不同飼養模式下乳牛糞尿中氮磷排放量的研究

紅 敏趙瑞霞高 民李寶棟

(1.內蒙古赤峰市農牧科學研究院畜牧研究所，內蒙古赤峰 020034；2.內蒙古農牧業科學院動物營養研究所，內蒙古呼和浩特 010030)

目前，奶牛業排放到環境中的氮和磷已成為越來越嚴重的污染問題[1-2]。我國奶牛養殖大多集約化水平不高，為了獲得最好的經濟效益，在飼養實踐中，日糧營養素之間配比不合理，飼料中過量的碳、氮、磷會通過營養代謝、呼吸和發酵將過剩的部分排泄到空氣、水和土壤中，導致溫室效應等一系列的環境污染問題。奶牛向環境中排泄的氮主要是尿氮和糞氮，排出體外的糞氮和尿氮通過不同的方式對環境產生影響。研究如何解決奶牛養殖過程中的污染問題對我國奶業的健康可持續發展具有重要意義。本試驗通過對規模化奶牛場、園區式奶農合作組織兩種不同養殖模式下不同生理階段乳牛糞便中氮、磷含量進行抽樣測定,旨在為下一步開展相關研究提供基礎性數據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集時間與地點

試驗選擇赤峰地區具有代表性的規模化奶牛場（寶民牧業有限公司奶牛場）和園區式奶農合作組織（豐裕奶農合作社）兩種不同飼養模式下3個不同生理階段的奶牛（育成牛、產奶牛和干奶牛），每個生理階段分別選擇2頭（體重接近、采食正常、健康，其中產奶牛選擇產奶量接近平均產奶量的奶牛）。每頭奶牛每天收集4個糞樣（上、下午各2個）、4個尿樣（上、下午各2個），每個生理階段的牛分別采集精粗飼料樣各1個，連續2 d采集。

1.2 飼料樣采集及處理

首先記錄每天、每頭牛精料和粗料各自的采食量，之后進行飼料樣品的采集。精料及每種粗料樣直接從各生理階段牛群的飼料中采集，每個樣品采集500 g，裝入自封樣品袋中。用“四分法”取得分析用的樣本。分析樣本經飼料粉碎機磨細，過1 mm孔篩（40目網篩）混勻，制備約200 g左右，裝入樣品自封袋里保存。

1.3 糞樣采集及處理

將收集到的新鮮糞樣及時進行稱重和記錄，并將連續收集2 d的糞樣混合均勻晾干后采用四分法取2個樣品，樣品重量500 g左右，裝入自封樣品袋中。糞樣前處理為在每100 g新鮮糞樣中加入4.5 mol/l H2SO420 ml，用于測定糞樣中氮、磷指標和備份。按照NY525—2002《有機肥料》標準中規定研磨過0.5 mm篩，不能過篩的樣品多次粉碎并最終全部過篩，最后均勻混合，將粉碎完畢的樣品200～500 g裝入自封袋里保存。

1.4 尿樣采集及處理

采集尿樣時將連續收集2 d的尿樣直接收集到尿樣桶中，按每100 ml加入4.5 mol/l H2SO42 ml和4滴甲苯，攪拌均勻，然后用尿液潤洗樣品瓶3次，將混合均勻的樣品收集在準備好的樣品瓶里，每次采集2個樣品，每個樣品200 ml左右。

