吳志堅，饒 輝，夏宗群，李翔宏，林春斌，寧 財，吳志勇

(江西省農業(yè)技術推廣中心，江西 南昌 330046)

近年來，肉牛產業(yè)發(fā)展迅猛，規(guī)?；s化養(yǎng)殖水平得到顯著提高。2019年全國肉牛出欄量4533.9萬頭，期末存欄量6998.0萬頭，規(guī)模養(yǎng)殖占比為27.4%[1]。我國歷來有家家戶戶養(yǎng)殖耕牛的傳統(tǒng)，養(yǎng)牛排出的糞尿也作為農家肥全部收集利用；而隨著肉牛規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖水平的提高，在解決人們優(yōu)質肉類供給的同時，大量而集中的肉牛糞尿難以就地利用消納，對生態(tài)環(huán)境造成了巨大的壓力。

規(guī)模肉牛場糞尿和涉水污染物產生基數(shù)是評價肉牛養(yǎng)殖廢棄物資源化利用和對環(huán)境影響的基礎數(shù)據(jù)，現(xiàn)有關于規(guī)模肉牛場糞尿和涉水污染物產生基數(shù)的研究報道不多。董紅敏等[2]對畜禽產排污系數(shù)進行了定義，并提出了計算方法。王國利等[3]對廣西地區(qū)雜交水牛的產排污系數(shù)進行了測定。付敏等[4]對四川省丘陵地區(qū)肉牛糞尿的產排系數(shù)進行了研究。還有一些奶牛場產排污系數(shù)測定的報道[5-10]。江西地區(qū)規(guī)模肉牛場飼養(yǎng)的肉牛大多數(shù)是西門塔爾牛和地方牛雜交的后代牛，上述研究的產排系數(shù)參考意義不大。本研究基于江西地區(qū)規(guī)模肉牛場肉牛養(yǎng)殖的實際情況，對肉牛糞尿和涉水污染物的產生基數(shù)進行了測定，得到符合江西實際的規(guī)模肉牛場糞尿和涉水污染物產生基數(shù)，為推算江西地區(qū)肉牛養(yǎng)殖廢棄物產生現(xiàn)狀，制定規(guī)模肉牛養(yǎng)殖場廢棄物資源化利用和污染治理政策措施，提供準確的基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點基本情況

選擇江西省高安市某規(guī)模肉牛場，該牛場的清糞方式以人工干精糞為主，糞便通過收集自然堆積發(fā)酵后，用于種植牧草、蔬菜和果樹等。污水通過專用管網進入處理系統(tǒng)，經厭氧發(fā)酵后，用于種植牧草、蔬菜和果樹等，無污水外排。

試驗前對試驗用15個定位欄舍進行改造，每個定位欄地面四周砌10 cm高水泥圍檔，地面和圍檔用水泥砂漿抹平成光面，地面前高后低，做好防滲，便于收集糞便、尿液。

1.2 試驗牛

試驗牛為西雜牛(西門塔爾和錦江黃牛雜交)，分犢牛、育肥牛和母牛3個階段，每個階段各選擇5頭牛，每個監(jiān)測季節(jié)的試驗開始時對每頭牛分別稱重，試驗牛的平均體重見表1。

表1 不同季節(jié)各階段試驗牛平均體重 kg/頭

1.3 監(jiān)測方法

對每個不同階段的15頭牛進行監(jiān)測，監(jiān)測周期為2018年9月至2019年6月，分秋、冬、春、夏共4個季度，每個季度進行7 d的預試驗和連續(xù)3 d的采樣監(jiān)測。

1.4 飼養(yǎng)管理

1.4.1 飼養(yǎng)方式 該場為大型肉牛養(yǎng)殖場，既有自繁自養(yǎng)，又有外購架子牛集中育肥，采用江西地區(qū)常見的飼養(yǎng)管理方式，分階段混群舍飼。試驗牛采取定位欄每頭牛一間單獨飼養(yǎng)，提前7 d將試驗牛稱體重后，轉入試驗欄舍飼養(yǎng)，開展預試驗，第8天開始采樣。

