中國北方地區(qū)羊養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)污系數(shù)測算

李丹陽，亓傳仁，衛(wèi)亞楠，李國學(xué)

中國北方地區(qū)羊養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)污系數(shù)測算

李丹陽，亓傳仁，衛(wèi)亞楠，李國學(xué)※

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院農(nóng)田土壤污染防控與修復(fù)北京市重點實驗室，北京 100193）

為了系統(tǒng)研究中國北方地區(qū)規(guī)?；驁龅奈廴疚锂a(chǎn)生特征，構(gòu)建羊養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)污系數(shù)體系，在中國東北、華北和西北地區(qū)各選取一個典型規(guī)模羊場進行定點監(jiān)測試驗。根據(jù)不同飼養(yǎng)階段將羊劃分為幼齡期、育肥期、成熟期及空懷期，每組再按照不同羊品種所對應(yīng)的月齡、性別隨機選擇5只采食正常、健康、質(zhì)量相近的試驗羊。測定每只羊每天的進食量、飲水量及糞尿排泄量，并連續(xù)3 d采集飼料及每只羊的糞尿樣品來測定物理化學(xué)指標(biāo)。結(jié)果表明：東北地區(qū)每只遼寧絨山羊、華北地區(qū)每只杜泊羊和湖羊雜交一代、西北地區(qū)每只灘羊每天進食鮮質(zhì)量分別為1.45、1.29和2.24 kg，每天飲水量分別為1.82、2.73和0.72 L，每天產(chǎn)糞鮮質(zhì)量分別為0.69、0.61和0.94 kg，每天產(chǎn)尿液量分別為0.77、1.19和0.42 L。每只羊每天的糞便鮮質(zhì)量與飼料鮮質(zhì)量、糞便干質(zhì)量與飼料干質(zhì)量、尿液排泄量與飲水量均呈極顯著正相關(guān)（0.8<<1.0，<0.01）。有機質(zhì)、化學(xué)需氧量、總氮、總磷、總鉀、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的產(chǎn)污系數(shù)主要與每只羊每天的排泄量有關(guān)，銅和鋅的產(chǎn)污系數(shù)主要與飼料中這2種物質(zhì)的含量有關(guān)。結(jié)果為掌握中國北方地區(qū)羊養(yǎng)殖業(yè)主要污染物產(chǎn)生量及產(chǎn)污規(guī)律、選擇合理的糞污處理及資源化利用措施提供科學(xué)依據(jù)。

農(nóng)場；污染；羊；北方地區(qū)；養(yǎng)殖業(yè)；產(chǎn)污系數(shù)

