中国北方地区羊养殖业产污系数测算

李丹阳，亓传仁，卫亚楠，李国学

中国北方地区羊养殖业产污系数测算

李丹阳，亓传仁，卫亚楠，李国学※

（中国农业大学资源与环境学院农田土壤污染防控与修复北京市重点实验室，北京 100193）

为了系统研究中国北方地区规模化羊场的污染物产生特征，构建羊养殖业产污系数体系，在中国东北、华北和西北地区各选取一个典型规模羊场进行定点监测试验。根据不同饲养阶段将羊划分为幼龄期、育肥期、成熟期及空怀期，每组再按照不同羊品种所对应的月龄、性别随机选择5只采食正常、健康、质量相近的试验羊。测定每只羊每天的进食量、饮水量及粪尿排泄量，并连续3 d采集饲料及每只羊的粪尿样品来测定物理化学指标。结果表明：东北地区每只辽宁绒山羊、华北地区每只杜泊羊和湖羊杂交一代、西北地区每只滩羊每天进食鲜质量分别为1.45、1.29和2.24 kg，每天饮水量分别为1.82、2.73和0.72 L，每天产粪鲜质量分别为0.69、0.61和0.94 kg，每天产尿液量分别为0.77、1.19和0.42 L。每只羊每天的粪便鲜质量与饲料鲜质量、粪便干质量与饲料干质量、尿液排泄量与饮水量均呈极显著正相关（0.8<<1.0，<0.01）。有机质、化学需氧量、总氮、总磷、总钾、铵态氮和硝态氮的产污系数主要与每只羊每天的排泄量有关，铜和锌的产污系数主要与饲料中这2种物质的含量有关。结果为掌握中国北方地区羊养殖业主要污染物产生量及产污规律、选择合理的粪污处理及资源化利用措施提供科学依据。

农场；污染；羊；北方地区；养殖业；产污系数

0 引 言

近年来，中国经济发展迅速，饲养规模扩大和集约化程度提高是畜禽养殖业发展的必然趋势[1]。中国是养羊大国，羊存栏量、出栏量及羊肉产量均居世界首位[2]，羊养殖业主要集中在中国北方和中西部地区[3]。集约化规模养殖在促进经济发展、提高农民收入的同时，因畜禽粪污产生量大且有效处理率低等原因，所造成的面源污染越来越严重。为了解决畜牧业快速发展所带来的环境问题，以及加强对各种污染源的认知和掌握，利用产污系数对污染源进行普查，已经被各国广泛使用[4]。认识和利用产污系数，不仅能够准确地判断污染物的产生量，还能够对不同条件下养殖场污染物的实际环境污染能力进行评估。各国相继制定颁发了畜禽养殖业的产污系数[5-7]，中国于2009年发布了《第一次全国污染源普查畜禽养殖业源产排污系数手册》[8]，将全国划分为西北、华北、东北、华东、中南、西南6大区域，详细测算了奶牛、肉牛、生猪、蛋鸡和肉鸡5种畜禽不同饲养阶段的产污系数，为畜禽养殖业发展规划和产业政策制定提供了参考。董红敏等[9]首次定义了中国畜禽产污系数，提出了计算方法并对北京市某养猪场进行了案例分析，研究表明该猪场保育、育肥和妊娠母猪3个阶段的总氮（TN，Total Nitrogen）产污系数分别为每头20.4、33.2、43.7 g/d，总磷（TP，Total Phosphorus）产污系数分别为每头3.48、6.06、9.93 g/d，COD（Chemical Oxygen Demand）产污系数分别为每头252.8、479.6、493.4 g/d。王俊能等[10]重点研究了畜禽养殖业产污特征，并初步建立了污染系数核算体系。栾冬梅等[11]对黑龙江省规模化奶牛场育成牛和泌乳牛的粪便和尿液中COD、TN、TP、Cu和Zn的产污系数进行了测定计算，制定出能表示该地区奶牛场产生污染物状况的产污系数。王国利等[12]在广西肉牛养殖的实际饲养及管理条件下，对肉牛的产污系数进行了详细测定，并发现实际测算值普遍不同程度低于国家发布的中南地区肉牛产污系数。谢飞等[13]通过在江苏省太湖地区典型规模化猪场对妊娠母猪、育肥猪和保育猪3个不同饲养阶段的生猪进行产污监测试验，测算出该场的产污系数。耿维等[14]对中国各类畜禽粪尿的产污系数进行了研究，结果表明中国6大区域内每只羊的粪尿量、COD、TN、TP产生量分别为870.00、0.46、2.15、0.46 g/d。

