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受马厩管理影响的马粪组成
抽象 进行了一项研究，以比较从马厩中取出的马粪和六个马场的无垫层粪肥的组成。农场的范围从管理不善的马厩到管理不善的赛马场。测定的粪肥特性包括：水分含量、总氮、总氨氮、硝酸盐氮、有机氮、总磷（以 P 表示）
2 O 5 ），总钾（以 K 表示）2 O），钙，镁，硫，锌，铜，锰，铁，总碳，电导率（可溶性盐的指数）和 pH 值。统计分析表明，畜栏管理对所有植物养分、碳、有机物、pH 值和 EC 的干基浓度有显著影响。还确定，畜栏粪便的 C：N 范围为 23.4：1 至 48.5：1，具体取决于使用的床上用品量和日常管理。马粪的 C：N 值被用作马厩管理水平（高，中，低）的指标。测定了氮、磷、钙、镁、锌、铜和钠的浓度与马粪的 C：N 呈负相关。EC 的平均测量范围为 1.86 至 3.46 毫米/厘米。包括所有可能呈盐形式的金属的相关性分析表明，EC 与 K 显着相关 2 O 含量，但不含钠、钙或镁。马粪的高 C：N 值表明堆肥可能是土地施用前的首选处理方法。然而，基于农艺速的马粪施用对 P 2 O 5 对于牧场和添加足够的肥料氮，将施用的粪肥的 C：N 降低到 10：1 以克服诱导的缺氮可能提供另一种选择。
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粪便管理; 植物营养素; 有机物; 碳; 堆肥; 土地申请 1. 引言 马匹所有权用于运动和娱乐在美国和欧洲非常受欢迎。赛马，马球，骑马比赛，越野骑行，狐狸狩猎和休闲骑行是美国和欧盟最受欢迎的马术活动。大部分马匹种群被饲养在小农场，这些农场的年收入不超过 1000 美元。因此，美国农业普查[1]报告的美国农场的马匹数量已知低于农场饲养的实际马匹数量。根据 2017 年美国农业普查，美国 459，526 个农场有 2，847，289匹马[1]。然而，对美国马主的调查显示，马的实际数量为 7，246，835 匹，几乎是美国人口普查的两倍[2]。欧盟也出现了类似的情况，因为许多小型马场不包括在国家统计数据中。然而，一项针对欧盟国家马匹数量的调查显示，2015 年马匹数量约为 6，990，000 匹[3]。
当大多数养分管理规划者或政府监管机构从一个州的农场获取要管理的粪便数量时，最常考虑的动物类型是猪，家禽和牛。马厩马产生的粪便有时会被忽视。据报道，马排泄的粪便量（粪便和尿液）为每天 20.9-30.6 kg，具体取决于马的大小和活动水平[4]。对于一匹 500 kg 的马，典型的每日粪便产量估计为 24.9 kg/天[4]。有机床上用品，如木屑或稻草，通常被添加到马厩中，以提高马匹的舒适度和清洁度，据估计，每匹马每天增加 3.6 至 6.8 公斤[5]，一旦弄脏，这也算作粪便。因此，从一匹 500 公斤马身上去除的粪便量估计为 28.5 至 31.7 公斤/天或 57.0 至 63.4 公斤粪便/天 1000 公斤体重。
过去的大部分努力都集中在量化从马身上排泄的粪便的植物营养成分上。已经表明，排泄粪便的总氮含量（TN）可以从久坐马的 2.3%干基（d.b.）到非常活跃的马的 3.2%，d.b 不等[4，5]。非常活跃的马排泄的粪便中 P 和 K 的含量也高于久坐马，P，d.b 0.34~0.64%，K、d.b 0.71~1.1%。营养成分的这些差异是由于久坐马和活跃马之间口粮质量和每日采食量的巨大差异。虽然这些数据提供了对马粪对马粪植物养分含量影响的见解，但从马厩中取出的床状马粪的成分知识优选提供更具代表性的数据，以使用马粪作为商业肥料替代品或作为堆肥的成分。
