农业资源与环境学报
JournalofAgriculturalResourcesandEnvironment
不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析
严正娟，陈
硕，王敏锋，宋梓玮，贾
伟，陈
清*
（中国农业大学资源与环境学院，北京100193）
合理利用畜禽粪肥中的大量磷素，不仅可节约磷矿资源，而且摘要：我国规模化养殖业的快速发展导致动物粪肥数量急剧增加，采集了52个典型养殖场的76个动物避免由于粪肥直接排放和农田过量施用所带来的水体面源污染问题。本研究结合调研工作，
采用Hedley磷分组方法，评价不同形态磷素在土壤中的移动性及其环粪肥样品，系统分析了不同粪肥中磷素含量及其组分特征，22.5、13.7、12.9、9.6gPkg-1和7.5gPkg-1，41.5%、66.4%、28.1%和36.8%。··其中粪肥中的有机磷占总磷的比例分别为33.1%、非反刍猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪和羊粪的平均含量分别为境风险，为合理磷素管理提供参考。结果表明：不同动物粪肥的全磷含量差异很大，
（牛粪和羊粪）中全磷和有机磷含量的1.7~3.0倍和动物粪肥（猪粪、鸡粪、鸭粪）中全磷含量和有机磷含量分别为反刍动物粪肥
2.1~3.0倍，非反刍动物粪肥C/P比（19~29）以鸡鸭粪肥中有机磷占全磷的比例最高；明显低于反刍动物粪肥C/P比（38~45），其中24.6%、19.4%、12.7%、34.4%和8.9%；反刍动物粪肥中活性磷（H2O-P和两者主要在NaHCO3-P和HCl-P组分存在差异。综上所述，NaHCO3-P）超过总磷的60%，两者均具有很高的的比例更高，而非反刍动物粪肥更易矿化分解的特征导致其可以很快释放活性磷，
NaOH-P、HCl-P和残余态磷分别为总磷的27.8%、32.8%、18.1%、15.2%和6.1%；而非反刍动物粪肥中的各磷素组分的比例分别为
NaHCO3、NaOH和HCl作为提取剂提取动物粪肥的磷素组分，NaHCO3-P、依次采用H2O、反刍动物粪肥中H2O-P、的磷素更易矿化；
磷素有效性。因此，长期而言，在等粪肥磷投入情况下，两者的环境风险差异不大；而在等粪肥用量情况下，非反刍动物粪肥中更高的磷素含量会导致更高的环境风险。
关键词：动物粪肥；磷组分；反刍动物；非反刍动物；磷素移动性X713中图分类号：
A文献标志码：
2095-681901-0031-09文章编号：（2015）
doi:10.13254/j.jare.2014.0283
CharacteristicsandAvailabilityofDifferentFormsofPhosphorusinAnimalManures
（CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China）
oflargeamountsofphosphorus（P）inanimalmanurecannotonlysavethefertilizerresource,butalsoavoidwaterpollutionfrommanuredueAbstract:Therapiddevelopmentofintensivelivestockindustryhasgreatlyincreasedthedischargeofanimalmanure.ReasonableutilizationYANZheng-juan,CHENShuo,WANGMin-feng,SONGZi-wei,JIAWei,CHENQing*
todirectdischargeorexcessapplicationinfarmland.Inthisstudy,Pcontentsandfractionationin76animalmanureswereanalyzedusingHedleyPfractionationmethodbasedonthesurveyfor52livestockfarms,andPmobilityandenvironmentalrisksindifferentmanureswereevaluatedasthereferenceformanurePmanagement.TheresultsshowedthatthereweresignificantdifferencesintotalPcontentofanimal
manures.ThemeanPcontentswere22.5,13.7,12.9,9.6gP·kg-1and7.5gP·kg-1,inwhichtheproportionoforganicPintotalPwere33.1%,41.5%,66.4%,28.1%and36.8%inpig,chicken,duck,cattleandsheepmanures,respectively.ThecontentsoftotalandorganicPinnon-ruminantanimalmanure（pig,chickenandduckmanures）were1.7~3.0timesand2.1~3.0timesgreaterthanthatinruminantmanure
（cattleandsheepmanures）andtheproportionoforganicPintotalPinpoultrymanurewashigherthanthatinothermanures.Pmineraliza原
,NaOH（NaOH-P）andHCl（HCl-P）.Thepro原ManurePwassequentiallyextractedbydeionizedwater（H2O-P）,NaHCO3（NaHCO3-P）portionofH2O-P,NaHCO3-P,NaOH-P,HCl-Pandresidual-PintotalPinruminantanimalmanurewere27.8%,32.8%,18.1%,15.2%and6.1%,respectively,whilethatwere24.6%,19.4%,12.7%,34.4%and8.9%innon-ruminantanimalmanure.ThesignificantdifferenceswereinNaHCO3-PandHCl-Pbetweenruminantandnon-ruminantanimalmanures.RuminantmanurehadgreaterproportionofliableP
2014-10-18收稿日期：
2012BAD15B01-4）（2012BAD14B04-2，基金项目：“十二五”农村领域国家科技计划课题
（1985—）作者简介：严正娟，女，四川平武人，博士研究生，从事养分管理与有机废物资源化利用研究。E-mail:[email protected]
*通信作者：陈清E-mail:[email protected]
tionwaseasierinnon-ruminantanimalmanurewithlowerC/Pratio（19~29）,comparedwiththatinruminantmanurewithC/Pratioof38~45.
—31—
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
,butthecharacteristicsofhighermineralizationratemightresultinfastreleaseofliablePinnon-（H2O-PandNaHCO3-P）intotalP（>60%）
ruminantanimalmanure.Bothruminantandnon-ruminantanimalshavehighavailabilityofPinmanures.Therefore,thecontributionoftionofthesameamountofP.However,duetothehigherPcontent,theformermaycontributetohigherenvironmentalrisk,comparedwithlatterbasedonapplicationofthesameamountofmanure.
Keywords:animalmanure;Pfractions;ruminantanimal;non-ruminantanimal;Pmobility
long-termapplicationnon-ruminantanimalmanuretoenvironmentalriskissimilartoapplicationofruminantanimalmanurewithapplica原
在过去20多年时间里，我国畜牧业得到了迅猛
发展，规模化程度显著提高。2010年我国生猪、肉牛、奶46%牛业、、主导22%羊、蛋产、78%鸡、肉鸡业；和与此85%的规模化比率分别为51%、23%、[1]，已经从传统的副业发展为农同时，规模化养殖业的发展导致
了大量粪肥的产生，其总量超过768百万（t干重），含磷（P）量为3.1百万t[2]。畜牧业的快速发展和粪肥在农田中的施用改变了全球磷素循环，增加了对水体环
境污染的风险。
据全国第1次污染源普查公报数据显示农业源是总氮、总磷排放的主要来源，
其排放量分别占排放总量的57%和67%，其中畜禽养殖业的总氮和总磷排放分别占农业源的38%和56%。粪肥施
用于农田是磷素主要循环途径，
长期连续大量施用粪肥所导致的磷素在土壤的累积及其对水体的污染问题已经成为全球关注的焦点。
相对于化肥而言，在相同磷投入下，施用粪肥对活性态磷的累积贡献更大[3-5]，而当前农田土壤中，尤其是菜田土壤中磷素过量累积
导致了极高的磷素损失风险。
粪肥中的磷素包括无机磷和有机磷，
其中一部分可溶于水，另外部分可与矿物结合或与有机体和重金属形成复合体[6]。不同的磷素形态对作物的有效性和
环境影响不同。一般认为，
无机磷能够直接被作物和水生生物利用，具有更高的作物有效性和环境风险性；然而近年来，有机磷在土壤有效磷供应和增加水
体污染方面受到了更多的关注[7-8]。有研究表明，水溶性有机磷是可以直接为作物所吸收利用的形态，
即使是难溶于水的有机磷经矿化后可持续释放出无机磷，对作物生长也极为有利[9]。在水生环境中，
短期内无机磷是水生生物最容易利用的形态，
是有效磷的主要组成，而有机磷则是长期的有效磷源[10]，对环境的影响不容忽视。许多研究指出了粪肥中有机磷的生物有效性[11-13]。
影响粪肥中磷素形态的因素很多，
主要包括粪肥种类、固液分离状况、清粪方式和处理方式等[6]。其中
粪肥种类是影响粪肥中磷素形态的一个关键因素，
不同粪肥由于动物消化系统以及饲料构成的差异[6，14]
，可
—32—
能导致磷的含量及其形态特征存在很大的差异，进而导致进入土壤和水体环境中后对磷素累积、转化和移动性的影响不同，影响生物利用和环境污染。采用土壤磷素分级方法研究有机物料中的磷素形态，有助于研究有机物料施入土壤后对土壤磷库和作物吸磷，以
及环境风险的影响。Hedley于1982年通过连续添加浸提剂，提出了一种新的土壤磷素分级方法，弥补了传统磷素分级方法不能及时反映土壤中磷素形态动态变化，以及不能兼顾无机磷和有机磷分组的不足，是目前公认的较为合理的磷素分级方法[15]，该方法及其
改进的方法在土壤研究中得到了广泛的研究。国外研究者将该方法引入到了粪肥磷素的研究中，
并得到了很H好的应用[16-17]。该方法将粪肥磷分为L-1O个部HCl、0.5分，
提mol最取·后，L5组，依次采用
2-1用每NaHCOH个2SO组4-H分3、中0.12O2又mol消分煮为·L-1提无取机NaOH残态和、余态有1.0磷机mol。态·2探明粪肥中的磷素形态对于正确评价粪肥对作物的有效性及其环境效应，提出合理的粪肥管理策略，具有非常重要的意义。因此本研究基于对典型养
殖场的调研，采用Hedley磷分组方法，系统收集不同粪肥样品进行分析，研究不同粪肥中磷素形态特征及
其有效性，为粪肥的合理管理、降低环境污染，提供理论依据。
1
1.1典材料与方法
规模2012型养化养殖年殖场粪场8进月，肥采集行通了过粪随机与调肥样抽研
品样采选择集。