中国幅员辽阔，不同地区生态条件和气候有较大差异，使得不同地区的畜禽污染物产生量差异较大[15]，产污系数受动物品种、饲养阶段、饲料组成、管理方式、环境等众多因素的影响[10]。所以，在实际羊养殖过程中，采用全国统一的数据来代表不同区域羊的产污系数既不准确，也不科学。国内外对畜禽产污系数研究主要集中于猪、牛和鸡，对羊的产污系数却缺乏系统研究。所以在中国北方不同地区对各饲养阶段羊的产污系数进行测定，对于掌握中国北方羊养殖业污染状况，填补羊产污系数空白、制定相应的畜禽养殖污染防治及管理措施具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地点和时间

按照代表性、科学性和可操作性的原则，分别在中国东北、华北和西北地区各选择一家具有代表性的规模羊场作为试验地点。其中，东北地区由于气候寒冷，以饲养抗寒性能好的绒山羊为主，其中辽宁绒山羊主产于辽东半岛，是中国现有产绒量最高、绒毛品质好的绒用山羊品种之一[16]。所选东北羊场（A场）位于辽宁省辽阳市，存栏1 400只辽宁绒山羊，采用漏缝地板养殖方式。华北地区夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，较适宜养殖耐热耐寒冷，耐粗饲的杜泊羊。所选华北羊场（B场）位于河北省张家口市，品种以杜泊羊和湖羊杂交一代为主，该品种可利用湖羊产羔率好，杜泊羊产肉率好的杂交优势[17]，实际存栏量约8 800余只，硬质地面（土地）养殖方式。西北地区干旱少雨、风大沙多，而滩羊主产于宁夏、陕西、内蒙古、甘肃等干旱、土壤偏盐碱性的地区[18]。所选西北羊场（C场）位于宁夏回族自治区吴忠市，实际存栏量约9 000只滩羊，土地养殖方式。总体来看，在羊品种及饲养管理模式等方面，3个羊场均可代表区域规模化羊场的实际养殖水平，因此试验所得结果总体上可反映中国北方地区规模化羊场的产污情况，试验时间为2019年7—9月。

1.2 试验动物选择及饲养管理

试验羊基本情况如表1所示，根据不同饲养阶段选择T1（断奶后幼龄期公羊）、T2（育肥期公羊）、T3（成熟期公羊）及T4（空怀期母羊）4组试验羊，每组再按照不同羊品种所对应的月龄随机选择5只采食正常、健康、质量相近的试验羊，试验羊基本特征见表1。每组选择质量相近的样本是因为在实际生产过程中，相同月龄、性别的羊只因发育情况不同，其质量差异很大。有的育肥期羊只甚至比成熟期羊只的质量都大，如果不考虑质量随意选择样本，会造成分组模糊，结果可能差异不明显，对实际生产活动的指导意义不大。A场T1阶段羊的饲料为精粗混合料+羔羊颗粒料，T2～T4阶段饲料为粗饲料（玉米秸秆+玉米秸秆青贮+干草+苜蓿+花生秧）+全价精饲料；B场T1段饲料为羔羊颗粒料和花生秧，T2、T3段饲料为粗饲料（玉米青贮）+混合精饲料，T4段饲料为粗饲料（玉米青贮+花生秧+羊草+苜蓿+稻草）+混合精饲料；C场T1～T4段羊饲料均为粗饲料（玉米秸秆+玉米青贮+苜蓿）+精饲料（胡麻饼+预混料+玉米颗粒粉碎+苏打饼+盐+水）。采取单只定位栏的方式进行试验，精饲料和粗饲料混合定时定量饲喂，水足量供给。

