呼倫貝爾地區家庭牧場牛糞粗處理施肥對草場質量影響分析

摘" 要：該實驗在呼倫貝爾地區家庭牧場選擇樣地，把牛糞自然干燥后粉碎處理，并通過合理適當的還草歸土和治理沙地，是呼倫貝爾地區各家庭牧戶現有發展水平下最佳的低成本、高效粗制處理方式，如能運用合理方式，以適當的量還田還草，有一定的改善草場質量效果。通過在不同土壤條件下，在單位面積之內進行不同濃度的牛糞脅迫處理，探索出不同類型草場的不同糞便濃度脅迫條件下植被生長的最佳程度和能承受的上限闊值，對其他的相關研究和實際生產提供理論和實驗依據。

關鍵詞：牛糞堆肥；堆肥濃度；生物學特征；土壤含水量；生物量

中圖分類號：S141" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）24-0019-07

Abstract： In this experiment， the sample plots were selected in the family pastures in Hulunbuir area， and the cow manure was naturally dried and crushed. Reasonable and appropriate return of grass to soil and control of sandy land is the best way of low-cost and efficient rough treatment under the current development level of family herdsmen in Hulunbuir area. If it is used in a reasonable way and in an appropriate amount， it can improve the quality of grassland to a certain extent. Through the treatment of different concentrations of cow manure stress per unit area under different soil conditions， the best degree and upper limit width of vegetation growth under different fecal concentration stress in different types of grasslands were explored， so as to provide theoretical and experimental basis for other related research and practical production.

Keywords： cow manure composting; composting concentration; biological characteristics; soil water content; biomass

畜牧養殖業是近兩年國家鼓勵支持發展的畜牧產業。呼倫貝爾地處內蒙古東北部，擁有遼闊的天然牧場和歷史悠久的傳統畜牧產業，是典型的農牧業、畜牧業經濟區，近年來該地區牛存欄達到200萬頭。但隨著養牛戶和牛存欄的增加所伴生的糞污在一定程度影響了自身的可持續發展[1]。其中最大的問題是大量的牛糞亂堆亂放所產生的各類有機物和無機物污染對草場土壤帶來一定傷害[2]，導致部分地區的天然草產量下降、植物多樣性下降、土壤肥力下降等趨勢。目前牛糞無污染處理、資源化處理方式很多，但呼倫貝爾地區地廣人稀，大型污染處理設施少、運輸成本高和牧戶環保認知淡薄保守等原因導致大部分家庭牧戶基本自行處理自家牛糞[3]。主要處理形式有收集堆放、粉碎撒播還草還田、壓縮堆放治沙、燒糞取暖、簡易建筑原料和出售收益等幾種方式[4-6]。以上方式對牛糞的綜合利用、資源化處理和改善草場質量及改善土壤肥力等方面有一定的積極作用，并符合家庭牧場現有發展水平限制，一定程度上避免了高昂的牛糞無污染處理成本和二次污染風險[7]。但同樣帶來一定程度的土壤污染、水污染和空氣污染。尤其是長期大量的牛糞堆放和過度無節制還草歸土不但占據草地也必然造成土壤污染，腐蝕草場，散發和徑流的污染物間接侵害人畜健康[8]。牛糞自然干燥后粉碎處理，并通過合理適當的還草歸土和治理沙地，是呼倫貝爾地區各家庭牧戶現有發展水平下最佳的低成本、高效的經濟的堆肥粗制處理方式，如能合理運用有一定的改善草場質量效果[9]。

本項目對呼倫貝爾地區家庭牧場保持生產力的前提下科學控制草場載畜量，科學結合輪牧和圈養而有效減少草場的壓力提供技術和實驗支持。

1" 研究設計與實施過程

1.1" 研究內容

本項目以呼倫貝爾地區家庭牧場對牛糞處理方式為研究對象，設計出沙地和草地2種土壤類型實驗區，并分別在不同的實驗區單位面積之內進行不同濃度的牛糞脅迫處理，具體步驟是先把牛糞充分曬干和再進一步沖洗，目的是將里邊的部分牛尿、無機鹽、有害蟲卵病菌盡量過濾，避免燒根[10]。再進一步曬干、粉碎、堆肥3個月后按濃度單位為TR1（75 000 kg/hm2）和TR2（150 000 kg/hm2 ）2種方式處理。在沙地實驗地3個處理區（CK、TR1和TR2）和在草地實驗地3個處理區（CK、TR1和TR2）進行以下實驗項目測定并對比分析出不同濃度條件下的牧草產量和治理草場效果。