所对调查北京的市养52殖个场养殖规模分别为：猪500~30000头，奶牛200~3700头3，肉牛200~5000头，肉鸡5000~300000模000~3化养殖000场数000量，只是，羊按200~24照中国畜000牧头年。鉴确2011定只52，蛋年个鸡
不同
规
饲养规模水平，把北京市的畜禽养殖场进行分类，并计算出每种畜禽不同饲养规模下的畜禽粪肥量及相
应的猪粪当量。在此基础上，
依据占总粪肥量比重最小的畜禽粪肥量确定北京市畜禽养殖场调研总数，
并
严正娟，等：不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析
根据每种畜禽不同规模水平下粪肥的猪粪当量比例来确定其调研的养殖场数量。再按照随机抽样方法，确定每种畜禽不同规模水平下进行样品采集的具体
养殖场。通过对北京市典型的23个猪场、7个奶牛场54个肉牛场、48个、
蛋鸡个鸭粪猪场、粪进2、行3个肉鸡场、8个蛋鸡场、2个羊场和个7羊个采粪奶样和牛，共粪获取76个固体粪肥样品，包括
5个、4鸭个粪肉。部牛粪分、3猪个场肉鸡分别粪获、取7个
了育肥猪、仔猪以及母猪的3种粪肥，而其他畜禽养殖场取了1个有代表性的粪肥混合样品。
固体粪便的采集采用多点取样法，直接从畜舍不同位置采集新鲜样品1.2，混样品合成1个有代表性1kg的样品。将采处理与集的样测定品带方法
回实验室进行风干处理后，
分别过2mm和1mm筛，置于封口袋中保存，
备用。有机碳测定按照有机肥行业标准（NY525—2002）进行，
采用重铬酸钾容量法[18]。粪肥磷分组采用修正的Hedley磷50分级方法。称取0.30.5mLNaOH-Pmol离·L心-1管）和NaHCO中，依次1mol3（采gNaHCO用过302mm3mL·L-1-P）去筛0.1离子的风干样品置于mol水·（LH-12O-PNaOH）、
入浸提液后，震荡16hHCl后（（25HCl-P、
毅C，200）浸提r·min。每-1）一，步离加心
滋18m滤000膜g，10min，4益），之后收集上层清液并过0.45[13，16，19]
。各部分提取中无机磷（Pi）含量的测定
采用钼锑抗比色法测定，全磷（Pt）含量采用过硫酸铵
氧化-钼锑抗比色法测定。有机磷（Po）的含量为全磷和
无机磷的差值。
HCl浸提后的土壤，采用浓H2消化-钼锑抗比色法测定获取残余态磷（Residual-PSO4-H2）O2。总无机磷含量为各部分无机磷的总和，
总有机磷含量为1.3各数据处理
部分有机磷之和加上残余态磷。采用Excel2011和Sigmaplot10.0进行数据处理和图表制作。
2
2.1全磷结果与分析
不同含量粪肥与全磷C/P含比
量存在较大差异，
猪粪、鸡粪、鸭粪12.9、牛、9.6粪和gP羊·kg粪中全磷的平均含量分别为22.5、13.7、-1和7.5gP·kg-1（图1）。总体而言，
非反刍动物（猪、鸡和鸭）粪肥中磷的含量高于反刍动物
牛和羊），其中以猪粪中磷的含量最高，
分别为鸡粪、鸭粪、牛粪和羊粪的1.6、1.8、2.4倍和3.0倍。这种趋势与饲料中磷的含量密切相关，
一般非反刍动物饲料40界30最外大值值75%平点位中均值2025%位值最小点位界外值值
[1**********]0
1006040200
n=46n=10n=5n=11n=2Pig
猪
Chicken
鸡Duck
鸭Cattle
牛羊
图1不同动物粪肥中全磷含量及其碳/磷比Sheep
值
Figure1TotalPcontentsandC/Pratioindifferentanimalmanures
中磷的含量在4.0~8.0gP·
kg-1之间,而反刍动物饲料中磷的含量在2.0~4.0gP·kg-1之间[20-24]。同一动物粪肥中磷素含量存在很大的变异性，
反映出了不同养殖场之间饲料配方的差异性，同时动物生长阶段、粪肥处理方式等也直接影响粪肥中磷素含量[6]。同样不同粪肥中有机碳的含量也存在很大的差异，猪粪、鸡粪306、同，、鸭有253粪机、碳248、牛粪和羊粪中有机碳的平均含量分别为
的、含349量g以C反·kg-1和370gC·
kg-1。与全磷不刍动物粪肥中较高，为非反刍
动物粪肥中有机碳的含量的1.2~1.5倍。这可能与反刍动物饲料以秸秆等粗饲料为主，而非反刍动物饲料则以谷物为主有关。粪肥中较低的有机碳含量和高磷含量导致低C/P比，猪粪中C/P比平均仅为18.9，分别2.2为牛粪和羊粪2.2.1粪猪有肥粪机中、磷磷C/P比的50%和42%。鸡和素粪无组、鸭机分粪磷
特征、牛粪和羊粪中无机磷的平均含
—33—
（（（
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
量2分别为15.2、8.2、4.7、6.9gP·kg-1和4.8gP·
kg-1（图倍）。。猪猪粪粪中、鸡无粪机、鸭磷粪含、量牛最粪高和，为羊粪其中他有粪机肥磷的的1.9~3.2平均含
量分别为7.3、5.6、8.0、2.7gP·kg-1和2.8gP·kg-1。非反刍动物粪肥中有机磷的含量较高，
为反刍动物粪肥中有机磷含量的2.1~3.0倍。总体而言，粪肥中有机磷的比例较低，其中鸭粪和鸡粪中有机磷占全磷的比例
最高，平均值超过了40%，猪粪和牛粪中有机磷占全磷的比例最低，
平均值分别为33.1%和28.1%。粪肥中有机磷的含量及其在总磷中所占的比例与动物饲料2.2.2结构水磷以及浸素形消提磷态
化系统密切相关。（H2也包括部分的有机O-P磷，）是，主要活性包括最强的溶磷于素形水的态无[13机19磷，25]
。，
不同粪肥中H2O-P的平均含量为1.8~4.9gP·kg，
-1，占
30界最外大值值2075%平点位中均值25%位值最小点位10界外值值
[***********]
n=48n=10n=5n=11n=2图2不同Pig
猪动物Chicken
鸡粪肥中有机Duck
鸭磷和Cattle
牛羊无机磷总Sheep
量
及其有机磷占全磷的比例
—proportionFigure2ContentsoftotalorganicandtotalinorganicP,34—
oftotalorganicPintotalPindifferentanimalmanures
andthe
到总磷含量的22.8%~34.0%（图3和图4）。其中猪粪和kg鸡粪中H-12和4.6gO-PP·kg的-1，含羊量粪最中高H，2O-P平均值分别的含量最为低4.8，
平gP均·值为1.8gP·
kg-1；H2粪较高，猪粪最低。O-P采用占总磷的比L-1例NaHCO则以鸡3粪提和取牛的机磷部分对于作物是被吸收吸附是在0.5有效矿mol物·
磷（NaHCO3-P）的表面的，
有机磷这部部分分易磷于，无矿化，短期内也能被植物利用，是活性较强的磷素形
态[13，
19，25]
。猪粪中NaHCO3-P的含量最高，平均值达到25Residual-P
HCl-Po20HCl-PiNaOH-PoNaOH-Pi15NaHCONaHCO3H3-Po-Pi10H22O-PoO-Pi
50
猪Pig鸡Chicken鸭Duck牛Cattle羊Sheep
图3采用Hedley磷分组方法测定的不同动物粪肥
各组分中磷的含量
Figuremanures3ContentsmeasuredofbyPHedleyatdifferentsequentialfractionsPextractionindifferentmethod
animal140Residual-P120HCl-PoNaOH-PoHCl-Pi
NaOH-PiNaHCO3HNaHCO3-Pi-Po
H22O-PoO-Pi
100806040
200
猪Pig鸡Chicken鸭Duck牛Cattle
羊Sheep
图4不同动物粪肥中不同磷素组分占总磷的比例Figure4Proportionindifferentofdifferentanimalmanures
PfractionsintotalP
严正娟，等：不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析
·-1，为其他动物粪肥NaHCO3的1.5~3.0倍。除去猪粪，
其他粪肥中NaHCO的3含量，表现为反刍动物粪肥（平均值2.5~3.1gP·-P含量
kg的-1）高于NaHCO非反刍均值占动物总磷粪的肥比（例平也均值1.5~2.2gP·kg-1）。3-PH32.8%）高于非反刍动物表现粪为肥（反平刍均值动物粪19.4%肥（）平稳O-P定态和磷，NaHCO。
23其施入土-P壤是后植具有物和更水高的因生生物可淋洗利用，或径为流引不起富营养化的风险[16]。猪粪中不稳定态磷的含量最
高，平均值达到9.5gP·kg-1，其次为鸡粪和牛粪，鸭粪和羊粪中最低。不稳定态磷占全磷的比例则表现为
反刍动物粪肥（平均值60.6%）高于非反刍动物粪肥
平均值44.0%）。
采用0.1mol·L-1是以化学吸附作用吸附NaOH于铁提铝取氧的化磷合（NaOH-P物，
为中）稳，主要定态磷，且以有机磷的比例更高[13，
19，25]
。NaOH-P的含量及其在总磷中所占的比例较低。猪粪、
鸡粪、鸭粪、牛粪和gP羊·kg粪中NaOH-P的平均含量分别为2.7、1.3、2.1、1.7-110.0%、18.0%和1.4、18.0%gP·kg-1和，18.7%为粪肥。
中总磷含量的12.8%、采用1.0mol·L-1结合形成的稳定矿物HCl，为高提稳取定态的磷（磷HCl-P，此部）分，是磷与含钙量及其比例以非反刍动物粪肥明显高于反刍动物。猪
粪g35.7%P、·kg鸡粪和鸭粪中HCl-P的平均含量分别为8.1、
5.0-1别和和40.8%5.4g；牛P·
粪kg-1和，羊分别粪中为HCl-P总磷含的量平的均33.6%含量分
、磷16.1%为1.6（Residual-P和g10.5%P·kg-1）。，为采和最用0.8稳HgP·
kg-1，分别为总磷含量的4定SO2的-H2有机O2消煮提取的残余态
磷部分[13，
19，25]
。相对与其他组分，
动物粪肥中Residual-P的含量及其占总磷Residual-P的比例最kg-1和1.0g的低·平。猪均粪1，为含、粪量鸡肥分别粪、中总为鸭磷2.3粪、牛粪和羊粪中含量、0.6的、10.2%0.9、0.5、gP·6.0%从、4.8%磷组和P分分13.4%kg-布的数。
3.9%、据来看，
非反刍动物中HCl-P占到了总磷的40%左右，而反刍动物中HCl-P的含
量低于总磷的16%；但是反刍动物粪肥中不稳定态磷
H2高于O-P非反和刍NaHCO3动物（图-P4））。的从含无量机约磷组为总分来看磷含量，非的反60%刍动，物粪肥中不稳定态磷无机磷的含量超过了无机磷总量的50%，而反刍动物粪肥中超过70%的无机磷为不稳定态磷；
粪肥中NaOH-Pi占总无机磷比例较低，反刍动物为12%，非反刍动物为5%~10%；不同粪肥
中HCl-Pi占总无机磷比例差异很大，
以猪粪中最高，占磷HCl-Pi到总无的组分来看的机含磷量的，仅粪为33.7%肥总中无，不机其稳磷次定态的为有8.8%~11.7%鸡鸭粪，
而牛机磷占总有。羊机从粪磷有中的
机
比例差异不明显，
在18.5%~23.0%之间；NaOH-Po占总有机磷的比例，反刍动物粪肥为30.1%~32.7%，
非反刍动物为16.7%~21.2%；
HCl-Po占总有机磷的比例33.4%~50.4%，反刍动物粪；粪Residual-P肥为13.2%~27.8%占总有机，磷非的反比刍例动物则以为
猪
16.7%和羊3讨论
。
粪中最高超过了30%，其他粪肥为9.4%~3.1粪本肥研究中中磷素含量猪粪、鸡及其粪、影响牛粪因、
羊素
粪中全磷含量范围分别7.6粪g为9.3~16.7、7.2~14.0gPkg-1P13.2~34.3、·和7.5~48.7、由此可、鸡·kg-1。Pagliari[6]汇总不同研究中的结果表明，猪8.6~30.4粪、牛以看出、粪，2.5~18.3、羊粪不同的研究中g中P·全kg磷含量范围分别为3.9~
-1和7.2~10.7gP·kg-1。对粪肥中磷素含量的报道差异很大。但是总体规律是非反刍动物粪肥中磷素
含量高于反刍动物[13，16]
。Pagliari等[13]的研究表明，
非反刍动物粪肥全磷含量平均为21.3gP·kg-1，是反刍动物（平均7.1gP·kg-1）的3倍，非反刍动物粪肥无机磷
