天記錄飼喂量和剩余飼料量，每日采集樣品，測定干物質攝入量。每周單獨記錄1次體重，計算平均日增重和料重比。在60 d喂養試驗后，羊被轉移并單獨關在代謝籠里。所有綿羊在早上8點和下午4點分別飼喂1次，每日記錄飼喂量和剩余飼料量，每日采集樣品測定干物質攝入量。試驗分為7 d適應階段和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，稱重。糞便代表性樣本保存在-20℃進行氮分析。每隔30 min記錄綿羊排尿情況。每只羊的尿液樣本通過代謝籠底部的漏斗收集，放置在無菌樣品罐中，-20℃保存。

表1 基礎日糧組成及營養水平

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

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

2 結果與分析

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

表2 氯化鈉對綿羊生長性能的影響

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），而對照組和處理1組對這兩個指標的影響無顯著差異（P＞0.05）。處理2組較對照組顯著降低了尿液pH（P＜0.05）。各處理間排尿次數、尿鈉濃度均無顯著差異（P＞0.05）。

表3 氯化鈉對綿羊尿液指標的影響

由表4可知，處理2組尿液氮濃度顯著低于對照組和處理1組（P＜0.05）。各組對氮攝入量、總氮排泄量和氮沉積量的影響無顯著差異（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和土壤含水量無顯著差異（P＞0.05，數據未列出）。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據剔除。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、時間及其交互效應對土壤氨氣排放具有顯著影響（P＜0.05）。

表4 氯化鈉對綿羊氮平衡的影響

高鹽組尿液處理的土壤氨氣平均排放量低于對照組（P＜0.05）。對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照處理組相同，但在之后時間內仍然高于T1組（未做任何處理）（P＜0.05）。

類似于氨氣排放，前8 d各處理、時間及交互作用對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 生長性能和氮平衡 日糧添加氯化鈉不影響綿羊的生長性能，如果提供足夠的水，且沒有觀察到對生長性能的影響，綿羊對日糧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，尿液pH的降低可能與尿液稀釋有關。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，土壤中過量的鹽分會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（吳光學等，2015）。本研究中T1、T2和T3處理組對土壤氨氣和一氧化二氮的排放無顯著影響差異，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、氣候條件和土壤陽離子交換能力，本研究累積的氨氣排放量與Bol等（2004）的報道相似，其發現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）發現，尿樣處理后，一氧化二氮的日排放量在試驗前9 d仍然較低，在尿樣處理后的第12天達到最大值，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，土壤壓實程度、糞便、土壤類型等也會影響尿液對土壤一氧化二氮排放的影響（Groenigen等，2005）。

4 結論

日糧補充氯化鈉對托克遜黑綿羊生長性能和氮平衡無不良影響，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，高鹽處理延緩了一氧化二氮排放達到峰值，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施用土壤中含氮氣體排放及植物和土壤中氮含量的長期影響。