1.2" 研究方法

生長初期和中期試驗及測量指標包括：草地和沙地試驗區土壤含水量年動態測定；草地試驗區生物學特征測定；草地和沙地試驗區天然牧草產量測定。

生長末期試驗及測量指標包括：草地試驗區地上生物量的測定；沙地試驗區地上和地下生物量的測定；草地和沙地試驗區土壤理化性質測定。

1.3" 研究思路

本項目以呼倫貝爾地區家庭牧場的牲畜排泄物處理方式為研究對象，分析出不同類型草地土壤承受牛糞氮磷鉀的能力，通過對不同處理的試驗樣地之間土壤和植被的調查，研究出比較經濟的牛糞堆肥方式和還田還草濃度。

1.4" 工作方案

試驗設計：在提前1年進行2種濃度（TR1：75 000 kg/hm2和TR2：150 000 kg/hm2）的牛糞堆肥處理，對沙地和草地實驗區進行不同濃度脅迫試驗，并跟對照組CK進行比較，次年開始對不同實驗區的天然牧草生長情況和土壤水分進行測定。

試驗方法：生長初期和中期（生物學特征、植被物種多樣性、土壤水分年動態測定），生長末期（植被生物量測定）。

2" 結果與分析

2.1" 試驗區土壤含水量動態特征

2.1.1" 草地土壤含水量月動態

圖1（a）至（d）為8月份草地試驗區不同土層土壤含水量測定圖，TR1和TR2表示經過2種不同濃度牛糞施肥處理的試驗區（TR1：75 000 kg/hm2和TR2：150 000 kg/hm2），其中TR2的濃度是TR1的2倍，CK為未經過處理的對照組。以上各土層深度的土壤含水量夏季變化走勢顯示，20～80 cm深度（圖1（a）至（d））整體土壤含水量范圍在15%～35%；所有土層土壤含水量均有下降趨勢，而土層越淺下降趨勢越明顯。說明隨著降雨量的減少淺土層水分蒸量比深土層較大。圖1（a）顯示，TR1和TR2區的土壤含水量均低于CK，但生物量和生物學特征的數據顯示，TR1和TR2區的植被各項數據顯著高于CK，因大部分天然牧草的根系集中在0～30 cm土層，對土壤水分的吸收較大，其中牛糞施加處理的試驗區（TR1和TR2）的根系更發達，吸收土壤水分能力較強，導致該土層土壤含水量較低。從圖1（b）—（d）看出，40～80 cm土層不同實驗區土壤含水量位置和動態變化均不明顯，說明土壤蒸發量、草地牧草根系吸收和牛糞施肥的影響均對深土層影響較少。從圖1（a）看出，TR1的土壤含水量明顯高于TR2，隨著降雨量的減少，TR1的土壤含水量下降速度明顯低于TR2，說明低濃度（TR1：75 000 kg/hm2）試驗區的土壤保水能力高于高濃度（TR2：150 000 kg/hm2）試驗區。從圖1（c）看出，CK、TR1和TR2 3個試驗區土壤含水量變化相對平穩、相差不明顯。從圖1（d）看出，3個試驗區含水量波動較大，變化無規律，主要原因有該土層的土壤含水量受天氣影響較少，受草本植物根系吸收影響較少，為期2年的牛糞施肥強度對深土層的土壤理化性質影響較少。