含量比反刍动物粪肥高3~5倍，有机磷含量是反刍动物粪肥的3.5倍。本研究的结果也表明，
非反刍动物粪肥中全磷的含量和有机磷含量分别为反刍动物粪
肥中全磷和有机磷含量的1.7~3.0倍和2.1~3.0倍；然而除猪粪中无机磷的含量显著高于反刍动物粪肥中无机磷的含量外，鸡鸭粪中无机磷的含量与反刍动物
相比，并没有较大的差异。
就不同磷组分而中NaOH-P的结果显示，反刍动物粪肥中H2O-P、
NaHCO言，本研究3-P、NaHCO33%、18%、HCl-P3-P、、15%NaOH-P和和6%Residual-P；非反刍分别动物占粪总肥磷中的H228%O-P、磷的25%、
、、HCl-P34%和9%和Residual-P。这一结果与分别Pagliari为总
、19%、13%等[13]H的别占总、研究磷NaHCO结果相似，其研究表明，
反刍动物粪肥中2O-P3的-P、NaOH-P、HCl-P和Residual-P分
中H2为总磷NaHCO36%、36%、13%、8%和7%；非反刍动物粪肥
3分别O-P、
的34%-P、17%、NaOH-P、5%、41%、HCl-P和3%和。而Residual-PDou等[16]
的HCl-P研究结果表明和Residual-P，
牛粪中分别H2O-P占总、磷NaHCO的70%3-P、、14%NaOH-P、—35、6%—
、
（（
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
和和；鸡粪中2、
319%、、5%、、25%2%Residual-P。
分别为总磷的49%、
和动物粪肥中磷的含量及其组分受多因素影响，
包括动物种类、生长阶段、
饲料构成、清粪方式和粪肥储藏方式等[6，
26]
。动物种类不同，其饲料组成和消化能力存在很大的差异。饲料配方，
一般包括粗饲料、能量饲料、蛋白质饲料、矿物质饲料、
常规饲料添加剂5大类。一般对于牛羊等反刍动物，
基本都采用上述5大类饲料[27-28]，对于鸡鸭饲料配方，基本不包括粗饲料[29-31]，以谷物为主，其中富含植酸，而与此同时鸡鸭等非反刍动物消化系统缺乏植酸酶导致对饲料中
磷的消化和吸收效率偏低，
排出的粪肥中磷含量较高[14，
32-33]
，且有机磷含量及其占全磷的比例相对高，而不稳定态磷在总磷中所占的比例低于反刍动物。
尽管猪也是非反刍动物，但是其后肠能够消化植酸[34]，进
而导致了相对低的有机磷/全磷比。一些研究也报道了通过改变饲料组成改变粪肥中磷素含量和组成。低植酸含量玉米粒饲喂的猪产生的粪肥比饲喂传统玉米34粒g的P·猪kg粪肥含磷量低，含磷量分别为20gP·
kg-1和-1[35]；饲料中添加铁铝比钙更易降低奶牛粪肥中磷的溶解性[36]。不同的动物生长阶段影响粪肥中磷的含量，以猪为例，本研究的结果显示不同生长期
猪所排出的粪肥中磷的含量为：
母猪>肥猪>仔猪（数据未给出）。同一种动物粪肥中，
非常大的变异性反应出了不同养殖场中饲料配方的差异。
粪肥的固体和液体部分中磷含量也存在很大的差别。
Pagliari等[13]的研究表明，猪粪中液体部分磷的含量是固体部分的2
倍。不同清粪方式下产生的废水含磷量也不同，水泡粪的废水含磷量是干清粪下的废水含磷量的3倍。此外，不同的采样方式也影响粪肥中磷含量及其组分，本研究中的粪肥样品均为直接从畜舍采集的新鲜样品，而已有的报道中的一些分析样品为储藏一段时间后的样品，不同的储藏方式和时间均可能影响粪肥中
磷3.2的粪含粪肥量和肥中中磷组含素形态分。
有丰富及其的磷农学素养和分环境，且以效应
无机磷为主，进入son土壤溶液后，能够被作物直接吸收利用。Steven原[37]的研究结果表明，施入土壤的有机物料的C/P比，影响有机磷的矿化，
净固定和矿化发生的C/P比分别为大于300和小于200。而粪肥中C/P比一般都
低于50，因此施入土壤后粪肥的有机磷部分也极易矿化释放。并且，粪肥中磷不稳定态磷（H—36—
2O-P+过60%3的磷组）的组分分为超不过稳了定态总磷磷的，
具有很，高的反刍活动物性。更而超
即便是高稳定性的HCl-P，在有充分水分的情况，
也能溶于水[13]。Studnicka等[38]的研究表明，
粪肥和水的比例由1颐100增加到1颐1000，显著提高了水溶性的比
例。就目前我国而言，
大约1/3的粪肥磷进入了设施菜地中[39]，而大水漫灌是目前使用的主要灌溉方式，
mm每次灌溉量为60~70mm[40]，每季灌水总量大约为1000
[41]，这种灌溉方式无疑会进一步促进粪肥中磷的溶解。最近的一些研究已经表明，
相比与化肥而言，粪肥磷具有同等甚至更高的作物有效性[42-44]。因此，
粪肥可以被作为主要的磷源，部分或者完全取代化肥磷。而对于不同粪肥而言，由于其磷含量和组分的差异，因此在粪肥施用策略方面应有所不同。
非反刍动物粪肥中磷的含量为反刍动物粪肥中磷含量的1.7~3.0倍，因此在施用量上应该有所不同。在等量粪肥磷投入情况下，反刍动物粪肥中不稳定态磷的比例更高，在施用初期可能具有更高的有效性，
但是非反刍动物粪肥更易矿化分解的特征导致其可以很快释放活性
磷。尽管就作物生长的整个生育期而言，
粪肥磷和化肥磷的有效性差不多，但是有研究指出粪肥施用后的前一个月其有效性低于化肥磷[45]，而这种效应在非反
刍动物粪肥施用后的一个月，
可能表现更明显。因此，在等量粪肥磷投入情况下，相对于反刍动物粪肥，非反刍动物粪肥的施用，更需要注意作物生长前期的根层调控，以提高磷的有效性。
动物粪肥含有巨大的磷素资源，
如能合理循环利用，将节约大量的化肥资源；然而粪肥直接排放和不合理的农田施用所引起的磷素环境问题已成为目前亟待解决的问题。许多研究已经表明了粪肥施
用在土壤磷素累积的作用[46-48]。相同磷投入下，相对于化肥而言，粪肥对于磷的累积，
尤其是活性态磷的累积贡献更大[3-5]。Li等[49]的研究表明，粪肥投入导致的土壤Olsen-P增量为相等磷投入量化肥的3倍。大量磷的累积导致了极大的磷素损失风险。农田生态系统中，磷的损失包括淋洗和地表损失
（土壤侵蚀和地表径10%流）磷，水，两生生但大是通类，物更过据容淋报易洗道利用损一失般[50]的淋，因磷洗此素形的损，这态失仅部主要占总分磷为损一可失的旦溶进入
性水体其环境风险更大。在高磷固定土壤上，与无机磷相比，有机磷被土壤无机矿物的固定程度低，在土壤中具有更大的移动性，是土壤剖面磷素运移的主要形
态[51-53]，这种差别在低磷固定（高饱和度）土壤中减
严正娟，等：不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析
小[54]。NaHCO3过淋洗等途径损和失[17，
55]
2。反为刍动物不稳粪定态肥中磷含，
容有易更高通的不稳定态磷，因此施入土壤后具有非常高的通过径流和淋洗损失风险。而非反刍动物粪肥中更高的有机
磷含量，可能促进有机磷在土壤剖面的移动；同时极易矿化分解的特征导致其可以很快释放活性磷。因此，长期而言，在等粪肥磷投入情况下，两者的环境风险差异不大；而在等粪肥用量情况下，
非反刍动物粪肥中更高的磷素含量会导致更高的环境风险。
4结论
（1）不同粪肥全磷含量存在较大差异，
猪粪、鸡粪、鸭9.6粪g、P牛·kg粪和羊粪的平均含量分别为22.5、13.7、12.9、-1和7.5gP·kg-1，其中有机磷占总磷的比例分别为33.1%、41.5%、66.4%、28.1%和36.8%。非反刍动物粪肥中全磷的含量和有机磷含量分别为反刍动
物粪肥中全磷和有机磷含量的1.7~3.0倍和2.1~3.0倍，鸡鸭粪中有机磷占全磷的比例较高。
（2）非反刍动物粪肥C/P比（19~29）明显低于反刍动物粪肥C/P比（38~45），磷素更易矿化HCl-P（3）和反残刍余动物态磷粪便分别中为H总2O-P磷的、
NaHCO。
27.8%、332.8%-P、NaOH-P、18.1%、15.2%、
比例分别和6.1%为24.6%；而非、
反19.4%刍动物、12.7%粪肥、中34.4%的各磷差异和素8.9%组分的；两者主要在NaHCO3-P和HCl-P组分存在NaHCO（4）综上所述，反刍动物粪肥中活性磷（H。
23O-P和动物粪肥-P更）的易比矿例化分更高解，的特征导致超过总磷的其可60%以，而很非快反释刍放
活性磷，两者均具有很高的的磷素有效性。因此，长期而言，在等粪肥磷投入情况下，
两者的环境风险差异不大；而在等粪肥用量情况下，非反刍动物粪肥中更高的磷素含量会导致更高的环境风险。
参考文献：
[1]中国版社畜,2011:牧业年176-185.
鉴编辑委员会.中国畜牧业年鉴[M].北京:中国农业出Chinayearbook[M].AnimalBeijing:IndustryChinaYearbookAgricultureEditorialPress,Board.2011:China176-185.animal（industryinChi[2]贾nese）
原业大学伟.,我2014:国粪31.
肥养分资源现状及其合理利用分析[D].北京:中国农JIAmanureWei.StudiesontheevaluationofnutrientChinaAgriculturalandoptimizedUniversity,utilization2014:in31.arable（inChineselandresourcesofderivedfrom）
China[D].Beijing:[3]DamodarReddyandD,SubbafertilizerRaophosphorusA,RupaTonR.cropEffectsyieldsofandcontinuoussoilorganic
usephosphorusofcattlemanureinavertisol[J].BioresourceTechnology,2000,75（2）
:113-[4]Pizzeghello118.
propertiesplicationsinD,threeBertialkalineA,NardisoilsS,etafteral.long-termPhosphorusmineralformsandandmanureP-sorption
ap原ronment,2011,innorth-eastern141[5]LiumanureJL,LiaoWH,（1-2:58-66.Italy[J].Agriculture,EcosystemsandEnvi原Zhang）
ZX,etal.Effectofphosphatefertilizerand[6]assessment[J].oncropPagliarinureandPtheirH.VarietyAgriculturalyield,soilPeffectsandonsoilsolubilitySciencesaccumulation,intestphosphorus[M]//ofChinaandphosphorus,2007,theenvironmentalriskforms6（9）
HeZin:1107-1114.Q,animalZhangHmaL.原environment,AppliedmanureSpringer,andnutrient2014:141-161.
chemistryforsustainableagricultureand[7]CondronicsLM,Turneragricultureofsoilorganicandthephosphorus[M]//BL,Cade-Menunenvironment.ASA-CSSA-SSSA,SimsJBT,J.SharpleyThechemistryanddynam原Madison,AN.Phosphorus:Wiscon原[8]sin,GilesUSA.2005:87-121.
dance,CnureSpringer,andcyclingD,Cade-MenunnutrientandBJ.Phytateinanimalmanureandsoils:abun原chemistrybioavailability[M]//forsustainableHeZagricultureQ,ZhangHandL.Appliedma原敏163-190.
environment,[9]向植万物胜营养,黄
2014:与肥料,学李报学,垣2004,.土壤10（磷6素的化）
:663-670.学组分及其植物有效性[J].