1.4.2 日糧組成 飼料來源廣泛，包括精料、輔料(酒糟、豆渣等)和草料(含青貯)，用于飼喂母牛、育肥牛、犢牛的精飼料、輔料、草料的種類一樣，僅配比和用量不同。草料供應季節(jié)性明顯，冬、春季以黑麥草鮮草、稻草和青貯料為主，夏、秋季以象草等鮮草為主。

1.4.3 采食量 試驗時記錄每頭牛每天的總采食量，含精料、輔料和草料，試驗牛的采食量見表2。

表2 不同季節(jié)各階段試驗牛的平均采食量 kg/(頭·d)

1.5 采樣和現(xiàn)場檢測

1.5.1 糞便 分別收集每頭牛24 h排出的糞便，采用電子天平測量其糞便產生量，每頭牛的糞便稱重后，采用四分法取樣，攪拌均勻后分成3份樣品，單個樣品重量為500 g。

其中1份樣品不進行預處理，用作測定含水率，對另外2份樣品按照每100 g添加4.5 mol/L硫酸10 mL進行預處理，其中1份用于檢測，另1份留樣，將樣品編號標注預處理等信息后，用保溫樣品箱加冰袋保存及時送專業(yè)檢測機構檢測。

1.5.2 尿液 分別收集每頭牛24 h排出的尿液，采用電子天平測量其尿液產生量，用電子pH檢測儀測量尿液的pH值，現(xiàn)場記錄顏色、氣味等，取出500 mL尿液，按每100 mL加入4.5 mol/L硫酸2 mL和4滴甲苯進行預處理，將樣品編號標注預處理等信息后，與糞樣統(tǒng)一送檢。由于尿液保存期較短，不采集留存樣。

1.5.3 飼料 對精飼料、輔料(酒糟)和草料分別采樣，每種飼料每次采樣2份，其中1份送檢，另1份留樣，每份重500 g。每種飼料秋、冬季正試期各采樣1次，春、夏季正試期每天采樣，編號后統(tǒng)一送檢。

1.6 檢測指標與方法

(1)糞便含水率采用NY/T 52─1987標準檢測。(2)糞便中全磷(TP)、全氮(TN)、有機質含量采用NY 525─2012標準檢測。(3)糞便中銨態(tài)氮含量采用NY/T 1116─2014標準檢測。(4)尿液化學需氧量(COD)采用HJ 828─2017標準檢測。(5)尿液中氨氮含量采用HJ 535─2009標準檢測。(6)尿液中全磷(TP)含量采用GB/T 11893─1989標準檢測。(7)尿液中全氮(TN)含量采用HJ 636─2012標準檢測。(8)飼料中水分含量采用GB/T 6435─2014標準檢測。(9)飼料中粗蛋白質含量采用GB/T 6432─1994標準檢測。(10)飼料中全磷(TP)含量采用GB/T 6437─2002標準檢測。

1.7 統(tǒng)計分析和產污基數(shù)計算

1.7.1 數(shù)據(jù)分析 運用WPS軟件進行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析，組間顯著性差異檢驗采用LSD、Duncan法進行比較，數(shù)據(jù)用平均值±標準差表示，以P<0.05作為差異顯著性標準。

1.7.2 產污基數(shù)計算 肉牛污染物產生系數(shù)(產污系數(shù))是指在江西地區(qū)的飼養(yǎng)和管理條件下，1頭肉牛1 d內所產生的糞、尿、TN、TP、銨態(tài)氮等的量。糞、尿產生量直接由試驗測定統(tǒng)計得出，涉水污染物產生基數(shù)通過公式(1)計算得出。

FPi=QFi×CFi+QUi×CUi

(1)

