奶牛場氮磷循環與利用的研究

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奶牛場氮磷循環與利用的研究

羅海力（西南科技大學環境與資源學院 四川 綿陽 621010）

針對我國奶牛養殖業迅速發展的現狀，概述了奶牛氮磷的攝入量、排出量及消化利用率等內容，研究顯示泌乳牛對氮的利用率一般在20%~35%，泌乳牛對磷的利用率一般在70%左右；目的在于了解奶牛對氮磷的利用及奶牛場中氮磷循環的規律，提高奶牛場經濟和生態效益。

奶業是經濟、高效的畜牧產業，是現代農業的重要組成部分。近些年我國奶牛養殖業蓬勃發展，2007年上半年，奶牛存欄數已達到1429萬頭[1]，同年我國奶類產量3633.4萬t，占世界產量的5.4%，居世界第三位；2007年末我國奶牛規模化程度達到58.9%[2]。與此同時，產生的養殖污染也越來越受到人們的關注。據測定，1頭500~600kg的成年奶牛，每天排糞量30~50kg，排尿量15~25kg，排污量15~20L[3]。2005年我國奶牛養殖業產生10億t奶牛糞便、污水、墊料、飼料殘渣等廢棄物，其中奶牛糞便約為1.5億t[1]，奶牛養殖產生的污染物已成為一些地區的主要污染源之一。奶牛養殖業所面臨的最大挑戰是飼料養分的再循環，特別是氮和磷。因此，研究氮磷在奶牛場的循環，提高飼料利用率，減少糞尿中氮磷排出量，對于減少環境污染具有重大意義。

1 奶牛場氮磷的循環

從生態學系統觀來看，養殖的對象處于生態系統中次級生產者的位置，發揮消耗與轉化初級生產者的能量與物質的作用。養殖業在農業生態系統中對物質循環、能量轉換、信息傳遞的綜合功能是其它產業難以代替的。

2 氮素的利用

氮是經營可持續奶牛場所必需的營養元素，含氮的天然高聚物蛋白質是畜禽生命的物質基礎，同時也是畜產品的主要成分；日糧中的氮為奶牛提供生長、維持和牛奶生產所需的蛋白質。然而，飼喂過量蛋白質，不僅會造成蛋白質飼料浪費，而且會導致糞尿中氮含量增加，污染環境。

2.1 奶牛氮的攝入量 根據國內外用奶牛所做的氮平衡試驗平均結果表明，可消化粗蛋白對維持和產奶的綜合利用效率為65%，維持的可消化蛋白質需要為3.0W0.75或粗蛋白4.6W0.75(W為奶牛體重kg)時平均標準乳需粗蛋白78g/kg或可消化粗蛋白質51g/kg。在以上基礎上加10%安全量，則標準乳需粗蛋白質85g/kg或可消化粗蛋白55g/kg[4]。因此1頭體重600kg的成年泌乳奶牛，產奶量30kg/d，需飼料的干物質量約為20kg/d，共攝入標準乳蛋白3.12kg/d(可消化粗蛋白約為2.05kg)，按照氮與粗蛋白的換算公式[5]：粗蛋白含量(%)=氮(%)×換算系數。此處換算系數取6.25，經過計算奶牛共攝入氮0.502kg/頭·d。

2.2 奶牛氮的排出量 奶牛氮的排出主要經過3個途徑，糞便中的氮，尿液中的尿氮以及乳液中的氮。尿氮對環境的影響最大，糞氮和尿氮的排泄量可以認為是奶牛污染環境的總氮排泄量。

Mulligan等的研究表明，糞氮、尿氮以及乳氮的排出量與氮攝入量呈正相關[6]。Castillo等的研究中也有類似的報道，糞氮和尿氮與攝入氮呈線性相關，而尿氮與攝入氮呈指數相關[7]。

據測定，1頭體重為500~600kg的成年乳牛，排糞量為30~50kg/d，尿量為15~25kg/d，產奶量為20~40kg/d，其中，奶牛糞便中各污染物平均含量見表1。

表1 奶牛糞尿中污染物的平均含量[8] (kg/t)