0 引 言

近年來，中國經(jīng)濟發(fā)展迅速，飼養(yǎng)規(guī)模擴大和集約化程度提高是畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的必然趨勢[1]。中國是養(yǎng)羊大國，羊存欄量、出欄量及羊肉產(chǎn)量均居世界首位[2]，羊養(yǎng)殖業(yè)主要集中在中國北方和中西部地區(qū)[3]。集約化規(guī)模養(yǎng)殖在促進經(jīng)濟發(fā)展、提高農(nóng)民收入的同時，因畜禽糞污產(chǎn)生量大且有效處理率低等原因，所造成的面源污染越來越嚴重。為了解決畜牧業(yè)快速發(fā)展所帶來的環(huán)境問題，以及加強對各種污染源的認知和掌握，利用產(chǎn)污系數(shù)對污染源進行普查，已經(jīng)被各國廣泛使用[4]。認識和利用產(chǎn)污系數(shù)，不僅能夠準(zhǔn)確地判斷污染物的產(chǎn)生量，還能夠?qū)Σ煌瑮l件下養(yǎng)殖場污染物的實際環(huán)境污染能力進行評估。各國相繼制定頒發(fā)了畜禽養(yǎng)殖業(yè)的產(chǎn)污系數(shù)[5-7]，中國于2009年發(fā)布了《第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》[8]，將全國劃分為西北、華北、東北、華東、中南、西南6大區(qū)域，詳細測算了奶牛、肉牛、生豬、蛋雞和肉雞5種畜禽不同飼養(yǎng)階段的產(chǎn)污系數(shù)，為畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策制定提供了參考。董紅敏等[9]首次定義了中國畜禽產(chǎn)污系數(shù)，提出了計算方法并對北京市某養(yǎng)豬場進行了案例分析，研究表明該豬場保育、育肥和妊娠母豬3個階段的總氮（TN，Total Nitrogen）產(chǎn)污系數(shù)分別為每頭20.4、33.2、43.7 g/d，總磷（TP，Total Phosphorus）產(chǎn)污系數(shù)分別為每頭3.48、6.06、9.93 g/d，COD（Chemical Oxygen Demand）產(chǎn)污系數(shù)分別為每頭252.8、479.6、493.4 g/d。王俊能等[10]重點研究了畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)污特征，并初步建立了污染系數(shù)核算體系。欒冬梅等[11]對黑龍江省規(guī)?；膛鲇膳：兔谌榕５募S便和尿液中COD、TN、TP、Cu和Zn的產(chǎn)污系數(shù)進行了測定計算，制定出能表示該地區(qū)奶牛場產(chǎn)生污染物狀況的產(chǎn)污系數(shù)。王國利等[12]在廣西肉牛養(yǎng)殖的實際飼養(yǎng)及管理條件下，對肉牛的產(chǎn)污系數(shù)進行了詳細測定，并發(fā)現(xiàn)實際測算值普遍不同程度低于國家發(fā)布的中南地區(qū)肉牛產(chǎn)污系數(shù)。謝飛等[13]通過在江蘇省太湖地區(qū)典型規(guī)?；i場對妊娠母豬、育肥豬和保育豬3個不同飼養(yǎng)階段的生豬進行產(chǎn)污監(jiān)測試驗，測算出該場的產(chǎn)污系數(shù)。耿維等[14]對中國各類畜禽糞尿的產(chǎn)污系數(shù)進行了研究，結(jié)果表明中國6大區(qū)域內(nèi)每只羊的糞尿量、COD、TN、TP產(chǎn)生量分別為870.00、0.46、2.15、0.46 g/d。

中國幅員遼闊，不同地區(qū)生態(tài)條件和氣候有較大差異，使得不同地區(qū)的畜禽污染物產(chǎn)生量差異較大[15]，產(chǎn)污系數(shù)受動物品種、飼養(yǎng)階段、飼料組成、管理方式、環(huán)境等眾多因素的影響[10]。所以，在實際羊養(yǎng)殖過程中，采用全國統(tǒng)一的數(shù)據(jù)來代表不同區(qū)域羊的產(chǎn)污系數(shù)既不準(zhǔn)確，也不科學(xué)。國內(nèi)外對畜禽產(chǎn)污系數(shù)研究主要集中于豬、牛和雞，對羊的產(chǎn)污系數(shù)卻缺乏系統(tǒng)研究。所以在中國北方不同地區(qū)對各飼養(yǎng)階段羊的產(chǎn)污系數(shù)進行測定，對于掌握中國北方羊養(yǎng)殖業(yè)污染狀況，填補羊產(chǎn)污系數(shù)空白、制定相應(yīng)的畜禽養(yǎng)殖污染防治及管理措施具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和時間