XIANGingWan-sheng,HUANGMin,LIXue-yuan.Progressonfractiontocropsofsoilinphosphoroussoil[J].PlantandNutritionavailabilityandFertilizingofvariousSciencephosphorous,2004,fractions原663-670.（inChinese）
10（6）
:[10]phosphorusSharpleyAinN,agriculturalSmithS,Jonesrunoff[J].O,etJournalal.TheoftransportEnvironmentalofbioavailable
1992,21（1）
:30-35.Quality,
[11]tionVanderzeeandretentionC,RoevrosintheN,ScheldtChouL.estuaryPhosphorus（Belgium/Thespeciation,Netherlandstransforma）
原
fromthe106freshwater（1-2）
:76-91.tidallimitstotheNorthSea[J].MarineChemistry,
[12]Waldrip2007,phosphataseHM,activity,HeZ,GriffinavailableTS.soilEffectsphosphorus,oforganicanddairygrowthmanureofsorghum-
onsoil
[13]sudangrass[J].PagliariSoilScience,2012,177（11）
:629-637.phosphorusPH,LaboskiCAM.Investigationoftheinorganicandorganic
ity,2012,41（forms3）
:901-910.inanimalmanure[J].JournalofEnvironmentalQual原
[14]AjiboyetialandextractsB,AkinremioforganicOO,amendmentsHuY,etal.usingPhosphorusnuclearspeciationofsequen原
EnvironmentalX-rayabsorptionQualitynear-edge,2007,36structure:1563-1576.spectroscopies[J].magneticresonanceJournalof[15]HedleyphosphorusM,StewartfractionsJ,ChauhaninducedbyB.（6cultivationChanges）
inpracticesinorganicandandbyorganiclaboratory
soil
[16]Dou976.
incubations[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,1982,46:970-
Z,GalliganD,RambergC,etal.Laboratoryproceduresforcharac原
—37—
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
29terizing（2）
:508-514.manurephosphorus[J].JournalofEnvironmentalQuality,2000,
[17]MoyerreleaseB,duringSharpleysimulatedA.Phosphorusrainfall[J].formsJournalinmanureofEnvironmentalandcompostandtheir
[18]2000,中标准华人29有民（5机肥共）
:和国1462-1469.Quality,料[S].农北京业部:.中国NY525农业—出2012版社中,华2012.
人民共和国农业行业
MinistrytryofAgricultureofthePRC.[19]2012.standard:NY525—2012Agricultureindus原
He（inorganicfertilizers[S].Beijing:ChinaAgriculturePress,litterZQ,SenwoChineseZ）
N,MankoloRN,etal.Phosphorusfractionsin（tase1）
:hydrolysis[J].characterized304-312.JournalbysequentialofFood,fractionationAgriculture&coupledEnvironmentwithphospha-poultry
,2006,4
[20]佟版建社明,2003:,萨仁130-144.
娜,张
琪.饲料配方手册[M].北京:中国农业大学出
TONGBeijing:Jian-ming,ChinaAgriculturalSARen-na,UniversityZHANGPress,Qi.Manual2003:of130-144.feedformula[M].（inChi[21]nese原崔版富）
社春,2005:,郭晓32-43.
红,刘青.鸡鸭鹅饲料的配制[M].北京:中国社会出
CUI[M].Fu-chun,Beijing:ChinaGUOSocialXiao-hong,Press,2005:LIUQing.32-43.Formulation（inChineseof）
poultryfeed[22]刁社其,2010:玉,张学30-31.
炜,高腾云.科学自配牛饲料[M].北京:化学工业出版
DIAOofcattleQi-yu,feed[M].ZHANGBeijing:Xue-wei,ChemicalGAOIndustryTeng-yun.Press,Scientific2010:formulation30-31.[23]Chinese熊农本业科学技术海）
（in,张宏福出.国版内外社,2010:畜禽饲养标准40-67.
与饲料成分表[M].北京:中国
XIONGpositionBen-hai,AgriculturaltablesScienceofZHANGanimalandTechnologyinHong-fu.domesticFeedingPress,andoverseas[M].standards2010:40-67.Beijing:andfeed（inChineseChina
com原
[24]张文远,杨）2013:保平.肉羊饲料科学配制与应用[M].北京:金盾出版社,
ZHANG146-155.
sheepfeed[M].Wen-yuan,Beijing:YANGJindunBao-ping.PublishingFormulationHouse,2013:andapplicationof[25]ChineseHedley）
146-155.（inphosphorusM,StewartfractionsJ,ChauhanSoilScienceinducedSocietybyB.cultivationChangesinofAmericapracticesinorganicJournalandandorganicsoil
,1982,bylaboratory[26]970-976.
incubations[J].46（5）:伍污染喜林[J].,中国生态杨
凤,郭农春业学华.报调,控2003,饲料营养11（3）
减:187-189.少畜禽排泄物对环境的
WUenvironmentalXi-lin,YANGpollutionFeng,GUOChun-hua.ThewaysofloweringanimalneseJournalofAppliedEcologythrough,feed2003,nutritional11（3）:187-189.manipulations[J].（inChineseChi）
原[27]2002:孙国强,王世成.简明养牛手册[M].北京:中国农业大学出版社,
SUN[M].Guo-qiang,75-92.
WANGAgriculturalShi-cheng.UniversityConcisePress,manual2002:of75-92.feeding（incattle
Chi原
—38Beijing:China—
[28]张nese英）
ZHANG杰.简Ying-jie.明养羊手Concise册[M].北京manual:中国offeeding农业大学sheep[M].出版社,Beijing:2002:64-69.
[29]Agricultural唐
UniversityPress,2002:64-69.（inChinese）China
社,2002:辉,杜105-118.立新.简明蛋鸡饲养手册[M].北京:中国农业大学出版
TANGChinaAgriculturalHui,LINLi-xin.UniversityConcisePress,manual2002:of105-118.feeding（layer[M].inChineseBeijing:[30]杨全明,刁有祥.简明肉鸡饲养手册[M].北京:中国农业大学）
社,2002:31-40.
出版
YANGer[M].Beijing:Quan-ming,ChinaDIAOAgriculturalYou-xiang.UniversityConcisePress,manual2002:offeeding31-40.broil原[31]Chinese生）（in145.
岳永.简明养鸭手册[M].北京:中国农业大学出版社,2002:125-YUEAgriculturalYong-sheng.UniversityConcisePress,manual2002:of125-145.feeding（duck[M].inChineseBeijing:）
China[32]Wodzinskiogy,1996,42:RJ,263-303.
UllaAHJ.Phytase[J].AdvancesinAppliedMicrobiol原
[33]LeytemphatesAB,MaguireRO.EnvironmentalimplicationsofinositolphosJ.shire,InositolinanimalCABphosphates:manure[M]//International,linkingTurner2007:agricultureBL,150-168.
andRichardsontheenvironment.AE,MullaneyOxfordE原
原[34]LeytemzationnalofAnimalfromAB,swineThackerandfedVeterinarydietsPA.containingFecalphosphorusexcretionandcharacteri原
Advancesa,variety2008,7ofcereal:grains[J].Jour原[35]swineWienholdfedtraditionalBJ,MillerandPlow-phytateS.Phosphoruscornfractionation（2）
113-120.diets[J].JournalinmanureofEnvironfrom
mentalQuality,2004,33（1）
:389-393.原
[36]chemicallyKalbasiM,KarthlkeyanKG.Phosphorusdynamicinsoilsreceiving
2004,33（6）
treated:2296-2305.dairymanure[J].JouralofEnvironmentalQuality,
[37]micronutrient[M].StevensonFJ.CyclesNewYork.ofsoilUS:-carbon,WileyPress,nitrogen,1986.
phosphorus,sulphur,[38]StudnickatractableinphosphorusJS.BundyinLmanuresG,AndraskitopredictTW,etal.Measuringwater-ex原
[39]42Yan（runoff[J].9）
etableZ:productionJ,1071-1084.CommunicationsinSoilSciencephosphorusandPlantAnalysisconcentrations,2011,LiuPP,systems:LiYH,etoverfertilization,al.PhosphorussoilinChinaenrichment,忆sintensiveandenviveg原
ronmentalimplications[J].JournalofEnvironmentalQuality,2013,42:原
[40]Ren982-998.
tomaintainT,ChristiehighP,tomatoWangyieldsJG,etandal.minimumRootzonenitrogensoilnitrogenlossesmanagement
ronment[J].ScientiaHorticulturae,2010,125（1）:25-33.totheenvi原
[41]nitrogenZhuJH,frutescensuseLiXL.）efficiencyL,Christiecroppinginsystems[J].excessivelyP,etal.EnvironmentalAgriculturefertilizedhotimplicationsEcosystemspepper（andCapsicumoflow
Envi原
ronment,2005,111（1-4:70-80.[42]sourceRobbinseffectsCW,onFreeborn）
calcareousLL,soilWestermannphosphorusDandT.Organicorganicphosphorus
carbon[J].
严正娟，等：不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析
JournalofEnvironmentalQuality,2000,29（3）
:973-978.[43]SikoralitterLJ,EnkiriNK.ComparisonofphosphorusuptakeJournalcompost,2005,with97[44]（3triple）
:668-673.superphosphateinCodorussoil[J].fromAgronomypoultry
availabilityZvomuyaF,HelgasonBL,LarneyFJ,etfeedlot937.
manure[J].fromsoilJournal-appliedofEnvironmentalcompostedandal.PredictingQualitynon,2006,-compostedphosphorus
35（3）
:cattle928-[45]LoriagenfollowingER,SawyerapplicationJE.Extractablesoilphosphorusandinorganicnitro原
[46]nure[J].long-termSharpleyAgronomyAN,SmithJournalofS,Bain,2005,rawandW.97（3anaerobically）
:879-885.digestedswinema原SocietyofAmericapoultrylitterJournalapplicationsNitrogen,1993,57toOklahomaandphosphorussoils[J].SoilfateSciencefrom
[47]testingSimsJ,（4）
:1131-1137.[48][J].JournalintoEdwardsofenvironmentallyA,SchoumansEnvironmentalbasedO,Qualityagriculturaletal.Integratingsoilphosphorus
,2000,29（1management:60-71.practicesEurope[J].DelgadoA,JournalScalengheofPlantR.AspectsNutritionofphosphorus）
andSoilSciencetransfer,2008,from171soils（4）
in
552-575.
:[49]managementLiH,HuangforG,MengQ,etal.IntegratedChina:soilaandreview[J].plantphosphorus
2011,349（1-2）
:crop157-167.andenvironmentinPlantSoil,
[50]AnderssontiesH,Bergstr觟mL,DjodjicF,etal.Topsoilandsubsoilproper原
nalofinfluenceEnvironmentalphosphorusQualityleaching,2013,from42fouragriculturalsoils[J].Jour原[51]TateKR.Thebiologicaltransformation（2of）:455-463.76:245-256.
