（动物营养与饲料科学专业论文）三峡库区施用羊粪条件下人工草地土壤氮磷含量变化规律.pdf

摘要 三峡库区施用羊粪条件下人工草地 土壤氮磷含量变化规律 动物营养与饲料科学专业硕士研究生沃丽娜 指导老师宋代军 郭彦军 摘要 副教授 副教授 本试验选择三峡库区分布较广的砂岩黄壤为研究对象，在田问原态条件下，利用土柱一 树脂培养( s o i l - - r e s i n - - c o r e ，土壤一树脂一柱) 技术，研究了羊粪不同还田量下人工草地土壤 氮、磷含量变化规律及硝态氮淋失量，旨在为合理评价有机肥对环境污染的影响程度，为有 机肥的资源管理，有效利用氮素，减少n 流失和防治环境污染提供理论依据。 试验共设3 6 个小区，9 个处理，每个处理4 个重复，每小区布置3 个点，即每个处理共有1 2 个点。用一个直径7 c m ，长度2 0 c m 的p v c 管嵌入土壤，p v c 底部与另一直径稍大、盛有l 2 c m 石英砂的p v c 连接，在土壤与石英砂连接处垫两层滤纸，在滤纸之间放d x 8 2 型强碱性阴离子 交换树酯，用于收集f 渗的硝态氮。然后紧靠该管，用士钻取土2 次，深度均2 0 c m ，放入塑料 袋，以备测定培养开始时的n 、p 含量。 结果显示：( 1 ) 草地施入有机肥后，土壤氮含量随着施肥次数的增加而增加。有机肥本 身也可产生硝态氮的淋失，且施入土壤的有机肥越多，淋失量越丈。土壤硝态氮和铵态氮的 变化趋势相反，硝态氮随施肥鼍的增加而增加，铵态氮随施肥量增加而减少。( 2 ) 草地施入 有机肥后，硝态氮在土壤中的累积存在明显的季节性。冬春季节，雨水少，气温低，作物生 长缓慢，土壤硝态氮有累积现象。但由于此期降雨量少，从草地淋溶损失的硝态氮反而显著 低于其它季节。夏季气温高，有机氮的矿化作用明显，牧草生长相对缓慢，消耗的氮素减少， 加上雨量充沛。硝态氮淋失昔出现高峰。从施肥季节与淋失量的关系看，施肥后没有出现硝 态氮累积高峰和淋失量高峰。( 3 ) 土壤有效磷含量、土壤全磷含量随着施肥次数增加而增加， 说明土壤对磷有较强的吸附力，使多余的磷累积起来，不易从十壤中淋失掉。( 4 ) 同一施肥 水平f ，深施肥料组土壤的氮、磷含餐均高丁表施肥料组。深施有机肥可提高肥料利用率， 两南大学硕f 学位论文 降低地表损失。( 5 ) 草地施入羊粪后，草地产草量显著增加。深施施肥量为4 5 0 0 0k g h m 2 时， 产草最最高，为4 0 3 1 5k g h m 2 。再增加施肥量，产草鼍反而下降。说明施肥量过高，超过牧 草生长所需，大量养分累积在土壤中，影响牧草根系生长。表施时土壤中氨、磷含量较低， 草产量随施肥量增加而增加，而且表施最高施肥量( 7 5 0 0 0k g h m 2 ) 时的牧草产量不及深施时 施肥量为4 5 0 0 0k g h m 2 时的产草量，说明草地深施施肥量为4 5 0 0 0k g h m ：时就可满足牧草生 长需要而且土壤氮、磷的流失也相对较小。( 6 ) 在本试验的条件下，推荐施羊粪量为4 5 0 0 0 k g n u n 2 ( 纯氮量为2 1 7 8 9k g h m z ) ；养羊数量为2 7 只h m 2 。 关键词：人工草地；土壤；羊粪；氯；磷 h a n i m a ln u t r i t i o na n df e e ds c i e n c ew ol i n a s u p e r v i s o r ：a s s o c p r o f s o n gd a i - j u n a s s o c p r o f g u oy a n - j u n a b s t r a c t i tw a ss t u d i e dt h ed y n a m i c so f n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sc o n t e n t si l la r t i f i c i a lg r a s s l a n di nt h r e e g o r g e sr e s e r v o i ra f l c ra p p l y i n gg o a ti n a n u r et ot h es o i l sb yu s i n gs o i l - - r e s i n - - - c o r et e c h n o l o g y u n d e rf i e l dc o n d i t i o n t h eo b j e c t i v eo ft h es t l l d yw a st o p r o p e r l ye s t i m a t et h ei n f l u e n c eo f e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o no f o r g a n i cf e r t i l i z e r , a n dt op r o v i d et h e o r yb a s i sf o rr e s o u r c