下载文档原格式
一、实验名称畜禽粪便成分分析及利用实验二、实验目的1. 了解畜禽粪便的组成成分及其营养价值。
2. 掌握畜禽粪便的收集、处理和利用方法。
3. 分析畜禽粪便对土壤肥力的影响。
4. 探讨畜禽粪便在农业生产中的应用前景。
三、实验原理畜禽粪便中含有丰富的有机物、氮、磷、钾等营养成分，以及微生物等有益生物。
通过实验分析，可以了解畜禽粪便的成分及其含量，为畜禽粪便的资源化利用提供依据。
四、实验材料与仪器1. 实验材料：- 畜禽粪便样品（猪粪、牛粪、鸡粪等）- 土壤样品- 标准溶液（如过氧化氢、高锰酸钾等）- 试剂（如氢氧化钠、硫酸铵等）- 仪器（如电子天平、pH计、烘箱、显微镜等）2. 实验仪器：- 电子天平- pH计- 烘箱- 显微镜- 离心机- 烧杯- 试管- 滤纸- 移液器五、实验步骤1. 样品采集与处理- 采集畜禽粪便样品，要求样品新鲜、无污染。
- 将样品进行风干、研磨，过筛，备用。
2. 畜禽粪便营养成分分析- 测定样品的pH值。
- 测定样品的氮、磷、钾含量。
- 测定样品的有机质含量。
- 测定样品中的微生物数量。
3. 土壤肥力分析- 取一定量的土壤样品，进行pH值、有机质、氮、磷、钾等指标的测定。
- 对比分析土壤样品和畜禽粪便样品的肥力指标。
4. 畜禽粪便资源化利用实验- 将畜禽粪便进行堆肥处理。
- 将堆肥施入土壤，观察植物生长情况。
六、实验结果与分析1. 畜禽粪便营养成分分析结果- 记录各样品的pH值、氮、磷、钾、有机质含量及微生物数量。
2. 土壤肥力分析结果- 记录土壤样品和畜禽粪便样品的肥力指标。
3. 畜禽粪便资源化利用实验结果- 记录植物生长情况。
4. 结果分析- 对比分析畜禽粪便和土壤样品的肥力指标，评估畜禽粪便的肥力贡献。
- 分析堆肥处理对植物生长的影响，探讨畜禽粪便在农业生产中的应用前景。
七、实验结论1. 畜禽粪便中含有丰富的营养成分和微生物，具有较好的肥力贡献。
2. 堆肥处理可以改善畜禽粪便的品质，提高其资源化利用率。
《北京规模化养殖场畜禽粪便中养分、重金属和抗生素含量分析》篇一一、引言北京作为全国的政治、文化和经济中心，规模化养殖业在其农业发展中占据重要地位。
然而，随着养殖业规模的扩大，畜禽粪便的处理与利用问题逐渐凸显。
为了更好地了解畜禽粪便的成分及其潜在的环境风险，本文对北京规模化养殖场畜禽粪便中的养分、重金属和抗生素含量进行了详细分析。
二、材料与方法（一）材料来源本研究所用样品采集自北京市多个规模化养殖场，包括猪、鸡等常见畜禽的粪便。
（二）分析方法1. 养分含量分析：采用常规化学分析法，测定粪便中的氮、磷、钾等主要养分含量。
2. 重金属含量分析：利用原子吸收光谱法、X射线荧光光谱法等仪器分析方法，测定粪便中的铜、锌、铅、镉等重金属含量。
3. 抗生素含量分析：采用高效液相色谱法，测定粪便中的抗生素残留量。
三、结果与分析（一）养分含量分析经过测定，北京规模化养殖场畜禽粪便中氮、磷、钾等主要养分含量较高。
其中，氮含量平均值为XX%，磷含量平均值为XX%，钾含量平均值为XX%。
这些养分的存在为农田提供了丰富的养分资源，对于提高农田肥力具有重要意义。
（二）重金属含量分析本研究还发现，畜禽粪便中重金属含量普遍较高。
其中，铜、锌等微量元素含量较高，而铅、镉等重金属含量也超过了环境安全标准。
这些重金属可能对环境和生物体产生潜在的危害。
（三）抗生素含量分析在抗生素含量方面，本研究检测出多种抗生素残留，包括常见的磺胺类、喹诺酮类等。
这些抗生素的残留可能对土壤微生物和人体健康产生不利影响。
四、讨论（一）养分利用与环境保护北京规模化养殖场畜禽粪便中的养分对于农田肥力的提高具有重要意义。
然而，如何合理利用这些养分资源，避免过度排放和环境污染，是当前亟待解决的问题。
建议采取科学的粪便处理和利用技术，如粪便堆肥、沼气发酵等，实现养分的循环利用和环境污染的最小化。
（二）重金属污染与防治畜禽粪便中的重金属含量较高，可能对环境和生物体产生潜在的危害。
国外家畜粪便肥料成分含量快速预测方法的研究杨增玲，韩鲁佳现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室，中国农业大学（东区），191信箱，北京，100083 摘要：本文旨在研究家畜粪便的物理指标与其肥料成分含量的关系，用来预测家畜粪便肥料成分含量。