Pinsoil[J].PlantSoil,1984,[52]Greavesmalmanures:J,Hobbsareview[J].P.ProspectsEnvironmentalfortherecoveryTechnologyofphosphorus,1999,20from（7）
:ani37-原
[53]41.
solubleAndersonQuality,organicBH,MagdoffFR.Relativemovementandsoilfixationof
2005,34and（6inorganic:2228-2233.phosphorus[J].JournalofEnvironmental[54]LehmannformsandJ,retentionLanZ,Hyland）
inmanure-amendedC,etal.Long-termsoils[J].dynamicsEnvironmentalofphosphorus
enceandTechnology,2005,39（17）
:6672-6680.Sci原
[55]OjwhmimanureA,IgeD,Hao2011,3（application[J].X3）
:25-38.JournalY.PhosphorusofAgriculturalmobilityScienceinsoilandwithTechnologylongterm
,—39—
农业资源与环境学报
JournalofAgriculturalResourcesandEnvironment
不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析
严正娟，陈
硕，王敏锋，宋梓玮，贾
伟，陈
清*
（中国农业大学资源与环境学院，北京100193）
合理利用畜禽粪肥中的大量磷素，不仅可节约磷矿资源，而且摘要：我国规模化养殖业的快速发展导致动物粪肥数量急剧增加，采集了52个典型养殖场的76个动物避免由于粪肥直接排放和农田过量施用所带来的水体面源污染问题。本研究结合调研工作，
采用Hedley磷分组方法，评价不同形态磷素在土壤中的移动性及其环粪肥样品，系统分析了不同粪肥中磷素含量及其组分特征，22.5、13.7、12.9、9.6gPkg-1和7.5gPkg-1，41.5%、66.4%、28.1%和36.8%。··其中粪肥中的有机磷占总磷的比例分别为33.1%、非反刍猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪和羊粪的平均含量分别为境风险，为合理磷素管理提供参考。结果表明：不同动物粪肥的全磷含量差异很大，
（牛粪和羊粪）中全磷和有机磷含量的1.7~3.0倍和动物粪肥（猪粪、鸡粪、鸭粪）中全磷含量和有机磷含量分别为反刍动物粪肥
2.1~3.0倍，非反刍动物粪肥C/P比（19~29）以鸡鸭粪肥中有机磷占全磷的比例最高；明显低于反刍动物粪肥C/P比（38~45），其中24.6%、19.4%、12.7%、34.4%和8.9%；反刍动物粪肥中活性磷（H2O-P和两者主要在NaHCO3-P和HCl-P组分存在差异。综上所述，NaHCO3-P）超过总磷的60%，两者均具有很高的的比例更高，而非反刍动物粪肥更易矿化分解的特征导致其可以很快释放活性磷，
NaOH-P、HCl-P和残余态磷分别为总磷的27.8%、32.8%、18.1%、15.2%和6.1%；而非反刍动物粪肥中的各磷素组分的比例分别为
NaHCO3、NaOH和HCl作为提取剂提取动物粪肥的磷素组分，NaHCO3-P、依次采用H2O、反刍动物粪肥中H2O-P、的磷素更易矿化；
磷素有效性。因此，长期而言，在等粪肥磷投入情况下，两者的环境风险差异不大；而在等粪肥用量情况下，非反刍动物粪肥中更高的磷素含量会导致更高的环境风险。
关键词：动物粪肥；磷组分；反刍动物；非反刍动物；磷素移动性X713中图分类号：
A文献标志码：
2095-681901-0031-09文章编号：（2015）
doi:10.13254/j.jare.2014.0283
CharacteristicsandAvailabilityofDifferentFormsofPhosphorusinAnimalManures
（CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China）
oflargeamountsofphosphorus（P）inanimalmanurecannotonlysavethefertilizerresource,butalsoavoidwaterpollutionfrommanuredueAbstract:Therapiddevelopmentofintensivelivestockindustryhasgreatlyincreasedthedischargeofanimalmanure.ReasonableutilizationYANZheng-juan,CHENShuo,WANGMin-feng,SONGZi-wei,JIAWei,CHENQing*
todirectdischargeorexcessapplicationinfarmland.Inthisstudy,Pcontentsandfractionationin76animalmanureswereanalyzedusingHedleyPfractionationmethodbasedonthesurveyfor52livestockfarms,andPmobilityandenvironmentalrisksindifferentmanureswereevaluatedasthereferenceformanurePmanagement.TheresultsshowedthatthereweresignificantdifferencesintotalPcontentofanimal
manures.ThemeanPcontentswere22.5,13.7,12.9,9.6gP·kg-1and7.5gP·kg-1,inwhichtheproportionoforganicPintotalPwere33.1%,41.5%,66.4%,28.1%and36.8%inpig,chicken,duck,cattleandsheepmanures,respectively.ThecontentsoftotalandorganicPinnon-ruminantanimalmanure（pig,chickenandduckmanures）were1.7~3.0timesand2.1~3.0timesgreaterthanthatinruminantmanure
（cattleandsheepmanures）andtheproportionoforganicPintotalPinpoultrymanurewashigherthanthatinothermanures.Pmineraliza原
,NaOH（NaOH-P）andHCl（HCl-P）.Thepro原ManurePwassequentiallyextractedbydeionizedwater（H2O-P）,NaHCO3（NaHCO3-P）portionofH2O-P,NaHCO3-P,NaOH-P,HCl-Pandresidual-PintotalPinruminantanimalmanurewere27.8%,32.8%,18.1%,15.2%and6.1%,respectively,whilethatwere24.6%,19.4%,12.7%,34.4%and8.9%innon-ruminantanimalmanure.ThesignificantdifferenceswereinNaHCO3-PandHCl-Pbetweenruminantandnon-ruminantanimalmanures.RuminantmanurehadgreaterproportionofliableP
2014-10-18收稿日期：
2012BAD15B01-4）（2012BAD14B04-2，基金项目：“十二五”农村领域国家科技计划课题
（1985—）作者简介：严正娟，女，四川平武人，博士研究生，从事养分管理与有机废物资源化利用研究。E-mail:[email protected]
*通信作者：陈清E-mail:[email protected]
tionwaseasierinnon-ruminantanimalmanurewithlowerC/Pratio（19~29）,comparedwiththatinruminantmanurewithC/Pratioof38~45.
—31—
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
,butthecharacteristicsofhighermineralizationratemightresultinfastreleaseofliablePinnon-（H2O-PandNaHCO3-P）intotalP（>60%）
ruminantanimalmanure.Bothruminantandnon-ruminantanimalshavehighavailabilityofPinmanures.Therefore,thecontributionoftionofthesameamountofP.However,duetothehigherPcontent,theformermaycontributetohigherenvironmentalrisk,comparedwithlatterbasedonapplicationofthesameamountofmanure.
Keywords:animalmanure;Pfractions;ruminantanimal;non-ruminantanimal;Pmobility
long-termapplicationnon-ruminantanimalmanuretoenvironmentalriskissimilartoapplicationofruminantanimalmanurewithapplica原
在过去20多年时间里，我国畜牧业得到了迅猛
发展，规模化程度显著提高。2010年我国生猪、肉牛、奶46%牛业、、主导22%羊、蛋产、78%鸡、肉鸡业；和与此85%的规模化比率分别为51%、23%、[1]，已经从传统的副业发展为农同时，规模化养殖业的发展导致
了大量粪肥的产生，其总量超过768百万（t干重），含磷（P）量为3.1百万t[2]。畜牧业的快速发展和粪肥在农田中的施用改变了全球磷素循环，增加了对水体环
境污染的风险。
据全国第1次污染源普查公报数据显示农业源是总氮、总磷排放的主要来源，
其排放量分别占排放总量的57%和67%，其中畜禽养殖业的总氮和总磷排放分别占农业源的38%和56%。粪肥施
用于农田是磷素主要循环途径，
长期连续大量施用粪肥所导致的磷素在土壤的累积及其对水体的污染问题已经成为全球关注的焦点。
相对于化肥而言，在相同磷投入下，施用粪肥对活性态磷的累积贡献更大[3-5]，而当前农田土壤中，尤其是菜田土壤中磷素过量累积
导致了极高的磷素损失风险。
粪肥中的磷素包括无机磷和有机磷，
其中一部分可溶于水，另外部分可与矿物结合或与有机体和重金属形成复合体[6]。不同的磷素形态对作物的有效性和
环境影响不同。一般认为，
无机磷能够直接被作物和水生生物利用，具有更高的作物有效性和环境风险性；然而近年来，有机磷在土壤有效磷供应和增加水
体污染方面受到了更多的关注[7-8]。有研究表明，水溶性有机磷是可以直接为作物所吸收利用的形态，
即使是难溶于水的有机磷经矿化后可持续释放出无机磷，对作物生长也极为有利[9]。在水生环境中，
短期内无机磷是水生生物最容易利用的形态，
是有效磷的主要组成，而有机磷则是长期的有效磷源[10]，对环境的影响不容忽视。许多研究指出了粪肥中有机磷的生物有效性[11-13]。
影响粪肥中磷素形态的因素很多，
主要包括粪肥种类、固液分离状况、清粪方式和处理方式等[6]。其中
粪肥种类是影响粪肥中磷素形态的一个关键因素，
不同粪肥由于动物消化系统以及饲料构成的差异[6，14]
，可
—32—
能导致磷的含量及其形态特征存在很大的差异，进而导致进入土壤和水体环境中后对磷素累积、转化和移动性的影响不同，影响生物利用和环境污染。采用土壤磷素分级方法研究有机物料中的磷素形态，有助于研究有机物料施入土壤后对土壤磷库和作物吸磷，以
及环境风险的影响。Hedley于1982年通过连续添加浸提剂，提出了一种新的土壤磷素分级方法，弥补了传统磷素分级方法不能及时反映土壤中磷素形态动态变化，以及不能兼顾无机磷和有机磷分组的不足，是目前公认的较为合理的磷素分级方法[15]，该方法及其