em a n a g e m e n to f o r g a n i cf e r t i l i z e r , e f f e c t i v e l yu t i l i z i n gn i t r o g e n ，r e d u c i n gn i t r o g e nl o s sa n dp r e v e n t i n ge n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n t h ef i e l de x p e r i m e n ti n c l u d e d9t r e a t m e n t sw i t h4r e p l i c a t e s ；e a c hp l o th a d3s a m p l i n gp o i n t s a p v cm b ew i t hd i a m e t e ro f7c ma n d2 0g i l ll e n g t hw a se m b e d d e di ns o i l b o t t o mo fw h i c hw a s c o n n e c t e dw i t hap v ct u b ew i t hb i g g e rd i a m e t e rt h a tw a sf i l l e dw i t h1 - 2g i nq u a r t zs a n d a2 0gb a g w i t hd x 8 2a l k a l ia n i o ne x c h a n g er e s i nw a sp l a c e do nq u a r t zs a n dw i t ht w ol a y e r so ff i l t e rp a p e ro n t h et o p ，a n dt h eo r i g i n a ls o i l si nf i e l d sw a st h e np l a c e dp v ct u b et oc o l l e c tn 0 3 - n a n dt h es o i l si n 2 0c ms o i ld e p t hb e s i d et h ep v ct u b ew a sa l s os a m p l e dt od e t e r m i n et h ec o n t e n t so fn i t r o g e na n d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：( 1 ) t h ec o n t e n t so fn i t r o g e ni ns o i l sr a i s e dw i t l li n c r e a s i n ga m o u n to f o r g a n i cf e r t i l i z e ra p p l i e di n t ot h ea r t i f i c i a lg r a s s l a n d t h eo r g a n i cf e r t i l i z e ri t s e l f c o u l di n d u c en 0 3 - n l o s s ，a n dt h el e a c h i n ga m o u n to fn 0 3 - nr a i s e dw i t hi n c r e a s i n ga m o u n to fo r g a n i cf e r t i l i z e r t h e c h a n g e so f n h 4 - ne n dn 0 3 - nc o n t e n t si ns o i l sw e r cd i f f e r e n ta t t e rg o a tn l a n l j a ea p p l i c a t i o n c o n t e n t o f n h 4 - nd e s c e n d e dw h i l et h ec o n t e n to f n 0 3 - nw a si n c r e a s e d ( 2 ) t h e r ee x i s ts e a s o n a ld y n a m i c so f n 0 3 - na c c u m u l a t i o ni ns o i l sa f t e rg o a tm a n u r ea p p l i c a t i o n n o r na c c u m u l a t e di ns o i l si nw i n t e r e n ds p r i n gb e c a u s eo f l o w e rt e m p e r a t u r ea n ds l o w e rg r o w i n gs p e e do f f o r a g e t h el e a c h i n ga m o u n t o f n 0 3 - ni ns o i lw