不同季節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

（內蒙古農業大學，內蒙古 呼和浩特 010018）

肉牛業的快速發展使養殖規模不斷擴大，隨之而來的是糞尿等污染物導致的環境問題也越來越嚴重。肉牛糞尿中含有的有機質、氮和磷如果不加以科學處理，會對水體、土壤以及空氣造成嚴重污染，甚至會破壞生態平衡。好的生態環境是人類生存和發展的重要基礎，只有搞好生態環境建設，經濟才會可持續發展[1]。因此，掌握畜禽排泄物的產生量，探究其影響因素，并進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生量通常是通過不同畜禽種類的產污系數間接估算出來的[2]。畜禽的糞便產污系數是指單個動物每天排出糞便的數量，它與動物的種類、品種、性別、生長期、飼料和天氣條件等因素有關[3]。本試驗通過對內蒙古地區某規模化肉牛養殖場母牛糞便和尿液產生量、糞尿中主要污染物進行定點監測，以獲取不同季節肉用母牛糞便和尿液特性參數，為肉牛養殖業環境影響評價及環境保護管理提供數據支撐，并為當地肉牛糞污處理以及國家和行業有關標準的制定提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗時間及地點

試驗分4個季節進行。采樣時間分別為3月（春季）、8 月（夏季）、11 月（秋季）和 12 月（冬季）。 采樣地點位于內蒙古烏蘭察布市察哈爾右翼中旗某肉牛養殖示范基地。

1.2 試驗動物與飼養管理

隨機選擇 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，預試期5 d，正式采樣期3 d。試驗母牛進行單頭定位飼養，盡量確保試驗牛只能站立和蹲臥，不能轉身。其他飼養條件與平時一樣，采食槽位于頭部。本試驗母牛的日糧是由玉米顆粒、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。不同季節母牛日糧飼料營養水平及采食特性見表1。

表1 不同季節母牛日糧營養水平及攝入量

1.3 樣品的采集和預處理

采用自制的收集糞樣和尿液的試驗器材，全天收集樣品。

采樣與預處理：每日早7∶00收集試驗母牛24 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硫酸進行預處理，用于測定其他指標和留樣備用。每份樣品裝入自封樣品袋中。

尿液收集桶內直接使用便攜式pH計測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，進行預處理后攪拌均勻，采集2份樣品，裝入潤洗好的樣品瓶內。

1.4 測定指標及方法

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

表2 糞便的測試指標與方法

表3 尿液的測試指標與方法

1.5 產污量的計算方法

母牛糞尿中主要污染物的產污量計算公式如下：

式中：

FPi,j為試驗牛第i飼養階段糞便和尿液中第j種特性參數每天產生量，mg/頭/d；

QFi為該試驗牛第i飼養階段日產糞量，kg/頭/d；CFi,j為該試驗牛第i飼養階段糞便中第j種參數的濃度，mg/kg；

QUi為該試驗牛第i飼養階段日產尿量，L/頭/d；

CUi,j為該試驗牛第i飼養階段尿中第j種參數的濃度，mg/L。

1.6 數據處理

用 Excel 2003進行數據整理，用SAS統計軟件中的 ANOVA進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 季節對肉牛母牛糞便含水率、全氮、全磷及有機質濃度的影響

不同季節對肉牛母牛糞便含水率、全氮、全磷及有機質濃度的影響見表4。

表4 季節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（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（P＜0.05）。

糞中有機質濃度以秋季最高，為82.67%，而且與春、冬季相比差異顯著（P＜0.05），與夏季的有機質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（P＜0.05）。

2.2 季節對肉牛母牛產糞量、氮、磷及有機質產生量的影響

不同季節對肉牛母牛糞便中產糞量及氮、磷、有機質產生量的影響見表5。

表5 季節對母牛糞中污染物產生量的影響

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

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

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

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

2.3 季節對肉牛母牛尿液中化學需氧量 （COD）、總氮及總磷濃度的影響

不同季節對肉牛母牛尿液中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（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（P＜0.05）。

2.4 季節對肉牛母牛產尿量、化學需氧量(COD)、總氮及總磷產生量的影響

不同季節對肉牛母牛產尿量、COD、總氮和總磷產生量的影響見表7。

表7 季節對母牛尿中污染物產生量的影響

由表7可知，產尿量以夏季最高，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個季節COD的產生量差異極顯著（P＜0.01）。

尿中總氮產生量以春季最高，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（P＜0.05）。

2.5 季節對肉牛母牛糞尿總氮和總磷產污量的影響

不同季節對肉牛母牛總氮和總磷產生量的影響見表8。

表8 季節對母牛糞尿中污染物產生量的影響

由表8可知，母牛總氮產污量以夏季最高，為74.45 g/頭/d；以秋季最低，為 65.14 g/頭/d。 而且各個季節差異不顯著（P＞0.05）。

母牛總磷產污量以冬季最高，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

隨著肉牛養殖業的快速發展，產生的環境污染越來越嚴重。因此準確地了解并掌握肉牛污染物產生的總量對于養牛業的發展越來越重要[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，試驗動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%，這與本試驗研究結果有差異，有可能是因為其研究的試驗動物是奶牛，與本試驗動物的品種不同所致。未被母牛吸收的有機質、全氮和全磷主要是隨著糞便排出的，高產糞量直接增加了肉牛秋季的有機質、總氮和總磷產污量。本試驗中，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]的試驗結果顯示，試驗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，這與本試驗結果相似。但是本試驗結果均低于其試驗結果，原因可能是與試驗動物品種、飼養方式、飼料營養水平和糞尿產污量不同有關。本試驗研究中，肉用母牛糞便和尿液的產生量分別為12.69 kg/d和6.2 kg/d，而史鵬飛等人[5]的研究結果顯示，試驗牛的糞便和尿液產生量分別為16.27 kg/d和6.95 kg/d，與本試驗結果基本一致。此外，本試驗母牛的糞便有機質產生量夏季最高，為2.14 kg/頭/d，以春季最低，為1.70 kg/頭/d。史鵬飛等人[6]的研究發現，試驗牛糞便中的有機質產生量春季最高，為4.53 kg/頭/d，而秋季最低，為3.27 kg/頭/d，其試驗所得結果均大于本試驗，原因有可能是其試驗所用的是成乳母牛,與本次試驗母牛的生長階段、飼料營養水平和營養攝入量不同有關。COD產生量均來自尿液，本試驗中尿液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飼料粗蛋白水平不同有關，但具體原因還需要進一步研究。

據《第一次全國污染源普查畜禽養殖業源產排污系數手冊》顯示，華北地區育肥牛糞尿中全氮產生量為 72.74 g/頭/d，全磷產生量為 13.69 g/頭/d[7]。本試驗母牛糞尿中全氮產生量為69.64 g/頭/d，全磷產生量為17.11 g/頭/d。本試驗的結果與手冊數據相似，但因為試驗動物階段和飼料營養不同，因此數據有差異。

4 結論

在季節的影響下，冬季母牛糞中全氮濃度、全磷濃度和總磷產生量最高，母牛尿中總磷濃度、總磷產生量和有機質濃度最高；春季母牛尿中總氮濃度和總氮產生量最高；夏季母牛糞中總氮產生量和有機質產生量最高，母牛尿中COD濃度、COD產生量和總氮產生量最高；秋季母牛糞中的有機質濃度最高。