改进的方法在土壤研究中得到了广泛的研究。国外研究者将该方法引入到了粪肥磷素的研究中，
并得到了很H好的应用[16-17]。该方法将粪肥磷分为L-1O个部HCl、0.5分，
提mol最取·后，L5组，依次采用
2-1用每NaHCOH个2SO组4-H分3、中0.12O2又mol消分煮为·L-1提无取机NaOH残态和、余态有1.0磷机mol。态·2探明粪肥中的磷素形态对于正确评价粪肥对作物的有效性及其环境效应，提出合理的粪肥管理策略，具有非常重要的意义。因此本研究基于对典型养
殖场的调研，采用Hedley磷分组方法，系统收集不同粪肥样品进行分析，研究不同粪肥中磷素形态特征及
其有效性，为粪肥的合理管理、降低环境污染，提供理论依据。
1
1.1典材料与方法
规模2012型养化养殖年殖场粪场8进月，肥采集行通了过粪随机与调肥样抽研
品样采选择集。
所对调查北京的市养52殖个场养殖规模分别为：猪500~30000头，奶牛200~3700头3，肉牛200~5000头，肉鸡5000~300000模000~3化养殖000场数000量，只是，羊按200~24照中国畜000牧头年。鉴确2011定只52，蛋年个鸡
不同
规
饲养规模水平，把北京市的畜禽养殖场进行分类，并计算出每种畜禽不同饲养规模下的畜禽粪肥量及相
应的猪粪当量。在此基础上，
依据占总粪肥量比重最小的畜禽粪肥量确定北京市畜禽养殖场调研总数，
并
严正娟，等：不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析
根据每种畜禽不同规模水平下粪肥的猪粪当量比例来确定其调研的养殖场数量。再按照随机抽样方法，确定每种畜禽不同规模水平下进行样品采集的具体
养殖场。通过对北京市典型的23个猪场、7个奶牛场54个肉牛场、48个、
蛋鸡个鸭粪猪场、粪进2、行3个肉鸡场、8个蛋鸡场、2个羊场和个7羊个采粪奶样和牛，共粪获取76个固体粪肥样品，包括
5个、4鸭个粪肉。部牛粪分、3猪个场肉鸡分别粪获、取7个
了育肥猪、仔猪以及母猪的3种粪肥，而其他畜禽养殖场取了1个有代表性的粪肥混合样品。
固体粪便的采集采用多点取样法，直接从畜舍不同位置采集新鲜样品1.2，混样品合成1个有代表性1kg的样品。将采处理与集的样测定品带方法
回实验室进行风干处理后，
分别过2mm和1mm筛，置于封口袋中保存，
备用。有机碳测定按照有机肥行业标准（NY525—2002）进行，
采用重铬酸钾容量法[18]。粪肥磷分组采用修正的Hedley磷50分级方法。称取0.30.5mLNaOH-Pmol离·L心-1管）和NaHCO中，依次1mol3（采gNaHCO用过302mm3mL·L-1-P）去筛0.1离子的风干样品置于mol水·（LH-12O-PNaOH）、
入浸提液后，震荡16hHCl后（（25HCl-P、
毅C，200）浸提r·min。每-1）一，步离加心
滋18m滤000膜g，10min，4益），之后收集上层清液并过0.45[13，16，19]
。各部分提取中无机磷（Pi）含量的测定
采用钼锑抗比色法测定，全磷（Pt）含量采用过硫酸铵
氧化-钼锑抗比色法测定。有机磷（Po）的含量为全磷和
无机磷的差值。
HCl浸提后的土壤，采用浓H2消化-钼锑抗比色法测定获取残余态磷（Residual-PSO4-H2）O2。总无机磷含量为各部分无机磷的总和，
总有机磷含量为1.3各数据处理
部分有机磷之和加上残余态磷。采用Excel2011和Sigmaplot10.0进行数据处理和图表制作。
2
2.1全磷结果与分析
不同含量粪肥与全磷C/P含比
量存在较大差异，
猪粪、鸡粪、鸭粪12.9、牛、9.6粪和gP羊·kg粪中全磷的平均含量分别为22.5、13.7、-1和7.5gP·kg-1（图1）。总体而言，
非反刍动物（猪、鸡和鸭）粪肥中磷的含量高于反刍动物
牛和羊），其中以猪粪中磷的含量最高，
分别为鸡粪、鸭粪、牛粪和羊粪的1.6、1.8、2.4倍和3.0倍。这种趋势与饲料中磷的含量密切相关，
一般非反刍动物饲料40界30最外大值值75%平点位中均值2025%位值最小点位界外值值
[1**********]0
1006040200
n=46n=10n=5n=11n=2Pig
猪
Chicken
鸡Duck
鸭Cattle
牛羊
图1不同动物粪肥中全磷含量及其碳/磷比Sheep
值
Figure1TotalPcontentsandC/Pratioindifferentanimalmanures
中磷的含量在4.0~8.0gP·
kg-1之间,而反刍动物饲料中磷的含量在2.0~4.0gP·kg-1之间[20-24]。同一动物粪肥中磷素含量存在很大的变异性，
反映出了不同养殖场之间饲料配方的差异性，同时动物生长阶段、粪肥处理方式等也直接影响粪肥中磷素含量[6]。同样不同粪肥中有机碳的含量也存在很大的差异，猪粪、鸡粪306、同，、鸭有253粪机、碳248、牛粪和羊粪中有机碳的平均含量分别为
的、含349量g以C反·kg-1和370gC·
kg-1。与全磷不刍动物粪肥中较高，为非反刍
动物粪肥中有机碳的含量的1.2~1.5倍。这可能与反刍动物饲料以秸秆等粗饲料为主，而非反刍动物饲料则以谷物为主有关。粪肥中较低的有机碳含量和高磷含量导致低C/P比，猪粪中C/P比平均仅为18.9，分别2.2为牛粪和羊粪2.2.1粪猪有肥粪机中、磷磷C/P比的50%和42%。鸡和素粪无组、鸭机分粪磷
特征、牛粪和羊粪中无机磷的平均含
—33—
（（（
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
量2分别为15.2、8.2、4.7、6.9gP·kg-1和4.8gP·
kg-1（图倍）。。猪猪粪粪中、鸡无粪机、鸭磷粪含、量牛最粪高和，为羊粪其中他有粪机肥磷的的1.9~3.2平均含
量分别为7.3、5.6、8.0、2.7gP·kg-1和2.8gP·kg-1。非反刍动物粪肥中有机磷的含量较高，
为反刍动物粪肥中有机磷含量的2.1~3.0倍。总体而言，粪肥中有机磷的比例较低，其中鸭粪和鸡粪中有机磷占全磷的比例
最高，平均值超过了40%，猪粪和牛粪中有机磷占全磷的比例最低，
平均值分别为33.1%和28.1%。粪肥中有机磷的含量及其在总磷中所占的比例与动物饲料2.2.2结构水磷以及浸素形消提磷态
化系统密切相关。（H2也包括部分的有机O-P磷，）是，主要活性包括最强的溶磷于素形水的态无[13机19磷，25]
。，
不同粪肥中H2O-P的平均含量为1.8~4.9gP·kg，
-1，占
30界最外大值值2075%平点位中均值25%位值最小点位10界外值值
[***********]
n=48n=10n=5n=11n=2图2不同Pig
猪动物Chicken
鸡粪肥中有机Duck
鸭磷和Cattle
牛羊无机磷总Sheep
量
及其有机磷占全磷的比例
—proportionFigure2ContentsoftotalorganicandtotalinorganicP,34—
oftotalorganicPintotalPindifferentanimalmanures
andthe
到总磷含量的22.8%~34.0%（图3和图4）。其中猪粪和kg鸡粪中H-12和4.6gO-PP·kg的-1，含羊量粪最中高H，2O-P平均值分别的含量最为低4.8，
平gP均·值为1.8gP·
kg-1；H2粪较高，猪粪最低。O-P采用占总磷的比L-1例NaHCO则以鸡3粪提和取牛的机磷部分对于作物是被吸收吸附是在0.5有效矿mol物·
磷（NaHCO3-P）的表面的，
有机磷这部部分分易磷于，无矿化，短期内也能被植物利用，是活性较强的磷素形
态[13，
19，25]
。猪粪中NaHCO3-P的含量最高，平均值达到25Residual-P
HCl-Po20HCl-PiNaOH-PoNaOH-Pi15NaHCONaHCO3H3-Po-Pi10H22O-PoO-Pi
50
猪Pig鸡Chicken鸭Duck牛Cattle羊Sheep
图3采用Hedley磷分组方法测定的不同动物粪肥
各组分中磷的含量
Figuremanures3ContentsmeasuredofbyPHedleyatdifferentsequentialfractionsPextractionindifferentmethod
animal140Residual-P120HCl-PoNaOH-PoHCl-Pi
NaOH-PiNaHCO3HNaHCO3-Pi-Po
H22O-PoO-Pi
100806040
200
猪Pig鸡Chicken鸭Duck牛Cattle
羊Sheep
图4不同动物粪肥中不同磷素组分占总磷的比例Figure4Proportionindifferentofdifferentanimalmanures
PfractionsintotalP
严正娟，等：不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析
·-1，为其他动物粪肥NaHCO3的1.5~3.0倍。除去猪粪，
其他粪肥中NaHCO的3含量，表现为反刍动物粪肥（平均值2.5~3.1gP·-P含量
kg的-1）高于NaHCO非反刍均值占动物总磷粪的肥比（例平也均值1.5~2.2gP·kg-1）。3-PH32.8%）高于非反刍动物表现粪为肥（反平刍均值动物粪19.4%肥（）平稳O-P定态和磷，NaHCO。
23其施入土-P壤是后植具有物和更水高的因生生物可淋洗利用，或径为流引不起富营养化的风险[16]。猪粪中不稳定态磷的含量最
高，平均值达到9.5gP·kg-1，其次为鸡粪和牛粪，鸭粪和羊粪中最低。不稳定态磷占全磷的比例则表现为
反刍动物粪肥（平均值60.6%）高于非反刍动物粪肥
平均值44.0%）。
采用0.1mol·L-1是以化学吸附作用吸附NaOH于铁提铝取氧的化磷合（NaOH-P物，
为中）稳，主要定态磷，且以有机磷的比例更高[13，
19，25]
。NaOH-P的含量及其在总磷中所占的比例较低。猪粪、
鸡粪、鸭粪、牛粪和gP羊·kg粪中NaOH-P的平均含量分别为2.7、1.3、2.1、1.7-110.0%、18.0%和1.4、18.0%gP·kg-1和，18.7%为粪肥。
中总磷含量的12.8%、采用1.0mol·L-1结合形成的稳定矿物HCl，为高提稳取定态的磷（磷HCl-P，此部）分，是磷与含钙量及其比例以非反刍动物粪肥明显高于反刍动物。猪
粪g35.7%P、·kg鸡粪和鸭粪中HCl-P的平均含量分别为8.1、
5.0-1别和和40.8%5.4g；牛P·
粪kg-1和，羊分别粪中为HCl-P总磷含的量平的均33.6%含量分
、磷16.1%为1.6（Residual-P和g10.5%P·kg-1）。，为采和最用0.8稳HgP·
kg-1，分别为总磷含量的4定SO2的-H2有机O2消煮提取的残余态
磷部分[13，
19，25]
。相对与其他组分，
动物粪肥中Residual-P的含量及其占总磷Residual-P的比例最kg-1和1.0g的低·平。猪均粪1，为含、粪量鸡肥分别粪、中总为鸭磷2.3粪、牛粪和羊粪中含量、0.6的、10.2%0.9、0.5、gP·6.0%从、4.8%磷组和P分分13.4%kg-布的数。
3.9%、据来看，
非反刍动物中HCl-P占到了总磷的40%左右，而反刍动物中HCl-P的含
量低于总磷的16%；但是反刍动物粪肥中不稳定态磷
H2高于O-P非反和刍NaHCO3动物（图-P4））。的从含无量机约磷组为总分来看磷含量，非的反60%刍动，物粪肥中不稳定态磷无机磷的含量超过了无机磷总量的50%，而反刍动物粪肥中超过70%的无机磷为不稳定态磷；
粪肥中NaOH-Pi占总无机磷比例较低，反刍动物为12%，非反刍动物为5%~10%；不同粪肥
中HCl-Pi占总无机磷比例差异很大，
以猪粪中最高，占磷HCl-Pi到总无的组分来看的机含磷量的，仅粪为33.7%肥总中无，不机其稳磷次定态的为有8.8%~11.7%鸡鸭粪，
而牛机磷占总有。羊机从粪磷有中的
机
比例差异不明显，
在18.5%~23.0%之间；NaOH-Po占总有机磷的比例，反刍动物粪肥为30.1%~32.7%，
非反刍动物为16.7%~21.2%；
HCl-Po占总有机磷的比例33.4%~50.4%，反刍动物粪；粪Residual-P肥为13.2%~27.8%占总有机，磷非的反比刍例动物则以为
猪
16.7%和羊3讨论
。
粪中最高超过了30%，其他粪肥为9.4%~3.1粪本肥研究中中磷素含量猪粪、鸡及其粪、影响牛粪因、
羊素
粪中全磷含量范围分别7.6粪g为9.3~16.7、7.2~14.0gPkg-1P13.2~34.3、·和7.5~48.7、由此可、鸡·kg-1。Pagliari[6]汇总不同研究中的结果表明，猪8.6~30.4粪、牛以看出、粪，2.5~18.3、羊粪不同的研究中g中P·全kg磷含量范围分别为3.9~