a sa l s os m a l ld u et ot h el o w e rr a i n f a l ld u r i n gt h i sp e f i o d i ns u n l l i l e i , a l t h o u g ht h e f o r a g eg r e ws l o w l ya n dc o n s u m e dl e s sn i t r o g e n ，t h et e m p e r a t o r ea n dr a i n f a l lw e r eh i 【g i la n dt h e m i n e r a l i z a t i o no fo r g a n i cn i t r o g e nw a so b v i o u s ，t h el e a c h i n ga m o u n to fn 0 3 - nr e a c h e dap e a k i n 旧剐坩 ；m 耄| 塞汀 n 9 p u e j 1擎甜m ，1( 协n舭旷r_玎ti t f 一| a dm 蛳温协 廿c v = = a p 汜= 吾帜印眦踟蜀叩沁计b 陀“ 黜茹 l，1r-=埘h 脏翔萋晷制 ”珞缸 d n p引毗g h h f叫k m m呻砌 两南大学硕七学位论文 t h e r eh a dn oi n s t a n ti n c r e a s eo f l e a c h i n ga m o u n to f n o r na f t e rm a n u r ea p p l i c a t i o n ( 3 ) t h ec o n t e n t s o fa v a i l a b l ep h o s p h o r a sa n dt o t a lp h o s p h o r u si n s o i li n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n ga m o u n to fg o a t m a n u r ca p p l i c a t i o n i tm e a n tt h a tt h es o i la b s o r b e dp h o s p h o r u sa n da c c u m u l a t e dm o r ep h o s p h o r u s w i t h l o w e rl e a c h i n ga m o u n tf r o mt h es o i l ( 4 ) t h ec o n t e n t so f n i t r o g e na n dp h o s p h o r u si nt h es o i lw e r e h i g h e ri nt r e a t m e n tw i t hd e e pa p p l i c a t i o nt h a nt h o s ew i t hs u r f a c ea p p l i c a t i o n d e e pn l a n u r e a p p l i c a t i o nc o u l da l h a n c ee f f i c i e n c ya n dr e d u c el o s s e sf r o ms o i ls u r f a c e ( 5 ) t h eg r a s sy i e l dw a s s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e db ya p p l y i n gg o a tl n a n u r e w h e nt h ea p p l y i n ga m o u n tr e a c h e d4 5 0 0 0k g m 2 ， t h eg r a s sy i e l dw a st h eh i g h e s t ( 4 0 3 1 5k g h m 2 ) i nd e e pa p p l i c a t i o nt r e a t m e n t w h e na p p l y i n g m n o o n to f m a n u r ew a sb i g g e rt h a n4 5 0 0 0k g c h m 2 ，t h eg r a s sy i e l dd e c r e a s e d i tm e a n tt h a tt o oh i g h e r a m o u n to fm a n u r ea p p l i c a t i o nt h a te x c e e d e dt h ea m o u n tn e e d e db yg r a s sw o u l dr e s u l ti nn u t r i e n t s a c c u m u l a t i o ni ns o i l ，w h i c ht h e nl i m i t e dr o o tg r o w t h i ns u r