草原生态化学实验讲义-2007

草原生态化学与动物营养学实验讲义

第一部分 家畜饲喂（或放牧）试验

饲喂试验

家畜饲喂试验共十天，其中预试期6天，正式期6天。预试期由试验员代喂，正式期由学生每人管理一天饲喂，并做好各项记录、收集粪尿、制备样品等。 预备试验

1.选择试畜：应选品种与性别一致，年龄、体重、体形相仿，体质健康，无不良习性。足以代表畜群一般情况的家畜6-10只作为试畜。试验前半个月应驱除畜体内外寄生虫。 2.试套粪袋：将集粪袋固定在羊只身上，并防止绵羊在运动时移位，漏掉粪便。 3.准备试喂饲草：准备足量新鲜饲草。

4.分设小组：按一组一只羊分成若干小组，将每只羊喂养在特制的铁笼中。

5.定时投喂：将称好的饲草装入饲料袋内，分若干次进行饲喂，每次在添入新的饲草前，均需将食槽内剩余的饲草取出，装入另一塑料袋内，妥善保管。

6.剩草称重：一天饲喂结束后，对所剩饲草称重，计算得到试畜的采食量。 正式试验

1.选择试畜、试套粪袋、称取饲草，其方法均与预备试验相同。按一定比例抽样，进行饲草初水分的测定，样品妥为保管供分析用。

2.采食量测定：定时投喂、剩草称重见预备试验。

3.进食饲草样品的采集：在试验期间仔细观察羊的采食情况，然后模仿羊的采食情况每天采集饲草样品一次，每次200g，随即烘干。将饲喂期所采饲草样品混合均匀，按四分法取风干样500g，粉碎、过筛，供室内分析用。

4.粪便的收集与取样：在饲喂试验中，通过带在羊体上的集粪袋（防止漏粪），每天早晚各收集一次粪便，并称量记录。同时在大瓷盘中每只羊按排粪量的5%抽取分析样品，装入已知重量的大瓷盘中，置于冰箱中保存。待饲喂试验结束后，将样品放入烘箱测定初水分。然后将饲喂期抽取的粪样混匀，按四分法取风干粪样500g，粉碎、过筛，供室内分析用。

5.全尿的收集：在正式试验期内，定时收集每日的全部尿液，用2000ml的量筒量尿液的总体积，记录。摇匀后抽取总量的1/10作为样品，倾入已编号的棕色瓶中。待正式试验结束时，将全部尿液混匀，供分析用。

放牧试验

预备试验：预备试验的目的是将进行试验前所饲喂的食物残余由饲畜肠胃道中排出干净，使家畜适应新的供应饲草，同时使供试家畜习惯试验时的各种措施，预饲期一般历时7—10天。

1.选择试畜：应选品种与性别一致，年龄、体重、体形相仿，体质健康，无不良习性。足以代表畜群一般情况的家畜6-10只作为试畜。试验前半个月应驱除畜体内外寄生虫。 2.试套粪袋：将集粪袋固定在羊只身上，并防止绵羊在运动时移位，漏掉粪便。

3.挑选牧地：根据供试家畜头数、日食量、试验天数及草地产草量，选择地形比较平坦，植被比较均匀

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的草地作为放牧试验地，用铁丝网封闭。

4.圈设小区：在选定的放牧堤内划分小区，用铁丝网圈好，小区的面积大小以足够试畜食用1-2天为宜。 5.牧前测产：根据放牧小区的大小取适当面积（一般为0.25平方米）的样方若干（5个），进行牧前的产草量的测定。

6.试畜试牧：将试畜放入预先圈好，并测过产量的放牧小区内采食，仔细观察，如发现问题及时淘汰与补充。

7.牧后测产：放牧期满后，对小区内剩余饲草进行测产。牧前饲草与牧后饲草之差，即为个体试畜的平均日采食量。

8.转换小区：当试畜在所圈设的小区内放牧期满后，即应将试畜转移到新的小区放牧，对新的小区也要牧前牧后测产，决定试畜的采食量，并继续进行观察，驯服试畜，决定取舍。

正式试验：在预备试验的基础上进行正式试验，正式试验期的时间约与预试期相当。在试验期间，家畜所食饲草量及排出粪便量，均须准确称量记录，并按一定方法和比例逐日采集饲草样品和供试家畜粪便，立即测定初水分，保存样品供分析用。

1. 试畜选择、试套粪袋、挑选牧地、圈设小区均与预备试验相同。

2. 牧前测产与预试期相同，但须从测产中剪下的饲草中按需要抽取样品，供分析用。

3. 试畜放牧、牧后测产均同预备试验。但亦必须从测产时剪下的饲草中按需要抽取样品，供分析用。 4. 转换小区与预试期相同。

5.收集粪便：每天放牧前后，即每天早上出牧前和晚上收牧时，更换集粪袋。取出袋内粪便，进行称重，按一定比例抽样，供分析用。

6.全尿的收集：在正式试验期内，定时收集每日的全部尿液，用2000ml的量筒量尿液的总体积，记录。摇匀后抽取总量的1/10作为样品，倾入已编号的棕色瓶中，加入10ml甲苯防腐，用浓硫酸调PH至2左右，于4℃的冰箱中贮存。待正式试验结束时，将全部尿液混匀，供分析用。 7.将每天抽取的样品按四分法淘汰至500g，烘干、粉碎、过筛、混匀，装瓶供分析用。

第二部分 室内分析：

室内分析所用样品均来自饲喂试验（或放牧试验）时所采集的样品，放牧试验的计算方法参照饲喂试验。

实验一 家畜摄取总能量的测定

一、实验目的：

掌握家畜摄取总能量的计算方法。 二、实验原理：

饲草通过光合作用所积累的能量供给草食动物。测得饲草干物质中的热值，根据家畜的采食量，即可计算得到家畜每日摄取的总能量。家畜摄取的总能是进一步测定家畜摄取有效能（消化能、代谢能、净能）的基础。