在 2 篇出版物中发现了从畜栏中去除的马粪的平均植物养分含量数据[6，7]。其中一份出版物[6]根据从肯塔基州，科罗拉多州，德克萨斯州和俄克拉荷马州（美国）和加拿大阿尔伯塔省的马场以及新泽西州（美国）的四个农场收集的 30 个样本提供了平均营养成分。摊位使用的被褥的数量或类型没有报告。然而，TN 含量范围为 0.80 至 1.40%，d.b，并且均低于报告的排泄马粪的范围（2.3 至 3.2%TN，d.b。[4，5]）。去除的粪便中 TN 浓度较低可能是由于在畜栏中使用有机垫料而稀释的结果。磷的平均浓度范围为 0.24%~0.31%，d.b.钾含量为 0.99%~1.00%，d.b。ASABE [7]提供的制表方法为 1.34%TN，0.42%P 和1.75%K，d.b。垫料对总 P 和 K 含量的影响并不那么明显，因为与报告的排泄马粪平均值有显著重叠[4，5]。来自这些来源的数据表明，马粪还含有许多必需的植物营养素，包括 Ca，S，Mg，Fe，Mn，Zn 和 Cu.然而，它们不是必需的次要营养素，可能对植物有毒，它们存在于土壤中，含量高，或者土壤 pH 值过低。
芬兰的一项研究[8]调查了马厩中使用的床上用品类型对主要植物营养成分的影响。这项研究的结果表明，畜栏中使用的垫料是 TN，可溶性 N，P，可溶性 P 和 K 的来源。据报道，水溶性氮是铵-N（NH 4+ -N）
和硝酸盐-N （NO 3 -N），占 TN的 26.6%至 37.3%，具体取决于床上用品类型。令人惊讶的是，48.1%~60.0%的磷是水溶性的。基于这些结果，假设畜栏管理因素（如每天清除粪便和脏褥、每个畜栏增加的清洁垫料量以及畜栏使用频率）对畜栏粪便的植物养分含量有显著影响。
碳与总氮的比例（C：N）是马粪的一个重要特征，影响其如何用于堆肥。据报道，排泄的马粪的 C：N 约为 20：1[5]。Krogmann 等人[6]和 Keskinen 等人提供的数据[8]表明，从畜栏中去除的粪便的 C：N 比为 22：1 至 45：1，具体取决于床上用品类型。马粪堆肥的近似最佳 C：N 为 30：1[9]。因此，通常需要通过在低 C：N 马粪中添加碳源或在高 C：N 马粪中添加氮源来调整 C：N，以便为堆肥提供最佳的 C：N。
马粪的高 C：N 比已被证明对马粪作为天然氮肥来源的价值有负面影响。Keskinen 等人进行的孵化研究[8]以及 Dosken和 Davis 的现场数据[10]表明，由于可溶性氮的固定，在土壤中施用富含碳的马粪减少了土壤中可用氮的量。土壤中的微生物消耗可溶性氮来分解高 C：N 马粪中添加的大量生物可利用性碳。这些研究指出，马粪通常不是一种有效的氮肥，可能对土壤改良有益的植物养分可能仅限于 P，K 和重要的次要养分，如 S，Ca，Mg，Mn 和 Fe。
与马匹活动水平以及用于管理马厩的垫料的数量和类型相关的口粮差异均被证明会诱发畜栏粪便产量[4，5]和植物营养成分的大量变化[6，8]。可能影响马厩粪便成分的另一个因素是马厩使用的频率。马匹在马厩中饲养的时间根据马匹饲养的目的而有很大差异。为了不经常骑马而饲养的马匹只能在极端多雨的天气中被限制在箱形马厩中，而其他马匹则被允许自由选择进入马厩或牧场。为繁殖，比赛或正式完成而饲养的马匹通常每天在马厩中饲养 8 至 12 小时，具体取决于训练和完成时间表或天气条件。在许多情况下，快乐的马只养在牧场上，没有马厩，这种情况不包括在本研究的范围之内，因为这种不可收集的粪便永远不会被包括在土地应用计划或堆肥作业中。
鉴于马厩使用频率、马厩用垫物数量等其他马厩管理因素（如马厩清理进度）的差异很大，因此假设这些因素会对马粪的组成产生重大影响。实现这一目标的目标是：（1）在六个饲养马匹以骑马，繁殖和比赛为乐的农场收集已移除的床厩样本，（2）从三个不同的农场获得无垫粪粪便样本，（3）按马厩管理级别（低，中，高）对每个谷仓进行分类，以及（4）确定马厩管理是否对马粪的组成有重大影响。
