沼液利用技术及风险分析

2016-08-16安龙王晓丽张新建

天津农业科学 2016年8期

安龙++王晓丽++张新建

摘要：沼液发酵是处理规模化畜禽养殖场粪污和综合治理畜牧业污染的重要途径，沼液的无害化处理及资源化利用对养殖业、沼气能源行业、环境保护及可持续发展都具有重要的意义。本文对畜禽粪污处理产生的沼液的综合利用技术进行了系统的阐述，同时也对利用过程中产生的问题和风险做了相应分析。

关键词：沼液；再利用；风险；重金属

中图分类号：X705 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.08.012

Abstract：Using biogas fermentation system to treat waste water of large scale livestock and poultry farms wasan important way to the comprehensive management of livestock pollution. The harmless and resource utilization of biogas slurry has vital significance for aquaculture， biogas energy， environmental protection and sustainable development. In this paper， the comprehensive utilization of biogas technology systematically expounded， and the problems and risks in the reuse process of biogas slurry had also analysis.

Key words： biogas slurry；reuse； risk； heavy metal

随着沼气工程在全国范围的大力推广，畜禽养殖业粪污资源化利用取得了明显的成效，提供了大量的清洁能源，同时也产生了大量的沼渣和沼液。但在大中型沼气工程建设过程中未将沼液的处置和消纳问题考虑在内，没有建立相应的配套设施对沼液进行处置，一般直接将沼液外排，造成了严重的资源浪费和重大的环境隐患，阻碍沼气工程的发展[1]。畜禽粪污发酵产生的沼液中含有大量的营养元素，对植物生长有刺激作用的活性物质，及抑制植物病虫害的物质，是一种水溶性的速效肥料，更容易被植物吸收利用[2]。目前，沼液农用是消纳沼液和资源再利用的重要途径。研究发现，合理利用沼液可提升土壤肥力，促进土壤微生物生长，可在一定程度上减少作物病虫害，提高农作物的产量和品质[3]。沼液是畜禽粪污等有机废弃物经厌氧发酵的产物，能够部分替代化学肥料使用，还可以补充土壤水分，减少灌溉用水，提高水的利用效率[4]。因此，笔者系统地论述了沼液的再利用途径及其可能产生的风险，以期为农业废弃物无害化处理、资源化利用和保护生态环境提供理论支持。

1 沼液的再利用途径

1.1 沼液浸种，可提高种子发芽率

将种子放置在沼液中浸泡一段时间之后再进行育苗，可以提高种子的发芽率和成秧率，目前主要用于小麦、玉米、棉花、水稻等作物[5]。种子经过浸泡之后，生理代谢作用明显提升，可以增强秧苗抗寒抗旱作用，提升抗病能力，进一步提升秧苗素质。

相对于清水，使用沼液进行秧苗培养更有优势。因为沼液中含有作物所需的各种养分，如N、P、K，Cu、Fe、Mg、Zn等微量元素，氨基酸（赖氨酸、色氨酸），B族维生素和各种水解酶，还有刺激植物生长和抑制病虫害的物质及因子。沼液中微生物及其分泌的活性物质对种子有害病菌具有抑制和杀灭作用。

1.2 作为肥料，提高作物产量和品质，提高土壤酶活性

沼液作为肥料对作物产量和品质的影响是目前沼液再利用研究热点。沼液中除了含有农作物需要的N、P、K等营养元素和Ca、Cu、Fe、Zn、Mn等微量元素，还含有维生素和各类氨基酸。一般来说，沼液既可以作为肥料进行单独使用，又可以和农药、化肥及生长剂结合使用。作为叶面肥对作物进行喷洒，可以调节作物的新陈代谢，补充必须的营养，使作物发育更好。叶菜类的蔬菜，可以增产20%～30%。给果树喷施，可促进花芽分化，增强抗病能力，提高果实品质，提升果农经济收益。