表1 各羊场试验羊的基本特征

1.3 样品采集方法及指标测定

经过5 d的预饲期，在试验羊状态稳定后分别收集、称量连续3～5 d的粪便及尿液产生全量，并至少保证3 d的有效数据。每次收集的粪便在记录质量并充分混合后，采用四分法留取2 kg样品，其中一份（1.5 kg）加入4.5 mol/L硫酸进行预处理，使pH值小于2，混匀并分为2份保存于-20 ℃，一份送检，一份备用；另一份（0.5 kg）不经任何预处理用于测定粪便含水率。

将记录质量后的尿液充分混匀后现场测定pH值，再留取约1.2 L按每100 mL加入4.5 mol/L硫酸2 mL和4滴甲苯进行预处理，混匀后装入2个样品瓶中于4 ℃保存，一份送检，一份留用。连续采集3 d不同饲养阶段的羊饲料分别约1 kg，分为2份保存于-20 ℃。现场测定每只羊每天的饲料进食量和饮水量。

粪便、尿液及饲料的测定指标及方法如表2所示。

1.4 产污系数计算方法及统计分析方法

产污系数是指在正常饲养和管理条件下，每只羊每天所产生的原始污染物量，其计算公式为（1）[19]

FP,j=QF· CF,j+ QU· CU,j（1）

式中FP,j为每只羊第生产阶段第种污染物的产污系数，mg/d；QF为每只羊第生产阶段的粪产生量，kg/d；CF,j为每只羊第生产阶段粪便中含第种污染物的浓度，mg/kg；QU为每只羊第生产阶段的尿产生量，L/d；CU,j为每只羊第生产阶段尿液中含第种污染物的浓度，mg/L。

统计分析使用Microsoft Excel、SPSS 20.0软件完成。

表2 粪便、尿液及饲料的测定指标及方法

2 结果与分析

2.1 进食饮水量及粪尿排泄量

每只羊每天的进食饮水量及粪尿排泄量见表3，A、B和C场的羊每天进食鲜质量分别为1.45、1.29和2.24 kg，每天饮水量分别为1.82、2.73和0.72 L，进食饮水质量之和分别为3.27、4.02和2.96 kg。羊每天进食量、饮水量主要与品种、饲养阶段及性别有关，与羊只质量均无显著相关关系（>0.05），这是因为羊只的进食饮水量与质量没有必然联系，一些质量较小羊只的进食饮水量甚至高于质量较大的羊只。公羊每天进食量及饮水量均随月龄的增大而增大，母羊与月龄一致的公羊相比，每天所需的饲料量、水量均较小。另外，C场羊每天饮水量均明显小于同一饲养阶段下的其他2个羊场的羊只（<0.05），这可能因为C场位于气候干燥、风力较强、年降雨量较少的西北地区，滩羊对水分的需求量较小。

A、B和C场的羊每天产粪鲜质量分别为0.69、0.61和0.94 kg，每天尿液量分别为0.77、1.19和0.42 L，每天总排泄量分别为1.46、1.80和1.36 kg。与林源等[20-21]报道的每只羊排泄量2.38、2.60 kg/d相比数据略小，但与其他学者报道的甘肃地区[22]及内蒙古地区[23]羊排泄量（1.64、1.50 kg/d）基本一致，这可能与试验羊种类、饲养及管理条件、样品采集方法等有关。3个羊场每天粪便鲜质量与饲料鲜质量（=0.926，<0.01）、粪便干质量与饲料干质量均呈极显著正相关（=0.887，<0.01），说明羊每天进食量越大，粪便排泄量越大。3 个羊场每天尿液排泄量与饮水量呈极显著正相关（0.985，<0.01），尿液主要由水组成，水分的摄入多少直接决定了动物的尿液量。由此可知，在建设羊场粪污处理设施时，应根据处于不同饲养阶段羊的存栏数乘以对应粪尿产生量来估算整体的污染物产量，以此来避免与实际产量差异较大而导致的粪污处理设施负荷过大或资源浪费[24]。