三、实验内容（8.5学时）

1.在饲喂试验阶段，将模仿羊的采食情况采集的牧草样品，在65℃烘干，测定其初水分； 2.将测过初水分的牧草样品粉碎，测其吸附水含量； 3.计算牧草干物质含量；

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4.测定牧草样品的热值；

5.通过家畜采食量、牧草的干物质含量及热值来计算饲喂家畜摄取的能量。 四、实验步骤 1.牧草初水分的测定 1.1目的：

掌握初水分的测定条件和方法 1.2 原理：

水以自由水与吸附水两种状态存在于牧草饲料中。自由水含于细胞间，它与细胞结合不紧密，容易挥发，置烘箱内烘至半干后在自然条件下充分回潮，称至恒重，所失重量为自由水，通常称为初水分。 1.3 步骤：

（1）将瓷盘洗净，放入65-70℃烘箱中烘干，取出充分冷却至室温称重。再放入烘箱内烘1h，冷却称至恒重。

（2）用已知重量的瓷盘在普通天平上称取500-1000g（使制成在实验室条件下风干的样品不少于200g），放入120℃杀酶15min，将瓷盘移入65-70℃的烘箱中，烘8-10h取出，在实验室条件下充分回潮，吸水，之后称重。

（3）再将瓷盘放入烘箱中，2h后取出，按上述方法重复称重，直至前后两次的差不超过1g时为止，并取其最小值进行计算。

（4）将测过初水分的样品粉碎，并通过40-60号筛（筛孔直径0.42-0.25mm），制成风干样品，装入磨口广口瓶中待用。 1.4数据处理 表1：初水分含量 样品名称 样品编号 瓷盘编号 空瓷盘重 W1g 盘加鲜样重 Wg 盘加风干样重 W2g 初水分% 初水分（以新鲜样重为基础） β(%) =（W-W2）×100 / (W-W1)

W —瓷盘加新鲜样重，g；W1——瓷盘重，g；W2——瓷盘加风干样重，g； β(%)—初水分的百分含量。 2.牧草吸附水的测定 2.1目的：

掌握吸附水的测定原理和方法

2.2原理：吸附水：束缚水与细胞内胶体物质较紧密地结合在一起，形成胶体外面的水膜，难以挥发。故牧草饲料的束缚水的测定是将半烘干的样品经粉碎后，在100-105℃的烘箱内烘至恒重，以失重计算出束缚水的百分含量，通称吸附水，即风干样品所含水分。 2.3步骤：

1)空铝盒恒重：将洗净的空铝盒放入100-105℃烘箱内,烘1h,取出置干燥器中,冷至室温(约30min) ,称

3

重。再将铝盒放入烘箱烘1h,取出冷至室温,称重,直至恒重。 2)称样:在铝盒内准确称取样品2.0000g 左右

3)将装有样品的铝盒放入100-105℃烘箱中，盒盖半开,烘6-8h后取出,再放入干燥器内，盖好盒盖，冷却至室温(约30min左右)称重。再将铝盒放入烘箱烘1-2h取出,冷却、称重、直至恒重,前后两次之差不大于1mg,取最小值进行计算。 2.4数据处理 表2：吸附水含量 样品名称 样品编号 空铝盒 编号 空铝盒重A1 (g) 铝盒加风干 铝盒加烘干 吸附水 样重A（g） 样重A2（g） γ（%） 备注 吸附水（以风干样重为基础）的含量

γ（%）=（A-A2）×100/(A-A1 ) 式中：

γ（%）—吸附水百分含量；A—铝盒加风干样重，g；A1—空铝盒重，g；A2—铝盒加烘干样重，g； 3.干物质的计算 表3：样品干物质含量 样品名称 样品编号 初水分% 吸附水% 总水分% 干物质含量% 牧草干物质含量（以风干样重为基础）： D(%)=(A2- A1) ×100/(A- A1) D(%)—物质含量的百分含量。

4．总水分的含量（以新鲜样重为基础）。 α%=β%+γ%（1-β%） 式中：

β%—新鲜牧草或鲜粪中初水分含量； γ%—风干牧草或风干粪中吸附水含量。α%—总水分的百分含量。 4.牧草热值的测定 4.1目的：

了解微电脑测热计的测定原理和使用方法，并测定牧草饲料中的热能值。 4.2原理：

牧草的能量值常用燃烧热表示，用卡或焦耳做单位。1摩尔有机化合物在25C、1atm完全氧化成液态水、二氧化碳、氮气、二氧化硫时，所能放出的热量，即为该物质的燃烧热。1g纯水从14.5C升温至15.5C所需要的热量即为1cal,1卡=4.18J。将一定量欲测物质，放入厚壁氧弹内，充入规定压力的纯氧，通电

0

0

0

4

燃烧。物质燃烧后产生的热由弹壁导出，为弹壁外部一定重量的水所吸收，从而导致水温的升高，用精密温度计（贝克曼温度计）测出物质燃烧前后的水温变化，即可求出该物质的能量值。 4.3步骤：

水当量又称热容量，就是与其量热体系具有相同热容量的水的重量（以克计），热量计水当量在数值上等于量热体系温度升高1C所需的热量。量热体系指在实验过程中，发生热效应所能分布到的部分，氧弹的全部以及搅拌器，温度计的一部分。为了计算上的方便，测定这些部分的吸热量用相当于水的重量来表示，即用一定量已知热值的苯甲酸测定在测热计中燃烧产生的总热量使内筒水温升高的度数，来求得水当量。可见，在测定试样时，要求的条件应与测定水当量的条件完全相当，始能得到准确结果。

正常条件下三个月测定一次热容量。当操作条件发生变化时，如更换或修理热量计上的大部件（氧弹、内筒、弹头、弹盖等），更换量热温度计、热量计经过较大的搬动之后、标定热容量和测定发热量时的内筒温度超过5K，均须重新标定热容量。

标定热容量：

1）苯甲酸严研细后,放入100-105C烘箱中烘4h，取出置于干燥器中冷却,称取约0.5-0.8g,于压片机上压成片状,再于100-105C烘箱中烘1h,冷却后准确称重。应准备5-6个药片做平行测定。

2）将盛有苯甲酸的坩埚安在氧弹的坩埚架上,再把点火丝的两端分别固定在两个电极上,丝的中段弧面与苯甲酸表面相切。（点火丝勿接触坩埚,以免形成短路,导致点火失败。）

3）将坩埚架小心装入氧弹内,拧紧弹筒,关闭排气阀,接上氧气导管,充入2.8-3.0MPa的氧气，充气时间不得少于15s。(如果不小心充氧压力超过3.3Mpa，应放掉氧气后，重新充氧。当钢瓶中氧气压力不足5Mpa时，充氧时间应酌量延长，不足4.0Mpa时，应更换新的钢瓶氧气)。

