变“废”为宝——畜禽粪便施肥量核算
畜禽粪尿里含有许多植物生长所需要的营养元素，可以促进作物的生产，增强土壤的生物、物理和化学性质。当其养分用于肥料时，粪便可成为畜禽业务的资源。
（1）可用于土地施用的粪肥的养分含量;
（2）如何确定粪肥施用量，以及是否需要补充肥料以最大限度地增加作物产量;
（3）如何采取有效的管理措施来最大限度地提高畜禽粪尿的的施肥潜力。
畜禽粪尿中的营养物质的类型和数量以及营养物质最终被植物吸收利用的比例差别很大。影响粪肥营养价值的因素有：饲料的种类、饲料量、粪尿的收集和储存方法、畜禽卧床垫料、冲洗水量、施用时间和施用方法、土壤特性，作物种类、气候条件等。
饲料中各种元素（铜，砷等）和无机盐（钠，钾，镁，钙等）含量的增加会增加其在粪肥中的浓度。人们常常担心的有机肥中的重金属和盐分超标，是由于过量施肥造成的。所以需要定期进行土壤性状测试和肥料分析，以监测土壤中营养物质的平衡状况，特别是在施用大量粪肥的土地上，更要经常做检测。从环境角度来看，适量施用有机肥和限制大水漫灌式的施肥，也能满足种植作物的需求。
畜禽垫料和冲洗水进入畜禽粪尿中，稀释了肥料的营养浓度并降低了粪尿的价值。另一方面，掺入粪尿的（饲养过程中遗撒）饲料增加了营养物浓度。饲料溢出，以及搅拌不充分会导致沉淀物在粪尿液体系统中堆积和沉淀，增加了粪尿的清理和泵送难度。
畜禽舍的类型和粪尿输送方式会极大的的影响粪肥中氮（N）的浓度（表1）。当粪尿在阳光直射下自然烘干或者放置在风吹雨淋等自然情况下，主要的N损失就会发生。相比之下，粪尿在一个完全覆盖的设施中储存，其氮的损失会小很多。长期处理或储存系统（如氧化塘或自然存储塘）中氮的损失最大。
表1.不同处理和储存方法造成的氮损失率
除了开放式储存塘处理系统外，其他处理方式所造成的钾（K）和磷（P）损失都较小（5％至15％）。在一个开放的自然储存状态，通过地表径流或者淋溶，会损失40％到50％的钾和磷。但是，大多数钾和磷可以通过径流控制系统（沉淀池，滞留池等）得以保留在粪尿中。在开放式存储塘系统中，有50％到80％的粪便中的磷会沉淀在污泥层中，因此，如果仅仅是抽取上清液（无搅拌）用作施肥的话，磷将很难施用到土壤中。
液态有机肥如果在施肥的时候立即进入土壤中，则可以实现粪肥的营养价值最大化的利用。此时，氮在空气中或者地表径流中的损失最小。粪肥融入土壤中以后，土壤微生物开始分解粪肥中的有机物质，从而使得植物更快地吸收营养物质。另外，将液态有机肥渗入到土壤中可最大限度地减少臭气的排放，保护自然环境。
表2. 有机肥不同施用方式下氮N的损失率
*施用后4天内的粪便中全氮的百分比。
一般而言，钾和磷的损失不受施用方法的影响；但是，注肥的施肥方式可以减少由于地表径流造成的钾和磷损失。尽可能均匀地施用粪肥，以防止铵氮或其他无机盐的局部浓度偏高或者偏低，影响种子萌发和作物产量。
在作物种植日期之前施用粪肥，可以最大限度地提高粪肥中营养物质的利用率，特别是在高降雨量地区和具有快速渗滤作用的多孔土壤（如沙壤土）中。