2.1.2" 沙地土壤含水量月動態

圖2（a）至（d）為8月份沙地試驗區不同土層土壤含水量測定圖，TR1和TR2表示經過2種不同濃度牛糞施肥處理的試驗區，其中TR2（150 000 kg/hm2）的濃度是TR1（75 000 kg/hm2）的2倍，CK為未經過處理的對照組。以上沙地試驗區各土層深度的土壤含水量夏季變化走勢顯示：20～40 cm深度（圖2（a）和（b））整體土壤含水量范圍在15%～30%；60～80 cm深度（圖2（c）和（d））整體土壤含水量范圍在20%～35%；所有土層土壤含水量均有下降趨勢，而土層越淺下降趨勢越明顯。隨著降雨量的減少，沙地試驗區淺土層（0～40 cm）水分蒸發量比深土層（40～80 cm）大。從圖2（a）至（d）看出，沙地試驗區0～40 cm土層TR2和TR1樣地土壤含水量整體低于CK對照區，而沙地40～80 cm土層3個樣地土壤含水量差異不明顯，下降趨勢不明顯。說明沙地試驗區植被類型較草地試驗區抗干旱能力強、根系發達、吸水能力強，影響深度更大，導致0～40 cm土層TR1和TR2樣地土壤含水量均低于CK對照區。

從圖2（a）和圖2（b）看出，沙地實驗區TR1樣地的土壤含水量明顯高于TR2，隨著降雨量的減少，TR1樣地的土壤含水量下降速度明顯低于TR2，說明沙地實驗區低濃度（75 000 kg/hm2）樣地的土壤保水能力高于高濃度（150 000 kg/hm2）樣地。從圖2（c）和圖2（d）看出，沙地試驗區CK、TR1和TR2 3個樣地土壤含水量變化相對平穩、相差不明顯。主要原因跟草地試驗區一致。

2.1.3" 草地土壤含水量年動態

圖3（a）至（d）為3月—8月份草地試驗區各樣地平均土壤含水量測定圖。CK表示未做任何處理的試驗區，TR1和TR2各表示經過2種不同濃度（75 000 kg/hm2和150 000 kg/hm2）的牛糞施肥處理過的試驗區。以上草地試驗區各土層深度的土壤含水量年變化走勢顯示；20～80 cm深度（圖3（a）至（d））整體土壤含水量范圍在10%～25%；圖3（a）土壤含水量處于逐漸上升趨勢，圖3（b）至（d）土壤含水量從3—6月份逐漸下降，6—8月份再上升。從圖3（a）可以看出，3月份土壤含水量最少，而圖3（b）至（d）是6月份最少。

2.1.4" 沙地土壤含水量年動態

圖4（a）至（d）為3月至8月份沙地試驗區各樣地平均土壤含水量測定圖。CK表示未做任何處理的試驗區，TR1和TR2各表示經過2種不同濃度（75 000 kg/hm2和150 000 kg/hm2）的牛糞施肥處理過的試驗區。以上沙地試驗區各土層深度的土壤含水量年變化走勢顯示：20～80 cm深度（圖4（a）至（d））整體土壤含水量范圍在15%～25%；圖4（a）至（d）土壤含水量6月份都是最少的。由圖4（b）可知，CK試驗區的土壤含水量明顯是最高的，6月份TR1和TR2土壤含水量都是最少的。從圖4（c）可以看出，6月份整體土壤含水量最少，8月份土壤含水量是最多的。從圖4（d）可以看出，6月份的土壤試驗區含水量是較少的。TR2試驗區土壤含水量最少，CK試驗區的較多。

2.2" 試驗區生物學特征年動態的調查

圖5（a）至（d）為草地和沙地實驗區生物學特征高度和覆蓋度變化圖，草地實驗區TR1樣地在8月初進行刈割處理，而TR2樣地在9月初進行刈割。從圖5（a）和圖5（c）看出，草地實驗區TR1和TR2樣地從4月末開始高度和覆蓋度持續增長，6月末時候均達到生長頂點，而從6—8月初高度和覆蓋度基本沒有上升或下降，樣地平均高度基本維持在70～80 cm范圍之內，樣地植被覆蓋度基本維持在80%～90%范圍之內。而TR1和TR2 2個處理之間沒有顯著差異。8月初對草地TR1樣地進行刈割處理后高度和覆蓋度未發生顯著增長，說明天然降雨條件下8月份打草之后草地實驗區基本不會有二次增長，而TR2樣地是9月初進行刈割，直到刈割前為止樣地覆蓋度沒顯著下降，而樣地高度有下降趨勢。從圖5（b）和圖5（d）看出，沙地實驗區TR2樣地從4月末開始高度和覆蓋度持續增長，6月末時候均達到生長頂點，而從6—9月初高度和覆蓋度基本沒有上升或下降，樣地平均高度基本維持在70～90 cm范圍之內，樣地植被覆蓋度基本維持在80%～95%范圍之內。而沙地實驗區TR1樣地在5月末和8月初進行2次刈割處理。其目的是測試該樣地二次生長能力和牧草產量。導致同等氣象條件下TR1樣地高度和覆蓋度在整個生長期內顯著低于TR2樣地，8月初刈割處理后高度和覆蓋度也未發生顯著增長。說明沙地實驗區在生長初期發生刈割處理對天然牧草產量和植被恢復有顯著抑制作用。