1.5 精粗飼料中氮、磷含量測定

精粗飼料中總氮(TN)含量的測定采用GB/T6432—94中的凱氏定氮法，總磷（TP）含量的測定采用GB/T6437—2002中的分光光度法。

1.6 糞樣中氮、磷含量測定

糞樣中總氮(TN)含量的測定采用GB/T6432—94中的凱氏定氮法,總磷(TP)含量的測定采用GB/T6437—2002中的分光光度法。

1.7 尿樣中氮含量測定

尿樣中總氮（TN）含量的測定采用GB/T6432—94中的凱氏定氮法，氨態氮（-N）含量的測定采用GB7478—87蒸餾和滴定法。

1.8 檢測儀器

FOSS凱氏定氮儀；721分光光度計。

2 結果與分析

2.1 兩種養殖模式下奶牛精粗料總氮、總磷測定（見表1）

表1 不同生理階段奶牛精粗料總氮、總磷測定結果

從表1中精料氮磷測定結果來看，規模化奶牛場不同生長階段的乳牛總氮含量均低于奶農合作組織，但總磷含量均高于奶農合作組織。這有可能與精料的種類、品質有關。從表1粗飼料氮、磷測定結果來看，規模化奶牛場的總氮、總磷均高于奶農合作組織。這與粗飼料的種類、品質有關。

2.2 兩種養殖模式下奶牛糞樣總氮、總磷測定(見表2)

表2 不同生理階段奶牛糞樣總氮、總磷測定結果

由表2可知,規模場育成牛、產奶牛及干奶牛糞中氮含量分別為1.15%、1.21%及1.30%，干奶牛糞便中氮含量較高；規模場育成牛、產奶牛及干奶牛糞中磷含量分別為0.32%、0.52%及0.49%，產奶牛磷含量較高。奶農合作組織育成牛、產奶牛及干奶牛糞中氮含量分別為1.22%、1.14%及1.24%，干奶牛糞便中氮含量最高；奶農合作組織育成牛、產奶牛及干奶牛糞中磷含量分別為0.46%、0.55%及0.51%，也是以產奶牛磷含量最高；其中規模場不同飼養階段產奶牛、干奶牛糞中氮的含量高于奶農合作組織，而奶農合作組織干奶牛糞中磷的含量高于規模場。

2.3 兩種養殖模式下奶牛尿樣總氮測定（見表3）

表3 不同生理階段奶牛尿樣總氮測定結果（mg/l）

由表3可知，規模場育成牛、產奶牛及干奶牛尿中凱氏氮含量分別為 659.1、703.3、864.3 mg/l，以干奶牛尿中凱氏氮含量最高；規模場育成牛、產奶牛及干奶牛尿中氨氮含量分別為68.6、16.2、29.0 mg/l，以育成牛尿中氨氮含量最高;奶農合作組織育成牛、產奶牛及干奶牛尿中凱氏氮含量分別為724.0、809.9、805.6 mg/l，以產奶牛凱氏氮含量最高；奶農合作組織育成牛、產奶牛及干奶牛尿中氨氮含量分別為17.6、29.8、29.4 mg/l，以產奶牛氨氮含量最高；其中規模場不同飼養階段產奶牛和育成牛尿中凱氏氮的含量低于奶農合作組織，干奶牛凱氏氮的含量高于奶農合作組織。尿中氨氮含量規模化奶牛場產奶牛和干奶牛均低于奶農合作組織，從表3可以看出兩種模式下奶牛尿中氮的含量沒有規律性的變化。這與奶牛個體，飼養條件，飼養環境有密切相關。

2.4 兩種養殖模式下奶牛氮攝入量、排泄量測定（見表4）

表4 不同生理階段奶牛氮攝入量、排泄量測定結果

從表4可以看出，規模化奶牛場不同生理階段氮攝入量和排泄量從高到低的排序為產奶牛、干奶牛、育成牛。從每天的糞、尿氮排泄量可以看出，奶牛不同生理階段的差異較大。奶農合作組織不同生理階段氮攝入量和排泄量從高到低的排序為產奶牛、干奶牛、育成牛。Depeters等[3]認為，日糧蛋白質水平對奶牛的產奶量以及乳成分的作用是通過影響蛋白質攝入量、蛋白質與日糧能量間的互作實現的。從表4可以看出，不同模式下乳牛干物質采食量(DMI)接近(P＞0.05)，氮攝入量存在差異，規模化奶牛場不同生理階段的乳牛氮攝入量普遍高于園區式奶農合作組織。Mulligan等[4]研究表明，奶牛氮攝入量與糞氮、尿氮及總氮排泄量呈正相關，與本試驗結果一致。