2. 材料和方法 选择了六个马场，其中包括从小型的快乐马厩到拥有多个马厩的农场的设施，这些马厩为赛马，纯种种畜和用于狩猎座位和跳线比赛的马匹提供密集管理的住房。每个马场都参观了一次，以获得粪便样本。收集样本，作为粪便，并根据正常的日常摊位管理实践从畜栏上清除污垢的床上用品。在访问期间，设施的所有者被问及有关床上用品做法，粪便清除频率和畜栏使用频率的问题。还就访问时摊位上的床上用品数量提出了意见。
根据访问期间的这些访谈和观察，农场按摊位管理类别分类，如表 表 1 所示。农场 1、2 和 3 这三个设施被归类为摊位管理高处，因为使用了大量的被褥，每天清除粪便和污垢的被褥，并用新鲜的被褥代替。这三个农场的马厩使用频率很高，因为马匹通常被关在马厩里过夜和恶劣天气。农场 4 在摊位管理方面排名中等。使用的床上用品数量完全覆盖了摊位地板，但摊位没有每天打扫。此外，马厩通常状况良好，因为马匹大部分时间都被关在牧场上。农场 6 被置于中型摊位管理类别，因为使用的垫料量不足以完全覆盖摊位垫，即使每天移除污损的被褥并添加新的被褥。农场 5 在摊位管理方面排名较低，因为摊位没有定期清洁，摊位中几乎没有可见的垫料，摊位表面大部分是干粪便。这个设施里的马大部分时间都在牧场上度过。
表 表 1.描述收集的六个马场和粪便样本，并根据马厩管理进行分类。
在访问农场 2，3 和 6 时，从马厩获得了没有床上用品的马粪样本，以与重度铺设的马粪进行比较。这些样本不是排泄样本，因为它们的年龄不明，通常不包括尿液。然而，在管理良好的摊位中，摊主通常会清除这种无床上用品的粪便，以减少日常床上用品的使用。
使用铲子和独轮车从畜栏收集粪便样本。从几个畜栏位置取出几个样品，并添加到独轮车中以形成大型复合样品。粪便在独轮车中用铲子和干草叉很好地混合。将独轮车中含有的三个 2 至 3 升粪便样品置于密封的塑料容器中，并在冰上运输到克莱姆森大学进行分析。
2.1. 样品分析
对从农场 2、3 和 6 的谷仓中清除的床厩粪便和从农场 2、3 和 6 的谷仓收集的无垫层粪便进行了三次重复分析。对样品进行分析以确定总氮（TN），总氨氮（TAN = NH）的浓度 4+ -N + NH 3 -N），硝酸盐-N（NO 3 -N），总磷（P），总钾（K），钙（Ca），镁（Mg），硫（S），锌（锌），铜（Cu），锰（Mn），铁（Fe）和钠（Na）。总 P 和总 K 报告为 P 2 O 5 和 K 2 O，提供与商业肥料更好的比较。测量的其他特性包括：水分含量、总碳含量 （C）、有机物含量 （O.M.）、pH 值和电导率 （EC）。
所有分析均使用标准实验室程序，克莱姆森大学农业服务实验室主任在线总结了详细信息[11，12]。使用基本程序从样品的干燥和研磨部分测定 TN 和 C 的浓度。通过在含有 20 mL KCl（2 M）的烧瓶中混合具有代表性的 2g 子样品，然后使用标准消解和酸滴定技术[11]来测量铵 N 浓度。该方法包括粪便样品中存在的少量氨-N。因此，它提供了总氨氮（TAN）的测量值。不 3 -氮含量采用镉还原法测定固体厩肥。有机氮含量的计算公式为：有机氮 = TN − TAN − NO 3 -N [11]。所有其他元素（P，K，Ca，Mg，S，Zn，Cu，Mn，Fe 和 Na）均使用 ICP 质谱法测定[12]。通过在 105°C 保持 2.5 至 3 小时的烘箱中干燥子样品并确定干物质分数（DMF）的重量来确定所有重复样品的水分含量。水分含量的计算公式为：MC = 100 （1-DMF）。通过在360°C 炉中燃烧干燥样品 2.5 h 来测定有机物，O.M.是干物质的百分比，计算为干重和灰分重量除以干重的差值。将 15mL 子样品与 15mL 去离子水混合并浸泡 30 分钟后测量 pH 值。使用 pH 分析仪测量溶液的 pH 值。电导率（EC）是通过用去离子水对样品进行 1：5 稀释来确定的。在使浆料平衡后，使用电导率仪以 mmhos /cm 为单位测量电导率。