2.3" 牧草生物量測定

8月份初和9月初，在沙地和草地2個試驗區TR1（75 000 kg/hm2）樣地刈割處理并測定不同處理之間的牧草產量對比，圖6（a）和圖6（b）分別為該試驗區地上生物量和地下生物量測定圖，地上生物量是牧草抽穗之后，齊地剪，未分門別類測試鮮重，地下生物量是采用直徑12 cm，深10 cm的根鉆采集30 cm深度一定體積的土樣，清洗泥土，過濾所有草根，重復3次求均值，并折算成1 m2樣地的地下生物量。從圖6（a）看出，草地實驗區TR1樣地8月初刈割（打草）的地上生物量顯著高于9月初的地上生物量。而沙地實驗區TR1樣地8月初和9月初的生物量沒有顯著差異。從圖6（b）看出，草地實驗區和沙地實驗區TR1樣地8月初地下生物量均顯著高于9月初地下生物量。說明75 000 kg/hm2濃度的牛糞施肥對草地和沙地牧草產量有一定作用，在8月初打草對草地實驗區的牧草產量可以達到最頂級，而9月初打草產量減少40%，而對沙地實驗區的牧草產量影響不顯著。

3" 結論

3.1" 雨季土壤含水量影響分析

從8月份雨季的為期一個月的土壤含水量動態監測發現，草地實驗區0～20 cm土層牛糞堆肥處理對土壤含水量均低于對照CK，低濃度（TR1：75 000 kg/hm2）牛糞堆肥處理的土壤保水能力高于高濃度（TR2：150 000 kg/hm2）牛糞堆肥處理：CKgt;TR1gt;TR2。而深土層（20～80 cm）土壤含水量受天氣影響較少，受草本植物根系吸收影響較少，為期2年的牛糞施肥強度對深土層的土壤理化性質影響較少，3個實驗樣地的土壤含水量高低均無顯著差別。沙地試驗區0～40 cm土層TR2和TR1樣地土壤含水量整體低于CK，沙地實驗區低濃度（75 000 kg/hm2）樣地的土壤保水能力高于高濃度（150 000 kg/hm2）樣地。不同濃度牛糞堆肥處理的含水量如下：CKgt;TR1gt;TR2。而沙地40～80 cm土層3個樣地土壤含水量差異不明顯，原因跟草地試驗區一致。說明沙地試驗區植被種類較草地試驗區抗旱能力強、根系發達、吸水能力強，影響深度更大。

3.2" 生物學特征年動態影響分析

草地實驗區TR1樣地在8月初進行刈割處理，TR2樣地在9月初進行刈割。而TR1和TR2 2個處理整個生長期之間，高度和覆蓋度沒有發生顯著差異。8月初對草地TR1樣地進行刈割處理后高度和覆蓋度未發生顯著增長，說明天然降雨條件下8月份打草之后草地實驗區基本不會有二次增長。沙地實驗區TR2整個生長期沒進行刈割處理，而TR1樣地在5月末和8月初進行2次刈割處理。其目的是測試該樣地二次生長能力和牧草產量。導致同等氣象條件下TR1樣地高度和覆蓋度在整個生長期內顯著低于TR2樣地，說明沙地實驗區在生長初期發生刈割處理對天然牧草產量和植被恢復有顯著抑制作用。

3.3" 牧草產量影響分析

75 000 kg/hm2濃度的牛糞施肥對草地和沙地牧草產量有一定抑制作用，在8月初打草對草地實驗區的牧草產量可以達到最頂級，而9月初打草產量減少40%，而對沙地實驗區的牧草產量影響不顯著。

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