牛粪尿施用时间对多花黑麦草青贮料品质的影响

贾露洁，杨春华，王目森

(四川农业大学草业科学系，四川 雅安 625014)

随着养牛业的快速发展，粪便污染已成为一大难题，据有关资料显示，在一些地方，牛粪的污染量已超过了工业污染的总量，有的甚至超过两倍[1]。虽然粪便被公认为植物营养物和有机物的重要来源，但目前粪便的储存、使用方法、使用成本等综合效益都存在一系列问题[2]。奶牛场粪便收集存储为半液体浆料(粪便，尿，水混合在一起)，应用到草地时，牧草污染风险增加，影响草地质量及青贮饲料的品质[3]。如将腐熟的牛粪尿通过管道，在压力作用下泵入扁穗牛鞭草(Hemarthriacompressa)或多花黑麦草(Loliummultiflorum)草地，这种做法可能会导致氨(NH3)大量排放以及难闻气味的产生，并可导致牧草的污染。国外为了避免牲畜排斥，粪便通常在晚秋和冬季撒施，青贮地块在刈割后立即撒施[4]。冬天储存粪便应减少其对地表水的污染，在植物营养物质吸收率降低的情况下，应避免粪便的硝酸盐淋失[5]。在四川洪雅、成都等地调查发现，春季收获的多花黑麦草产量过剩，青贮难以成功，这可能与青贮原料的污染有关。牛粪尿在春季采用管道直接泵入多花黑麦草草地，牧草的清洁程度会受到影响，进而影响青贮料的品质。本研究检验施用牛粪尿对多花黑麦草青贮牧草原料的影响，以及牧草收获的时间间隔对青贮料品质的影响。

1 材料与方法

1.1试验材料 试验材料为株高50～60 cm的长江2号多花黑麦草。试验地位于四川淮口镇云顶山世纪有机农业开发有限公司农场内，海拔824 m，属亚热季风气候，年均气温为16.6 ℃，年平均降水量为920.5 mm。供试土壤pH值为6.3，有机质为2.043%，全N、P2O5和K2O分别为0.155%、0.639%和1.226%。碱解氮、速效磷和速效钾分别为96、22和56 mg·kg-1。

牛粪尿从奶牛场水泥地面收集,于化粪池内进行无害化处理，使用前，取样检测牛粪尿的干物质含量(65 ℃烘干24 h后在105 ℃下烘干至质量恒定)、测定总N含量(凯氏定氮法)、氨态氮(NH4-N)及总K含量(电导仪快速测定法)，总S含量(BaSO4比色法)，pH值采用S-3C型pH计直接读取。

1.2试验设计 试验设4个处理：施肥时间分别为刈割的前10周、6周、2周，以不施牛粪尿的草地作为对照，所有处理重复3次。2012年春季将腐熟的牛粪尿按45 m3·hm-2用量，撒施在随机排列的3 m×20 m的多花黑麦草小区上，共计12个小区。

1.3试验方法

1.3.1青贮原料的产量测定 牧草第1次刈割于2012年3月17日进行，第2次在6月2日进行，所有小区的牧草均刈割，留茬高度5 cm。刈割前，每个小区选取1 m×2 m样方，将样方中的鲜草称重后，取0.5 kg样品于65 ℃条件下烘干24 h，再置于105 ℃下烘干至质量恒定，计算干物质含量。

1.3.2青贮过程 牧草收获时，用全自动切短机切至约2 cm，晾晒18 h后快速装填于铝膜袋中，每袋约500 g，压实，用塑封机密封后在常温下(约25 ℃)贮藏90 d。

1.3.3青贮饲料取样与测定 青贮原料分析干物质含量(DM，烘干法)、水溶性碳水化合物含量(WSC，蒽酮-硫酸比色法)、总N含量(凯氏定氮法)和缓冲能力(BC，滴定法)。青贮饲料开封后取样。制成的样品分析干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)和粗灰分(ASH)含量，其中DM、CP、NDF和ASH参照张丽英[6]的方法分析测定。

pH值测定，取青贮饲料样品20 g，加入80 mL蒸馏水，在4 ℃下浸泡24 h，经双层滤纸过滤后静置30 min，用雷磁PHS-3C精密pH计直接读取。

用高效液相色谱仪(岛津LC-20A)测定乳酸、乙酸、丁酸含量。分析条件：色谱柱(RSpaK KC-811)，流动相为3 mmol·L-1高氯酸溶液，流速1 mL·min-1，柱温40 ℃，检测波长210 nm。

1.3.4数据分析 采用SAS 8.0软件包和Excel软件进行数据处理和统计分析，采用邓肯法对处理间平均数进行多重比较。

2 结果与分析

2.1牛粪尿的施用 两次牧草刈割前施用的牛粪尿化学组成见表1。施肥时发现，收获前2周撒施牛粪尿时，由于草层高(50 cm左右)、致密，粪便难以落入土壤表层，大量残留在叶片上，会对牧草造成污染。