-1和7.2~10.7gP·kg-1。对粪肥中磷素含量的报道差异很大。但是总体规律是非反刍动物粪肥中磷素
含量高于反刍动物[13，16]
。Pagliari等[13]的研究表明，
非反刍动物粪肥全磷含量平均为21.3gP·kg-1，是反刍动物（平均7.1gP·kg-1）的3倍，非反刍动物粪肥无机磷
含量比反刍动物粪肥高3~5倍，有机磷含量是反刍动物粪肥的3.5倍。本研究的结果也表明，
非反刍动物粪肥中全磷的含量和有机磷含量分别为反刍动物粪
肥中全磷和有机磷含量的1.7~3.0倍和2.1~3.0倍；然而除猪粪中无机磷的含量显著高于反刍动物粪肥中无机磷的含量外，鸡鸭粪中无机磷的含量与反刍动物
相比，并没有较大的差异。
就不同磷组分而中NaOH-P的结果显示，反刍动物粪肥中H2O-P、
NaHCO言，本研究3-P、NaHCO33%、18%、HCl-P3-P、、15%NaOH-P和和6%Residual-P；非反刍分别动物占粪总肥磷中的H228%O-P、磷的25%、
、、HCl-P34%和9%和Residual-P。这一结果与分别Pagliari为总
、19%、13%等[13]H的别占总、研究磷NaHCO结果相似，其研究表明，
反刍动物粪肥中2O-P3的-P、NaOH-P、HCl-P和Residual-P分
中H2为总磷NaHCO36%、36%、13%、8%和7%；非反刍动物粪肥
3分别O-P、
的34%-P、17%、NaOH-P、5%、41%、HCl-P和3%和。而Residual-PDou等[16]
的HCl-P研究结果表明和Residual-P，
牛粪中分别H2O-P占总、磷NaHCO的70%3-P、、14%NaOH-P、—35、6%—
、
（（
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
和和；鸡粪中2、
319%、、5%、、25%2%Residual-P。
分别为总磷的49%、
和动物粪肥中磷的含量及其组分受多因素影响，
包括动物种类、生长阶段、
饲料构成、清粪方式和粪肥储藏方式等[6，
26]
。动物种类不同，其饲料组成和消化能力存在很大的差异。饲料配方，
一般包括粗饲料、能量饲料、蛋白质饲料、矿物质饲料、
常规饲料添加剂5大类。一般对于牛羊等反刍动物，
基本都采用上述5大类饲料[27-28]，对于鸡鸭饲料配方，基本不包括粗饲料[29-31]，以谷物为主，其中富含植酸，而与此同时鸡鸭等非反刍动物消化系统缺乏植酸酶导致对饲料中
磷的消化和吸收效率偏低，
排出的粪肥中磷含量较高[14，
32-33]
，且有机磷含量及其占全磷的比例相对高，而不稳定态磷在总磷中所占的比例低于反刍动物。
尽管猪也是非反刍动物，但是其后肠能够消化植酸[34]，进
而导致了相对低的有机磷/全磷比。一些研究也报道了通过改变饲料组成改变粪肥中磷素含量和组成。低植酸含量玉米粒饲喂的猪产生的粪肥比饲喂传统玉米34粒g的P·猪kg粪肥含磷量低，含磷量分别为20gP·
kg-1和-1[35]；饲料中添加铁铝比钙更易降低奶牛粪肥中磷的溶解性[36]。不同的动物生长阶段影响粪肥中磷的含量，以猪为例，本研究的结果显示不同生长期
猪所排出的粪肥中磷的含量为：
母猪>肥猪>仔猪（数据未给出）。同一种动物粪肥中，
非常大的变异性反应出了不同养殖场中饲料配方的差异。
粪肥的固体和液体部分中磷含量也存在很大的差别。
Pagliari等[13]的研究表明，猪粪中液体部分磷的含量是固体部分的2
倍。不同清粪方式下产生的废水含磷量也不同，水泡粪的废水含磷量是干清粪下的废水含磷量的3倍。此外，不同的采样方式也影响粪肥中磷含量及其组分，本研究中的粪肥样品均为直接从畜舍采集的新鲜样品，而已有的报道中的一些分析样品为储藏一段时间后的样品，不同的储藏方式和时间均可能影响粪肥中
磷3.2的粪含粪肥量和肥中中磷组含素形态分。
有丰富及其的磷农学素养和分环境，且以效应
无机磷为主，进入son土壤溶液后，能够被作物直接吸收利用。Steven原[37]的研究结果表明，施入土壤的有机物料的C/P比，影响有机磷的矿化，
净固定和矿化发生的C/P比分别为大于300和小于200。而粪肥中C/P比一般都
低于50，因此施入土壤后粪肥的有机磷部分也极易矿化释放。并且，粪肥中磷不稳定态磷（H—36—
2O-P+过60%3的磷组）的组分分为超不过稳了定态总磷磷的，
具有很，高的反刍活动物性。更而超
即便是高稳定性的HCl-P，在有充分水分的情况，
也能溶于水[13]。Studnicka等[38]的研究表明，
粪肥和水的比例由1颐100增加到1颐1000，显著提高了水溶性的比
例。就目前我国而言，
大约1/3的粪肥磷进入了设施菜地中[39]，而大水漫灌是目前使用的主要灌溉方式，
mm每次灌溉量为60~70mm[40]，每季灌水总量大约为1000
[41]，这种灌溉方式无疑会进一步促进粪肥中磷的溶解。最近的一些研究已经表明，
相比与化肥而言，粪肥磷具有同等甚至更高的作物有效性[42-44]。因此，
粪肥可以被作为主要的磷源，部分或者完全取代化肥磷。而对于不同粪肥而言，由于其磷含量和组分的差异，因此在粪肥施用策略方面应有所不同。
非反刍动物粪肥中磷的含量为反刍动物粪肥中磷含量的1.7~3.0倍，因此在施用量上应该有所不同。在等量粪肥磷投入情况下，反刍动物粪肥中不稳定态磷的比例更高，在施用初期可能具有更高的有效性，
但是非反刍动物粪肥更易矿化分解的特征导致其可以很快释放活性
磷。尽管就作物生长的整个生育期而言，
粪肥磷和化肥磷的有效性差不多，但是有研究指出粪肥施用后的前一个月其有效性低于化肥磷[45]，而这种效应在非反
刍动物粪肥施用后的一个月，
可能表现更明显。因此，在等量粪肥磷投入情况下，相对于反刍动物粪肥，非反刍动物粪肥的施用，更需要注意作物生长前期的根层调控，以提高磷的有效性。
动物粪肥含有巨大的磷素资源，
如能合理循环利用，将节约大量的化肥资源；然而粪肥直接排放和不合理的农田施用所引起的磷素环境问题已成为目前亟待解决的问题。许多研究已经表明了粪肥施
用在土壤磷素累积的作用[46-48]。相同磷投入下，相对于化肥而言，粪肥对于磷的累积，
尤其是活性态磷的累积贡献更大[3-5]。Li等[49]的研究表明，粪肥投入导致的土壤Olsen-P增量为相等磷投入量化肥的3倍。大量磷的累积导致了极大的磷素损失风险。农田生态系统中，磷的损失包括淋洗和地表损失
（土壤侵蚀和地表径10%流）磷，水，两生生但大是通类，物更过据容淋报易洗道利用损一失般[50]的淋，因磷洗此素形的损，这态失仅部主要占总分磷为损一可失的旦溶进入
性水体其环境风险更大。在高磷固定土壤上，与无机磷相比，有机磷被土壤无机矿物的固定程度低，在土壤中具有更大的移动性，是土壤剖面磷素运移的主要形
态[51-53]，这种差别在低磷固定（高饱和度）土壤中减
严正娟，等：不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析
小[54]。NaHCO3过淋洗等途径损和失[17，
55]
2。反为刍动物不稳粪定态肥中磷含，
容有易更高通的不稳定态磷，因此施入土壤后具有非常高的通过径流和淋洗损失风险。而非反刍动物粪肥中更高的有机
磷含量，可能促进有机磷在土壤剖面的移动；同时极易矿化分解的特征导致其可以很快释放活性磷。因此，长期而言，在等粪肥磷投入情况下，两者的环境风险差异不大；而在等粪肥用量情况下，
非反刍动物粪肥中更高的磷素含量会导致更高的环境风险。
4结论
（1）不同粪肥全磷含量存在较大差异，
猪粪、鸡粪、鸭9.6粪g、P牛·kg粪和羊粪的平均含量分别为22.5、13.7、12.9、-1和7.5gP·kg-1，其中有机磷占总磷的比例分别为33.1%、41.5%、66.4%、28.1%和36.8%。非反刍动物粪肥中全磷的含量和有机磷含量分别为反刍动
物粪肥中全磷和有机磷含量的1.7~3.0倍和2.1~3.0倍，鸡鸭粪中有机磷占全磷的比例较高。
（2）非反刍动物粪肥C/P比（19~29）明显低于反刍动物粪肥C/P比（38~45），磷素更易矿化HCl-P（3）和反残刍余动物态磷粪便分别中为H总2O-P磷的、
NaHCO。
27.8%、332.8%-P、NaOH-P、18.1%、15.2%、
比例分别和6.1%为24.6%；而非、
反19.4%刍动物、12.7%粪肥、中34.4%的各磷差异和素8.9%组分的；两者主要在NaHCO3-P和HCl-P组分存在NaHCO（4）综上所述，反刍动物粪肥中活性磷（H。
23O-P和动物粪肥-P更）的易比矿例化分更高解，的特征导致超过总磷的其可60%以，而很非快反释刍放
活性磷，两者均具有很高的的磷素有效性。因此，长期而言，在等粪肥磷投入情况下，
两者的环境风险差异不大；而在等粪肥用量情况下，非反刍动物粪肥中更高的磷素含量会导致更高的环境风险。
参考文献：
[1]中国版社畜,2011:牧业年176-185.
鉴编辑委员会.中国畜牧业年鉴[M].北京:中国农业出Chinayearbook[M].AnimalBeijing:IndustryChinaYearbookAgricultureEditorialPress,Board.2011:China176-185.animal（industryinChi[2]贾nese）
原业大学伟.,我2014:国粪31.
肥养分资源现状及其合理利用分析[D].北京:中国农JIAmanureWei.StudiesontheevaluationofnutrientChinaAgriculturalandoptimizedUniversity,utilization2014:in31.arable（inChineselandresourcesofderivedfrom）
China[D].Beijing:[3]DamodarReddyandD,SubbafertilizerRaophosphorusA,RupaTonR.cropEffectsyieldsofandcontinuoussoilorganic
usephosphorusofcattlemanureinavertisol[J].BioresourceTechnology,2000,75（2）
:113-[4]Pizzeghello118.
propertiesplicationsinD,threeBertialkalineA,NardisoilsS,etafteral.long-termPhosphorusmineralformsandandmanureP-sorption
ap原ronment,2011,innorth-eastern141[5]LiumanureJL,LiaoWH,（1-2:58-66.Italy[J].Agriculture,EcosystemsandEnvi原Zhang）
ZX,etal.Effectofphosphatefertilizerand[6]assessment[J].oncropPagliarinureandPtheirH.VarietyAgriculturalyield,soilPeffectsandonsoilsolubilitySciencesaccumulation,intestphosphorus[M]//ofChinaandphosphorus,2007,theenvironmentalriskforms6（9）
HeZin:1107-1114.Q,animalZhangHmaL.原environment,AppliedmanureSpringer,andnutrient2014:141-161.
chemistryforsustainableagricultureand[7]CondronicsLM,Turneragricultureofsoilorganicandthephosphorus[M]//BL,Cade-Menunenvironment.ASA-CSSA-SSSA,SimsJBT,J.SharpleyThechemistryanddynam原Madison,AN.Phosphorus:Wiscon原[8]sin,GilesUSA.2005:87-121.
dance,CnureSpringer,andcyclingD,Cade-MenunnutrientandBJ.Phytateinanimalmanureandsoils:abun原chemistrybioavailability[M]//forsustainableHeZagricultureQ,ZhangHandL.Appliedma原敏163-190.
environment,[9]向植万物胜营养,黄
2014:与肥料,学李报学,垣2004,.土壤10（磷6素的化）
:663-670.学组分及其植物有效性[J].