研究表明，沼液作为叶面肥喷施可使大豆产量提高7.7%，玉米增产9.5%[6]；将牛粪沼液、水葫芦沼液和化肥配施可提升水蜜桃的产量和品质[7]。徐培智等[8]对白菜的研究表明，使用沼液能使白菜产量显著提高，游离氨基酸的含量增加，硝酸还原酶活性提高，硝酸盐含量降低，白菜品质得到了改善。赵莉等[9]对水芹的研究结果发现，能明显提高产量，其中沼液替代化肥比例为50%的处理产量提高达66.7%，达到显著水平；水芹的硝酸盐含量降低约31.9%。王卫平等[10]对柑桔园的研究表明，300 t·hm-2沼液浇灌处理的柑桔产量增加8.59%，并改善了果实部分品质指标。唐微等[11]研究发现，与化肥处理相比，沼液用量在11.25～18.75 t·hm-2时，稻谷产量增加了6.78%～9.93%，并提高了稻米中蛋白质等含量。

作为肥料，还可以增加土壤微生物数量，提高土壤酶活性。冯丹妮等[12]研究发现，在水旱轮作地长期施用沼液，可以降低土壤细菌/真菌（B/F）值，增加微生物的数量并提高土壤酶活性；细菌数量随沼液施用量增加而增加，蔗糖酶和土壤脲酶活性先降低后升高再降低，真菌数量、放线菌和土壤过氧化氢酶活性均呈先升高后降低的趋势；沼液三年施用总量控制在495.31～546.32 t·hm-2时，土壤酶活性和微生物数量均处于较高水平。可见，沼液的长期施用有利于土壤酶活性的提高和微生物生长。

1.3 作为农药，防治病虫害

沼液可以防治农作物病虫害，具体有两方面的原因。一是由于沼液含有丰富的营养物质，可以促进农作物茁壮生长，增强其抗病虫能力。二是因为沼液中含有丰富的生物活性物质，如有机酸、植物生长激素、B族维生素、某些抗生素等，其中植物激素中的吲哚乙酸、赤霉素和有机酸中的丁酸以及B1可对病菌产生抑制作用；沼液中的氨、铵盐和某些抗生素，对病虫害有着直接的作用。沼液防治病虫害，无污染、无抗药性、无残毒，沼液被称为“生物农药”。实践表明，沼液对粮食、蔬菜和水果等作物中的病害和虫害都有防治作用。主要防治玉米螟、蚜虫等害虫和小麦赤霉病、水稻白叶枯病、水稻纹枯病、西瓜枯萎病等病害[13]。在苹果、柑橘等果树生长期间，用沼液原液或添加少量农药后对果树喷施，可防治蚜虫，红蜘蛛、螨等虫害；用沼液涂刷病树体，可防治果树腐烂病；灌根，可防治根腐病、小叶病、黄叶病等生理性病害。

夏春龙等[14]的研究表明，喷施沼液虫害率比清水处理降低了41.0%，仅为29.5%；沼液处理叶片细菌性疫病病情指数明显优于喷施清水、沼液复配农药和叶面肥3种处理。尚斌等[15]研究结果表明，牛场沼液可明显抑制辣椒和番茄等蔬菜的疫病病菌。此外，田间试验证实[16]，喷施沼液可减轻冬小麦锈病、蚜虫等发病率。曹云等[17]发现，提高沼液氨浓度，可降低疫霉菌数量，增强对土壤疫霉菌的抑制效果。

1.4 作为培养基，制备微生物絮凝剂

微生物絮凝剂（ MBF）是微生物代谢的具有絮凝活性的产物，因其无毒、高效、无二次污染的特点而备受研究人员关注[18]。然而，微生物絮凝剂产生菌的培养基一般以葡萄糖/蔗糖作为碳源，以蛋白胨、尿素、酵母膏等作为氮源，生产成本较高[19]，一定程度上限制了微生物絮凝剂的推广。沼液中营养丰富，有大量的小分子有机物存在，具有很高的利用价值。根据沼液的这些优点，利用以牛粪和秸秆为底物的发酵沼液作为微生物培养基生产絮凝剂，可以降低絮凝剂的生产成本，同时还为沼液的资源化再利用提供新的途径。