f a c em a n u l _ ea p p l i c a t i o n ，t h eg r a s sy i e l d i n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n ga m o u n to fn l a n u l t h ey i e l da p p l y i n g7 5 0 0 0k g 加一m a n u r ei ns u r f a c e m a n u r ea p p l i c a t i o nw a ss i g n i f i c a n t l yl o w e rt h a nt h a ti nd e e pn l a n u r ea p p l i c a t i o no f 4 5 0 0 0k e c h m 2 ( 6 ) t h ee x p e r i m e n t ss u g g e s t e dt h a tt h er e c o m m e n d e da m o u n to fg o a tm a n u r ea p p l i c a t i o ni na r t i f i c i a l g r a s s l a n dw a s4 5 0 0 0k g h m 2 山er e c o m m e n d e db r e e d i n gn m b e ro f g o a tw a s2 7p e rh e c t a r ei nt h i s k i n do f g r a s s l a n d k e y w o r d s ：a r t i f i c i a lg r a s s l a n d ；s o f t ；g o a tm a n u r e ；n i t r o g e n ；p h o s p h o r u s 独创性声明 学位论文题目：三噻庄匡地旦芏耋釜鲑工王蔓垫圭夔氢璧盒量变丝 趣堡 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者：隈阳矸签字日期：。咿7 年6 月) 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：囹不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：翮研 签字日期：伽们年多月日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址 萎霉菩翥：妻冀童月二日签字日期：。弘m 夕年莎月二日 电话： 邮编： 第一章文献综述 随着现代农业生产的高度专业化与集约化，农业对无机化肥的依赖性不断增加。过量使 用化肥和使用比例失调，不仅造成土壤保水保肥能力降低，氮污染物的流失量也在增加。与 无机化肥相比，有机肥被认为可减少对环境的污染，同时可促进农业生产养分的可持续管理 ”1o 因此，由传统农业向有机农业的这种转变受到了地方政府广泛关注”1 。瑞典议会就通过 一项法律来规定2 0 0 5 年前2 0 的农业耕地必须施用有机肥料。然而。过量使用有机肥，即使在 最佳的管理措施下，也会引起水体和空气污染，肥料的利用效率也将下降”1 。 1 1 有机肥料的分类及特点 有机肥料按其来源、特性和积制方法，可以分为以下四类： 1 1 1 粪尿肥 包括人粪尿、畜粪尿、厩肥等，以人、畜粪尿为主。人粪尿占有机肥构成的9 8 ( 1 9 8 3 ) ， 属于高氮营养型的有机肥。我国农村人口有9 亿，如以人粪收集利用率为6 0 、人尿3 0 计 算，折合为成年人，每年就可积攒人粪尿1 6 0 0 多亿千克，相当于9 0 万吨氮素、2 8 万吨磷素 和3 4 万吨钾素0 1 。 家畜粪尿是指猪、马、牛、羊等家畜的排泄物，其排泄量与家畜种类、年龄、饲料情况 等有关( 表卜1 ) 。 表卜1 猪、牛、马、羊的排泄量( k g 头) t a b l e1 - 1p i g ，c o w , h o r s e ，s h e e pe x c r e t i o n 家畜粪尿的成分很复杂，主要是各种有机物质和无机盐类。家畜粪的主要成分是纤维素、 半纤维素，木质素、蛋白质及其分解产物，如脂肪酸、有机酸以及某些无机盐类；家畜尿的 成分是水和水溶性物质，主要含有尿素、尿酸、马尿酸和钾、钠，钙、镁等无机盐类。粪尿 两南大学硕f 学位论文 中含有一定数量的有机质和氮磷钾及微量元素等( 表l 一2 ，表卜3 ) ，还含钙0 1 1 3 4 ，镁 0 0 7 0 2 6 ，硫0 0 5 0 2 8 等”1 。 