XIANGingWan-sheng,HUANGMin,LIXue-yuan.Progressonfractiontocropsofsoilinphosphoroussoil[J].PlantandNutritionavailabilityandFertilizingofvariousSciencephosphorous,2004,fractions原663-670.（inChinese）
10（6）
:[10]phosphorusSharpleyAinN,agriculturalSmithS,Jonesrunoff[J].O,etJournalal.TheoftransportEnvironmentalofbioavailable
1992,21（1）
:30-35.Quality,
[11]tionVanderzeeandretentionC,RoevrosintheN,ScheldtChouL.estuaryPhosphorus（Belgium/Thespeciation,Netherlandstransforma）
原
fromthe106freshwater（1-2）
:76-91.tidallimitstotheNorthSea[J].MarineChemistry,
[12]Waldrip2007,phosphataseHM,activity,HeZ,GriffinavailableTS.soilEffectsphosphorus,oforganicanddairygrowthmanureofsorghum-
onsoil
[13]sudangrass[J].PagliariSoilScience,2012,177（11）
:629-637.phosphorusPH,LaboskiCAM.Investigationoftheinorganicandorganic
ity,2012,41（forms3）
:901-910.inanimalmanure[J].JournalofEnvironmentalQual原
[14]AjiboyetialandextractsB,AkinremioforganicOO,amendmentsHuY,etal.usingPhosphorusnuclearspeciationofsequen原
EnvironmentalX-rayabsorptionQualitynear-edge,2007,36structure:1563-1576.spectroscopies[J].magneticresonanceJournalof[15]HedleyphosphorusM,StewartfractionsJ,ChauhaninducedbyB.（6cultivationChanges）
inpracticesinorganicandandbyorganiclaboratory
soil
[16]Dou976.
incubations[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal,1982,46:970-
Z,GalliganD,RambergC,etal.Laboratoryproceduresforcharac原
—37—
·农业资源与环境学报第32卷·第1期
29terizing（2）
:508-514.manurephosphorus[J].JournalofEnvironmentalQuality,2000,
[17]MoyerreleaseB,duringSharpleysimulatedA.Phosphorusrainfall[J].formsJournalinmanureofEnvironmentalandcompostandtheir
[18]2000,中标准华人29有民（5机肥共）
:和国1462-1469.Quality,料[S].农北京业部:.中国NY525农业—出2012版社中,华2012.
人民共和国农业行业
MinistrytryofAgricultureofthePRC.[19]2012.standard:NY525—2012Agricultureindus原
He（inorganicfertilizers[S].Beijing:ChinaAgriculturePress,litterZQ,SenwoChineseZ）
N,MankoloRN,etal.Phosphorusfractionsin（tase1）
:hydrolysis[J].characterized304-312.JournalbysequentialofFood,fractionationAgriculture&coupledEnvironmentwithphospha-poultry
,2006,4
[20]佟版建社明,2003:,萨仁130-144.
娜,张
琪.饲料配方手册[M].北京:中国农业大学出
TONGBeijing:Jian-ming,ChinaAgriculturalSARen-na,UniversityZHANGPress,Qi.Manual2003:of130-144.feedformula[M].（inChi[21]nese原崔版富）
社春,2005:,郭晓32-43.
红,刘青.鸡鸭鹅饲料的配制[M].北京:中国社会出
CUI[M].Fu-chun,Beijing:ChinaGUOSocialXiao-hong,Press,2005:LIUQing.32-43.Formulation（inChineseof）
poultryfeed[22]刁社其,2010:玉,张学30-31.
炜,高腾云.科学自配牛饲料[M].北京:化学工业出版
DIAOofcattleQi-yu,feed[M].ZHANGBeijing:Xue-wei,ChemicalGAOIndustryTeng-yun.Press,Scientific2010:formulation30-31.[23]Chinese熊农本业科学技术海）
（in,张宏福出.国版内外社,2010:畜禽饲养标准40-67.
与饲料成分表[M].北京:中国
XIONGpositionBen-hai,AgriculturaltablesScienceofZHANGanimalandTechnologyinHong-fu.domesticFeedingPress,andoverseas[M].standards2010:40-67.Beijing:andfeed（inChineseChina
com原
[24]张文远,杨）2013:保平.肉羊饲料科学配制与应用[M].北京:金盾出版社,
ZHANG146-155.
sheepfeed[M].Wen-yuan,Beijing:YANGJindunBao-ping.PublishingFormulationHouse,2013:andapplicationof[25]ChineseHedley）
146-155.（inphosphorusM,StewartfractionsJ,ChauhanSoilScienceinducedSocietybyB.cultivationChangesinofAmericapracticesinorganicJournalandandorganicsoil
,1982,bylaboratory[26]970-976.
incubations[J].46（5）:伍污染喜林[J].,中国生态杨
凤,郭农春业学华.报调,控2003,饲料营养11（3）
减:187-189.少畜禽排泄物对环境的
WUenvironmentalXi-lin,YANGpollutionFeng,GUOChun-hua.ThewaysofloweringanimalneseJournalofAppliedEcologythrough,feed2003,nutritional11（3）:187-189.manipulations[J].（inChineseChi）
原[27]2002:孙国强,王世成.简明养牛手册[M].北京:中国农业大学出版社,
SUN[M].Guo-qiang,75-92.
WANGAgriculturalShi-cheng.UniversityConcisePress,manual2002:of75-92.feeding（incattle
Chi原
—38Beijing:China—
[28]张nese英）
ZHANG杰.简Ying-jie.明养羊手Concise册[M].北京manual:中国offeeding农业大学sheep[M].出版社,Beijing:2002:64-69.
[29]Agricultural唐
UniversityPress,2002:64-69.（inChinese）China
社,2002:辉,杜105-118.立新.简明蛋鸡饲养手册[M].北京:中国农业大学出版
TANGChinaAgriculturalHui,LINLi-xin.UniversityConcisePress,manual2002:of105-118.feeding（layer[M].inChineseBeijing:[30]杨全明,刁有祥.简明肉鸡饲养手册[M].北京:中国农业大学）
社,2002:31-40.
出版
YANGer[M].Beijing:Quan-ming,ChinaDIAOAgriculturalYou-xiang.UniversityConcisePress,manual2002:offeeding31-40.broil原[31]Chinese生）（in145.
岳永.简明养鸭手册[M].北京:中国农业大学出版社,2002:125-YUEAgriculturalYong-sheng.UniversityConcisePress,manual2002:of125-145.feeding（duck[M].inChineseBeijing:）
China[32]Wodzinskiogy,1996,42:RJ,263-303.
UllaAHJ.Phytase[J].AdvancesinAppliedMicrobiol原
[33]LeytemphatesAB,MaguireRO.EnvironmentalimplicationsofinositolphosJ.shire,InositolinanimalCABphosphates:manure[M]//International,linkingTurner2007:agricultureBL,150-168.
andRichardsontheenvironment.AE,MullaneyOxfordE原
原[34]LeytemzationnalofAnimalfromAB,swineThackerandfedVeterinarydietsPA.containingFecalphosphorusexcretionandcharacteri原
Advancesa,variety2008,7ofcereal:grains[J].Jour原[35]swineWienholdfedtraditionalBJ,MillerandPlow-phytateS.Phosphoruscornfractionation（2）
113-120.diets[J].JournalinmanureofEnvironfrom
mentalQuality,2004,33（1）
:389-393.原
[36]chemicallyKalbasiM,KarthlkeyanKG.Phosphorusdynamicinsoilsreceiving
2004,33（6）
treated:2296-2305.dairymanure[J].JouralofEnvironmentalQuality,
[37]micronutrient[M].StevensonFJ.CyclesNewYork.ofsoilUS:-carbon,WileyPress,nitrogen,1986.
phosphorus,sulphur,[38]StudnickatractableinphosphorusJS.BundyinLmanuresG,AndraskitopredictTW,etal.Measuringwater-ex原
[39]42Yan（runoff[J].9）
etableZ:productionJ,1071-1084.CommunicationsinSoilSciencephosphorusandPlantAnalysisconcentrations,2011,LiuPP,systems:LiYH,etoverfertilization,al.PhosphorussoilinChinaenrichment,忆sintensiveandenviveg原
ronmentalimplications[J].JournalofEnvironmentalQuality,2013,42:原
[40]Ren982-998.
tomaintainT,ChristiehighP,tomatoWangyieldsJG,etandal.minimumRootzonenitrogensoilnitrogenlossesmanagement
ronment[J].ScientiaHorticulturae,2010,125（1）:25-33.totheenvi原
[41]nitrogenZhuJH,frutescensuseLiXL.）efficiencyL,Christiecroppinginsystems[J].excessivelyP,etal.EnvironmentalAgriculturefertilizedhotimplicationsEcosystemspepper（andCapsicumoflow
Envi原
ronment,2005,111（1-4:70-80.[42]sourceRobbinseffectsCW,onFreeborn）
calcareousLL,soilWestermannphosphorusDandT.Organicorganicphosphorus
carbon[J].
严正娟，等：不同动物粪肥的磷素形态特征及有效性分析
JournalofEnvironmentalQuality,2000,29（3）
:973-978.[43]SikoralitterLJ,EnkiriNK.ComparisonofphosphorusuptakeJournalcompost,2005,with97[44]（3triple）
:668-673.superphosphateinCodorussoil[J].fromAgronomypoultry
availabilityZvomuyaF,HelgasonBL,LarneyFJ,etfeedlot937.
manure[J].fromsoilJournal-appliedofEnvironmentalcompostedandal.PredictingQualitynon,2006,-compostedphosphorus
35（3）
:cattle928-[45]LoriagenfollowingER,SawyerapplicationJE.Extractablesoilphosphorusandinorganicnitro原
[46]nure[J].long-termSharpleyAgronomyAN,SmithJournalofS,Bain,2005,rawandW.97（3anaerobically）
:879-885.digestedswinema原SocietyofAmericapoultrylitterJournalapplicationsNitrogen,1993,57toOklahomaandphosphorussoils[J].SoilfateSciencefrom
[47]testingSimsJ,（4）
:1131-1137.[48][J].JournalintoEdwardsofenvironmentallyA,SchoumansEnvironmentalbasedO,Qualityagriculturaletal.Integratingsoilphosphorus
,2000,29（1management:60-71.practicesEurope[J].DelgadoA,JournalScalengheofPlantR.AspectsNutritionofphosphorus）
andSoilSciencetransfer,2008,from171soils（4）
in
552-575.
:[49]managementLiH,HuangforG,MengQ,etal.IntegratedChina:soilaandreview[J].plantphosphorus
2011,349（1-2）
:crop157-167.andenvironmentinPlantSoil,
[50]AnderssontiesH,Bergstr觟mL,DjodjicF,etal.Topsoilandsubsoilproper原
nalofinfluenceEnvironmentalphosphorusQualityleaching,2013,from42fouragriculturalsoils[J].Jour原[51]TateKR.Thebiologicaltransformation（2of）:455-463.76:245-256.
Pinsoil[J].PlantSoil,1984,[52]Greavesmalmanures:J,Hobbsareview[J].P.ProspectsEnvironmentalfortherecoveryTechnologyofphosphorus,1999,20from（7）
:ani37-原
[53]41.
solubleAndersonQuality,organicBH,MagdoffFR.Relativemovementandsoilfixationof
2005,34and（6inorganic:2228-2233.phosphorus[J].JournalofEnvironmental[54]LehmannformsandJ,retentionLanZ,Hyland）
inmanure-amendedC,etal.Long-termsoils[J].dynamicsEnvironmentalofphosphorus
enceandTechnology,2005,39（17）
:6672-6680.Sci原
[55]OjwhmimanureA,IgeD,Hao2011,3（application[J].X3）
:25-38.JournalY.PhosphorusofAgriculturalmobilityScienceinsoilandwithTechnologylongterm
,—39—