按照代表性、科學(xué)性和可操作性的原則，分別在中國東北、華北和西北地區(qū)各選擇一家具有代表性的規(guī)模羊場作為試驗地點。其中，東北地區(qū)由于氣候寒冷，以飼養(yǎng)抗寒性能好的絨山羊為主，其中遼寧絨山羊主產(chǎn)于遼東半島，是中國現(xiàn)有產(chǎn)絨量最高、絨毛品質(zhì)好的絨用山羊品種之一[16]。所選東北羊場（A場）位于遼寧省遼陽市，存欄1 400只遼寧絨山羊，采用漏縫地板養(yǎng)殖方式。華北地區(qū)夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，較適宜養(yǎng)殖耐熱耐寒冷，耐粗飼的杜泊羊。所選華北羊場（B場）位于河北省張家口市，品種以杜泊羊和湖羊雜交一代為主，該品種可利用湖羊產(chǎn)羔率好，杜泊羊產(chǎn)肉率好的雜交優(yōu)勢[17]，實際存欄量約8 800余只，硬質(zhì)地面（土地）養(yǎng)殖方式。西北地區(qū)干旱少雨、風(fēng)大沙多，而灘羊主產(chǎn)于寧夏、陜西、內(nèi)蒙古、甘肅等干旱、土壤偏鹽堿性的地區(qū)[18]。所選西北羊場（C場）位于寧夏回族自治區(qū)吳忠市，實際存欄量約9 000只灘羊，土地養(yǎng)殖方式。總體來看，在羊品種及飼養(yǎng)管理模式等方面，3個羊場均可代表區(qū)域規(guī)?；驁龅膶嶋H養(yǎng)殖水平，因此試驗所得結(jié)果總體上可反映中國北方地區(qū)規(guī)?；驁龅漠a(chǎn)污情況，試驗時間為2019年7—9月。

1.2 試驗動物選擇及飼養(yǎng)管理

試驗羊基本情況如表1所示，根據(jù)不同飼養(yǎng)階段選擇T1（斷奶后幼齡期公羊）、T2（育肥期公羊）、T3（成熟期公羊）及T4（空懷期母羊）4組試驗羊，每組再按照不同羊品種所對應(yīng)的月齡隨機選擇5只采食正常、健康、質(zhì)量相近的試驗羊，試驗羊基本特征見表1。每組選擇質(zhì)量相近的樣本是因為在實際生產(chǎn)過程中，相同月齡、性別的羊只因發(fā)育情況不同，其質(zhì)量差異很大。有的育肥期羊只甚至比成熟期羊只的質(zhì)量都大，如果不考慮質(zhì)量隨意選擇樣本，會造成分組模糊，結(jié)果可能差異不明顯，對實際生產(chǎn)活動的指導(dǎo)意義不大。A場T1階段羊的飼料為精粗混合料+羔羊顆粒料，T2～T4階段飼料為粗飼料（玉米秸稈+玉米秸稈青貯+干草+苜蓿+花生秧）+全價精飼料；B場T1段飼料為羔羊顆粒料和花生秧，T2、T3段飼料為粗飼料（玉米青貯）+混合精飼料，T4段飼料為粗飼料（玉米青貯+花生秧+羊草+苜蓿+稻草）+混合精飼料；C場T1～T4段羊飼料均為粗飼料（玉米秸稈+玉米青貯+苜蓿）+精飼料（胡麻餅+預(yù)混料+玉米顆粒粉碎+蘇打餅+鹽+水）。采取單只定位欄的方式進行試驗，精飼料和粗飼料混合定時定量飼喂，水足量供給。

表1 各羊場試驗羊的基本特征

1.3 樣品采集方法及指標(biāo)測定

經(jīng)過5 d的預(yù)飼期，在試驗羊狀態(tài)穩(wěn)定后分別收集、稱量連續(xù)3～5 d的糞便及尿液產(chǎn)生全量，并至少保證3 d的有效數(shù)據(jù)。每次收集的糞便在記錄質(zhì)量并充分混合后，采用四分法留取2 kg樣品，其中一份（1.5 kg）加入4.5 mol/L硫酸進行預(yù)處理，使pH值小于2，混勻并分為2份保存于-20 ℃，一份送檢，一份備用；另一份（0.5 kg）不經(jīng)任何預(yù)處理用于測定糞便含水率。

將記錄質(zhì)量后的尿液充分混勻后現(xiàn)場測定pH值，再留取約1.2 L按每100 mL加入4.5 mol/L硫酸2 mL和4滴甲苯進行預(yù)處理，混勻后裝入2個樣品瓶中于4 ℃保存，一份送檢，一份留用。連續(xù)采集3 d不同飼養(yǎng)階段的羊飼料分別約1 kg，分為2份保存于-20 ℃?，F(xiàn)場測定每只羊每天的飼料進食量和飲水量。

