沼液利用技術(shù)及風(fēng)險(xiǎn)分析

安龍++王曉麗++張新建

摘 要：沼液發(fā)酵是處理規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污和綜合治理畜牧業(yè)污染的重要途徑，沼液的無(wú)害化處理及資源化利用對(duì)養(yǎng)殖業(yè)、沼氣能源行業(yè)、環(huán)境保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。本文對(duì)畜禽糞污處理產(chǎn)生的沼液的綜合利用技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，同時(shí)也對(duì)利用過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)做了相應(yīng)分析。

關(guān)鍵詞：沼液；再利用；風(fēng)險(xiǎn)；重金屬

中圖分類號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：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

隨著沼氣工程在全國(guó)范圍的大力推廣，畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞污資源化利用取得了明顯的成效，提供了大量的清潔能源，同時(shí)也產(chǎn)生了大量的沼渣和沼液。但在大中型沼氣工程建設(shè)過(guò)程中未將沼液的處置和消納問(wèn)題考慮在內(nèi)，沒(méi)有建立相應(yīng)的配套設(shè)施對(duì)沼液進(jìn)行處置，一般直接將沼液外排，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和重大的環(huán)境隱患，阻礙沼氣工程的發(fā)展[1]。畜禽糞污發(fā)酵產(chǎn)生的沼液中含有大量的營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)植物生長(zhǎng)有刺激作用的活性物質(zhì)，及抑制植物病蟲(chóng)害的物質(zhì)，是一種水溶性的速效肥料，更容易被植物吸收利用[2]。目前，沼液農(nóng)用是消納沼液和資源再利用的重要途徑。研究發(fā)現(xiàn)，合理利用沼液可提升土壤肥力，促進(jìn)土壤微生物生長(zhǎng)，可在一定程度上減少作物病蟲(chóng)害，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。沼液是畜禽糞污等有機(jī)廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵的產(chǎn)物，能夠部分替代化學(xué)肥料使用，還可以補(bǔ)充土壤水分，減少灌溉用水，提高水的利用效率[4]。因此，筆者系統(tǒng)地論述了沼液的再利用途徑及其可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，以期為農(nóng)業(yè)廢棄物無(wú)害化處理、資源化利用和保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供理論支持。

1 沼液的再利用途徑

1.1 沼液浸種，可提高種子發(fā)芽率

將種子放置在沼液中浸泡一段時(shí)間之后再進(jìn)行育苗，可以提高種子的發(fā)芽率和成秧率，目前主要用于小麥、玉米、棉花、水稻等作物[5]。種子經(jīng)過(guò)浸泡之后，生理代謝作用明顯提升，可以增強(qiáng)秧苗抗寒抗旱作用，提升抗病能力，進(jìn)一步提升秧苗素質(zhì)。

相對(duì)于清水，使用沼液進(jìn)行秧苗培養(yǎng)更有優(yōu)勢(shì)。因?yàn)檎右褐泻凶魑锼璧母鞣N養(yǎng)分，如N、P、K，Cu、Fe、Mg、Zn等微量元素，氨基酸（賴氨酸、色氨酸），B族維生素和各種水解酶，還有刺激植物生長(zhǎng)和抑制病蟲(chóng)害的物質(zhì)及因子。沼液中微生物及其分泌的活性物質(zhì)對(duì)種子有害病菌具有抑制和殺滅作用。

1.2 作為肥料，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，提高土壤酶活性

沼液作為肥料對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響是目前沼液再利用研究熱點(diǎn)。沼液中除了含有農(nóng)作物需要的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素和Ca、Cu、Fe、Zn、Mn等微量元素，還含有維生素和各類氨基酸。一般來(lái)說(shuō)，沼液既可以作為肥料進(jìn)行單獨(dú)使用，又可以和農(nóng)藥、化肥及生長(zhǎng)劑結(jié)合使用。作為葉面肥對(duì)作物進(jìn)行噴灑，可以調(diào)節(jié)作物的新陳代謝，補(bǔ)充必須的營(yíng)養(yǎng)，使作物發(fā)育更好。葉菜類的蔬菜，可以增產(chǎn)20%～30%。給果樹(shù)噴施，可促進(jìn)花芽分化，增強(qiáng)抗病能力，提高果實(shí)品質(zhì)，提升果農(nóng)經(jīng)濟(jì)收益。