目前国外主要研究的预测家畜粪便肥料成分含量的物理指标主要有：干物质含量、比重、电导率、流变学特性、pH 值及其某几个指标的联合。
研究表明：干物质含量可预测牛、奶牛和猪粪便中氮和磷的含量；比重也可预测牛、奶牛和猪粪便中氮和磷的含量，并且用比重代替干物质含量更易于实现畜禽粪便营养成分含量的快速和在线检测；电导率可预测牛、猪粪便中铵态氮和钾的含量；家畜粪便的流变学特性ln(k)可预测铵态氮的含量，粪便溶液的pH 值可预测磷的含量，但效果都较差。
同时用这些物理指标中的某两个的共同作用来预测家畜粪便的效果优于单个指标的预测效果。
关键词：家畜粪便；肥料成分含量；预测；物理指标中图分类号：X 610 文献标识码：A 文章编号：Study on Rapidly Estimating Fertilizer Value of Livestock Slurriesat AbroadYang Zengling, Han Lujia(Key Laboratory of Modern Precision Agriculture System Integration, Ministry of Education, ChinaAgricultural University, Beijing 100083)Abstract: Study the relationships between fertilizer value and physical properties of livestock slurries in order to rapidly estimate fertilizer value of livestock slurries. At present, physical properties used at abroad mainly were dry matter (DM), specific gravity (SG), electrical conductivity (EC), rheological properties (ln(k)), pH and corporate effect of two physical properties. Researches showed that DM could be evaluated for estimating total nitrogen and phosphorus in slurries of cattle, dairy and swine. Specific gravity (SG) could be evaluated for estimating total nitrogen and phosphorus in slurries of cattle, dairy and swine too, and it was better than DM in rapid test and on-line test. Electrical conductivity (EC) could be evaluated for estimating ammoniacal nitrogen and potassium in slurries of cattle and swine. Rheological properties could be evaluated for estimating ammoniacal nitrogen, and pH could be evaluated for estimating phosphorus, but their effects were not good. The effect of two physical properties on estimating the fertilizer value of livestock slurries was better than the effect of one physical property.Key words: livestock slurries; fertilizer value; estimate; physical properties自20世纪50年代起，发达国家开始进行大规模的集约化养殖，在城镇郊区建立集约化畜禽养殖场。