糞便、尿液及飼料的測定指標(biāo)及方法如表2所示。

1.4 產(chǎn)污系數(shù)計算方法及統(tǒng)計分析方法

產(chǎn)污系數(shù)是指在正常飼養(yǎng)和管理條件下，每只羊每天所產(chǎn)生的原始污染物量，其計算公式為（1）[19]

FP,j=QF· CF,j+ QU· CU,j（1）

式中FP,j為每只羊第生產(chǎn)階段第種污染物的產(chǎn)污系數(shù)，mg/d；QF為每只羊第生產(chǎn)階段的糞產(chǎn)生量，kg/d；CF,j為每只羊第生產(chǎn)階段糞便中含第種污染物的濃度，mg/kg；QU為每只羊第生產(chǎn)階段的尿產(chǎn)生量，L/d；CU,j為每只羊第生產(chǎn)階段尿液中含第種污染物的濃度，mg/L。

統(tǒng)計分析使用Microsoft Excel、SPSS 20.0軟件完成。

表2 糞便、尿液及飼料的測定指標(biāo)及方法

2 結(jié)果與分析

2.1 進食飲水量及糞尿排泄量

每只羊每天的進食飲水量及糞尿排泄量見表3，A、B和C場的羊每天進食鮮質(zhì)量分別為1.45、1.29和2.24 kg，每天飲水量分別為1.82、2.73和0.72 L，進食飲水質(zhì)量之和分別為3.27、4.02和2.96 kg。羊每天進食量、飲水量主要與品種、飼養(yǎng)階段及性別有關(guān)，與羊只質(zhì)量均無顯著相關(guān)關(guān)系（>0.05），這是因為羊只的進食飲水量與質(zhì)量沒有必然聯(lián)系，一些質(zhì)量較小羊只的進食飲水量甚至高于質(zhì)量較大的羊只。公羊每天進食量及飲水量均隨月齡的增大而增大，母羊與月齡一致的公羊相比，每天所需的飼料量、水量均較小。另外，C場羊每天飲水量均明顯小于同一飼養(yǎng)階段下的其他2個羊場的羊只（<0.05），這可能因為C場位于氣候干燥、風(fēng)力較強、年降雨量較少的西北地區(qū)，灘羊?qū)λ值男枨罅枯^小。

A、B和C場的羊每天產(chǎn)糞鮮質(zhì)量分別為0.69、0.61和0.94 kg，每天尿液量分別為0.77、1.19和0.42 L，每天總排泄量分別為1.46、1.80和1.36 kg。與林源等[20-21]報道的每只羊排泄量2.38、2.60 kg/d相比數(shù)據(jù)略小，但與其他學(xué)者報道的甘肅地區(qū)[22]及內(nèi)蒙古地區(qū)[23]羊排泄量（1.64、1.50 kg/d）基本一致，這可能與試驗羊種類、飼養(yǎng)及管理條件、樣品采集方法等有關(guān)。3個羊場每天糞便鮮質(zhì)量與飼料鮮質(zhì)量（=0.926，<0.01）、糞便干質(zhì)量與飼料干質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)（=0.887，<0.01），說明羊每天進食量越大，糞便排泄量越大。3 個羊場每天尿液排泄量與飲水量呈極顯著正相關(guān)（0.985，<0.01），尿液主要由水組成，水分的攝入多少直接決定了動物的尿液量。由此可知，在建設(shè)羊場糞污處理設(shè)施時，應(yīng)根據(jù)處于不同飼養(yǎng)階段羊的存欄數(shù)乘以對應(yīng)糞尿產(chǎn)生量來估算整體的污染物產(chǎn)量，以此來避免與實際產(chǎn)量差異較大而導(dǎo)致的糞污處理設(shè)施負荷過大或資源浪費[24]。

表3 不同飼養(yǎng)階段每只羊每天的進食飲水量及糞尿量

注：同一列不同小寫字母代表同一指標(biāo)在<0.05水平上具有顯著性差異，下同。

Note: Different lowercase letters in the same column indicated significant difference in same index at<0.05, the same below.