4)调节内筒水温：

a)实验时预先测量外筒水温，使与室温相差不超过1.5K。往内筒中加入足够的蒸馏水，使氧弹盖的顶面能淹浸在水面之下1cm。

b)进入“水温调节”菜单，按“开始”按钮后，提示“请将测温探头放入外筒”，将测温探头放入外筒测温孔后，按“确定”，系统自动测量外筒温度。在外筒温度稳定后，系统提示“请将测温探头放入内筒，并调节水温”，这时将测温探头放入内筒并轻轻搅动，采用加冰或加热水的方法使内筒水温比外筒水温约低0.5-1.0K。

发热量过低的试样温升达不到1K或1.5K时，内筒水的初始温度不要求一定要低于外筒温度，只要终点温度能超过外筒温度0.5K～1.0K,以便终点时有明显下降即可。

5）称量内筒水：每次实验时的用水量应基本保持一致（相差1克以内），水量最好用称重法测定。如用容量法量水，必须对温度变化进行补正。

6）把装好水的内筒放在外筒中的绝缘支架上，再把氧弹小心的放入内筒(中间隔有氧弹座),并检查氧弹的气密性。如有气泡出现，表明氧弹漏气，应找出原因，加以纠正，重新充氧。然后接好点火线、搅拌线和温度计，并盖上外筒的盖子。温度计和搅拌器均不得接触弹筒和内筒。

7）双击桌面上Rzg实验程序图标，进入实验程序，当不需要对“系统设置”进行修改时，可直接进入“试验测试”，根据提示开始试验。

8）实验结束后，如为“自动打印”，则试验结果会自动打印出来，若为“不打印”则需双击“不打印”，结果才能打印出来。

0

0

0

5

9）取出温度计，放在外筒温度计插孔上，打开主机的盖子，从内筒中取出氧弹。开启放气阀，放出燃烧废气。放气完毕后，仔细观察弹筒和坩埚内部，如有试样燃烧不完全的迹象或有炭黑存在，试验应作废。

10）测定生成的硝酸：用蒸馏水冲洗弹内各部分，放气阀和坩埚。把全部洗液约150ml收集在一个烧杯中，并将烧杯置于电热板上，煮沸1-2分钟，冷却后加数滴甲基红指示剂，用0.1N的氢氧化钠标准溶液滴定。

K=(QG+q1+qn)/[(tn+hn)-(t0+h0)+C]

K__水当量（J/℃）；Q__苯甲酸的燃烧热（J/g）；G__苯甲酸重，（g）；q1__点火丝产生的热量（J）； qn__硝酸的生成热（J）(q n=0.0015Qm)；hn和h0__温度计的校正值；C__冷却校正值（℃） 试样测定：

1）将镍坩埚洗净烘干并称重。

2）称取约0.7g草样,于压片机上压成片状，放入已称重的镍坩埚中,于分析天平上准确称重。将盛有样品的坩埚安在氧弹的坩埚架上,再把点火丝的两端分别固定在两个电极上,丝的中段弧面与样品表面相切。（点火丝勿接触坩埚,以免形成短路,导致点火失败。）

3）其它实验步骤同标定热容量中的步骤3）-10）。 4.4数据处理: 表4：样品燃烧热 样品编号 样品名称 热容量 （J/℃） 空坩埚重（g） 坩埚+样重（g） 样重（g） 样品燃烧热（J/g） 4.饲喂家畜摄取能量的计算

表5：家畜摄取总能量 样品编号 样品名称 样品干物质含量% 样品热值(J/g) W采食量(g) 饲喂家畜摄取能量GE(J) 饲喂期间羊的排粪量F(g)

饲喂家畜摄取能量GE=W(家畜采食量)×(1-β%)(1-γ%)×E（牧草热值）/(1-γ%)

实验二 饲喂家畜摄入消化能的测定

一、目的：

1. 了解应用全部收粪法进行消化试验的方法与步骤。

2. 测定各养分或能量的消化率并计算饲草养分消化量与消化能。

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3．掌握消化能的测定方法。 二、原理：

饲草的营养价值虽可用化学分析方法测定，但其真正的营养价值只有在扣除了消化、吸收和代谢的损失以后才能得到。饲草进入畜体后的第一个损失就是未被畜体吸收而从粪中排出的养分。

饲草中养分的消化率是指饲草中未经粪排出，从而假定被吸收的那部分养分占食入该养分的比例。通常以百分率表示。通过计算进一步即可求得消化能。

某养分的消化率=100%（食入某养分的量-粪中某养分的量）/食入某养分的量 三、试验方法与步骤

(1)试畜的选择：一般选择品种、体重相对一致的健康试验动物3～5头。除乳牛外，常用公畜或阉公畜作为试畜，以便粪、尿分开收集。

(2)试验步骤：饲草和粪样的采集、采食量的测定，见饲喂试验。 (3)饲草和粪的热能测定：同试验一的热值测定方法。 四、家畜每日摄入消化能的计算 DE=GE食-F×(1-β粪%)(1-γ

粪

%)×E粪/(1-γ

粪

%)

GE食—每只试验绵羊每日摄取的总能；

F-每只试验绵羊每日的排粪量,g； E粪-粪的热值，J/g。

实验三 家畜摄入代谢能的推算

一、目的：

1.了解代谢能的测定原理与方法。 2.掌握代谢能的计算方法。 二、原理：

动物消化吸收的能量，在代谢过程中也有一定的损失，即排出的尿和肠胃气体（主要是甲烷）中所含能量。从消化能中减去尿能和肠胃气体能损失即为代谢能（代谢能=消化能-粪能-尿能-肠胃气体能）。 三、试验方法

在消化能试验的基础上增加尿和肠胃气体的收集。 全尿的收集见饲喂试验。

消化过程中产生的肠胃气收集及气体热值的测定，设备笨重，手续烦杂。因此我们可以借用对反刍家畜应用的回归公式：

ME（MJ/kg）=DE（MJ/kg）×0.82

代谢能约占消化能的82%，其余18%的能量损失在尿能与肠胃气体中。

实验四 家畜摄入净能的推算

一、目的：了解草食动物净能的推算原理和方法 二、原理:

测定家畜的净能，是在测定代谢能的基础上，还需测定体增热，从代谢能中减去体增热得到净能。由于测定体增热比测定代谢能，不论是实验设备还是操作手续，均繁难的多，而且一般实验室无此设备。故可利用奈林格对牛羊所作的能量代谢试验总结的回归方程进行计算。

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牧草净能NE =（2.06x1+8.83x2+1.90x3+2.01x4）×(-0.513+0.03962U-0.0002540U)-39.56X5 E家畜摄入净能=NE牧草净能×采食量

x1=N牧草粗蛋白含量（g/kg）×粗蛋白消化率（%）

粗蛋白消化率（%）=[(食入的粗蛋白-粪中排出的粗蛋白) /食入的粗蛋白] × 100%} 食入的粗蛋白=牧草粗蛋白含量×采食量 粪中排出的粗蛋白=粪中粗蛋白含量×排粪量

x1——可消化粗蛋白,g/kg；x2——可消化粗脂肪,g/kg；x3——可消化粗纤维,g/kg； x4——可消化粗无氮浸出物,g/kg；x5——代谢体重(Wx2、x3、x4的计算方法同x1。

注意：各营养成分的含量均以烘干重为基础，采食量、排粪量也需换算成烘干重。（例如：食入的粗蛋白=牧草粗蛋白含量×采食量×(1-β%)(1-γ%)） 三、实验内容：

1.测定牧草和粪样中粗蛋白质含量；（6.0学时） 2.测定牧草和粪样中粗脂肪含量；（17.0学时） 3.测定牧草和粪样中粗纤维含量；（11.0学时） 4.测定牧草和粪样中粗灰分的含量

5.测定牧草和粪样中无氮浸出物含量；（通过计算可得） 6.饲喂家畜净能的计算 四、实验步骤：

1.测定牧草和粪样中粗蛋白质含量 1.1目的

掌握牧草饲料中粗蛋白质的测定方法和原理。 1.2原理

牧草饲料中粗蛋白质包括纯蛋白质与氨化物，在一定的处理下也包括硝酸态氮。凯氏定氮法系根据有机物与浓硫酸一起消化时，首先浓硫酸使有机物脱水而炭化，随后浓硫酸再将碳氧化成二氧化碳，本身被还原为二氧化硫；二氧化硫则将非氨态氮还原成氨态氮，本身又被氧化成三氧化硫，从而使有机态氮都转变成氨而与硫酸结合生成硫酸铵。

为了加速消化过程，通常多使用还原性催化剂硫酸铜，目的在于提高浓硫酸的沸点，加快反应速度，缩短消化时间。

消化液在浓NaOH的作用下，进行水气蒸馏，放出的氨用硼酸吸收。以甲基红—溴甲酚绿为指示剂，用标准盐酸溶液滴定至紫红色，即为终点。求出氮的含量。再乘以折合成蛋白质的系数6.25，即得粗蛋白质的含量。 1.3试剂

1)40%NaOH:称取化学纯NaOH40g，加水60ml溶解。

2)混合催化剂：硫酸铜与硫酸钾（均为分析纯）混合，其比例为CuSO4.5H2O:K2SO4=1:10,充分研磨混匀装瓶。

3)浓硫酸：分析纯，比重1.84

4)甲基红—溴甲酚绿混合指示剂：称取溴甲酚绿0.5g和甲基红0.1g，溶解在100ml95%乙醇中。

0.75

2

,W—畜体重量，kg)。

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5)0.01N的盐酸标准溶液：取比重1.19的浓盐酸0.84ml，用蒸馏水稀释至1000ml,用基准物质标定之。 6)2%硼酸溶液：称取20克硼酸用热蒸馏水溶解，冷却后稀释至1000ml，再加入2.5ml混合指示剂。 1.4步骤

1）称样：称取0.3000g左右样品，置于消化管中。（风干牧草约0.3g，鲜粪样约0.8-1.0g，尿样吸取5ml） 2）消化：加混合催化剂2.0g，浓硫酸5ml（其中鲜粪样加7ml浓硫酸），置于消煮器上消化约3小时。(尿样消化前先应在电炉上蒸干（但不能糊）后再加催化剂和硫酸溶液)。

3）蒸馏：冷却后，取下消化管，加入约20ml蒸馏水，置于定氮仪上，另取20ml硼酸溶液置于250ml三角瓶中。将三角瓶放在冷凝管下，使管口略被吸收液淹没即可。此时向消化管中加入浓NaOH（40%）至消化管中溶液变为褐色时停止加碱液。开始蒸馏。蒸馏时间为5分钟（提前一分钟时冷凝管离开吸收液液面）。

4）滴定：用0.15N的标准盐酸溶液滴定到溶液呈淡紫红色，即到终点。记录所消耗的盐酸溶液的体积。 5）空白：仿上述方法，除不加试样外，其余步骤照常作一空白。 1.5数据处理： 表1：粗蛋白含量 样品名称 样品 消化管 样品的重量或 空白消耗盐酸标准 样品消耗标准溶 粗蛋白含量% 编号 编号 体积（g或ml） 溶液的体积（ml） 液的体积（ml） 盐酸标准溶液的当量浓度：

1.粗蛋白质含量（以烘干样重为基础）：

（V?V)?N?0.014?6.25粗蛋白质的含量（%）?10?100%W式中：

V1—滴定样品时所消耗的盐酸标准溶液体积数，ml；V0—滴定空白时所消耗的盐酸标准溶液体积数，ml； N—盐酸标准溶液的当量浓度；0.014—氮的毫克当量；6.25—氮换算为蛋白质的系数。 W—风干样重×(1-γ%)，g。 2.测定牧草和粪样中粗脂肪含量 2.1目的：

1)学会使用脂肪测定仪。 2)掌握粗脂肪的测定方法和原理。 2.2原理

脂肪是各种脂肪酸甘油脂的复杂混合物，它不溶于水而溶于乙醚(沸点35℃)、石油醚(沸点30-60℃)、三氯甲烷(沸点61℃)等有机试剂中，故用这些溶剂反复浸提牧草饲料时，可将脂肪全部浸提出来，除去溶剂，接受瓶中的增重，即为粗脂肪含量。这些溶剂除提取出脂肪外，也能提出“类脂肪”，如磷脂、

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高级醇、色素、蜡以及脂肪酸等脂溶性物质，故称之为 “粗脂肪”。 2.3试剂 1)无水乙醚 2.4操作步骤

1)恒重抽提筒：将洗净的抽提筒在100-105℃烘箱中烘2h后取出，放入干燥器中冷至室温（约30min），称重；在放入烘箱中半小时，取出冷却、称重、直至恒重（两次重量之差不超过1mg）.