表3 不同饲养阶段每只羊每天的进食饮水量及粪尿量

注：同一列不同小写字母代表同一指标在<0.05水平上具有显著性差异，下同。

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

2.2 饲料营养成分

3个羊场正常管理和饲养条件下的饲料基本特征如表4所示。各饲料有机质的质量分数均在90%左右，说明饲料中主要成分是有机物，羊进食后可将其转化为能量满足其正常的生理活动。A场和B场幼龄羊颗粒料中粗蛋白、TN、TP、Cu和Zn含量明显高于其他饲养阶段的饲料（<0.05）。Cu和Zn元素是促进动物生长的添加剂成分，在饲料中添加高水平的Cu和Zn时，由于只有少部分能在动物体内被利用和沉积，其他大部分均会随着粪尿排出体外，危害畜禽、浪费资源并对环境造成一定的威胁[25]。

表4 试验羊饲料的基本特征

2.3 粪便特性分析

表5列出了羊粪便特性测定结果，A、B和C场3个羊场不同饲养阶段羊只的粪便含水率均在45%～65%之间，平均含水率分别为59.08%、54.36%和52.85%，与黎运红[26]所得结论一致。C场的粪便平均含水率最低，可能是因为该场羊只每天饮水量最低。除了B场幼龄羊的粪便有机质质量分数较低外（49.94%），其他羊粪有机质质量分数均在78%以上，比石奥等[27]测定的牛、猪和鸡粪中有机质质量分数高7.24%～45.42%，说明羊粪是一种优质的有机肥料，且粪便与饲料中的有机质呈显著正相关（=0.604，<0.05）。B场羊粪的TN含量平均值最高（21.28 mg/g），其次是A场和C场，且B场育肥期和成熟期公羊粪便的TN含量明显高于其他所有羊粪，这可能是由于B场的公羊饲料中TN含量明显高于其他2个羊场的混合饲料（<0.05）。B场公羊粪便的TP含量均高于同一饲养阶段的其他2个羊场，羊粪TP含量为3.50～6.74 mg/g，与杨硕等[28]测得的羊粪TP含量4.70～9.10 mg/g结论相近。除了幼龄羊外，C场羊粪的TK含量比其他2个羊场处于同一饲养阶段下的羊粪含量高。所测羊粪NH4+-N含量在0.43～1.67 mg/g之间，与李林海[29]所得结果一致。同一饲养阶段下，B场羊粪NH4+-N含量最高，A场最小，这可能与B场羊粪TN含量高有关。羊粪NO3--N含量差异不大且含量较低，均在100g/g以下。统计分析结果表明，羊粪TN与饲料TN含量（=0.753，<0.01）、羊粪TK与饲料TK含量均呈极显著正相关（=0.897，<0.01）。

羊粪Cu与饲料Cu含量（=0.973，<0.01）、羊粪Zn与饲料Zn含量均呈极显著正相关（=0.967，<0.01），这说明日粮中的Cu和Zn含量直接决定了粪便中这2种物质的含量，且由于生物富集作用，畜禽粪便重金属含量高出饲料数倍，这与其他学者的研究结论一致[30-31]。C场羊粪中的Cu和Zn含量均最低，这是因为该场试验羊只饲喂Cu和Zn含量较低的精粗混合料，而A场和B场为了促进幼龄羊的生长发育，补充的特定精饲料中Cu和Zn含量明显高于其他饲料。目前中国对畜禽粪便堆肥的重金属无害化标准（GB 4284—1984）规定Cu、Zn含量的上限值分别为500和1 200g/g，本试验所取羊粪样品均符合要求。