规模化养殖畜禽粪有害成分测定及其无害化处理效果一、概述随着规模化养殖业的快速发展，畜禽粪便的产生量也急剧增加，给环境带来了严重的污染问题。
畜禽粪便中含有多种有害成分，如重金属、抗生素、激素、病原体等，这些成分若未经有效处理而直接排放，将对土壤、水源和生态系统造成污染，进而威胁人类健康。
对规模化养殖畜禽粪便的有害成分进行测定，并探究其无害化处理效果，对于保护生态环境和促进养殖业的可持续发展具有重要意义。
关于畜禽粪便有害成分的研究主要集中在测定方法、污染特性以及无害化处理技术等方面。
测定方法包括化学分析、生物检测等多种手段，能够全面评估畜禽粪便中的有害成分种类和含量。
针对畜禽粪便的污染特性，研究者们也进行了深入的分析，为制定有效的无害化处理措施提供了科学依据。
在无害化处理技术方面，目前已有多种方法被广泛应用于畜禽粪便的处理，如堆肥发酵、厌氧消化、好氧处理等。
这些技术能够有效降低畜禽粪便中的有害成分含量，减少其对环境的污染。
不同处理技术的效果和应用条件存在差异，因此需要根据实际情况选择合适的处理方法。
对规模化养殖畜禽粪便的有害成分进行测定及其无害化处理效果的研究，不仅有助于了解畜禽粪便的污染特性，还能为制定有效的治理措施提供科学依据。
随着科技的不断进步和环保意识的提高，畜禽粪便的无害化处理技术将不断得到优化和完善，为养殖业的绿色发展提供有力保障。
1. 规模化养殖畜禽粪的现状与问题随着畜禽养殖业的规模化发展，畜禽粪便的产量也呈现出快速增长的趋势。
规模化养殖场的畜禽数量庞大，每天产生的粪便量惊人，这些粪便若未得到妥善处理，将对环境造成严重的污染。
规模化养殖畜禽粪存在的问题主要表现在以下几个方面：畜禽粪便的排放量巨大，而处理设施和技术相对滞后，导致大量粪便无法得到有效处理，直接排放到环境中，造成土壤、水源和空气的污染。
畜禽粪便中含有大量的有害成分，如重金属、抗生素残留等，这些成分若未经处理直接用于农田施肥，会对农产品质量和食品安全构成威胁。
畜禽粪污资源化利用技术专栏☆中国畜牧业Resource utilizatio n tech no l ogy oflivestock and poultry manure畜禽粪肥检测技术指南之测定（五）一、全猛含量的测定1.范围：本节规定了畜禽粪肥中全猛含量测定的试验方法：本节适用于畜禽粪肥样品全猛含量的测定。
2.原子吸收分光光度法’（1）原理。
采用盐酸一硝酸一氢氟酸一高氯酸全分解的方法，加入适量的掩蔽剂，使样品中的待测元素全部进入试液，然后将试液喷入空气一乙烘火焰中，在火焰的高温下，猛化合物离解为基态原子，该基态原子蒸气对相应的空心阴极灯发射的特征谱线产生选择性吸收，在选择的最佳测定条件下，测定猛的吸光度。
（2）试剂和材料。
所用试剂、水和溶液的配制，在未注明规格和配制方法时，均应按HG/T3696规定执行。
盐酸：P=1.19克/毫升，优级纯；硝酸：p=1.42克/毫升，优级纯；硝酸溶液，1+1：用硝酸配制；硝酸溶液，体积分数为0.2%：用硝酸配制；氢氟酸：p=1.49克/毫升；高氯酸：P=1.68克/毫升，优级纯；硝酸镰］水溶液，质量分数为5%；猛标准储备液，1000毫克/升：称取1.0000克（精确至0.0002克）光谱纯金属猛粒于50毫升烧杯中，用20毫升硝酸溶液溶解后，转移至1000毫升容量瓶中，用水定容至标线，摇匀；猛标准使用液，10.0毫克/升：用硝酸溶液逐级稀释猛标准储备液配制:（3）仪器和设备。
通常实验室仪器；原子吸收分光光度计（带有背景校正器）；猛空心阴极灯；乙烘钢瓶；空气压缩机，应备有除水、除油和除尘装置；仪器参数。
不同型号仪器的最佳测试条件不同，可根据仪器使用说明书自行选择。
通常本文采用_________表1仪器测最条件_________元素猛测定波长（纳米）279.5通带宽度（纳米） 1.3灯电流（毫安）一-7.5火焰性质氧化性表1中的测量条件°（4）分析步骤。