2.2青贮原料的产量 两次刈割的牧草产量，收获前10周施肥的小区都显著高于对照(表2、表3)。施肥时间越早，牧草产量越高，刈割前10周施肥，第1次刈割干草产量为6.4 t·hm-2，第2次刈割为3.4 t·hm-2。随着施肥时间推移，青贮原料中干物质含量增加，第1次刈割前2周施肥的干物质含量显著高于刈割前10周的含量(P<0.05)；总氮含量增加，刈割前两周施肥的总氮含量显著高于刈割前10周、前6周的含量(P<0.05)；水溶性碳水化合物减少，刈割前2周施肥的水溶性碳水化合物含量显著低于刈割前10周施肥的含量(P<0.05)，但各施肥水平的水溶性碳水化合物的含量都较高，并不影响发酵的微生物。所有处理青贮原料的缓冲能力均小于300 mE·kg-1DM，第1次刈割时，刈割前2周施肥的缓冲能力显著低于其它处理。第2次刈割时，刈割前6周施肥的缓冲能力显著低于其它处理。

表1 牛粪尿化学组成Table 1 Details of slurry composition

2.3青贮原料营养成分 总体上看，施肥处理与对照小区的青贮料较湿润，干物质含量低于200 g·kg-1DM，难以保存。尤其是第2次刈割的青贮料，不但干物质含量低(<200 g·kg-1DM)，而且pH值(>4)和氨态氮含量高(>100 g·kg-1TN)。随着施肥时间推移，青贮料干物质含量增加(表2，表3)，尤其是第1次刈割前2周施肥，干物质含量显著高于前10周的青贮料干物质含量(P<0.05)。施肥时间越靠近收获时间，青贮料的氨态氮含量和pH增加，乳酸含量降低。试验仅在第1次刈割前2周收获的牧草青贮料中检测到丁酸，其余样品均未发现。两次刈割下，粗蛋白含量均为收获前2周施肥的青贮料显著大于刈割前10周和6周施肥的青贮料。

表2 第1次刈割牧草原料产量及青贮料营养价值Table 2 Herbage dry matter yield and the chemical composition of silage at the first mowing

表3 第2次刈割牧草原料产量及青贮料营养价值Table 3 Herbage dry matter yield and the chemical composition of silage at the second mowing

3 讨论

通常情况下，好的牧草青贮料应具有高的乳酸含量(一般是80～120 g·kg-1DM)、低丁酸含量(<5 g·kg-1DM)、低pH(3.8～4.2)、且氨态氮含量<100 g·kg-1TN，有足够的水溶性碳水化合物(一般>25 g·kg-1FW)提供发酵底物，才能保证乳酸菌发酵并产生大量乳酸。发酵原料的缓冲能力要低，这样有利于乳酸和乙酸的产生，促进pH迅速下降[7]。收获的新鲜牧草，通常含水量在80%以上，如果具有高的水溶性碳水化合物，pH在4左右，也能产生好的青贮料。通常认为pH小于4时的酸度能够有效抑制高含水量牧草中丁酸活动[8]。本试验中，牛粪尿的施用，造成大量牧草叶片和土壤被污染，大量丁酸菌也附着在粪尿中，当牧草青贮时，丁酸发酵会消耗糖，促使乳酸转化为丁酸及其它不良发酵产物，如CO2、H2，这种不良发酵过程也伴随着pH升高，氨态氮含量增加，乳酸含量降低。

本试验是在湿润的环境条件下，未添加任何化学和生物添加剂情况下进行的。高含水量的青贮料可以检测牛粪尿对土壤和牧草的污染程度。本试验的牛粪尿是直接撒入的，青贮料的发酵品质较差，尤其是刈割前2周施用牛粪尿，青贮料的氨态氮和pH较高，乳酸含量低。除此之外，感官评价发现青贮料颜色呈褐色，并具有难闻气味，表明发酵时温度高，牛粪尿污染严重。

尽管牧草干物质产量较低，但随着施肥时间与收获时间靠近，干物质含量增加，这可能是由于一段时间内叶片大量衰老死亡后在收获前的补偿生长所致。大量(45 m3·hm-2)粪尿施入，意味着大量的粪氮施入，从而导致青贮料品质下降。尤其是施肥时间临近收获时间，青贮料中的氨态氮水平显著增加，粗蛋白水平增加。

厌氧条件是乳酸菌发酵的必要条件，本试验采用袋装青贮，密封条件好，有利于厌氧发酵。实际生产中发现，填充青贮料时，中间部分会残留一些小空间，里面的空气为好气性微生物生长创造了条件，有害的肠球菌和梭菌便开始大量增长[9-10]。在牧草收获前施用牛粪尿，大量有害微生物就附着在牧草和土壤中。通常情况下，化学添加剂乙酸、乳酸菌菌剂的添加有利于促进pH下降和乳酸产生。动物粪尿中含有害细菌，可以指示施肥时间与收获时间及其它农业措施的关系[11]。

牧草的污染程度及机械损伤与施肥时间、施用量、土壤类型、土壤条件、牧草高度及天气状况都有关[3]。牧草污染和损伤状况可以通过降水和植物再生恢复。因此，在施肥时，要避免土壤过分湿润、植物太高，采取一定措施避免牧草被土壤和粪便污染。如早春通过草地滚压后施肥，可有效避免牧草损伤，同时牧草恢复生长能有效融合、稀释动物粪尿，促进青贮料牧草生产系统的健康、稳定。

4 结论

本研究表明，在牧草收获前施用牛粪尿，施用时间越临近牧草收获期，牧草的干物质含量和总氮含量越高，水溶性碳水化合物含量越低。施肥处理后牧草的缓冲能力均低于300 mE·kg-1DM。且随着施肥时间的临近，相应的青贮料氨态氮含量和pH值升高，乳酸含量降低。施肥各处理组的青贮料品质均低于对照组。因此, 春季施用牛粪尿降低了青贮料的品质。

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