表5 不同饲养阶段试验羊的粪便特性

2.4 尿液特性分析

羊尿液特性测定结果如表6所示，羊尿的pH值均在8～9之间，呈碱性，且B场羊尿平均pH值最大，C场最小，这可能与不同地区饮用水的pH值有关。而C场羊尿的EC值大于其他2个羊场处于同一饲养阶段的尿液，这是因为pH值越小，溶解于其中的盐离子含量越高，导致EC值增大。羊尿中COD、TN、TP、TK和Zn的浓度均分别与饮水量呈显著负相关（-1.0<<-0.6，<0.05），且在同一饲养阶段下，各物质浓度均符合C场>A场>B场的规律。这是因为不同品种的羊饮食习性不同，羊每天饮水量越高，对尿液起到一定的稀释作用，羊经过新陈代谢使得其中物质浓度降低。另外，由于C场位于西北地区，常年风力强劲，从尿液排出到收集这一过程中，氨气挥发严重，导致NH4+-N浓度较低。3个羊场的公羊尿NO3--N均呈成熟期羊>育肥期羊>幼龄期羊。在同一羊场公羊组之间相比，幼龄羊尿的TP和TK浓度较高，而育肥羊尿的浓度较小，这可能是由于幼龄羊个体消化系统还未发育完善，对磷、钾营养元素吸收利用率较低，育肥羊正处于快速生长发育期，消化代谢能力较强。母羊的TP和TK浓度基本高于公羊组，与邹德强等[32]研究结论一致，说明不同性别之间的营养代谢差异较大。

表6 不同饲养阶段试验羊的尿液特性

2.5 产污系数

北方不同区域的不同类型羊产污系数结果如表7所示。通过计算4个生长阶段的平均数据可得，东北地区每只辽宁绒山羊的有机质、COD、TN、TP、TK、NH4+-N、NO3--N、Cu和Zn产污系数分别为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。华北地区每只杜泊羊和湖羊杂交一代的产污系数分别为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。西北地区每只滩羊的产污系数分别为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。滩羊的有机质、COD、TN、TP、TK和NO3--N产污系数在不同羊类型中均最大，杜泊羊和湖羊杂交一代的值最小；而NH4+-N产污系数则相反，滩羊的值最小，杜泊羊和湖羊杂交一代的值最大。另外，辽宁绒山羊的Cu和Zn产污系数均最大，滩羊均最小。

本文中TN和TP产污系数测算值普遍低于王方浩等[33]得出的每只羊TN和TP产污系数24.00及5.15 g/d，这是由于王方浩是以全国羊粪便年产生量和氮磷含量占比来估算产污系数，而本文针对不同区域的不同羊品种，在正常饲喂情况下连续对每只羊每天的粪尿排泄量和污染物产生量进行测算，更能准确的反映实际污染情况。韩枫等[34]估算得出每只羊TN和TP产污系数分别为2.15及0.46 g/d，与本文相比数值较小，主要原因是本文测得的TN、TP产污系数是粪便和尿液的总和，韩枫等报道的仅为粪便中的TN和TP，而尿液中的氮磷含量也不容忽视，且尿液易挥发污染空气，董红敏等[9]建议尽快开展畜禽养殖业气体产污系数的测定。

不同类型不同饲养阶段羊只的产污系数均有所差异，有机质、COD、TN、TP、TK、NH4+-N和NO3--N产污系数主要与羊每天的排泄量有关。在辽宁绒山羊中，成熟期公羊每天粪尿排泄量最大，空怀期母羊排泄量最小，相应地部分污染物产生量以成熟期公羊最大，空怀期母羊最小。杜泊羊和湖羊杂交一代和滩羊的大部分污染物产生量均以幼龄羊最低，育肥羊最高。辽宁绒山羊、杜泊羊和湖羊杂交一代的幼龄羊饲料中Cu和Zn元素添加量较大，虽然每天排泄量较低，但由于Cu和Zn产污系数与粪便中2种物质的含量呈显著正相关（0.6<<1.0，<0.05），导致Cu和Zn的产生量较大[9]。滩羊的Cu和Zn产污系数在3个类型羊中最低，这是因为饲料中的Cu和Zn含量最低，且育肥公羊和成熟期公羊的Cu和Zn产污系数比幼龄羊和空怀母羊高。

表7 不同饲养阶段每只羊每天的产污系数

3 结 论

1）中国北方不同区域的不同类型羊每天进食饮水量及粪尿排泄量有较大差异，东北地区辽宁绒山羊、华北地区杜泊羊和湖羊杂交一代、西北地区滩羊的每天进食鲜质量分别为1.45、1.29和2.24 kg，每天饮水量分别为1.82、2.73和0.72 L。每天粪便鲜质量分别为0.69、0.61和0.94 kg，每天尿液量分别为0.77、1.19和0.42 L。