牛奶中的各種成分含量見表2。

表2 牛奶的各種成分含量[9]

在此做一個簡單的氮素平衡計算，奶牛每天排糞、尿量，產奶量及奶中蛋白質含量均取上述數據中的平均值，即排糞40kg/d，排尿20kg/d，產奶30kg/d，奶蛋白質含量3.2%，因此總的氮排出量(FN+UN+MN)為：TNE=40×4.37+20×8.0+30×103×3.2%÷6.25=0.488kg，也就是說奶牛總氮排出量基本等于攝入量(0.502kg)。

2.3 奶牛對氮利用率的研究 據Tamminga估算，荷斯坦奶牛攝入總氮的29%、50%分別從糞、尿排出體外，而只有剩下的21%被現體吸收利用[10]。泌乳母牛平均在乳中分泌所采食氮的25%~35%，而且幾乎所有的剩余氮在糞尿中排出[11]。大量的氮隨購買的飼料進入奶牛牛場，其中很大一部分氮留在了農場，而不是結合于乳、動物組織和農作物等農場出售的產品。

3 磷素的利用

磷是動物生長發育的必需元素，參與體內的多種生化反應。磷是ATP和磷酸肌酸的組成成分，參與體內能量代謝；磷以磷脂的方式促進脂類物質和脂溶性維生素的吸收；磷以磷酸根的形式參與糖、脂肪和蛋白質等的代謝。但畜禽攝入體內的磷排出體外，會造成地下水或者土壤的污染。

3.1 奶牛磷的攝入量 奶牛必須提供充足的磷才能滿足需要，這是因為：糞便中磷的損失量較大；日糧中磷的真吸收率低；奶中含磷水平較高。

根據國內平衡試驗和飼養實際確定供給量，即維持需要按每100kg體重給4.5g磷，每公斤標準乳給3g磷可滿足需要[12]。

表3 我國泌乳牛專業標準磷需要量[13] (kg/d)

表4 泌乳牛磷的需要量[14] (體重600kg，乳脂率3.75%)

表4比較了NRC(1989)奶牛營養需要量中磷的需要量及德國新近推薦的磷的需要量，該例子所用奶牛體重600 kg，乳脂率為3.75%。相比表3與表4，可以發現我國確定的磷需要量比NRC和德國磷的推薦量普遍高出25%~60%。

3.2 奶牛磷的排出量 對奶牛來說，磷的主要排泄途徑是糞便。一個年產奶8900kg，日糧磷水平為0.4%的奶牛1年要排出18kg的磷。如果日糧磷增加到0.6%，總的排放量可增加到31.5kg。年產6000kg牛奶的奶牛每年磷的排出量大約為13.5kg[15]。

3.3 奶牛對磷利用率的研究 在Brintrup等人的試驗中所用的日糧磷濃度(0.39%~0.42%)大多接近泌乳牛的需要量，其所計算出的吸收系數為67%，74%，72%，與德國研究者提出的綜合吸收系數(70%)相似。Hibbs等人的研究得出磷吸收系數的回歸方程，吸收系數計算值=1.86696-5.01238(日糧磷%)+5.12286(日糧磷%)2；(r2=0.70)。根據回歸方程，當日糧含磷0.22%時，吸收系數計算值為1.0，當日糧含磷0.49%時，吸收系數降至最低(0.64)[16]。

奶牛糞便磷占總磷排放的68.7%，奶中磷占總磷排放的30.3%，而尿磷只是占總磷排放的1%。總體而言各種飼料磷的利用率為：粗飼料為0.64%，谷物飼料為0.70%，磷酸氫鈣為0.75%，磷酸二氫鈣為0.90%[15]。

4 小結

奶牛的飼喂應該滿足其營養需要，但不應該超過。飼喂任何營養不足的飼糧，均將降低乳核乳成分的產量；然而飼喂過量的營養也將降低營養利用的效率，導致增加對環境的養分排出，增加乳生產的成本。奶牛產乳造成糞尿中養分的損失是不可避免的，由于養分在奶牛場的富積，對營養應該管理，以確保在對環境最小影響的前提下進行有效的養分循環。

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1007-1733(2011)01-0067-02

（2010–12–02）