研究表明，沼液作為葉面肥噴施可使大豆產(chǎn)量提高7.7%，玉米增產(chǎn)9.5%[6]；將牛糞沼液、水葫蘆沼液和化肥配施可提升水蜜桃的產(chǎn)量和品質(zhì)[7]。徐培智等[8]對(duì)白菜的研究表明，使用沼液能使白菜產(chǎn)量顯著提高，游離氨基酸的含量增加，硝酸還原酶活性提高，硝酸鹽含量降低，白菜品質(zhì)得到了改善。趙莉等[9]對(duì)水芹的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，能明顯提高產(chǎn)量，其中沼液替代化肥比例為50%的處理產(chǎn)量提高達(dá)66.7%，達(dá)到顯著水平；水芹的硝酸鹽含量降低約31.9%。王衛(wèi)平等[10]對(duì)柑桔園的研究表明，300 t·hm-2沼液澆灌處理的柑桔產(chǎn)量增加8.59%，并改善了果實(shí)部分品質(zhì)指標(biāo)。唐微等[11]研究發(fā)現(xiàn)，與化肥處理相比，沼液用量在11.25～18.75 t·hm-2時(shí)，稻谷產(chǎn)量增加了6.78%～9.93%，并提高了稻米中蛋白質(zhì)等含量。

作為肥料，還可以增加土壤微生物數(shù)量，提高土壤酶活性。馮丹妮等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在水旱輪作地長(zhǎng)期施用沼液，可以降低土壤細(xì)菌/真菌（B/F）值，增加微生物的數(shù)量并提高土壤酶活性；細(xì)菌數(shù)量隨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，真菌數(shù)量、放線菌和土壤過(guò)氧化氫酶活性均呈先升高后降低的趨勢(shì)；沼液三年施用總量控制在495.31～546.32 t·hm-2時(shí)，土壤酶活性和微生物數(shù)量均處于較高水平。可見(jiàn)，沼液的長(zhǎng)期施用有利于土壤酶活性的提高和微生物生長(zhǎng)。

1.3 作為農(nóng)藥，防治病蟲(chóng)害

沼液可以防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害，具體有兩方面的原因。一是由于沼液含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以促進(jìn)農(nóng)作物茁壯生長(zhǎng)，增強(qiáng)其抗病蟲(chóng)能力。二是因?yàn)檎右褐泻胸S富的生物活性物質(zhì)，如有機(jī)酸、植物生長(zhǎng)激素、B族維生素、某些抗生素等，其中植物激素中的吲哚乙酸、赤霉素和有機(jī)酸中的丁酸以及B1可對(duì)病菌產(chǎn)生抑制作用；沼液中的氨、銨鹽和某些抗生素，對(duì)病蟲(chóng)害有著直接的作用。沼液防治病蟲(chóng)害，無(wú)污染、無(wú)抗藥性、無(wú)殘毒，沼液被稱為“生物農(nóng)藥”。實(shí)踐表明，沼液對(duì)糧食、蔬菜和水果等作物中的病害和蟲(chóng)害都有防治作用。主要防治玉米螟、蚜蟲(chóng)等害蟲(chóng)和小麥赤霉病、水稻白葉枯病、水稻紋枯病、西瓜枯萎病等病害[13]。在蘋果、柑橘等果樹(shù)生長(zhǎng)期間，用沼液原液或添加少量農(nóng)藥后對(duì)果樹(shù)噴施，可防治蚜蟲(chóng)，紅蜘蛛、螨等蟲(chóng)害；用沼液涂刷病樹(shù)體，可防治果樹(shù)腐爛病；灌根，可防治根腐病、小葉病、黃葉病等生理性病害。

夏春龍等[14]的研究表明，噴施沼液蟲(chóng)害率比清水處理降低了41.0%，僅為29.5%；沼液處理葉片細(xì)菌性疫病病情指數(shù)明顯優(yōu)于噴施清水、沼液復(fù)配農(nóng)藥和葉面肥3種處理。尚斌等[15]研究結(jié)果表明，牛場(chǎng)沼液可明顯抑制辣椒和番茄等蔬菜的疫病病菌。此外，田間試驗(yàn)證實(shí)[16]，噴施沼液可減輕冬小麥銹病、蚜蟲(chóng)等發(fā)病率。曹云等[17]發(fā)現(xiàn)，提高沼液氨濃度，可降低疫霉菌數(shù)量，增強(qiáng)對(duì)土壤疫霉菌的抑制效果。