其中：FPi為肉牛第i種污染物的產污系數(shù)[g/(頭·d)]，QFi為肉牛糞便產生量[g/(頭·d)]，CFi為肉牛糞便中含第i種污染物的濃度(mg/kg)，QUi為肉牛尿產生量[L/(頭·d)]，CUi為肉牛尿液中含第i種污染物的濃度(mg/L)。

2 結果與分析

2.1 日糧組成分析

2.1.1 精飼料 從表3可知，精飼料含水率：秋季最低，與冬、春、夏季之間差異顯著(P<0.05)，冬季顯著(P<0.05)低于春季，冬季與夏季、春季與夏季之間差異不顯著；粗蛋白含量：秋季與冬、春、夏季之間差異不顯著，冬季與春季之間差異顯著(P<0.05)，冬季與夏季、春季與夏季之間差異不顯著；全磷含量：春季最低，顯著(P<0.05)低于秋、冬、夏季，秋、冬、夏季之間差異不顯著。

2.1.2 輔料(酒糟) 從表3可知，輔料(酒糟)含水率：冬季最低，顯著(P<0.05)低于冬、春、夏季，秋季與春季、秋季與夏季之間差異不顯著，春季與夏季之間差異顯著(P<0.05)；粗蛋白含量：秋季與冬、春季之間差異不顯著，顯著(P<0.05)低于夏季，冬、春、夏季之間差異不顯著；全磷含量：各季節(jié)之間差異不顯著。

2.1.3 新鮮牧草 從表3可知，鮮草料含水率：秋季與冬季之間差異不顯著，但顯著(P<0.05)低于春、夏季，冬季與春季之間差異不顯著，但顯著(P<0.05)低于夏季，春、夏季之間差異不顯著；粗蛋白含量：夏季最低，顯著(P<0.05)低于秋、冬、春季，秋季與春季之間差異不顯著，但均顯著(P<0.05)低于冬季；全磷含量：秋季最低，顯著(P<0.05)低于冬、春、夏季，冬季與春季、夏季之間差異不顯著，春季與夏季之間差異顯著(P<0.05)。

表3 不同季節(jié)飼料的相關指標 %

2.2 糞便的產生量及相關檢測值

對供試肉牛3個階段各5頭牛正試期連續(xù)3 d采樣測定，各項指標在各季度中的平均值及全年平均值見表4。

2.2.1 糞便的產生量 由表4和圖1可知，不同飼養(yǎng)階段的糞便產生量隨季節(jié)的變化表現(xiàn)基本一致，育肥牛產糞量最高，母牛其次，犢牛最低；犢牛糞便產生量冬季最高，春季最低，除秋、春季之間差異不顯著外，其他季節(jié)之間均差異顯著(P<0.05)；育肥牛糞便產生量冬季最高，春季最低，冬季與春夏季之間差異顯著(P<0.05)；母牛糞便產生量冬季最高、夏季最低，除春、夏季之間差異不顯著外，其他季節(jié)之間均差異顯著(P<0.05)。

圖1 不同季節(jié)不同階段糞便產生量的變化

2.2.2 糞便的含水率 由表4和圖2可知，從不同飼養(yǎng)階段看，育肥牛的糞便含水率最高，犢牛和母牛的糞便含水率相差不大。犢牛秋季糞便含水率最高，夏季其次，春季最低，秋、夏季分別與冬、春季之間差異顯著(P<0.05)；育肥牛秋季糞便含水率最高，冬季最低，秋、春、夏季之間差異不顯著，但均顯著(P<0.05)高于冬季；母牛糞便含水率秋、冬、春之間差異不顯著，均顯著(P<0.05)高于夏季。