有一点要注意：施用有机肥后不要立即种植作物。因为施用有机肥后，在土壤表面附近会堆积盐分，另外因有机氮分解而产生的暂时过量的氨也会降低种子的发芽率并影响幼苗生长（烧苗）。因此很多地方选择替代方案：改为后期施肥（秋季施肥）。尽管秋季施用有机肥可能导致总氮损失5％至10％，但有充足的时间保证土壤微生物分解有机肥并释放其在下一个作物季节使用的营养物质。秋季施肥对含有大量有机物质的固态有机肥尤其有利。
对于沙质或含有砾石的土壤类型，在整个作物生长季节内，有机肥均可经常使用，采用少量多次的方法，以减少对环境的影响和最大限度的促进植物生长。对于坡度在10％以上的地块，则不能采用喷洒或者地表施肥的方式，此时应采用注肥（注入地表以下5-15cm）的方式施肥。
在有机肥施用过程中，并非所有的营养物质在施用当年都能被作物吸收利用。要被作物利用，肥料中的营养物质必须以水溶性形式从有机物质中释放出来。肥料氮以铵（无机）和有机形式存在。作物有可能在有机肥施用当年吸收所有可以使用的铵态氮。然而，有机形式的氮必须在植物使用之前“释放”。也就是说：在植物可以使用氮之前，有机氮必须转化为铵（NH4+）或硝酸盐（NO3-）。大约75%的总氮会在施用当年被农作物吸收利用，其余25%的氮会在下一个作物季节被吸收利用。
然而，氮的有效性受土壤、气候等因素的影响非常大。相反，在有机肥施肥当年，几乎所有肥料中的磷和钾都可被作物吸收利用。
表3列举了每千磅体重畜禽排泄的粪尿所含营养物质磅数。各个牧场的粪肥营养成分可能与此处显示的数值有差异。但是，这些数字可以作为指导牧场规划施肥的原则。
表3.每1000磅活体重畜禽排泄的粪尿中每年的营养物质磅数（磅Pound）
*元素钾和磷转化可以如下进行：将P2O5转化为元素磷，乘以0.44;将K2O转化为元素钾，乘以0.83。
在实际操作中，只能通过实验室检测和分析确定土地（耕地、草地、改良地等）可施用的有机肥的数量。但您可以使用表1，表2和表3来计算粪肥的近似营养价值。用表3的营养物质总量，减去存储和处理损失（表1）和施肥损失（表2），就可以获得施用时可用的营养物质。通过这些数据，您可以估算出施用于特定作物面积的肥料量，以及作物是否需要额外的商业肥料（如化肥、尿素、磷肥、钾肥等化学肥料）。如果知道每年从畜牧场中可获得的营养物质数量，则可以确定粪肥处理（施肥）需要多少土地量。表4给出了各种作物的营养需求。施用于土地的营养物质，不能超过作物的营养需求量，否则就有施肥过量的风险。
表4 不同作物的N，P2O5和K2O营养需求
上表给出的数字是收获和地上未收获部分的作物总量。这些数字是平均产量的估计值，仅作为一般准则使用。在大豆和小麦上，1bu=27.216kg；在玉米方面，1bu=25.401kg。
1英亩=6.07亩
1磅Ib=0.4536kg
舍饲饲养存栏1000头育肥猪的猪场，（平均每头体重125磅）。粪尿储存在储存池中。如果这些粪尿每年通过灌溉方式施肥于种植玉米的耕地中，耕地产量：150蒲式耳/英亩，需要多少英亩耕地来承载这些粪肥？
步骤1.确定作物的营养需求
从表4可以看出，150蒲式耳产量的玉米需肥量：
N = 170磅/英亩
P2O5 = 80磅/英亩
K2O = 215磅/英亩
步骤2：从表3中确定肥料的营养价值
粪便中排泄的营养元素/年/动物单位：N = 164，P 2 O5 = 124，K 2 O = 132.