從表4可以看出，不同模式下氮攝入量高的乳牛排出糞氮和尿氮較多，在日糧采食量接近的情況下，蛋白質水平差異在0.2%[5]、1.0%[6]可對尿氮產生顯著或極顯著影響，對糞氮影響均不太顯著。Petit等[7]研究結果表明，日糧蛋白質水平為2.7%的差異可顯著影響糞氮和尿氮排泄量；日糧蛋白質水平對糞氮、尿氮排泄量的影響程度不一，原因可能有以下幾個方面：①日糧蛋白質水平,隨著氮攝入量增加,糞氮和尿氮排泄呈不同方式增加,產奶牛氮攝入量大于400 g/d時,尿氮增加幅度大于糞氮增加幅度,呈指數性增加[8-9]；②糞尿收集方法，關于糞、尿收集時間長短和方法目前沒有統一標準，尿液收集采用直接收集或使用插尿管方法，插尿管給奶牛帶來應激，需要注射藥物防止炎癥出現，這是否對氮排泄途徑產生影響還有待于進一步研究；③與不同試驗采用的日糧組成有關，國外研究中經常使用大量的苜蓿青貯，苜蓿青貯蛋白質品質與國內常用的玉米青貯有著很大差異，對氮排泄途徑有一定影響[10]；④乳牛個體差異，乳牛自身的代謝過程有可能會影響氮利用率。

2.5 兩種養殖模式下奶牛磷攝入量、排泄量測定（見表5）

表5 不同生理階段奶牛磷攝入量、排泄量測定結果

從表5可以看出,規模化奶牛場奶牛不同生理階段磷攝入量和排泄量從低到高的排序為育成牛、干奶牛、產奶牛。奶農合作組織奶牛不同生理階段磷攝入量和排泄量從低到高的排序為育成牛、干奶牛、產奶牛。奶牛對磷的吸收率平均為55%,糞便磷占總磷排放的68.7%,尿磷只占總磷排放的1%,牛奶中磷占總磷排放的30.3%,奶牛糞尿磷平均含量可達0.059%[11]。本試驗規模化奶牛場和園區式奶農合作組織產奶牛糞磷排泄量占攝入量的比例分別為54.01%和59.70%。育成牛為40.92%和64.24%,干奶牛為69.29%和72.77%。從日糧途徑調控奶牛對磷的需要量是最為直接有效的一種方法，精心平衡日糧中的各種營養成分，最大限度地提高奶牛對磷的消化和利用率，以減少糞尿磷造成的污染。

3 結語

不同生理階段的乳牛氮磷攝入量和排泄量各不同。不同飼養模式下同一個生理階段的奶牛氮磷攝入和排泄量也有差異。本試驗說明奶牛氮攝入量和排泄量成正比；磷攝入量和排泄量也成正比，這與乳牛個體，飼養管理等因素有關。本試驗結果如下：

①兩種飼養模式下乳牛糞尿中總氮排放量占攝入量排序從低到高均為產奶牛、育成牛、干奶牛；但規模化奶牛場產奶牛和育成牛均低于奶農合作組織。

②不同生理階段規模化奶牛場磷排放量占攝入量的比例從低到高為育成牛、產奶牛、干奶牛，而奶農合作組織為產奶牛、育成牛、干奶牛；奶農合作組織磷排放量占攝入量的比例均高于規模化奶牛場。

產奶牛氮利用率均高于其它兩種，減少奶牛氮污染的首要措施是控制氮攝入量。奶牛業生產不應導致過量養分流入環境,最科學有效的方法是通過降低磷的進食量來使糞磷排泄量最小化[12-13]。因此，使奶牛在最低營養流入環境條件下生產高質量產品應成為未來奶牛營養研究的方向[14]。