1.5 沼液作为有机饲料

沼液中不但含有促进生猪生长的氨基酸，还含有Cu、Fe、Zn等微量元素，可以作为畜禽养殖和淡水养殖的营养饵料。沼液还具有治蛔虫，治疗僵猪和防治仔猪副伤寒、猪丹毒等疾病的作用。目前沼液主要用于喂猪、喂鸡和养鱼等。沼液中没有寄生虫卵和有害病菌，是一种比较理想的饲料添加剂；在猪饲料中拌入沼液，可以缩短生猪的肥育期，平均日增重比对照提高94 g[20-21]。将沼液部分替代水喂鸡，可以提高产量等[22]。将沼液投入鱼塘，可以提高鱼塘叶绿素和浮游生物量，从而提高鱼产量。

2 沼液的利用风险分析

大型养猪场为了使生猪的生育期缩短和减少疾病发生，在日常饲料中添加了氨苯砷酸。氨苯砷酸通过猪的新陈代谢残留于粪便中，猪粪经厌氧发酵后的沼液中砷含量显著增高。随着沼液农用的推广，在提高产量、减少生产费用的同时，也将沼液中迁移慢、毒性强、具有累积作用的重金属带到了土壤中，并通过生物累积效应进入农作物体内，增加了农产品安全的风险。沼液中含有Cr、As、Pb等重金属，不同种类的沼液重金属种类和含量均有差异[23]，在资源化再利用过程中可能导致重金属污染。

欧阳虹等[24]对盆栽生菜的研究结果显示，沼液施用量与土壤中砷含量呈显著正相关，但各处理生菜中重金属含量均未超过国家蔬菜食用标准。梁丽娜等[25]指出，施用沼液增加土壤重金属含量；而姜丽娜等[26]则认为，长期施用沼液对农产品安全和土壤重金属累积没有明显的影响。因此，沼液作为肥料农用时，一定要控制使用总量、使用次数和浓度，长期施用沼液对土壤重金属累积效应及迁移情况的影响还有待进一步研究[27]。

参考文献：

[1]郜玉环，张昌爱，董建军.沼渣沼液的肥用研究进展[J].山东农业科学，2011（6）：71-75.

[2]刘文科，杨其长，王顺清.沼液在蔬菜上的应用及其土壤质量效应[J].中国沼气，2009，27（1）：43-46， 48.

[3]倪亮，孙广辉，罗光恩，等.沼液灌溉对土壤质量的影响[J].土壤，2008，40（4）：608-611.

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[5]袁炳富，汪立龙，洪长才.沼液浸种增产的原因及浸种方法[J].农村能源，1999（1）：20-21.

[6]任洋.有机沼液生物肥利用技术研究[D].北京：中国农业科学院，2011.

[7]汪吉东，曹云，常志州，等.沼液配施化肥对太湖地区水蜜桃品质及土壤氮素累积的影响[J].植物营养与肥料学报，2013，19（2）：379-386.

[8]徐培智，黄继川，彭智平，等.施用沼液对白菜产量、品质和养分吸收的影响[J].广东农业科学，2014，41（7）：71-73.

[9]赵莉，于建光，常志州，等.施用沼液对水芹产量及品质的影响[J].土壤，2014，46（1）：94-99.

[10]王卫平，陆新苗，魏章焕，等.施用沼液对柑桔产量和品质以及土壤环境的影响[J].农业环境科学学报，2011，30（11）：2300-2305.

[11]唐微，伍钧，孙百晔，等.沼液不同施用量对水稻产量及稻米品质的影响[J].农业环境科学学报，2010，29（12）：2268-2273.