表1 - 2 家畜粪尿的养分含量( ) t a b l e1 2l i v e s t o c km r n u r cn u t r i e n tc o n t e n t 水分有机质 n p 2 0 5k 2 0 粪 8 21 500 5 60 4 0 0 4 4 尿 9 22 5o ，1 2o 1 2 0 9 5 粪8 31 45n 3 202 50 1 5 尿 9 43 00 5 0 0 0 30 6 5 粪 7 62 0 00 5 50 3 0 0 2 4 屎9 06 5 1 2 00 0 11 5 0 粪 6 52 8 0 0 6 50 5 00 2 5 尿8 77 21 加0 0 3 2 1 0 表1 - 3 畜、禽粪中主要大量营养元素和微量元素含量( 干重基础) t a b l e l 3 l i v e s t o c k p o u l t r y f e c e so f a l a r g e n u m b e r o f m a j o r n u t r i e n t sa n d t r a c ee l e m e n t s l nd r y w e i g h t 项目牛粪 猪粪羊粪鸡粪 全氮 水解氮( n a gk g _ 1 ) 虬- n ( m g - k g t ) 全磷 有效磷( m g k g 1 ) 有效磷占全磷 全钾 有效钾( m g k g - ) 有效钾占全钾 全硼量 有效硼 全锌量 有效锌 全锰量 有效锰 全钳量 有效钼 全铁量 有效铁 全铜量 1 7 3 2 0 0 0 1 5 9 0 o _ 8 3 2 9 0 0 3 5 0 7 4 5 9 4 0 8 0 2 2 8 2 7 1 8 7 1 1 9 3 5 5 6 2 9 3 7 n d 1 9 5 2 6 9 3 1 6 7 2 9 1 4 1 4 0 2 6 2 0 1 3 3 3 1 4 0 2 4 1 0 0 7 2 8 0 7 3 2 1 7 2 6 1 9 9 1 6 2 2 6 l 5 5 5 秸秆肥。杂肥 绿 肥”。 1 2 施肥与环境 施用有机肥料( 粪肥，绿肥) 一个很大的缺点就是该肥料中氮的释放决定于环境因素。 有机物质中氨基酸和杂环氮的转化，经过还原成n 1 4 - n ，并随后氧化成n 0 3 - n ，是由大量的 土壤微生物来完成的。微生物的代谢活动决定于土壤条件，低温或干旱，微生物活动减弱， 有效氮的释放速度也减低。干旱的春天，把粪肥犁翻入土几乎没有什么分解，从而当作物最 需要氮的时候，仅极少量的氮是有效的。如果干旱季节接着是多雨的夏季或秋季，则有机氮 的矿化很迅速，所提供的氮素又不再为作物所需要，可能部分被淋失而造成污染”1 。 磷酸盐常常是湖及溪流中藻类生长的限制因子，并且湖水或溪流水中磷酸盐的含量增加 同富养化程度常常有着不同的趋势。低于o 0 1 p p m 的磷的范围被认为是藻类生长受限制的养 分l 临界水平，有时把湖、溪和富养化归咎于磷酸盐肥料使用的增加。然而，磷酸盐易被土粒 固定，从农田淋失到湖、河中去仅是很少的。淋失不受使用磷肥的影响，而决定于底土中原 有磷酸盐的溶解性。 地下水、蓄水层和地表水中硝酸盐的含量水平，在相当程度上决定于土壤有机含量氮化 物的矿化程度，在秋季或冬季施用有机肥料( 厩肥、绿肥、液态厩肥) 会引起大量氮的损失， 因而可能影响地下水中硝酸盐含量。必须指出，在未开垦的土壤上也发生硝酸盐的淋失，因 为通过土壤微生物的活动产生n 0 3 是一个自然过程”1 。 有机态转化成n 0 3 - n 的矿化率显著地影响氦的淋溶速率”1 。据p f a f f ( 1 9 6 3 ) 报告，冬季降 雨淋溶的氮主要来自秋冬被矿化了的有机氮，如果秋天施用有机肥料，测n 0 3 - n 的淋溶速率 特别高。在欧洲条件f ，冬天n 0 3 - n 从剖面中淋溶的范围很小，即使是n o ，- n 特别容易淋溶 的砂土，夏天虽可移动到较深七层，但仍保留在植物根系分为之内( d a mk o f o d 和k i e l l e r u p ， 1 9 7 0 ) 。o g u s 和f o x ( 1 9 7 0 ) 的研究工作观察得很清楚，比较了不同深度土层中无芒雀草所吸 收氮的情况，甚至深入6 0 c m 的深度，经过5 0 天的试验期间，所施的氮吸收了一大半。吸收 这样多的氮可能主要是因为，n o ，比较容易转移到上层土壤的关系，这很大程度上取决于气 候条件。在温暖气候带夏季气候发生干湿交替，干早期间n 0 3 - n 从土壤深层移向表层，由于 土壤表层的根系通常较多。加强了作物的氮素营养( h a r m s e n ，1 9 5 9 ) 1 9 2 1 。 4 1 3 施肥对植物和土壤的影晌 畜禽养殖产生的粪便同许多工业生产产生的污染物不同，其中含有丰富的肥源。是宝贵 的资源。以1 9 9 5 年为例，全年畜禽粪便折氮，磷量分别为1 5 9 7 万吨和3 6 3 万吨。而同期我国化 肥施用量折纯量分别为2 0 2 1 9 万吨和6 3 2 4 万吨。畜禽粪便中的氮、磷含量相当于我国同期施 用化肥量的7 8 9 和5 7 4 ( 单正军。1 9 9 9 ) 。利用好畜禽有机肥，不仅可减轻畜禽粪便对环境 的污染。也可提高土壤肥力。改善土壤结构，是我国农业可持续发展的重要保证”1 。 许多试验表明”“，在施用有机肥后能促进牧草出苗、生长和刈割后再生，并提高产量。 这是因为粪肥中有机质含量高，在有效改善耕层土壤物理状况的同时，还可使土壤中c 0 2 浓度 明显增高，有利于光合作用的进行”1 ，故施有机肥后对苜蓿有明显的增产效果。 