1.4 作為培養(yǎng)基，制備微生物絮凝劑

微生物絮凝劑（ MBF） 是微生物代謝的具有絮凝活性的產(chǎn)物，因其無(wú)毒、高效、無(wú)二次污染的特點(diǎn)而備受研究人員關(guān)注[18]。然而，微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的培養(yǎng)基一般以葡萄糖/蔗糖作為碳源，以蛋白胨、尿素、酵母膏等作為氮源，生產(chǎn)成本較高[19]，一定程度上限制了微生物絮凝劑的推廣。沼液中營(yíng)養(yǎng)豐富，有大量的小分子有機(jī)物存在，具有很高的利用價(jià)值。根據(jù)沼液的這些優(yōu)點(diǎn)，利用以牛糞和秸稈為底物的發(fā)酵沼液作為微生物培養(yǎng)基生產(chǎn)絮凝劑，可以降低絮凝劑的生產(chǎn)成本，同時(shí)還為沼液的資源化再利用提供新的途徑。

1.5 沼液作為有機(jī)飼料

沼液中不但含有促進(jìn)生豬生長(zhǎng)的氨基酸，還含有Cu、Fe、Zn等微量元素，可以作為畜禽養(yǎng)殖和淡水養(yǎng)殖的營(yíng)養(yǎng)餌料。沼液還具有治蛔蟲(chóng)，治療僵豬和防治仔豬副傷寒、豬丹毒等疾病的作用。目前沼液主要用于喂豬、喂雞和養(yǎng)魚(yú)等。沼液中沒(méi)有寄生蟲(chóng)卵和有害病菌，是一種比較理想的飼料添加劑；在豬飼料中拌入沼液，可以縮短生豬的肥育期，平均日增重比對(duì)照提高94 g[20-21]。將沼液部分替代水喂雞，可以提高產(chǎn)量等[22]。將沼液投入魚(yú)塘，可以提高魚(yú)塘葉綠素和浮游生物量，從而提高魚(yú)產(chǎn)量。

2 沼液的利用風(fēng)險(xiǎn)分析

大型養(yǎng)豬場(chǎng)為了使生豬的生育期縮短和減少疾病發(fā)生，在日常飼料中添加了氨苯砷酸。氨苯砷酸通過(guò)豬的新陳代謝殘留于糞便中，豬糞經(jīng)厭氧發(fā)酵后的沼液中砷含量顯著增高。隨著沼液農(nóng)用的推廣，在提高產(chǎn)量、減少生產(chǎn)費(fèi)用的同時(shí)，也將沼液中遷移慢、毒性強(qiáng)、具有累積作用的重金屬帶到了土壤中，并通過(guò)生物累積效應(yīng)進(jìn)入農(nóng)作物體內(nèi)，增加了農(nóng)產(chǎn)品安全的風(fēng)險(xiǎn)。沼液中含有Cr、As、Pb等重金屬，不同種類的沼液重金屬種類和含量均有差異[23]，在資源化再利用過(guò)程中可能導(dǎo)致重金屬污染。

歐陽(yáng)虹等[24]對(duì)盆栽生菜的研究結(jié)果顯示，沼液施用量與土壤中砷含量呈顯著正相關(guān)，但各處理生菜中重金屬含量均未超過(guò)國(guó)家蔬菜食用標(biāo)準(zhǔn)。梁麗娜等[25]指出，施用沼液增加土壤重金屬含量；而姜麗娜等[26]則認(rèn)為，長(zhǎng)期施用沼液對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全和土壤重金屬累積沒(méi)有明顯的影響。因此，沼液作為肥料農(nóng)用時(shí)，一定要控制使用總量、使用次數(shù)和濃度，長(zhǎng)期施用沼液對(duì)土壤重金屬累積效應(yīng)及遷移情況的影響還有待進(jìn)一步研究[27]。

參考文獻(xiàn)：

[1]郜玉環(huán)，張昌愛(ài)，董建軍.沼渣沼液的肥用研究進(jìn)展[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（6）：71-75.