2.2. 统计分析
对每个定义的特征和总碳与总氮比（C：N）进行了简单的单因素方差分析（ANOVA）。每个方差分析有 7 次处理，3 次复制，产生 14 个误差自由度。最小显著性差 （LSD），使用 t 0.025,14 = 2.145，用于在 95%的概率水平上测试治疗均值之间的差异[13]。
根据先前总结的文献[6，7，8]，似乎使用的床上用品数量对 C：N 有影响。选择样品的 C：N 作为自变量来表示畜栏管理水平，因为总碳含量与样品的垫层含量有关，而总氮含量与样品中的粪便量有关。O.M 没有被使用，因为碳占有机物的很大一部分，而 O.M 的其余部分含有有机氮。因此，假设碳氮比可能是与摊位管理相关的指标。采用线性相关分析确定 21 个样品中测得的主要和次要植物养分是否与 C：N 显著相关。将表格中的 t 值与使用以下等式计算的 t 值进行比较[13]。
t-cal = r [（n − 2）/（1 − r 2 )] 0.5
(1) 等式（1）中的变量 n 是重复次数（21），r 是相关系数。最小概率水平为 0.05。对于与 C：N 显著相关的所有马粪浓度或特性，确定了最小二乘最佳拟合方程。
粪便，堆肥或土壤改良剂的电导率通常用作盐含量的一般测量。EC 水平升高可能表明该材料可能对植物生长有害。马粪中含有的许多金属植物营养素来自饲料谷物和添加到马粮中的矿物质。所有这些金属在一定程度上都具有导电性，并且可能以氯化盐形式存在于粪便中（例如，KCL，NaCL，CaCl 2 等）。各样品的电导率值与 Cu、Ca、Mg、Na、Zn、K 的浓度呈线性相关。
2 O、铁和锰通过将计算的 t 值（等式（1））与使用最小概率水平 0.05 的表格 t 值进行比较，测试相关系数的显著性。
3. 结果 碳、有机物、氮、P 的统计分析 2 O 5 ， K 2 样品中的 O 和矿物质在干燥的基础上进行，因为样品的水分含量在 58.3%至 77.0%之间。如此广泛的水分含量会引入浓度数据的变化，否则需要将其视为共变体。来自六个不同谷仓的马厩粪便的处理装置，表 表 2 表 和表 3 中提供了无垫料粪便。还显示了从阿诺瓦计算的合并标准差（s.d.）和最小显着差异（LSD）。
表 表 2.主要植物营养素，有机物，碳，水分含量和马粪的 pH 值。治疗手段与下面相同的字母没有明显差异。对各行进行了比较。
表 表 3.马粪中的电导率和少量植物养分浓度。治疗手段与下面相同的字母没有明显差异。对各行进行了比较。
农场到农场的可变性
从表中的处理手段（表 表 2 和表 表 3）中首先要注意的一件事是，在六个农场中每个农场收集的床上马粪的组成在一个或多个特征上与其他农场明显不同。水分、有机物、TN、有机氮、TAN、P 的浓度差异显著。
2 O 5 ， K 2 O，植物的微量营养素和钠。电导率、C：N 和 pH 值等特性在农场之间也存在显著差异。
3.1.1.C ：N 、有机物、碳 C：N 值的范围从农场 5 上管理不善的摊位的 23.4：1 到农场 1 上密集管理和重度床位的 48.5：1。令人惊讶的是，来自三个不同农场的无垫料粪便的平均 C：N 平均为 27.7：1。预...
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