存储损失（表1）降低氮含量80％，施肥损失（灌溉方式）降低30％（表2）。则可以利用的N为：
164×(1-80%)×(1-30%)=23磅。这意味着只有23磅的N/1,000磅动物单位可被作物利用。
在平均125磅/头的情况下：
畜禽单位的总重量=1,000头×125磅/头=125,000磅
畜禽单位总量= 125,000磅/1,000磅/动物单位= 125动物单位
要确定每种营养素的总磅数，则用动物单位数乘以单位值：
N = 23×125 = 2,875磅
P2O5 = 62×125 =7,750磅*
K2O = 66×125 = 8,250磅*
*假设P和K只有50％的利用率。这是一个常规选择的值
步骤3.确定最大营养物利用率所需的亩数
将每种养分的总磅数（来自步骤2）除以每英亩所需养分的磅数（来自步骤1）。
英亩需要量N = 2,875/170 = 16.9英亩
英亩需要量P2O5 =7,750/ 80 = 96.8英亩
英亩需要量K2O =8,250/ 215 = 38.4英亩
因此，如果营养物质被充分利用，P2O5是决定种植面积的主要因素。应施用超过96.8英亩的粪肥以确保肥料的最大利用率（在实际操作中，P和K通常的施用量可超过规定值）。此时，N和K2O的量不足，则需要用含有N和K2O的化学肥料来补充。
步骤4.确定所需的补充肥料量（总需求 - 供应）
由于粪肥施用面积超过96.8英亩，因此需要下列总量的N，P2O5和K2O：
N = 96.8×170（来自表4）= 16,456磅
P2O5 = 96.8×80（来自表4）= 7,744磅
K2O = 96.8×215（来自表4）= 20,812磅
补充营养物质的需求量，可以通过从所需的总营养物质中减去有机肥中的营养物（来自步骤2）来确定，如下所示：
补充N需要= 16,456-2,875 = 13,581磅
补充P2O5需要= 7,750-7,744 = 6磅（可忽略）
补充K2O需求= 20,812-8,250 = 12,562磅
必要的管理技术将有助于确保将粪肥安全有效地应用于土壤：
1.尽可能的将粪肥注入土壤中，以减少地表径流和臭气排放问题。否则就需要距离其它构筑物或建筑物适当的距离：如溪流、池塘、沟渠、住宅和公共建筑物等。
2.合理的施肥时间，使臭气排放问题最小化，特别是在夏季。施肥时间宜选择在凌晨太阳还未升起之前或者晚上太阳落山后，气温凉爽的时候施肥。并且在风吹向人口稠密地区的时候严禁施肥。良好的施肥时间管理有助于避免邻居投诉。建议对单个畜禽场的粪尿营养成分进行实验室分析，并且对当地的土壤也进行营养含量分析。
3.尽可能将液态有机肥粪肥施于相对平坦的土地上。如果坡度超过10%，则宜选择注肥的方式施肥。
4.施肥之前需要搅拌集污池或者氧化塘，以把沉淀物与液体充分混合。从而确保营养物质的均匀施用。
5.在干旱天气情况下，推荐用稀释粪肥（储存塘或者地表径流液体）灌溉，以便在施肥的同时还为作物提供充足的水分。
6.如果粪肥施用于作物叶面上，则在施肥之后推荐用清水冲洗，以避免烧苗。
7.避免在容易发生径流的水饱和区或者上冻的土壤上施用液体有机肥。
8.一年中选择某个时间点，给作物一次充分的清水灌溉，以避免作物根部积累盐分。
9.当从集污池或者氧化塘提取粪尿的时候，要采取切实可行的安全措施。由于局部氧气不足或有毒气体积聚，很容易造成缺氧或者有毒气体窒息。尤其要避免在粪尿搅拌的时候，工作人员进入储存池大棚。
土壤化学和物理性质：如水分渗入速率，持水能力，质地和养分保持能力也影响土壤的安全施肥量。细质土壤的水分渗透率较低;因此，液态有机肥，尤其是储存塘的有机肥在没有径流的情况下施用的速率可能受限于土壤的渗透速率。另一方面，粗粒土壤具有很好的渗透性，并且可以接受较高的液体肥料施用率而不会产生径流。但是由于大多数粗粒土壤的交换（养分保持）能力非常低，在作物生长季节就需要施用较少量的粪肥或者少量多次，以尽量减少可溶性营养物进入地下水的机会。肥料中的有机质在粗粒土壤中比在细质土壤中以及在温暖潮湿的条件下更快速的分解，并且在潮湿温暖的环境中比寒冷干燥的条件下更快速的分解。然而，细质土壤会在土壤表层保持较多的营养物质，而该部分的营养物质可以很容易的被植物吸收利用。
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