圖2 不同季節(jié)不同階段糞便含水率的變化

2.2.3 糞便的全氮、全磷含量 由表4和圖3可知，不同飼養(yǎng)階段糞便氮、磷含量隨季節(jié)變化基本一致。氮含量：3個階段均為秋季最低，且均顯著(P<0.05)低于冬、春、夏季，冬、春、夏三季之間差異均不顯著；磷含量：3個階段均為秋季最高，夏季最低，除育肥牛外，犢牛和母牛的秋季磷含量均顯著(P<0.05)高于冬、春、夏三季。

圖3 不同季節(jié)不同階段全氮、全磷含量的變化

2.2.4 糞便的有機質含量 由表4和圖4可知，不同飼養(yǎng)階段糞便的有機質含量隨季節(jié)的變化表現(xiàn)基本一致，3個階段均為秋季最低，春季最高。秋、夏季犢牛糞便的有機質含量之間差異不顯著，但該兩季與冬、春季之間均差異顯著(P<0.05)，育肥牛的4個季節(jié)之間均差異顯著(P<0.05)，母牛冬、春季之間差異不顯著，但該兩季與秋、夏季之間均差異顯著(P<0.05)。

圖4 不同季節(jié)不同階段有機質含量的變化

2.2.5 糞便的銨態(tài)氮含量 由表4和圖5可知，不同飼養(yǎng)階段糞便銨態(tài)氮含量隨季節(jié)變化無明顯規(guī)律。犢牛銨態(tài)氮含量春季最高、秋季最低，且春季顯著(P<0.05)高于秋、冬、夏三季；育肥牛冬季最低，與秋季差異不顯著，但顯著(P<0.05)低于春、夏季，春、夏季之間差異不顯著；母牛春季最高，且顯著(P<0.05)高于秋、冬、夏三季(三季之間差異不顯著)。

表4 不同季節(jié)不同階段的糞便產量及其各項檢測指標

圖5 不同季節(jié)不同階段銨態(tài)氮含量的變化

2.3 尿液的產生量及相關檢測值

肉牛3個階段各5頭牛連續(xù)3 d采樣測定各項指標的4個季度平均值及全年平均值見表5。

2.3.1 尿液產生量 由表5和圖6可知，不同飼養(yǎng)階段尿液產生量隨季節(jié)變化基本一致，尿液產生量育肥牛最高，犢牛最低；犢牛尿液產生量冬季最高、春季最低，冬季與春、夏、秋季之間差異顯著(P<0.05)；育肥牛尿液產生量冬季最高、春季最低，冬季與春、秋季之間差異顯著(P<0.05)；母牛尿液產生量冬季最高、春季最低，春季與夏、秋、冬季之間差異顯著(P<0.05)。

圖6 不同季節(jié)不同階段尿液產生量的變化

2.3.2 尿液的pH值 由表5和圖7可知，pH值范圍在8.33～8.74之間，均為弱堿性，不同飼養(yǎng)階段不同季節(jié)間變化規(guī)律不明顯，犢牛尿液pH值夏季最低，與秋季差異不顯著，但顯著(P<0.05)低于冬、春兩季；育肥牛尿液pH值春季最低，顯著(P<0.05)低于秋、冬、夏三季；母牛尿液pH值夏季最低，顯著(P<0.05)低于秋、冬、春三季。不同飼養(yǎng)階段育肥牛尿液的pH值最高，犢牛的最低。

圖7 不同季節(jié)不同階段尿液pH值的變化

2.3.3 尿液的COD含量 由表5和圖8可知，不同飼養(yǎng)階段尿液COD含量隨季節(jié)變化基本一致；犢牛尿液中COD含量春季最高、冬季最低，各季節(jié)之間差異均不顯著；育肥牛尿液中COD含量春季最高、冬季最低，除冬季與夏季之間差異不顯著外，其他各季節(jié)間均差異顯著(P<0.05)；母牛尿液中COD含量春季最高，顯著(P<0.05)高于冬、夏季，與秋季尿液中COD含量差異不顯著。不同飼養(yǎng)階段尿液中COD含量母牛最高，育肥牛最低。