☆2019年第2期Resource utilization technology of:畜禽粪污资源化livestock and poultry manure利用技术专栏畜禽粪肥检测技术指南之测定(二)—、硝态氮含量的测定1.范围本节规定了畜禽粪肥中硝态氮含量测定的紫外分光光度法的试验方法。
本节适用于畜禽粪肥样品中硝态氮含量的测定。
2.硝态氮含量的测定紫外分光光度法。
(1)原理。
用盐酸溶液从试样中提取硝酸根离子，利用硝酸根发色团在紫外光区210纳米附近有明显吸收且吸光度大小与硝酸根离子浓度成正比的特性，测定硝态氮含量。
(2)试剂和材料。
所用试剂、水和溶液的配制.在未注明规格和配制方法时，均应按HG/T3696规定执行。
盐酸溶液：1+1;硝态氮标准储备溶液［p(NO'-N)=100毫克/升］:准确称取经(110±2)°C烘至恒重的硝酸钾(KNO：j)0.7218克溶于水中，转移至1000毫升容量瓶，用水定容。
(3)仪器和设备。
通常实验室仪器；紫外分光光度计，配1厘米石英比色皿；恒温振荡器。
(4)分析步骤。
试样的制备。
固体样品缩分至约100克，将其迅速研磨至全部通过0.50毫米孔径试验筛(如样品潮湿.可通过1.00毫米试验筛)，混合均匀，置于洁净、干燥容器中；液体样品经多次摇动后.迅速取出约100毫升，置于洁净、干燥容器中。
试样溶液的制备。
称取试样0.5~2克(精确至0.0001克)于250毫升容量瓶中，加入25毫升水和25毫升盐酸溶液，混合，静置至无气体放出。
加入约100毫升水，在恒温振荡 器上振荡30分钟(振荡频率以容量瓶内试样能自由翻动即可)：加水定容，混匀，干过滤.待测。
工作曲线的绘制。
吸取硝态氮标准储备溶液0毫升、0.50毫升、1.00毫升、1.50毫升、2.00毫升、2.50毫升、3.00毫升分别加入7个50毫升容量瓶中，用水定容，混匀。
此标准系列溶液硝态氮的质量浓度分别为0毫克/升、1.00毫克/升、2.00毫克/升、3.00毫克/升、4.00毫克/升、5.00毫克/升、6.00毫克/升。
畜禽粪便肥料成分含量快速测定方法综述1韩鲁佳②胡峥峥阎巧娟刘依现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室，中国农业大学（东区），191信箱，北京，100083摘要详细介绍了粪污计、电导仪、氨电极、粪污氮含量计量仪、反射计、快速、在线畜禽粪便肥料成分检测系统等6种畜禽粪便肥料成分含量快速测定装置及其工作原理和使用方法，论述了上述各种快速测定装置的精度及适用范围，并就各种方法进行了深入的分析比较。
关键词畜禽粪便；肥料成分；含量；快速测定装置Rapid Testing Methods for Estimating the Nutrient Value in Animal Slurry Han Lujia Hu Zhengzheng Yan Qiaojuan Liu Yi(Key Laboratory of Modern Precision Agriculture System Integration, Ministry of Education, ChinaAgricultural University, Beijing 100083)Abstract 6 different equipment and their working principle for rapid testing the nutrient value in animal slurry (Slurry Meter, Conductivity Meter, Ammonia Electrode, Slurry Nitrogen Meter, Reflectometer and In-situ Nutrient Sensor System ) are introduced in detail in this paper. Their testing precision and suitability are described. A comparation of above different equipment is made.Key Words animal slurry; nutrient value; content; rapid testing equipment1各种快速测定装置及其工作原理1.1粪污计（Slurry Meter）1979年，爱尔兰学者Tunney首先建立了猪粪中的氮含量与其干物质含量之间的相关关系，发现二者显著相关[1]：N=8.53+6.30DM- 0.17DM2 R2=0.85 （1）式中：DM——干物质含量，%。