2) 称样、包样：用直径约为2cm的小棒将脱脂滤纸（长10cm、宽8cm）卷成筒状，置于滤纸筒架内，并在滤纸筒内放置少量脱脂棉。称取约1.0000g样品置于脱脂滤纸筒内，在样品上覆盖一层脱脂棉，将样品封好，滤纸筒边缘不得高出滤纸筒架。

3)浸泡：在已恒重的空抽提筒中倒入约三分之二的无水乙醚，并安装好，样品包置于抽提器内，降下载有样品的滤纸筒架，使样品于无水乙醚浸泡过夜。

4)粗脂肪的浸提：打开回流冷凝水，提升抽提器至脂肪瓶上端，将加热板的温度维持在50-60℃进行加热，乙醚在抽提筒中蒸发，当蒸发至冷凝管处，即冷凝为液体，回流之液体不断淋漓在样品上，样品受无水乙醚的淋漓，将其中所含脂肪溶解，并随回流液体流回抽提筒中，无水乙醚连续循环淋漓浸提样品中的粗脂肪。乙醚的循环速度以每小时4次为宜，经2-3h后，样品中的脂肪可全部浸提而积存于抽提筒中。检查样品中的脂肪是否浸提干净，可从浸提管下端取一滴浸提液于干净的玻璃片上，当乙醚挥发后无痕迹，即样品中脂肪已浸提干净。

5)乙醚的回收：提取完后，关闭冷凝管旋塞，取出样品包，重新安装好抽提筒，并将其中的乙醚蒸馏至冷凝管中。待抽提筒中的乙醚蒸干后，取下抽提筒，将回收溶剂的容器口对准冷凝管下口收回乙醚。 6)抽提筒的洗净、烘干和称重：抽提筒取下后，用蒸馏水洗净筒外壁、底壁，待乙醚挥发后，将抽提筒放入100-105℃的烘箱内2h，移入干燥器中，冷却至室温（约30min），称重，再放入烘箱30min，取出，冷却称至恒重（两次称量之差不超过1mg）, 抽提筒的增重即为样品中粗脂肪的重量。 2.5数据处理 表2：粗脂肪含量 样品名称 样品编号 抽提筒编 号 样重（g） 空抽提筒重（g） 抽提筒加粗脂肪重（g） 干物质 含量% 粗脂肪% 粗脂肪含量（以烘干样重为基础）：

粗脂肪（%）=(W2-W1)*100/[W(1-γ%)]

W—风干样品重g；W1—抽提筒重g； W2—抽提筒加粗脂肪重g； γ%—样品的吸附水； 1-γ%—风干样品干物质百分率。

3.测定牧草和粪样中粗纤维含量—酸碱分次水解法 3.1目的

掌握粗纤维的测定方法，并测定粗纤维的含量。

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3.2原理

纤维是植物细胞壁的主要组成物质，它对各种化学物质都较稳定。所以牧草粗纤维的测定是用一定浓度和一定体积的酸碱及乙醇乙醚相继处理样品，使可溶于酸碱醇醚的物质出去，所剩残渣经干燥、灼烧，失去的重量即为粗纤维。因失去的重量中除主要成分纤维素外，还含有一些未被酸碱除尽的半纤维素、木质素等，在灼烧时也完全燃烧逸去，故称粗纤维。 3.3试剂

1)1.25%(g/V)NaOH溶液：取化学纯氢氧化钠12.5g，溶解后，稀释至1000ml。 2)1.25%(g/V)H2SO4溶液：量取化学纯的浓硫酸（比重1.84）70ml，稀释至1000ml。 3)乙醚：化学纯 4)乙醇：95%，化学纯。 5)石蕊试纸3.4操作步骤

1)称样：在已编好号的坩埚内准确称取风干样品1-2g左右，准确至0.0001g。

2)接通粗纤维测定仪电源、水源、开启主机电源开关。（自来水尽量开足，保证冷凝）。3打开酸、碱预热瓶上盖，分别加入已制备的酸碱溶液及蒸馏水，加至预热瓶的90%，盖上冷凝球。

4）将装有式样的坩埚移入仪器温室中（注意此时位置保持准确无偏）：下部放入坩埚座中心，上部对准消煮管辖的保护套的内孔；压下手柄并锁紧，再一次检查坩埚位置是否准确后，将下阀全部关闭，逐个拉出加热手柄。

5）酸消煮：开启酸阀，逐个开上阀，在消煮管内加少量（约5ml）配好的硫酸溶液，在开吸开关，逐个开下阀，抽尽溶液，关吸开关和全部下阀。然后将已预热好的硫酸溶液加至刻度线（约150ml后）再在每个消煮管内加3-4滴正辛醇，开定时器，同时按需要分别开加热器电源开关，调节选位旋钮可观察单个加热器电压。并将电压调至最高（220V）同时开启蒸馏水预热开关（预热水至沸点）。待消煮液微沸，将电压逐个调到样品无沉淀时旋钮旋至30min，保持消煮液微沸（如发现试样粘壁可补加消煮液），到时加温自动停止,酸解结束。

6)开吸开关，再逐个开下阀，将消煮液快速抽掉，并用热水洗涤残渣至中性（约三次）后，抽尽洗液，在抽虑过程中如发现坩埚被堵塞时，关吸开关，开吹开关，用气流反冲，发现消煮管内出现气泡后关吹开关开吸开关继续抽吸。

7）碱消煮：按步骤5）-6）进行。

8)左手压下手柄拉出钩子缓缓上升，使其复位,带好手套，取出存有试样的坩埚，再移入烘箱内在130℃温度下烘2h，取出至于干燥器内冷至室温称重（W1）。

10）灼烧：将烘干并称重后的坩埚置高温电阻炉内，550℃烘1h，待炉温降至200℃以下，取出置于干燥器内，冷却至室温称重W2,再放入高温电阻炉内烘30min，取出冷却，称至恒重（两次重量之差不超过1mg即为恒重）。 3.5数据处理：