2）每只辽宁绒山羊的有机质、COD、TN、TP、TK、NH4+-N、NO3--N、Cu和Zn产污系数分别为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。每只杜泊羊和湖羊杂交一代的产污系数依次为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。每只滩羊的产污系数依次为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）有机质、COD、TN、TP、TK、NH4+-N、NO3--N产污系数主要与羊每天的排泄量有关，Cu和Zn产污系数主要与饲料中Cu和Zn含量有关。

[1]王俊能，许振成，杨剑. 我国畜牧业的规模发展模式研究：从环保的角度[J]. 农业经济问题，2012，8：13-18.

[2]荣威恒. 中国肉羊种业发展研究[J]. 中国草食动物科学，2014(增刊1)：415-419. Rong Weiheng. Research on the development of Chinese meat sheep industry[J]. China Herbivore Science, 2014(Supp. 1): 415-419. (in Chinese with English abstract)

[3]李讨讨，马友记. 中国羊产业现状、存在问题及对策[J]. 家畜生态学报，2017，38(7)：84-87. Li Taotao, Ma Youji. The status quo, problems and countermeasures of sheep industry in China[J]. Journal of Domestic Animal Ecology, 2017, 38(7): 84-87. (in Chinese with English abstract)

[4]段宁，郭庭政，孙启宏，等. 国内外产排污系数开发现状及其启示[J]. 环境科学研究，2009，22(5)：622-626. Duan Ning, Guo Tingzheng, Sun Qihong, et al. Development and enlightenment of pollutant generation and discharge coefficients at home and abroad[J]. Research of Environmental Sciences, 2009, 22(5): 622-626. (in Chinese with English abstract)

[5]东京农山渔村文化协会. 畜产环境对策大事典[M]. 东京：东京农山渔村文化协会出版社，1995.

[6]Poulsen H D, Kristensen V F. Standard values for farm manure-A revaluation of the Danish standard values concerning the nitrogen, phosphorous and potassium content of manure[R]. DIAS report. No7, Animal Husbandry, 1988.

[7]ASAE Standards, 51th ed. 2004. D384. 1: Manure Production and Characteristics[M]. St. Joseph, Mich.: ASABE, 2004: 666-669.

[8]农业部科技教育司. 第一次全国污染源普查：畜禽养殖业源产排污系数手册[M]. 北京：第一次全国污染源普查领导小组办公室，2009.

[9]董红敏，朱志平，黄宏坤，等. 畜禽养殖业产污系数和排污系数计算方法[J]. 农业工程学报，2011，27(1)：303-308. Dong Hongmin, Zhu Zhiping, Huang Hongkun, et al. Pollutant generation coefficient and discharge coefficient in animal production[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2011, 27(1): 303-308. (in Chinese with English abstract)

[10]王俊能，许振成，吴根义，等. 畜禽养殖业产排污系数核算体系构建[J]. 中国环境监测，2013，29(2)：143-147. Wang Junneng, Xu Zhencheng, Wu Genyi, et al. Construction of pollutants producing and discharging coefficient accounting system for livestock and poultry breeding industry[J]. Environmental Monitoring in China, 2013, 29(2): 143-147. (in Chinese with English abstract)

[11]栾冬梅，李士平，马君，等. 规模化奶牛场育成牛和泌乳牛产排污系数的测算[J]. 农业工程学报，2012，28(16)：185-189. Luan Dongmei, Li Shiping, Ma Jun, et al. Calculation of pollutants producing and discharging coefficients of heifers and lactating dairy cows in large-scale dairy farms[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(16): 185-189. (in Chinese with English abstract)

[12]王国利，苏家联，阮燕春，等. 广西地区肉牛产排污系数测定的研究[J]. 中国畜牧杂志，2014，50(11)：76-80. Wang Guoli, Su Jialian, Ruan Yanchun, et al. Study on pollutants producing and discharging coefficient of beef cattle in Guangxi region[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2014, 50(11): 76-80. (in Chinese with English abstract)