进一步研究发现，粪便干物质含量与比重之间相关关系显著：SG=1.005+0.00385DM R2=0.96 （2）法国、奥地利等国也对此进行了相应的研究，各国建立的粪便干物质与比重之间的回归方程的相关系数均在72%-99%之间。
由此可见，通过测定比重，可推算出干物质含量，而根据干物质含量与畜禽粪便中氮含量的相关关系，进而可预知粪便中的氮含量。
粪污计就是基于这一工作原理由爱尔兰的约翰斯敦研究中心（Johnstown Castle Research Centre）开发成功的用于快速检测畜禽粪便肥料成分的仪表[1]。
它是一种以干物质含量（DM%）为刻度的比重计，实际上测量的是比重，但直接读取被测粪样的干物质含量，然后再依据粪便干物质含量与其中氮、磷、钾含量之间的线性关系推算出粪样中氮、磷、钾的含量。
因此粪污计有时也称作比重计（Hydrometer）。
具体使用方法是：先将粪样稀释并搅拌均匀，然后注入量筒内，充分搅拌（搅拌时避免①教育部博士点基金项目、教育部优秀青年教师资助计划项目②韩鲁佳，北京市海淀区清华东路17号，中国农业大学东校区173信箱，10008312气泡产生，否则难以读数）后迅速将粪污计插入粪样中，在15秒内读出干物质含量，然后查表得出对应的氮、磷、钾含量。
1.2电导仪（Conductivity Meter ）电导法测定是基于这样一个事实，即电解质溶液的电导率与电解质的浓度有关，铵离子和钾离子的浓度在畜禽粪便总离子浓度中占有相当比重，且均和电导率显著相关，它们的变化会引起整个电解质溶液离子浓度的变化，直至溶液电导率的变化[2]。
稀释的猪粪中铵离子和钾离子的浓度与溶液电导率有如下相关关系[3]：NH 4+N =-61.5+99.6EC 稀释 R 2=0.98 （3）K +=12.9+15.5EC 稀释 R 2=0.82 （4）电导仪是试验室中常用的测定溶液电导率的仪器，在化学分析领域里应用较广。
手握式电导仪也称为电导笔。
使用时，须先将粪样进行稀释并混合均匀，再将由铂电极和一个电热调节器组成的探针置于粪样中，轻轻搅拌约30秒待读数稳定后测得电导率，然后通过校正曲线即可直接读取相应的铵态氮和钾的含量[2]。
1.3 氨电极（Ammonia Electrode ）在酸性条件下，粪水中的铵主要以铵离子形式（NH 4+）存在，而在碱性条件下，转变为氨气（NH 3）[4]。
溶液中存在如下电离平衡：O H NH OH NH 23-4+↑⇔++ (5)产生的氨气的压力与被测粪液中铵态氮的含量成正比，通过检测氨气的产生量即可预测出粪样中铵态氮的含量。
依据这一原理，瑞典的Orion 研究组织于1979年开发出来氨电极法用于直接检测粪便中铵态氮的含量[1]。
氨电极是一种气敏电极，属于离子选择性电极，其电极的电位对溶液中的氨气有选择性响应，因而可用来测定氨气的分压。
使用时，先将被测样品进行稀释，然后按每100ml 试样加1ml 的比例加入10MNaOH （离子强度调节剂），使pH 值增大至约11，此时铵离子完全转化为适于测定的氨气，氨气通过疏水性高分子透气薄膜扩散进入透气膜与离子选择电极的敏感膜间的极薄液层内，直到试液和此极薄液层内氨气的分压相等。
氨气的压力可由pH/mV 计测量溶液电位得到[2]，由此再通过校正曲线直接读取被测粪样中铵态氮的含量。
1.4 粪污氮含量计量仪（Slurry Nitrogen Meter ）1929年，丹麦学者Tovborg Jensen 发现：在密闭容器中，将次氯酸钠与粪便混合，铵态氮被氧化释放出氮气，气体的压力与粪便中铵态氮的含量成正比，通过测量气体的压力即可知道铵态氮的含量。
粪污氮含量计量仪就是基于这一工作原理开发成功的，用于直接检测粪便中铵态氮[1] 的含量。
因为使用的试剂是次氯酸钠或次氯酸钙，有时也称作次氯反应仪（Hypochlorite Reaction Meter ）[2]。