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表3：粗纤维含量 样品名称 样品编号 坩埚编号 样重g 加样重(g) 加样重(g) 130℃烘干时坩埚550℃灼烧后坩埚粗纤维% 粗纤维含量（以烘干样重为基础）

粗纤维%=（G1-G2）*100/[W(1-γ%)]

G1—130℃烘干的重量，g；G2—550℃灼烧后的重量，g；W—样品风干的重量，g；γ%—样品的吸附水； 1-γ%—风干样品干物质百分率。 4.测定牧草和粪样中粗灰分含量 4.1目的：

掌握牧草饲料中粗灰分的测定原理和方法 4.2原理

灰分为牧草饲料中的矿物质，或称无机盐，主要为钾、钠、钙、镁、硫、硅、磷、铁及其他微量元素的化合物。灰分的测定方法是在适当的温度下，把被测物中的有机物质灼烧氧化后，用分析天平称重，即得灰分的重量。 4.3试剂：

1. 95%乙醇； 2. 1:4盐酸 4.4操作步骤

1）恒重坩埚：用1:4盐酸将瓷坩埚煮沸并洗净，茂福炉内于600℃温度下灼烧30分钟，待炉温降到200℃度以下，将坩埚移入干燥器内冷至室温，称坩埚重量，反复灼烧至恒重为止。2）称样：准确称取1-2克风干样品于已恒重的坩埚内。

3)炭化灼烧：用95%乙醇稍湿润样品，置于电炉上小心炭化到无烟（勿着明火），再移入茂福炉中600℃温度下灼烧4h。

4)恒重灰分：当炉温降至200℃以下时，取出坩埚置于干燥器内冷至室温，称重。再放入600℃温度下每次灼烧30分钟，直至恒重。5)数据处理： 表4：粗灰分含量 样品名称 样品编号 坩埚编号 样品重Wg 空坩埚重W1g 灼烧后坩埚加灰分重W2g 粗灰分% 粗灰分% = (W2- W1)*100/[W ×（1-γ%）] 5.无氮浸出物含量（以烘干样重为基础）

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表5：无氮浸出物含量 样品名称 样品编号 粗脂肪% 粗纤维% 粗蛋白% 粗灰分% 无氮浸出物% 无氮浸出物 %=100%-（粗脂肪%+粗纤维%+粗蛋白%+粗灰分%） 6．家畜摄入净能的推算

牧草净能NE =（2.06x1+8.83x2+1.90x3+2.01x4）×(-0.513+0.03962U-0.0002540U)-39.56X5 E家畜摄入净能=NE牧草净能×采食量

x1=牧草粗蛋白含量（g/kg）×粗蛋白消化率（%）

粗蛋白消化率（%）=[(食入的粗蛋白-粪中的粗蛋白) /食入的粗蛋白] × 100% 食入的粗蛋白=牧草粗蛋白含量×采食量 粪中的粗蛋白=粪中粗蛋白含量×排粪量

x1——可消化粗蛋白,g/kg； x2——可消化粗脂肪,g/kg； x3——可消化粗纤维,g/kg； x4——可消化粗无氮浸出物,g/kg； x5——代谢体重(W

0.75

2

,W—畜体重量，kg)。

x2、x3、x4的计算方法同x1。

注意：各营养成分的含量均以烘干重为基础，采食量、排粪量也需换算成烘干重。（例如：食入的粗蛋白=牧草粗蛋白含量×采食量×(1-β%)(1-γ%)） 表6：家畜摄入净能的推算 测定项目名称 代谢体重(kg) 采食量(kg) 排粪量(kg) 牧草中粗蛋白含量（%） 牧草中粗脂肪含量（%） 牧草中粗纤维含量（%） 牧草中粗灰分含量（%） 牧草中无氮浸出物含量(%)

实验五、草—畜系统氮沉积率的测定

一、目的：

掌握氮素在草—畜系统中沉积率的测定及其计算方法。 二、原理：

测定牧草的产量和含氮率，可以计算出牧草在一定时期内积累的总氮量；测定家畜排出的粪、尿总量和含氮率，可计算出家畜在一定时间内排出的总氮量，然后计算出草—畜系统氮素的沉积率。

测定结果 测定项目名称 粪中粗蛋白含量（%） 粪中粗脂肪含量（%） 粪中粗纤维含量（%） 测定结果 粪中粗蛋白灰分含量（%） 粪中无氮浸出物含量（%） 牧草净能NE(MJ/Kg) 家畜摄入净能E(MJ/Kg) 13

三、实验内容

1.测定牧草、粪样和尿中粗蛋白质含量 2.草—畜系统氮沉积率的计算 四、操作步骤

1.测定牧草、粪样和尿中粗蛋白质含量

（原理、步骤同实验四“饲喂家畜消化能的测定”中牧草和粪样中粗蛋白质含量的测定） 2.数据处理： 样品名称 样品编号 硝化管编号 纸+样重g 纸重g 样重g 液的体积数ml 液的体积数ml 空白消耗标准溶样品消耗标准溶N% 测定项目 测定结果 测定项目 粪中氮的含量g/kg 尿中氮的含量g/L 氮的沉积率% 测定结果 采食量kg 排粪量kg 排尿量ml 牧草中氮的含量g/kg 1）氮的含量：

（V1?V0)?N?0.014氮（%）??100%WV1—滴定样品时所消耗的盐酸标准溶液体积数，ml； V0—滴定空白时所消耗的盐酸标准溶液体积数，ml； N—盐酸标准溶液的当量浓度；0.014—氮的毫克当量； W—风干样重×(1-γ%)，g; 2.草—畜系统氮沉积率的计算 1）家畜食入总氮量：

N草 = W草×(1-γ%) × N’草

N草 — 家畜食入总氮量，（以烘干样为基础）g；W草 — 家畜食入牧草总量，kg； N’草— 牧草含氮量，g/kg； 2）家畜粪中排出总氮量：

N粪 = W粪(1-γ%)× N’粪

N粪— 家畜粪中排出总氮量（以烘干样为基础），g；W粪— 家畜排出粪便的总重量，kg； N’粪— 家畜排出粪便中的含氮量，g/kg； 3)尿中排出总氮量 N尿 = L尿× N’尿