2.2 飼料營養(yǎng)成分

3個羊場正常管理和飼養(yǎng)條件下的飼料基本特征如表4所示。各飼料有機質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)均在90%左右，說明飼料中主要成分是有機物，羊進食后可將其轉(zhuǎn)化為能量滿足其正常的生理活動。A場和B場幼齡羊顆粒料中粗蛋白、TN、TP、Cu和Zn含量明顯高于其他飼養(yǎng)階段的飼料（<0.05）。Cu和Zn元素是促進動物生長的添加劑成分，在飼料中添加高水平的Cu和Zn時，由于只有少部分能在動物體內(nèi)被利用和沉積，其他大部分均會隨著糞尿排出體外，危害畜禽、浪費資源并對環(huán)境造成一定的威脅[25]。

表4 試驗羊飼料的基本特征

2.3 糞便特性分析

表5列出了羊糞便特性測定結(jié)果，A、B和C場3個羊場不同飼養(yǎng)階段羊只的糞便含水率均在45%～65%之間，平均含水率分別為59.08%、54.36%和52.85%，與黎運紅[26]所得結(jié)論一致。C場的糞便平均含水率最低，可能是因為該場羊只每天飲水量最低。除了B場幼齡羊的糞便有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)較低外（49.94%），其他羊糞有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)均在78%以上，比石奧等[27]測定的牛、豬和雞糞中有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)高7.24%～45.42%，說明羊糞是一種優(yōu)質(zhì)的有機肥料，且糞便與飼料中的有機質(zhì)呈顯著正相關(guān)（=0.604，<0.05）。B場羊糞的TN含量平均值最高（21.28 mg/g），其次是A場和C場，且B場育肥期和成熟期公羊糞便的TN含量明顯高于其他所有羊糞，這可能是由于B場的公羊飼料中TN含量明顯高于其他2個羊場的混合飼料（<0.05）。B場公羊糞便的TP含量均高于同一飼養(yǎng)階段的其他2個羊場，羊糞TP含量為3.50～6.74 mg/g，與楊碩等[28]測得的羊糞TP含量4.70～9.10 mg/g結(jié)論相近。除了幼齡羊外，C場羊糞的TK含量比其他2個羊場處于同一飼養(yǎng)階段下的羊糞含量高。所測羊糞NH4+-N含量在0.43～1.67 mg/g之間，與李林海[29]所得結(jié)果一致。同一飼養(yǎng)階段下，B場羊糞NH4+-N含量最高，A場最小，這可能與B場羊糞TN含量高有關(guān)。羊糞NO3--N含量差異不大且含量較低，均在100g/g以下。統(tǒng)計分析結(jié)果表明，羊糞TN與飼料TN含量（=0.753，<0.01）、羊糞TK與飼料TK含量均呈極顯著正相關(guān)（=0.897，<0.01）。

羊糞Cu與飼料Cu含量（=0.973，<0.01）、羊糞Zn與飼料Zn含量均呈極顯著正相關(guān)（=0.967，<0.01），這說明日糧中的Cu和Zn含量直接決定了糞便中這2種物質(zhì)的含量，且由于生物富集作用，畜禽糞便重金屬含量高出飼料數(shù)倍，這與其他學(xué)者的研究結(jié)論一致[30-31]。C場羊糞中的Cu和Zn含量均最低，這是因為該場試驗羊只飼喂Cu和Zn含量較低的精粗混合料，而A場和B場為了促進幼齡羊的生長發(fā)育，補充的特定精飼料中Cu和Zn含量明顯高于其他飼料。目前中國對畜禽糞便堆肥的重金屬無害化標(biāo)準(zhǔn)（GB 4284—1984）規(guī)定Cu、Zn含量的上限值分別為500和1 200g/g，本試驗所取羊糞樣品均符合要求。