目前常用的有以下两种类型。
1.4.1 安格鲁斯氮含量计量仪（Agros Nitrogen Meter ）由瑞典的安格鲁斯公司于1983年研制成功[5]。
它的主要部件是一个带有密封盖的不锈钢容器。
粪样放入密闭容器中，由其内部搅拌装置搅拌约1分钟后，放入次氯酸钙试剂，发生如下反应：3CaO2Cl2+4NH4+N+4OH-→CaCl2+2N2↑+10H2O （6）式中氮气的产生量可由下面公式推导出来：PV=nRT （7）式中：P——压力；V——体积；n——氮原子数；R——气体常数；T——绝对温度。
V、R和T均为常数，因此P与n成正比。
用压力表测量得到P（kgN/m3）后，由公式（7）计算出产生的氮气量，再代入公式（6）即可推导出粪便中铵态氮的含量。
1.4.2 定量氮体积仪（Quantofix N-volumeter）由德国的Rimu-Luftungstecmnik公司于1987年研制成功 [5]。
其基本原理与前者相同，但容器的材料是塑料，所用溶剂是次氯酸钠（160g活性Cl/l）与30%氢氧化纳以5：1混合的溶液。
在密闭容器中，粪样与试剂发生如下化学反应：3NaOCl+2 NH4+N+2OH-→3NaCl+5H2O+N2↑（8）化学反应放出的氮气进入与反应室相连的量筒中，排出相同体积的水，量筒的刻度为kg铵态氮/m3，由此可直接读取被测样品中铵态氮的含量[2]。
1.5 反射计（Reflectometer）反射计应用的是纳氏比色原理，即使铵离子与纳氏试剂发生反应生成黄色或红褐色碘化汞铵化合物，化合物的量与铵离子的量成正比，可以通过测量颜色的强度检测出来。
使用反射计一般需对粪样进行大量稀释，因此有时也被称作水分析仪（water test kits）[4]。
反射计内部装有校正曲线，可将消耗的纳氏试剂量直接转化为铵态氮的含量，并自动显示出来。
因此，使用时只要将试纸插入待测样品与纳氏试剂的混合溶液之中，就可以从仪器上直接读取铵态氮的含量。
1.6 快速、在线畜禽粪便肥料成分检测系统（In-situ Nutrient Sensor System）由英国西尔索研究院（Silsoe Research Institute）基于现代计算机、物理及电化学传感技术，于90年代中期开发成功的大型检测系统[6][7]。
该系统检测粪便中密度、氨、铵盐、电导率和压力差等，根据建立的这些参数与粪便N、P、K含量的一元和二元线性回归方程，预测出粪便中N、P、K的实际含量 [6][7]。
研究发现，铵态氮、钾含量与电导率显著相关，在该系统中二者用电导率来预测。
干物质含量与磷之间的相关性最为显著。
粪便的流变学特性与干物质含量相关性好，所以，该系统引入lnk这一参数代替干物质含量预测P。
而大多数畜禽粪便的流变学特性可用下面公式表达[8] [9]：τ=kγn（9）式中：τ——剪切应力；γ——剪切速率；k——系数；3n——指数。
因此： lnτ=lnk+nlnγ（10）剪切应力和剪切速率满足公式τ=D△P/4L=常数×△P和γ=8V/D=常数×Q。
其中D为管径（m），△P为压力差（Pa），L为对应的管长（m），V为流速（m/s），Q为流量（m3/s）。
测定lnk方法简单、费用低[6]。
只要关闭循环管上的流量控制阀，使流速以0.2m/s-1的速度梯度下降，通过测定几组流量下对应的压力差即可得到lnk值。
该系统基本检测过程如下：浸在粪液中的均质泵先将其充分混合后，喂入装有密度仪、超声干物质仪、流量计和压力差传感器的循环管内，由8通道多路转接器将测得的密度、干物质含量、流量和压力差传送到数据记录仪；浸在粪液中的探测器上装有6个传感器，分别检测粪样的氧化还原能力、pH值、温度、电导率、铵离子、氨及传感器浸入深度，所得数据直接传送到数据记录仪；计算机对来自数据记录仪的所有数据进行采集、记录和存储。
2 各种快速测定装置的精度分析及适用范围2.1 粪污计粪污计法是几种快速测定方法中最为便捷而又实用的方法，它最突出的优点是：仪器费用低、结构简单、操作方便、无需专门操作人员，所以非常适合我国国情。
但由于此法实际测量的是比重，却通过干物质含量间接预测其肥料成分含量，加大了回归方程之间的累积误差，所以仍存在一定误差，通常精度低于25%。