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N尿— 家畜尿中排出总氮量，g；L尿— 家畜排出尿的总体积，ml；N’粪— 家畜排出尿中的含氮量，g/kg； 3）草—畜系统氮素的沉积率：

N草-畜% = (N草-N粪-N尿) ×100%/N草

N草-畜% — 草— 畜系统氮素的沉积率；

实验六、草—畜系统磷存留率的测定

一、目的：

掌握磷在草—畜系统中存留率的测定及其计算方法。 二、原理：

测定试验区内牧草的产量和含磷率，可以计算出牧草在一定时期内积累的总磷量；测定家畜排出的粪、尿总量和含磷率，可计算出家畜在一定时间内排出的总磷量，然后计算出草—畜系统磷的存留率。 三、实验内容（11.0学时）

1.牧草、粪样、尿样中磷含量的测定； 2.草—畜系统磷代谢率的计算 四、操作步骤

1.牧草、粪样、尿样中磷含量的测定 1.1目的:

1)掌握测定牧草饲料中磷的消化原理和方法。 2)掌握比色法测定牧草饲料中磷含量的原理和方法。 1.2原理:

牧草饲料样品经消化处理后，磷以磷酸根形式进入溶液，在酸性环境中，磷酸根与钼酸铵结合生成黄色的磷钼酸铵。在还原剂存在时，磷钼酸铵还原成深蓝色的钼蓝，其含量与颜色的变化符合比尔定律，可用于比色。

2H3PO4+24(NH4)2MoO4+21H2SO4== 2(NH4)3PO4?12MoO4+21(NH4)2SO4+24H2O

1.3试剂:

1)0.1%酚酞指示剂：称取0.1g酚酞溶于100ml95%的乙醇中。 2)消化剂：硝酸: 浓硫酸:高氯酸=8 :1 :1

1.钼锑贮存液：180.6ml分析纯浓硫酸，边搅拌边缓缓加入到400ml蒸馏水中,冷却。另称取分析纯钼酸铵20克溶于约60 ℃的300ml蒸馏水中,冷却。然后，将硫酸溶液缓缓到入钼酸铵溶液中,不断搅拌,再加100ml0.5%酒石酸锑钾溶液，冷却后，用蒸馏水稀释至1000ml,摇匀，贮ml于棕色试剂瓶中。 3)钼锑抗显色剂：于100ml钼锑贮存液中加入1.5g抗坏血酸，此试剂有效期24小时，宜配前使用。 4)磷标准贮存液：称取经105 ℃烘2h的分析纯磷酸二氢钾0.4390克，溶于200ml蒸馏水中，加入5ml浓H2SO4 ，转入1000ml容量瓶中，定容，摇匀。此溶液为含磷100mg/L的溶液。

5)磷标准溶液：吸取50ml磷标准贮存溶液（100mg/L）于1000ml容量瓶中，稀释至刻度，即为含磷5mg/L的磷标准溶液。（此溶液有效期只有半年）。 1.4步骤

1)称样：准确称取0.5克左右的牧草饲料样品，放入100ml消化管中。

2)消化：加入10ml消化剂，置通风橱中的远红外消煮器上消化，当消化管中的溶液为无色透明状态时，

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关闭消煮器，取下消化管，冷却。

3)定容：冷却后，移入150ml容量瓶中，以蒸馏水定容至刻度，充分摇匀。

4)调pH：准确吸取1-2ml样品消化液，另取与消化液相同体积的空白溶液同样处理。置于50ml容量瓶中，加酚酞1滴，用4%氢氧化钠溶液调至溶液显红色，再用2%的硫酸溶液调至红色刚退。 5)显色：给容量瓶中加5ml钼锑抗显色剂，定容至刻度，充分摇匀，静置半小时显色。 6)比色：在721型分光光度计上于波长660nm处测定吸光度。

7)标准曲线的绘制：取7个50ml容量瓶，分别编号为0，1，2，3，4，5，6。依次加入磷标准溶液（5mg/L）0，1，2，3，4，5，6ml,显色、比色同5，6步骤。以μg/ml含磷量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。 1.5数据处理 表1：样品中磷的含量 样品名称 样品编好 硝化管 编号 纸+样重 纸重 样重 吸光度值 浓度值（vg/ml） P(g/kg) 硝化液定容体积(ml) 比色时吸取硝化液体积(ml) 显色体积(ml) 磷的含量：

p%??g?Vp?V总V?10?61W?100%式中：

μg—根据测定的吸光度(A)在标准曲线上查出的磷的含量(μg /ml);

Vp—显色液定容体积，ml; V总—消化液定容体积，ml; V1—比色时吸取消化液体积，ml; W—风干样品重×(1-γ%)，g; 2.草—畜系统磷存留率的计算 表2：磷的存留率 测定项目 采食量kg 排粪量kg 排尿量ml 牧草中磷的含量 测定结果 测定项目 粪中磷的含量 尿中磷的含量 磷的存留率% 测定结果 1）家畜食入总磷量（以烘干样为基础）：

P草 = W草 ×(1-γ%)× P’草

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P草—家畜食入总磷量，g； W草 —家畜食入牧草总量，kg；P’草—牧草含磷量，g/kg； 2）家畜粪中排出总磷量（以烘干样为基础）：

P粪 = W粪×(1-γ%)× P’粪

P粪—家畜粪中排出总磷量，g； W粪—家畜排出粪便的总重量，kg；P’粪—家畜排出粪便中的含磷量，g/kg； 3）家畜尿中排出总磷量：

P尿 = V尿× P’尿

P尿—家畜尿中排出总磷量，g；V尿—家畜排出尿的总量，ml；P’尿—家畜排出尿中的含磷量，g/ml； 4）草—畜系统磷的存留率：

P草-畜% = (P草-P粪-P尿) *100%/P草

P草-畜%— 草—畜系统磷的存留率；P草—家畜食入总磷量，g；P粪—家畜粪中排出总磷量，g； P尿—家畜尿中排出总磷量，g。

实验七、草—畜系统矿物元素（K、Na、Mn、Zn、Cu）流的测算（9.0学时）

（以钾为例） 一、目的：

通过测算试验区内牧草产量、饲喂家畜排泄物的量及其钾等元素的含量，了解钾等元素在草—畜系统的转化存留率。 二、原理：

测定试验区内牧草的产量和含钾率，并测算出该区域内的牧草可食部分的总量，以此推算出牧草可食部分钾的存留量；测定家畜排出的粪、尿总量和含钾率，可计算出家畜在一定时间内排出的总钾量，然后计算出草—畜转化阶钾的转化率。 三、实验内容：

