不同原料沼气池沼液主要养分含量差异及农用风险分析

王 科，张 成，李 浩，钟文挺，卿秋静，孙 娟，李纪堂

(成都市农业技术推广总站，四川 成都 610041)

沼液是沼气发酵过后的液体残留物，含有较丰富的有机碳、氮、磷、钾元素及其他微量元素，是一种优质的有机液体肥料，在农业生产中具有极高的应用价值[1-2]。施用沼肥可改良土壤肥，优化土壤营养环境，提高化肥利用效率，降低病虫害的发生率，减少化肥农药的用量[3-5]。同时，沼液中含有的有害重金属可能会造成土壤环境污染，影响农作物品质[6]。因此，沼液中的重金属含量变化也值得关注。本研究采集了不同时期不同来源的沼液样品，分析了不同原料沼液的养分差异及重金属污染风险，旨在为沼液的安全利用提供指导及数据支撑。

1 材料与方法

1.1 样品采集

试验选取成都市内的养牛场、养猪场及一般农户3种不同原料沼气池进行沼液采集。2017年10月至2018年10月期间，每周周一采集沼液，平均每月采集4次，全年3种沼气池各采集50个沼液样品，总计150个。取样方法:在离沼气池液面20～40 cm处采集 500mL左右沼液装入封口严密的塑料瓶中带回实验室。

1.2 测定项目与方法

沼液全氮、全磷、全钾和有机碳测定方法参考有机肥测试方法 (NY 525-2012)，重金属测定方法参考GB 18877-2009，微波消解后，Cd、Pb、Cu、Cr采用石墨炉原子吸收分光光计法测定，Hg、As采用原子荧光分光度计法测定。

1.3 统计与分析

运用Microsoft Excel 2010 进行数据统计分析及图表制作。

2 结果与分析

2.1 不同原料沼气池沼液的pH值和养分含量

由表1可知，3种原料沼气池沼液pH值周年平均值均高于7.0，周年变异系数均低于10.0%，变化幅度均较小，沼液pH值高低顺序为：一般农户>养牛场>养猪场，大部分样品以中性和微碱性为主。因此，3种原料沼气池沼液均比较适合在酸性及微酸性土壤中施用。

从有机碳平均含量来看，3种沼气池沼液间差别不大，表现为一般农户>养猪场>养牛场；沼液全氮含量养牛场>一般农户>养猪场，养牛场沼液全氮含量分别比一般农户、养猪场高25.0%、16.3%，沼液全氮主要由铵态氮、有机氮等速效氮为主[7]，因此在缺氮土壤或菜地施用养牛场沼液效果较好；沼液全磷含量养猪场>一般农户>养牛场，养猪场沼液全磷含量远高于其他两类，是养牛场1.80倍，一般农户的1.46倍，这可能与猪饲料中磷素含量较高有关，因而养猪场沼液在缺磷土壤或需磷作物上施用会得到更显著的肥效；沼液全钾含量一般农户>养牛场>养猪场，一般农户沼气池沼液全钾含量分别比养牛场高23.9%，比养猪场高72.7%，因此在缺钾土壤或喜钾作物上更适合施用一般农户沼气池沼液；沼液总养分含量养牛场>一般农户>养猪场，养牛场沼液营养总量最多且各养分比例较合理。

从沼液养分的周年变异强度来看，养牛场表现为：全磷>有机碳>全钾>全氮，全氮周年含量最为稳当；养猪场表现为：全钾>有机碳>全磷>全氮，全氮周年含量最为稳定；一般农户表现为：全磷>有机碳>全氮>全钾，全钾周年含量最为稳定。

表1 不同原料沼气池沼液的pH值和养分含量的描述性统计

2.2 不同原料沼气池沼液的重金属含量

不同原料沼气池沼液重金属含量的描述性统计见表2。养牛场沼液样品的Cd、Pb、As、Hg、Cr、Cu的周年平均含量分别为0.075、0.203、0.331、0.029、0.220、1.973mg/kg，高低顺序为：Cu>As> Cr >Pb>Cd>Hg，变异系数分别为45.06%、36.56%、60.45%、54.04%、53.45%、32.25% ，均属于中等强度变异。养猪场沼液样品的Cd、Pb、As、Hg、Cr、Cu的周年平均含量分别为0.087、0.349、0.452、0.019、0.426、3.465mg/kg，高低顺序为：Cu>As>Cr>Pb>Cd>Hg，规律与养牛场一致，变异系数分别为47.11%、32.39%、56.24%、47.38%、53.44%、38.51%，均属于中等强度变异。一般农户沼液样品的Cd、Pb、As、Hg、Cr、Cu的周年平均含量分别为0.084、0.288、0.121、0.018、0.074、0.932mg/kg，高低顺序为：Cu> Pb> As >Cd > Cr >Hg，规律与养牛场及养猪场有一定差异，变异系数分别为45.06%、36.56%、60.45%、54.04%、53.45%、32.25% ，均属于中等强度变异。3种原料沼气池沼液大多数重金属含量(Cd、Pb、As、Cr、Cu)均表现为：养猪场沼液>养牛场沼液>一般农户沼液，这可能与3种沼液的物料来源及饲料用量有关，有研究表明饲料中会添加一定量重金属元素，饲料用量越大，畜禽粪便重金属含量越高。本研究中养猪场以饲料为主，玉米、稻糠为辅；而养牛场的饲料主要以豆粕、酒糟、农作物秸秆为主，饲料为辅；一般农户沼气池投入物料为人畜禽(主要为猪粪、鸡粪)粪便，饲养物料以红薯、酒糟为主，饲料用量较少。

表2 不同原料沼气池沼液中重金属含量的描述性统计

2.3 不同原料沼气沼液农用风险

根据沼肥施用技术规范(NY/T 2065-2011)及有机肥料(NY 525-2012)中对沼液重金属含量的要求，本次检测的沼液样品重金属含量均远低于这2项标准，符合沼液农用的条件。如按照农田灌溉水质标准(GB5084-2005)，本次检测的部分样品重金属均含量均高于其含量限值。因此，当沼液用于高量灌溉时，还是存在一定的重金属污染风险，需要控制其用量，特别是来自养猪场的沼液。

表3 农田灌溉水主要污染物允许值

3 结论

本研究中3种沼液的pH值均以中性和微碱性为主，周年变化不大。3种沼液的氮、磷、钾养分含量也有较大差异，在施用过程中应在注意这些差别：一般农户沼液有机碳及全钾含量高，适合在缺钾土壤及喜钾作物上施用；养牛场沼液全氮含量高且养分总量大，养分比例合理，适宜在缺氮土壤或菜地上施用；养猪场全磷含量高，适宜在缺磷土壤或需磷作物上施用。沼液重金属含量的高低顺序为：Cu>As>Cr>Pb>Cd>Hg，重金属含量的周年变幅较大， 3种来源的沼液的数重金属含量(Cd、Pb、As、Cr、Cu)由高至低依次为：养猪场沼液>养牛场沼液>一般农户沼液，这可能与3种养殖场的饲料用量有关。根据沼肥施用技术规范(NY/T 2065-2011)及有机肥料(NY 525-2012)中对沼液重金属含量的要求，本次检测的沼液样品均符合沼液农用的条件，但当沼液被用于高量灌溉时，应当控制用量，特别是来自养猪场的沼液。