国外常运用多种措旅提高草地生产力，确保牧草的高额产量和优良品质。施用有机肥不 仅可以缓解其对环境的污染还可以提高牧草的产量和品质独联体学者b p o b c h m e p ， b a b a c h t b b 和b m f l a n y l l t k h h 等“1 的研究表明，施过粪水的杂种苇状羊茅和苇状羊茅的青 草混合青贮质量最好，如p h 值为4 2 4 5 ，作为最重要的保存条件的乳酸含量维持在总酸度的 5 8 7 1 之间，而施化肥和化肥一粪水混合肥料的青贮饲料中，乳酸度几乎比施粪水的低 5 0 ，而醋酸和酪酸的浓度相反，说明青贮饲料质量，施粪水的饲料要优于施化肥及化肥粪水 混台合肥料的。厩肥与化肥合理配合施用产量最高，在施用同等数量的营养物质时，厩肥一化 肥处理的比单施化肥处理的干草产量要高5 5 0 6 0 0 k g 舳n 2 ，并且厩肥与化肥混合施用土壤中 腐殖质含量增加，苜蓿草地最佳施肥量是施用厩i l e 6 0 t h m 2 ，氮j e g o k g h m 2 ，磷肥6 0 k g ，i l i n 2 ，在 此条件下3 年收获干草1 3 5 2 0 k g h m 2 。 容维中等( 1 9 9 6 ) 的研究表明施畜禽粪便对紫花苜蓿、复种箭舌豌豆的鲜草产量和株高 均有明显提高”1 。徐艳丽等( 2 0 0 5 ) 的研究显示均衡充足的有机肥施 j 能有效地促进草坪草生 长、改善草坪色泽及增强抗寒性“。 农田土壤普遍缺氮，氮是农业生产中晟重要的养分限制因子。施入的肥料氮对土壤含氮 量的影响决定于它在土壤中的净残留量。在一些长期试验中，都以有机肥料区的土壤含氮量 为最高，而化肥区仅略高于不施肥区1 “。但施入的无机氮肥很少能在土壤有机质中积累。有 机肥单施能显著提高土壤全氮和有效氮，但是其作用不如氮肥来的快“”，在有机肥中厩肥作 用优于绿肥和秸秆“”。关于施肥对土壤氮库速效养分的影响，刘杏兰等“8 1 认为，有机肥与化 肥配施能显著提高土壤碱解氮含量，而单施化肥，土壤碱解氮含量增加很少，处于维持平衡 的状态。崔文华等“也得出了相同的结论，欲提高土壤碱解氮含量水平，应施用有机肥料， 使土壤碳氮保持同步。 磷在植物大量营养元素中占有重要地位，然而，与其它大量营养元素相比，土壤磷的含 量相对较低。长期使用有机肥，尤其是厩肥能显著提高土壤有效磷含量“。长期施用化肥 或有机肥均可增加土壤有机磷和无机磷含量，但化肥主要是增加无机磷含晕，而有机肥则以 s 两南大学硕十学位论文 增加有机磷为主“。有机肥料也可促进土壤微生物活动和提高土壤中的微生物体磷含量”“， 后者具有较短的周转年龄因而对植物具有较高的有效性，是土壤磷库的重要成分。 汪芝寿、曹承福，孔令聪的研究表明“，有机肥与无机肥配合施用，能提高土壤肥力和 作物产量，改善和提高品质。长期单施n 、p 化肥，导致钾素养分含量f 降，物理性状变劣和 产量不稳。长期单施有机肥，能改善士壤理化性状，提高土壤肥力，但产量只能维持在一定 水平，很难高产。 欧阳克蕙等的试验显示施加有机肥后与不施肥和试验前相比较土壤p h 值都有明显提高， 这有利于莒蓿的生长，但未施肥的苜蓿地比试验前土壤p h 值有所下降”。施加有机肥后，土 壤有机质、全氮、全磷的含量均比试验前显著增加( p 灌溉水 渗漏 水”“。在降雨强度过大或人为排水的情况下，磷流失的量也越丈，田面水与田外水之间磷含 两南大学硕i 学位论文 量的相关系数为0 8 0 6 ，达到极显著水平”。土壤扰动情况对磷素的径流流失起一定的作用， 传统耕作土壤生物有效磷的流失量是免耕土壤的3 倍1 。磷的流失量还与植被、地形条件有 很大关系，一般盆地 丘陵 山地，丘陵山地中等坡度( 2 0 。左右) 磷的流失量最大1 。 1 6 存在问题及本研究的目的 1 6 1 存在问题 伴随畜牧业的规模化发展，动物粪便对环境的污染已引起人们的高度重视。根据国家环 境保护总局2 0 0 1 年开展的全国2 3 个省畜禽养殖污染调查的数据显示，1 9 9 9 年我国畜禽粪便 产生量约为1 9 亿t ，而我国各工业行业年产生的工业固体废物为7 8 亿t ，畜禽粪便产生量是 工业固体废弃物的2 4 倍。 与此同时农业对无机化肥的依赖性也在不断增加。过量使用化肥和使用比例失调，不仅 造成土壤保水保肥能力降低，氮污染物的流失量也在增加。与无机化肥相比，有机肥被认为 可减少对环境的污染，同时可促进农业生产养分的可持续管理。因此，由传统农业向有机农 业的这种转变受到了地方政府广泛关注。粪肥还田不仅可以减少畜禽粪便对环境的污染，还 可利用畜禽粪便减少土壤中氮、磷素的淋失。瑞典议会就通过一项法律来规定2 0 0 5 年前2 0 0 的 农业耕地必须施用有机肥料。然而，过量使用有机肥，即使在最佳的管理措施下，也会引起 水体和空气污染，肥料的利用效率也将下降。m a r d o t 和b a r t l e t t 的研究表明，以连续3 年累计商 j 区1 5 6 8 k g n h m 2 的液体牛粪施入果园，地下水n 0 3 j n 含量超过t o m g l 。因此有机肥的施用鼍特 别是羊粪施用量还需进一步的研究。 