1.火焰光度法测定牧草、粪、尿中钾和钠的含量；

2.原子吸收分光光度法测定牧草、粪、尿中锰、锌合铜的含量。 3.草—畜系统矿物元素（K、Na、Mn、Zn、Cu）流的计算 四、操作步骤

1.火焰光度法测定牧草、粪、尿中钾和钠的含量 1.1目的：

1)掌握测定牧草饲料中全钾的原理。 2)学会使用火焰光度计。 1.2原理：

火焰光度计是测量某种待测元素通过火焰激发出光谱能量强度的仪器。即将样品经过化学处理制备成简单的待测溶液，用压缩空气使溶液喷成雾状，与乙炔或其他可燃气体混合后燃烧。溶液中的钾、钠等离子发出特殊的发射明线光谱。用滤光板分离选择后，由光电池把火焰发出的光能变成电能，再由检流计量出光电流的大小。光电流的大小与溶液中该元素的含量是呈正相关的，再从同样条件下测定的标准溶液所作的曲线上，查出相对应的浓度而定量。 1.3试剂与主要仪器： 1）试剂：

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氧化钾标准溶液：准确称取经105C烘干4-6小时的氧化钾1.5830克，溶于蒸馏水中，定容至1000ml，摇匀，即为1000ppm氧化钾基准溶液,将此溶液再稀释成500ppm或100ppm。然后再配制5、10、20、30、50、70ppm氧化钾标准溶液系列各250ml。 2）仪器： 火焰光度计 1.4步骤：

1）全钾待测液的制备：同原子吸收光谱分析法测定植物中微量元素铁、铜含量的待测液制备。 2）吸取1ml待测液于10ml试管中，加入4ml蒸馏水，摇匀，在火焰光度计上测定，同时测定一系列相应的标准氧化钾溶液，绘成标准曲线。

3）在方格纸上以氧化钾ppm数为横坐标，检流计读数为纵坐标，绘出曲线，然后用待测液的读数在曲线上查出相应的ppm数。 1.5数据处理：

K2O%=ppm*测定体积*分取倍数*100/[样品重量×(1-γ%)]/10。

式中ppm__从标准曲线上查得氧化钾的ppm数；10—将微克换算成克数；100—换算成百分数； 1.6注意事项：

1、先开空气开关，后开燃气开关，关闭时一定先关燃气开关，后关空气开关，次序绝对不能颠倒，才能达到安全的目的。

2、光电池有疲劳现象，工作半时后应停止使用半小时。

3、同一批待测液测定时，空气压力、燃气压力、光圈大小等应保持不变，否则将会影响结果。若中途因某种原因发生变化，必须用标准溶液校对，或者重新测定一系列标准液。 2.原子吸收分光光度法测定牧草、粪、尿中锰、锌合铜的含量。 2.1目的

1）掌握植物中微量元素的测定方法和原理。 2）学会使用原子吸收分光光度计。 2.2原理

原子吸收光谱法是基于从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光（从空心阴极灯发出的锐线光源），通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。

在实际分析中要求测定的是试样中待测元素的浓度，而此浓度与待测元素吸收辐射的原子总数成正比。在一定浓度范围和一定吸收光程的情况下，吸光度与待测元素的浓度关系为：A=kc 这说明在一定实验条件下，吸光度与浓度的关系是服从比尔定律的。因此，测定吸光度就可以求出待测元素的浓度。 2.3试剂：

1）混酸：硝酸:高氯酸:硫酸=8:1:1

2）铜标准贮存溶液:称取光谱纯的CuSO4.5H2O 1.9648g,于100ml烧杯中，加二次蒸馏水溶解后稀释到500ml的容量瓶中，加入2ml混酸，以二次蒸馏水定容，此溶液的浓度为1000μg/ml。

3）铜标准溶液：准确吸取1000μg/ml铜标准贮存溶液25ml于250ml容量瓶中，以二次蒸馏水定容，此溶液浓度为100 μg/ml。 2.4步骤

6

6

0

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1）待测液的制备：同测定牧草磷的待测液。

2）AAS计测定吸光度值：在AAS计上248.3nm波长处测定铁的吸收值，324.7nm处测定铜的吸收值。 3.工作曲线的绘制：与样品测定完全相同的条件下，在AAS计上测定吸收值作工作曲线。

3） 铜的工作曲线：分别吸取100μg/ml铜标准溶液0.00、0.5、1.5、2.5ml分别置于4个50ml容量瓶中，以水定容。铜系列标准溶液的浓度即为0.0、1.0、3.0、5.0 μg/ml。 2.5数据处理 铜的含量

?(Cu)???VW式中：ω（Cu）—植物中全铜的质量分数，mg/kg；ρ—测得试样中铜的浓度， μg/ml； V—样品溶液中的体积，ml；W—风干样品质量×(1-γ%)，g。锰、锌的计算结果同铜。 3.草—畜系统矿物元素（K、Na、Mn、Zn、Cu）流的计算 以钾为例：

1)食入牧草总钾量总钾量

K草 = D’草×K草%

K草 —食入牧草总钾量，g；D’草—牧草干物质重量，g；K草%—牧草的含钾百分率（以烘干重为基础）。 2)家畜粪便中排出钾的总量

K粪 = D’粪×K粪%

K粪—家畜粪便中排出钾的总量，g；D’粪—家畜排出粪便的总重量，g；（烘干重） K粪%—家畜排出粪便的含钾百分率。 3)家畜尿液中排出钾的总量

K尿= D’尿×K’尿

K尿—家畜尿液中排出钾的总量，g；V’尿—家畜排出尿液的总体积，ml； K’尿—家畜排出尿液的含钾率，g/ml。

教材：草原生态化学实验指导书

全国高等农业院校试用教材《草原生态化学》任继周主编，高等教育出版社。全国高等农业院校试用教材《草原生态化学》甘肃农业大学主编，农业出版社。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ufqg.html