表5 不同飼養(yǎng)階段試驗羊的糞便特性

2.4 尿液特性分析

羊尿液特性測定結(jié)果如表6所示，羊尿的pH值均在8～9之間，呈堿性，且B場羊尿平均pH值最大，C場最小，這可能與不同地區(qū)飲用水的pH值有關(guān)。而C場羊尿的EC值大于其他2個羊場處于同一飼養(yǎng)階段的尿液，這是因為pH值越小，溶解于其中的鹽離子含量越高，導(dǎo)致EC值增大。羊尿中COD、TN、TP、TK和Zn的濃度均分別與飲水量呈顯著負相關(guān)（-1.0<<-0.6，<0.05），且在同一飼養(yǎng)階段下，各物質(zhì)濃度均符合C場>A場>B場的規(guī)律。這是因為不同品種的羊飲食習(xí)性不同，羊每天飲水量越高，對尿液起到一定的稀釋作用，羊經(jīng)過新陳代謝使得其中物質(zhì)濃度降低。另外，由于C場位于西北地區(qū)，常年風(fēng)力強勁，從尿液排出到收集這一過程中，氨氣揮發(fā)嚴重，導(dǎo)致NH4+-N濃度較低。3個羊場的公羊尿NO3--N均呈成熟期羊>育肥期羊>幼齡期羊。在同一羊場公羊組之間相比，幼齡羊尿的TP和TK濃度較高，而育肥羊尿的濃度較小，這可能是由于幼齡羊個體消化系統(tǒng)還未發(fā)育完善，對磷、鉀營養(yǎng)元素吸收利用率較低，育肥羊正處于快速生長發(fā)育期，消化代謝能力較強。母羊的TP和TK濃度基本高于公羊組，與鄒德強等[32]研究結(jié)論一致，說明不同性別之間的營養(yǎng)代謝差異較大。

表6 不同飼養(yǎng)階段試驗羊的尿液特性

2.5 產(chǎn)污系數(shù)

北方不同區(qū)域的不同類型羊產(chǎn)污系數(shù)結(jié)果如表7所示。通過計算4個生長階段的平均數(shù)據(jù)可得，東北地區(qū)每只遼寧絨山羊的有機質(zhì)、COD、TN、TP、TK、NH4+-N、NO3--N、Cu和Zn產(chǎn)污系數(shù)分別為237.65 g/d、365.76 g/d、7.15 g/d、1.56 g/d、4.06 g/d、1.97 g/d、36.14 mg/d、3.07 mg/d和40.89 mg/d。華北地區(qū)每只杜泊羊和湖羊雜交一代的產(chǎn)污系數(shù)分別為205.22 g/d、221.65 g/d、8.02 g/d、1.47 g/d、3.50 g/d、3.08 g/d、35.43 mg/d、1.54 mg/d和37.32 mg/d。西北地區(qū)每只灘羊的產(chǎn)污系數(shù)分別為359.94 g/d、484.79 g/d、8.94 g/d、2.01 g/d、6.39 g/d、1.14 g/d、40.78 mg/d、0.40 mg/d和14.44 mg/d。灘羊的有機質(zhì)、COD、TN、TP、TK和NO3--N產(chǎn)污系數(shù)在不同羊類型中均最大，杜泊羊和湖羊雜交一代的值最小；而NH4+-N產(chǎn)污系數(shù)則相反，灘羊的值最小，杜泊羊和湖羊雜交一代的值最大。另外，遼寧絨山羊的Cu和Zn產(chǎn)污系數(shù)均最大，灘羊均最小。