表5 不同季節(jié)不同階段的尿液產量及其各項檢測指標

圖8 不同季節(jié)不同階段COD值的變化

2.3.4 尿液的氨氮含量 由表5和圖9可知，不同飼養(yǎng)階段尿液氨氮含量隨季節(jié)的變化表現(xiàn)基本一致；犢牛尿液中氨氮含量春季最高，顯著(P<0.05)高于夏、秋、冬三季；育肥牛尿液中氨氮含量秋與冬季間、春與夏季之間差異不顯著，但春與夏季均分別顯著(P<0.05)高于秋、冬季；母牛尿液中氨氮含量夏、秋、冬季之間差異不顯著，但均顯著(P<0.05)低于春季。不同飼養(yǎng)階段尿液中氨氮含量母牛最高，犢牛最低。

圖9 不同季節(jié)不同階氨氮含量的變化

2.3.5 尿液的全氮含量 由表5和圖10可知，不同飼養(yǎng)階段尿液中全氮含量隨季節(jié)的變化而表現(xiàn)基本一致；犢牛尿液中全氮含量春季最高，顯著(P<0.05)高于夏、秋、冬季，夏、秋、冬三季之間差異不顯著；育肥牛尿液中全氮含量除秋、冬季之間差異不顯著外，其他各季節(jié)間均差異顯著(P<0.05)；母牛尿液中全氮含量春季最高，顯著(P<0.05)高于夏、秋、冬季，夏、秋、冬三季之間差異不顯著。不同飼養(yǎng)階段尿液中全氮含量母牛最高，犢牛最低。

圖10 不同季節(jié)不同階段全氮含量的變化

2.3.6 尿液的全磷含量 由表5和圖11可知，不同飼養(yǎng)階段尿液中全磷含量隨季節(jié)的變化而表現(xiàn)基本一致；犢牛尿液中全磷含量春季最高，顯著(P<0.05)高于夏、秋、冬季，其他三季之間差異不顯著；育肥牛尿液中全磷含量春季最高，顯著(P<0.05)高于秋、冬季，與夏季之間差異不顯著，夏、秋、冬三季之間差異不顯著；母牛尿液中全磷含量春季最高，且顯著(P<0.05)高于夏、秋、冬季，其他三季之間差異不顯著。不同飼養(yǎng)階段中尿液全磷含量犢牛最高，母牛最低。

圖11 不同季節(jié)不同階段全磷含量的變化

2.4 產污基數(shù)

不同階段不同季節(jié)產污基數(shù)詳見表6。全氮含量：犢牛冬季最高，秋季最低，冬季與其他各季節(jié)之間差異顯著(P<0.05)；育肥牛冬季最高，秋季最低，秋季與其他各季節(jié)之間差異顯著(P<0.05)；母牛冬季最高，夏季最低，冬季與其他各季節(jié)之間差異顯著(P<0.05)。全磷含量：犢牛冬季最高，夏季最低，秋、冬季分別顯著(P<0.05)高于春、夏季；育肥牛冬、春、夏三季之間差異不顯著，但均顯著(P<0.05)高于秋季；母牛秋季最高，夏季最低，除春、夏季之間差異不顯著外，其他季節(jié)之間差異顯著(P<0.05)。有機質含量：犢牛冬季最高，秋季最低，除春、夏季之間差異不顯著外，其他季節(jié)之間差異顯著(P<0.05)；育肥牛冬季最高，秋季最低，除春、夏季之間差異不顯著外，其他季節(jié)之間差異顯著(P<0.05)；母牛冬季最高，且顯著(P<0.05)高于秋、春、夏三季，其他三季之間差異不顯著。COD含量：犢牛冬季最高，夏季最低，除春、秋兩季之間差異不顯著外，其他各季之間差異顯著(P<0.05)；育肥牛秋季最高，且顯著(P<0.05)高于冬、春、夏三季，春季與冬季之間差異不顯著，但顯著(P<0.05)高于夏季，冬季與夏季之間差異不顯著；母牛秋、冬季之間差異不顯著，但兩季分別均顯著(P<0.05)高于春、夏兩季，春、夏兩季之間差異顯著(P<0.05)。銨態(tài)氮和氨氮含量：犢牛、母牛不同季節(jié)的變化情況與全氮基本一致，育肥牛夏季最高。