[2]劉文科，楊其長(zhǎng)，王順清.沼液在蔬菜上的應(yīng)用及其土壤質(zhì)量效應(yīng)[J].中國(guó)沼氣，2009，27（1）：43-46， 48.

[3]倪亮，孫廣輝，羅光恩，等.沼液灌溉對(duì)土壤質(zhì)量的影響[J].土壤，2008，40（4）：608-611.

[4]趙麒淋.旱旱輪作模式下沼液連續(xù)施用對(duì)土壤質(zhì)量和玉米產(chǎn)量及品質(zhì)的影響研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[5]袁炳富，汪立龍，洪長(zhǎng)才.沼液浸種增產(chǎn)的原因及浸種方法[J].農(nóng)村能源，1999（1）：20-21.

[6]任洋.有機(jī)沼液生物肥利用技術(shù)研究[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2011.

[7]汪吉東，曹云，常志州，等.沼液配施化肥對(duì)太湖地區(qū)水蜜桃品質(zhì)及土壤氮素累積的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2013，19（2）：379-386.

[8]徐培智，黃繼川，彭智平，等.施用沼液對(duì)白菜產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分吸收的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，41（7）：71-73.

[9]趙莉，于建光，常志州，等.施用沼液對(duì)水芹產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].土壤，2014，46（1）：94-99.

[10]王衛(wèi)平，陸新苗，魏章煥，等.施用沼液對(duì)柑桔產(chǎn)量和品質(zhì)以及土壤環(huán)境的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（11）：2300-2305.

[11]唐微，伍鈞，孫百曄，等.沼液不同施用量對(duì)水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（12）：2268-2273.

[12]馮丹妮，伍鈞，楊剛，等.連續(xù)定位施用沼液對(duì)水旱輪作耕層土壤微生物區(qū)系及酶活性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33（8）：1644-1651.

[13]張曉輝.沼肥在防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害方面的應(yīng)用[J].農(nóng)村能源，1994（6）：23-25.

[14]夏春龍，張洲，張雨，等.噴施沼液對(duì)蕓豆產(chǎn)量和重金屬含量的影響[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2014，37（1）：7-12.

[15]尚斌，陶秀萍，陳永杏，等.牛場(chǎng)沼液對(duì)幾種蔬菜病原菌抑制作用的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（4）：753-760.

[16]劉豐玲，馬東輝，劉天宏.噴施沼液對(duì)小麥產(chǎn)量、品質(zhì)和病蟲(chóng)害防治的影響[J].中國(guó)沼氣，2009，27（6）：39-41.

[17]曹云，常志州，馬艷，等.沼液處理對(duì)土壤辣椒疫霉菌抑制效果及土壤性狀的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33（3）：539-546.

[18]馬放，段姝悅，孔祥震，等.微生物絮凝劑的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)給水排水，2012，28（2）：14-17.

[19]馬放，劉俊良，李淑更，等.復(fù)合型微生物絮凝劑的開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)給水排水，2003，19（4）：1-4.

[20]王軍.飼料中添加沼液養(yǎng)豬[J].畜牧獸醫(yī)雜志，2004，23（6）：40.

[21]王習(xí)印.試析養(yǎng)豬場(chǎng)沼氣、沼渣、沼液的綜合利用技術(shù)[J].廣東科技，2014，8（16）：157-158.

[22]郭強(qiáng)，柴曉利，程海靜，等.沼液的綜合利用[J].農(nóng)技服務(wù)，2009，26（2）：46， 75.

[23]鐘攀，李澤碧，李清榮.重慶沼氣肥養(yǎng)分物質(zhì)和重金屬狀況研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（增刊）：165-171.

[24]歐楊虹，孫正國(guó)，陳學(xué)祥.不同沼液施用量對(duì)生菜產(chǎn)量及砷累積量的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（2）：110-112.

[25]梁麗娜，黃雅曦，楊合法，等.污泥農(nóng)用對(duì)土壤和作物重金屬累積及作物產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（6）：81-86.

[26]姜麗娜，王強(qiáng)，陳丁江，等.沼液稻田消解對(duì)水稻生產(chǎn)、土壤與環(huán)境安全影響研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（7）：1328-1336.

[27]倪亮，孫廣輝，羅光恩，等.沼液灌溉對(duì)土壤質(zhì)量的影響[J].土壤，2008，40（4）：608-611.