本文中TN和TP產(chǎn)污系數(shù)測算值普遍低于王方浩等[33]得出的每只羊TN和TP產(chǎn)污系數(shù)24.00及5.15 g/d，這是由于王方浩是以全國羊糞便年產(chǎn)生量和氮磷含量占比來估算產(chǎn)污系數(shù)，而本文針對不同區(qū)域的不同羊品種，在正常飼喂情況下連續(xù)對每只羊每天的糞尿排泄量和污染物產(chǎn)生量進行測算，更能準(zhǔn)確的反映實際污染情況。韓楓等[34]估算得出每只羊TN和TP產(chǎn)污系數(shù)分別為2.15及0.46 g/d，與本文相比數(shù)值較小，主要原因是本文測得的TN、TP產(chǎn)污系數(shù)是糞便和尿液的總和，韓楓等報道的僅為糞便中的TN和TP，而尿液中的氮磷含量也不容忽視，且尿液易揮發(fā)污染空氣，董紅敏等[9]建議盡快開展畜禽養(yǎng)殖業(yè)氣體產(chǎn)污系數(shù)的測定。

不同類型不同飼養(yǎng)階段羊只的產(chǎn)污系數(shù)均有所差異，有機質(zhì)、COD、TN、TP、TK、NH4+-N和NO3--N產(chǎn)污系數(shù)主要與羊每天的排泄量有關(guān)。在遼寧絨山羊中，成熟期公羊每天糞尿排泄量最大，空懷期母羊排泄量最小，相應(yīng)地部分污染物產(chǎn)生量以成熟期公羊最大，空懷期母羊最小。杜泊羊和湖羊雜交一代和灘羊的大部分污染物產(chǎn)生量均以幼齡羊最低，育肥羊最高。遼寧絨山羊、杜泊羊和湖羊雜交一代的幼齡羊飼料中Cu和Zn元素添加量較大，雖然每天排泄量較低，但由于Cu和Zn產(chǎn)污系數(shù)與糞便中2種物質(zhì)的含量呈顯著正相關(guān)（0.6<<1.0，<0.05），導(dǎo)致Cu和Zn的產(chǎn)生量較大[9]。灘羊的Cu和Zn產(chǎn)污系數(shù)在3個類型羊中最低，這是因為飼料中的Cu和Zn含量最低，且育肥公羊和成熟期公羊的Cu和Zn產(chǎn)污系數(shù)比幼齡羊和空懷母羊高。

表7 不同飼養(yǎng)階段每只羊每天的產(chǎn)污系數(shù)

3 結(jié) 論

1）中國北方不同區(qū)域的不同類型羊每天進食飲水量及糞尿排泄量有較大差異，東北地區(qū)遼寧絨山羊、華北地區(qū)杜泊羊和湖羊雜交一代、西北地區(qū)灘羊的每天進食鮮質(zhì)量分別為1.45、1.29和2.24 kg，每天飲水量分別為1.82、2.73和0.72 L。每天糞便鮮質(zhì)量分別為0.69、0.61和0.94 kg，每天尿液量分別為0.77、1.19和0.42 L。

2）每只遼寧絨山羊的有機質(zhì)、COD、TN、TP、TK、NH4+-N、NO3--N、Cu和Zn產(chǎn)污系數(shù)分別為237.65 g/d、365.76 g/d、7.15 g/d、1.56 g/d、4.06 g/d、1.97 g/d、36.14 mg/d、3.07 mg/d和40.89 mg/d。每只杜泊羊和湖羊雜交一代的產(chǎn)污系數(shù)依次為205.22 g/d、221.65 g/d、8.02 g/d、1.47 g/d、3.50 g/d、3.08 g/d、35.43 mg/d、1.54 mg/d和37.32 mg/d。每只灘羊的產(chǎn)污系數(shù)依次為359.94 g/d、484.79 g/d、8.94 g/d、2.01 g/d、6.39 g/d、1.14 g/d、40.78 mg/d、0.40 mg/d和14.44 mg/d。

3）有機質(zhì)、COD、TN、TP、TK、NH4+-N、NO3--N產(chǎn)污系數(shù)主要與羊每天的排泄量有關(guān)，Cu和Zn產(chǎn)污系數(shù)主要與飼料中Cu和Zn含量有關(guān)。

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Measurement of pollution production coefficient of sheep breeding industry in Northern China

Li Danyang, Qi Chuanren, Wei Ya'nan, Li Guoxue※

(,,,100193,)