表6 不同階段不同季節(jié)產污基數(shù) g/(頭·d)

3 討論

影響肉牛產污基數(shù)的因素較多，其中采食量、飼料種類和飼料消化率對產糞量和糞便中氮、磷、有機質等含量影響較大，飼料消化率又受飼料組成、營養(yǎng)水平以及飼料原料品質的影響。江西地區(qū)肉牛養(yǎng)殖粗飼料組分含量的季節(jié)性明顯，夏、秋季節(jié)青綠飼料較豐富，而冬、春季主要是稻草和青貯飼料，這可能是影響糞便產污基數(shù)季節(jié)性變化的主要原因之一。產尿量主要受飲水量和溫度影響；相同生長階段，不同體重也會對產污基數(shù)尿產生影響。此外，因不同個體間糞、尿產生量和總產污量差異較大，本試驗采取每個飼養(yǎng)階段隨機選取5頭牛進行采樣，并取平均值的方法，可以減少個體差異對產污基數(shù)的影響。

冬季產污基數(shù)明顯高于其他季節(jié)，其中犢牛6項指標都以冬季最高，育肥牛3項指標以冬季最高，母牛5項指標以冬季最高，主要是冬季粗飼料以稻草為主，干物質采食量相比其他季節(jié)明顯增多，未吸收的有機質、全氮、全磷主要隨糞便排出[7]，產糞量高且含水率低，直接增加了冬季肉牛的有機質、全氮、全磷等產污基數(shù)。

犢牛秋季產污基數(shù)較低，主要是采食量相比其他季節(jié)明顯偏低所導致；母牛夏季產污基數(shù)較低，可能是由于夏季供試牛體重小于其他季節(jié)供試牛所導致；育肥牛秋、春季產污基數(shù)較低，與育肥牛秋、春季糞便產生量小且含水率較高相一致，與體重和采食量無明顯相關性，需要進一步研究。

試驗中3個階段產尿量均以冬季最大，這與付敏等[4]的報道不一致。COD、氨氮均來自尿液，產污基數(shù)的大小取決于產尿量及其濃度，本試驗中COD、氨氮濃度以冬季最低，產尿量與COD、氨氮濃度呈現(xiàn)明顯的負相關；COD、氨氮產污基數(shù)犢牛和母牛以冬季最高，COD產污基數(shù)在3個階段均以夏季最低，與產尿量無相關性，其原因需要進一步研究。

4 結論

肉牛不同飼養(yǎng)階段產污基數(shù)。產糞量：犢牛4.87 kg/d、育肥牛10.99 kg/d、母牛6.01 kg/d；產尿量：犢牛4.14 L/d、育肥牛9.58 L/d、母牛4.69 L/d；全氮：犢牛50.51 g/(頭·d)、育肥牛120.70 g/(頭·d)、母牛70.20 g/(頭·d)；全磷：犢牛21.79 g/(頭·d)、育肥牛51.67 g/(頭·d)、母牛28.92 g/(頭·d)；有機質：犢牛741.40 g/(頭·d)、育肥牛1454.53 g/(頭·d)、母牛879.62 g/(頭·d)；化學需氧量(COD)：犢牛72.54 g/(頭·d)、育肥牛171.34 g/(頭·d)、母牛80.82 g/(頭·d)。育肥牛產污基數(shù)與《第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產排污系數(shù)手冊》的華東區(qū)肉牛產污系數(shù)相比[11]，產糞量低25.74%，產尿量高7.52%，全氮低21.35%，全磷高160.35%，化學需氧量(COD)低12.09%。