此外，重庆市云阳县结合肉羊产业化生产项目，陆续从外地引进大量的波尔山羊进行杂 交改良当地羊。由于当地处于长江流域中腹的三峡库区，因其地势崎岖，耕地匮乏，自然灾 害频繁，生态环境脆弱，传统饲养方式必使其面临天然草地退化、草畜矛盾加剧、市场发育 滞后等严峻挑战。 1 6 2 本试验研究的目的 综合考虑音禽粪便对环境的污染及其利用价值，结合具体客观实际，设立施用羊粪对人 工草地土壤n 、p 的影响的研究以期达到如下目的：探讨草畜配套体系中人工草地所能承受的 有机肥料和载畜量及测定田间氮素流失的技术方法，为合理评价有机肥对环境污染的影响程 度，为有机肥的资源管理，有效利用氮、磷，减少氮、磷流失和防治环境污染提供理论依据。 2 第一二章绪论 第二章绪论 由于农业生产要大发展，投入要大幅度提高，经济效益和农民的劳动价值也要重新评价。 相对而言，有机肥料的作用正在迅速下降、萎缩。有机肥料作为肥料的价值也正在为人们所 忽视。一种良好的资源已经发展成为环境的巨大污染源。这一点已得到世界各国的广泛重视， 并陆续出现了相应政策与措施。 在国外，美国环境学家m o r i b a u d o 等人利用1 9 9 8 年养猪业资源管理调查数据并考虑目前 动物粪肥处理的实际情况，研究了一定规模的封闭养猪场所需土地面积的对应关系，以便更 合理地通过土壤施肥的方式处理动物粪肥。根据美国洁净水法案的要求，大部分农场应 该增加大量的施用粪肥的土地面积，并改善农场的耕作模式及牲畜的经营模式，以使水质和 环境清新。 近年来我国集约化畜禽养殖业的迅速发展使畜禽粪便成为现代有机肥的重要来源。这些 畜禽粪便作为土壤改良剂施入农田，一方面可以提高土壤养分水平，改善物理条件，降低士 壤酸碱度，另一方面，由于大中型养殖场的畜禽粪便与传统意义上的有机肥的成分有很大的 差别。在大、中型养殖场中多以配合饲料喂养，从而导致畜禽粪便的性质发生了很大变化， 一般养殖场的畜禽粪便往往具有氮磷含量高特点。大型养殖场畜禽粪便的施用，易导致氮、 磷在土壤中的大量积累，极大地提高了氮、磷淋失和对地下水污染的风险性。因此，如何科 学合理地施用现代有机肥，对于维护土壤环境质量和确保农业的可持续发展具有十分重要的 意义。关于畜禽有机肥中n 、p 养分在土壤中的累积、转化及其对土壤、水体环境等影响的研 究目前尚较少。三蛱库区由于山高、坡陡、谷深，社会经济发展相对滞后，生态环境已经遭 到破坏，而生态环境和恶化又与贫困交织在一起，陷入了恶性循环。因此，研究畜禽粪便施 用对土壤中氮、磷的累积，转化和迁移以及对生态环境的影响，对提出集约化养殖场适宜的 饲养规模及音禽粪便安全农用策略与污染风险控制对策是十分重要的。 近几年，重庆市云阳县在实施国家“十五”计划攻关项目一肉羊产业化生产中，陆续从 外地引进大量的波尔山羊进行杂交改良当地羊。由于当地处于长江流域中腹的三峡库区，因 其复杂的地形地貌，库区地表成士过程缓慢，土层瘠薄，并且岩溶地区地下常发育裂隙、漏 斗、地下暗河，地表土壤容易流失，水十保持能力极差，导致研究区的自然环境先天比较脆 弱，传统饲养方式必使其面临天然草地退化、草音矛盾加刷、市场发育滞后等严峻挑战。因 此，为了解决这一问题，本试验的研究探讨草畜配套体系中人工草地所能承受的有机肥量及 测定田间氮素流失的技术方法，为合理评价有机肥对环境污染的影响程度，为有机肥的资源 管理，有效利用氮、磷，减f i n 、p 流失和防治环境污染提供理论依据。 两南夫学硕卜学位论文 第三章材料与方法 3 1 试验地自然概况 重庆市云阳县地处东经1 0 8 。2 47 - 1 0 9 1 4 ，北纬3 0 。3 47 3 1 0 2 7 。位于重庆市东北部，长江三 峡工程库区腹心地带。云阳镇区域地势总的特点是北高南低，相对高差达5 2 0 多米。山体坡 度由北往南逐渐变缓，上部坡角为5 0 3 0 ，下部为2 5 。l o o 左右，大致与岩层倾角变化相似。 云阳镇气候温和，降水充沛，四季分明，具有春早、初夏多雨，盛夏炎热多伏早，秋多绵雨， 云雾多，湿度大，冬暖无霜期长等气候特点。云阳镇日照时数处于中等，但年际变化大，最 多年1 7 3 6 5 小时，而最少只有1 2 4 0 6 小时，一年中分布也不均，8 月最高达2 3 0 小时以上， 1 l 、1 2 、1 、2 月较少，在8 2 5 小时以内，有冬秋寡照的特点。云阳镇从1 9 7 4 至今平均气温约 在1 8 6 c ，变幅在1 8 c 1 9 4 c ( 1 4 c ) 之间，平均所总积温6 8 0 9 5 c 。1 月平均气温7 5 c ， 为最冷月。最低气温低于o c 的累计天数历年平均0 5 天；8 月平均气温2 9 2 c ，为最热月， 气温在3 5 c 以上累计天数历年平均3 7 8 天，极端最高气温4 1 6 c ( 1 9 7 8 年8 月3 日) ，极端 最低气温- - m c ( 1 9 7 7 年1 月3 0 日) 。据气象部门统计，云阳镇降雨量分布不均匀，从1 9 7 4 1 9 8 5 年的降雨情况来看，平均在1 0 0 毫米以上的月份为5 l o 月，占总降雨量的8 2 7 0 0 ；l 、 2 ，3 、4 、1 1 、1 2 六个月只占总降雨量的1 7 3 ；冬季3 个月平均总降雨量为3 5 9 毫米，占总 降雨量的3 。