[13]谢飞，曹磊，王震，等. 江苏省太湖地区畜禽业产排污测算[J]. 水土保持通报，2014，34(2)：128-133. Xie Fei, Cao Lei, Wang Zhen, et al. Estimation of pollutant production and discharge from livestock and poultry industries in Taihu Lake region[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2014, 34(2): 128-133. (in Chinese with English abstract)

[14]耿维，胡林，崔建宇，等. 中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究[J]. 农业工程学报，2013，29(1)：171-179. Geng Wei, Hu Lin, Cui Jianyu, et al. Biogas energy potential for livestock manure and gross control of animal feeding in region level of China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(1): 171-179. (in Chinese with English abstract)

[15]包维卿，刘继军，安捷，等. 中国畜禽粪便资源量评估的排泄系数取值[J]. 中国农业大学学报，2018，23(5)：1-14. Bao Weiqing, Liu Jijun, An Jie, et al. Value-taking of livestock and poultry excreta factor in China[J]. Journal of China Agricultural University, 2018, 23(5): 1-14. (in Chinese with English abstract)

[16]孙强，韩晓林. 我国山羊的本地品种及其外貌特征介绍[J]. 养殖技术顾问，2010，2：41.

[17]贾超，李佳蓉，姜怀志. 国内杜泊羊的利用状况分析研究进展[J]. 中国畜牧兽医，2017，44(11)：3257-3263. Jia Chao, Li Jiarong, Jiang Huaizhi. Research progress on utilization analysis of dorper sheep in China[J]. China Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2017, 44(11): 3257-3263. (in Chinese with English abstract)

[18]赵金宇，陈学娟，张鑫荣，等. 宁夏白滩羊与黑滩羊的种质特性及生产性能的研究[J]. 黑龙江畜牧兽医，2010，3：58-59. Zhao Jinyu, Chen Xuejuan, Zhang Xinrong, et al. Study on germplasm characteristics and production performance of Baitan sheep and Hetan sheep in Ningxia[J]. Heilongjiang Animal Science and Veterinary Medicine, 2010, 3: 58-59. (in Chinese with English abstract)

[19]史鹏飞，付建伟，王淑梅，等. 规模化奶牛场育成牛产污系数的测定[J]. 家畜生态学报，2010，31(2)：73-79. Shi Pengfei, Fu Jianwei, Wang Shumei, et al. Determination of pollutants producing coefficient of heifer in large scale dairy farm[J]. Journal of Domestic Animal Ecology, 2010, 31(2): 73-79. (in Chinese with English abstract)

[20]林源. 中国畜禽粪便资源结构分布及发展展望[J]. 中国农学通报，2012，28(32)：1-5. Lin Yuan. The structure distribution and prospect of China manure resource[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2012, 28(32): 1-5. (in Chinese with English abstract)

[21]张敏，刘庆玉，李金洋，等. 沈阳地区畜禽粪便资源量概算及沼气潜力分析[J]. 中国沼气，2012，30(5)：55-57. Zhang Min, Liu Qingyu, Li Jinyang, et al. Resource estimation of livestock and poultry manure and its biogas potentiality in Shenyang[J]. China Biogas, 2012, 30(5): 55-57. (in Chinese with English abstract)

[22]妙旭华，赵文超. 甘肃省畜禽养殖污染状况及粪便的综合利用[J]. 甘肃环境研究与监测，2002，15(4)：305-307. Miao Xuhua, Zhao Wenchao. Pollution status of livestock and poultry in Gansu province and comprehensive utilization of feces[J]. Gansu Environmental Study and Monitoring, 2002, 15(4): 305-307. (in Chinese with English abstract)

[23]阿茹罕. 呼和浩特市生物质能问题研究[D]. 呼和浩特：内蒙古农业大学，2014. A Ruhan. A Research on Problem of Biomass Energy in Huhhot[D]. Huhhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[24]何志平，曾凯，李正确，等. 四川规模猪场产排污系数测定[J]. 中国沼气，2010，28(4)：10-14. He Zhiping, Zeng Kai, Li Zhengque, et al. Measurement of pollutants producing and discharging coefficient on large scale pig farms in Sichuan[J]. China Biogas, 2010, 28(4): 10-14. (in Chinese with English abstract)