The pollution production coefficient of sheep-breeding is lacking in recent years, since most previous studies focused mainly on pigs, cattle, and chickens in the livestock and poultry breeding industries. This study aims to systematically explore the producing characteristics of pollutants from large-scale sheep farms in Northern China, and thereby to construct the pollution production coefficient for the sheep breeding industry. Three typical sheep farms were selected for sentinel monitoring experiments in Northeast, North and Northwest China. The sheep were divided into four groups according to the feeding stages, including the nursling, fattening, mature, and barren stages. In each group, five normal, healthy and similar weight sheep were randomly selected using the age and gender of different sheep breeds. A metabolic cage was adopted in the experiment, where feed and water were supplied regularly and quantitatively. The trial period was from July to September 2019. The monitoring items included the daily feed intake, water intake, as well as the amount of feces and urine of each sheep. The feed of each group, the feces and urine samples of each sheep were collected for 3 consecutive days to determine physical and chemical indicators for the pollution production coefficients. The results showed that there was great difference in the regularity of pollutant generation for the breed, age, and gender in a sheep farm. The daily feed and water intake of Liaoning cashmere goat in northeast China, the crossbred F1 of Dorper and Hu sheep in north China, and the Tan sheep in northwest China were 1.45, 1.29, and 2.24 kg, while, 1.82、2.73, and 0.72 L, respectively. The daily production of feces and urine for the Liaoning cashmere goat, the crossbred F1 sheep, and Tan sheep were 0.69, 0.61, and 0.94 kg, 0.77, 1.19, and 0.42 L, respectively. The daily fresh weight of feces and fresh weight of feed, dry weight of feces and dry weight of feed, urine volume and water consumption all showed significant positive correlation (0.8<<1.0,<0.01).. The pollution production coefficients of Organic Matter (OM), Chemical Oxygen Demand (COD), Total Nitrogen (TN), Total Phosphorus (TP), total potassium (TK), ammonium nitrogen (NH4+-N), nitrate nitrogen (NO3--N), copper (Cu), and zinc (Zn) in each Liaoning cashmere goat were 237.65 g/d, 365.76 g/d, 7.15 g/d, 1.56 g/d, 4.06 g/d, 1.97g/d, 36.14 mg/d, 3.07 mg/d and 40.89 mg/d, respectively, while those in the crossbred F1 sheep were 205.22 g/d, 221.65 g/d, 8.02 g/d, 1.47 g/d, 3.50 g/d, 3.08 g/d, 35.43 mg/d, 1.54 mg/d, and 37.32 mg/d, respectively, and those in Tan sheep were 359.94 g/d, 484.79 g/d, 8.94g/d, 2.01 g/d, 6.39 g/d, 1.14 g/d, 40.78 mg/d, 0.40 mg/d,and 14.44 mg/d, respectively. The pollution production coefficients of OM, COD, TN, TP, TK, NH4+-N, and NO3--N were mainly related to the daily excretion of sheep, whereas, those of Cu and Zn were closely associated with the content of Cu and Zn in feed. The findings can provide a scientific basis for exploring the quantity and regularity of main pollutants for waste treatments and resource utilization in sheep breeding industry.

farms; pollution; sheep; northern China; breeding industry; pollution production coefficient

李丹陽，亓傳仁，衛(wèi)亞楠，等. 中國北方地區(qū)羊養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)污系數(shù)測算[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2021，37(6)：220-227.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.06.027 http://www.tcsae.org

Li Danyang, Qi Chuanren, Wei Ya'nan, et al. Measurement of pollution production coefficient of sheep breeding industry in Northern China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(6): 220-227. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.06.027 http://www.tcsae.org

2020-10-12

2020-12-29

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-39-19）

李丹陽，博士研究生，研究方向為固體廢棄物資源化利用。Email：lidanyang@cau.edu.cn

李國學(xué)，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為固體廢棄物資源化利用。Email：ligx@cau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.06.027

X713；X502

A

1002-6819(2021)-06-0220-08