全年月降雨量以1 月最少，7 月最多。其中，1 9 8 2 年7 月多达6 3 3 3 毫米，是 这1 2 年来最大的月降水量。无霜期约2 8 0 天 图3 1 为试验区降雨分布情况。 目 翟 世 0 5 0 l0 5 0 30 5 0 50 5 - 0 70 5 0 9 0 5 一l l0 6 - 0 1 0 6 - 0 3 0 6 - 0 50 6 - 0 7 月份 图3 一l 试验区降雨分布情况 f i 9 3 le x p e r i m e n t a lz o n ed i s t r i b u t i o no f r a i n f a l l 3 2 试验设计 重庆市云刚县水口乡枣子村肉羊养殖基地。草地为2 0 0 5 年5 月新建多年生混播人工草地。 混播草种为自三叶和鸭茅，条播，4 次重复，小区随机区组排列。小区面积为2 0 m 2 ( 5 m x 4 m ) 。 土壤类型为砂岩黄壤，基础养分见表3 - 1 。试验分为对照组( c k ) 、深施组( a ) 和表施组( b ) 。 有机肥的一般施川最为1 5 0 0 0 3 7 5 0 0 k g h m 2 ，由r 羊粪水份含营少，各养分浓度较高，因此 施用羊粪时其施_ 【l j 域可相对降低”。本试验采用以f 五个施肥梯度： t 4 啪啪娜枷啪啪o 第四章试骑结果 0k g 2 0 m 2 ；1 5k g 2 0 m 2 ；2 2 5k g 2 0 m 2 ；3 0k g 2 0 m 2 ：3 7 5k 2 0 m 2 ，施肥处理与施肥鼍详见表 3 2 。肥料为腐熟的羊粪，行间挖1 0 c m 沟为深施：直接施于士表为表腌。施肥时间分别为2 0 0 5 年7 月、9 月、1 1 月和2 0 0 6 年1 月、4 月。 表3 - 1 供试土壤基本理化性质 t a b l e3 - 1t h es o i lp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s 砂岩黄壤 7 3 2 0 7 10 3 3 1 35 6 0 8 02 4 7 4 9 74 51 85 i l 本试验采用s r c ( s o i l r e s i n c o r e ，土壤一树脂一柱) 装置测定原态条件下土壤氮、磷状 况。试验共设3 6 个小区，9 个处理，每个处理4 个重复，每小区布置3 个点，即每个处理共有1 2 个点。用一个直径7 c m ，长度2 0 c m 的p v c 管嵌入土壤，p v c 底部与另一直径稍大，盛有l 2 c m 石英砂的p v c 连接，在土壤与石英砂连接处垫两层滤纸，在滤纸之间放d x 8 2 型强碱性阴离 子交换树酯，用于收集下渗的硝态氮( 图1 ) 。然后紧靠该管，用土钻取土2 次，深度均2 0 c m ， 放入塑料袋，以备测定培养开始时的n 、p 含量。 图3 - 2 土壤一树脂一柱装置 f i 9 3 - 2s o i l r c s i n o l u m nd e v i c e 两南大学硕f 学位论文 3 3 试验羊粪来源 试验羊选用波杂羊，日粮中青饲料与配合饲料比例按7 ：3 计算。并根据成羊对饲料能量、 蛋白质、必需氨基酸、非必需氨基酸的最适比例与需要水平，采用营养平衡思路设计饲料配 方，在配合饲料中添加合成氨基酸，同时在日粮中选用植酸酶含量高或植酸含量低的饲料原 料。本试验所用精料的配方见表3 - 3 。羊舍采用楼式设计，羊舍面积以每只羊1 5 平方米，设 草架、饲槽和饮水设备，草架长度按3 0 厘米只，饲槽长度3 0 厘米只，自动饮水器沿墙设 置，每3 米安装一个。在楼式羊舍粪床的斜面铺设双层塑料布，在粪床出口设粪、尿收集袋。 羊粪便进行腐熟堆肥处理( 4 5 天以上) 后还田施入试验地。每次施肥前，采集堆肥，风干过 o 2 5 毫米的筛予，测定氮、磷含量( 见表3 4 ) 表3 - 3 精料的配方组成 t a b l e 3 3t h ef o m u l ad i e tf o rg o a t 饲料种类精料组成( ) 玉米2 级 豆粕( 4 3 ) 莱柏( 3 6 5 ) 棉籽粕( 4 0 ) 碳酸钙 磷酸氢钙 麸皮( 1 65 ) 食盐 赖氨酸( 7 8 ) 蛋氨酸( 9 9 ) 酶制剂 预混料 营养水平 c p d e ( m j k g ) c a p ：i 预混料为由重庆市畜科院提供的羊、牛专用预混料。其主要成分为：f e 0 7 4 z n 05 2 c a i l 8 ，m n 0 1 5 - 1 0 0 8 c 0 4 57 p p m 1 6 乏| m 7 m 似 蝴 咖 。 ：2 嘣 第阴章试验结果 表3 4 每次施入土壤的堆肥的氮、磷含量( ) t a b l e3 - 4c o n t e n t so f n i t r o g e na n dp h o s p h o r u si ns h e e pm a n u r et h a ta p p l i e di n t