[25]王会群，高腾云，付建伟，等. 奶牛集约化生产体系中铜素产污系数的测定[J]. 江西农业大学学报，2010，32(2)：227-230. Wang Huiqun, Gao Tengyun, Fu Jianwei, et al. Determination of pollutant-producing coefficient of copper in the intensive dairy production system[J]. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2010, 32(2): 227-230. (in Chinese with English abstract)

[26]黎运红. 畜禽粪便资源化利用潜力研究[D]. 武汉：华中农业大学，2015. Li Yunhong. Study on Resource Utilization Potential of Livestock and Poultry Manure[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2015. (in Chinese with English abstract)

[27]石奥，刘岩，李鹏. 畜禽粪便中有机碳和有机质的含量分析[J]. 畜牧与饲料科学，2016，37(2)：14-17. Shi Ao, Liu Yan, Li Peng. Determination of organic carbon and organic matter in animal manure[J]. Animal Husbandry and Feed Science, 2016, 37(2): 14-17. (in Chinese with English abstract)

[28]杨硕，丁莹，娜仁花，等. 季节对规模化羊场粪便污染特性的影响[J]. 家畜生态学报，2017，38(5)：60-63. Yang Shuo, Ding Ying, Na Renhua, et al. Effect of seasons on feces discharge in large-scale sheep farms[J]. Journal of Domestic Animal Ecology, 2017, 38(5): 60-63. (in Chinese with English abstract)

[29]李林海. 畜禽粪便中的主要养分和重金属含量分析[J]. 南方农业，2018，12(23)：126-128.

[30]陈玉东，周慧平，庄犁，等. 苕溪流域生猪养殖产污特征[J]. 生态与农村环境学报，2017，33(10)：943-949. Chen Yudong, Zhou Huiping, Zhuang Li, et al. Pollution production coefficient of pig farms typical of Tiaoxi basin[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2017, 33(10): 943-949. (in Chinese with English abstract)

[31]石艳平，黄锦法，倪雄伟，等. 嘉兴市主要生猪规模化养殖饲料和粪便重金属污染特征[J]. 浙江农业科学，2015，56(9)：1494-1497. Shi Yanping, Huang Jinfa, Ni Xiongwei, et al. The characteristics of heavy metal pollution of pig in Jiaxing main pig scale[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2015, 56(9): 1494-1497. (in Chinese with English abstract)

[32]邹德强，文勇立，李璐，等. 简阳大耳山羊粪尿养分测定[J]. 西南民族大学学报：自然科学版，2013，39(1)：8-11. Zou Deqiang, Wen Yongli, Li Lu, et al. Nutrient measurement of the droppings and urine of Jianyang big-eared goats[J]. Journal of Southwest Minzu University: Natural Science Edition, 2013, 39(1): 8-11. (in Chinese with English abstract)

[33]王方浩，马文奇，窦争霞，等. 中国畜禽粪便产生量估算及环境效应[J]. 中国环境科学，2006，26(5)：614-617. Wang Fanghao, Ma Wenqi, Dou Zhengxia, et al. The estimation of the production amount of animal manure and its environmental effect in China[J]. China Environmental Science, 2006, 26(5): 614-617. (in Chinese with English abstract)

[34]韩枫，朱立志. 牛羊粪便资源化利用研究：基于全国和临夏县两个层面的分析[J]. 中国人口·资源与环境，2015，25(6)：167-173. Han Feng, Zhu Lizhi. Potential utilization of sheep and cattle manure: from the perspectives of nationwide and Linxian region[J]. China Population, Resources and Environment, 2015, 25(6): 167-173. (in Chinese with English abstract)

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

李丹阳，亓传仁，卫亚楠，等. 中国北方地区羊养殖业产污系数测算[J]. 农业工程学报，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

国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-39-19）

李丹阳，博士研究生，研究方向为固体废弃物资源化利用。Email：lidanyang@cau.edu.cn

李国学，教授，博士生导师，研究方向为固体废弃物资源化利用。Email：ligx@cau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.06.027

X713；X502

A

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