沼液農(nóng)用綜合利用研究進(jìn)展

尹冬雪，劉 偉，周罕覓，趙 娜，王升升

(1.河南科技大學(xué)農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院，河南洛陽(yáng) 471000；2.河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南洛陽(yáng) 471000)

沼液是沼氣厭氧發(fā)酵后的產(chǎn)物，因沼氣發(fā)酵過(guò)程中大量的氮、磷、鉀、氨基酸、B族維生素和生長(zhǎng)素被保留下來(lái)，其速效養(yǎng)分含量高，作物可快速吸收利用沼液中的養(yǎng)分，不但能提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，還具有一定的防病抗逆作用，是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料[1]。但是大量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐證明，未被合理利用而被隨意排放廢棄的沼液將會(huì)威脅農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境，因此，在新農(nóng)村建設(shè)過(guò)程中，沼液的農(nóng)用綜合利用是高效消納沼液的有效途徑之一[2]。國(guó)內(nèi)外關(guān)于沼液農(nóng)用的研究較多，但具體分類、系統(tǒng)全面闡述的研究相對(duì)較少。基于此，筆者將沼液農(nóng)用的研究進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)概述，以期為沼液農(nóng)用相關(guān)研究提供參考。

1 沼液農(nóng)用綜合利用途徑

1.1肥料

1.1.1葉面噴肥。沼液含有作物生長(zhǎng)所需的水溶性營(yíng)養(yǎng)成分，作為速效水肥適宜用作根外施肥，且作物的噴施效果明顯[3-4]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，沼液既可單獨(dú)用于葉面噴施，又可與農(nóng)藥、化肥、生長(zhǎng)劑等混合進(jìn)行葉面噴施[5]。常健[5]研究表明，沼液在噴施前應(yīng)進(jìn)行澄清、過(guò)濾處理，施用濃度應(yīng)根據(jù)作物品種、時(shí)節(jié)、長(zhǎng)勢(shì)和氣溫而定，一般為600～1 500 kg/hm2。研究顯示，葉面噴施沼液后可顯著增加葉片厚度，提高作物葉面葉綠素含量，從而增強(qiáng)作物光合作用，提高產(chǎn)量[2]。此外，沼液因能滿足作物各生育期所需營(yíng)養(yǎng)，噴施沼液有促進(jìn)作物生長(zhǎng)平衡，調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)代謝的效果。在果樹栽培中，噴施沼液可促進(jìn)果樹花芽分化、保花保果、果實(shí)增重，使果品光澤度更好，提高其商品果率[6]。

1.1.2灌溉為主的根部追肥。沼液適用于作物根部追肥，為避免燒壞秧苗，通常沼液與水適當(dāng)比例混合進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉。目前，沼液灌溉的方式主要分為漫灌和溝槽灌溉，隨著沼液過(guò)濾技術(shù)和節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展，沼液滴灌易堵的問(wèn)題得以解決，因此，沼液滴灌可有效促進(jìn)水肥一體化，提高沼液施肥的精準(zhǔn)性[5]。廖誠(chéng)[7]研究表明，對(duì)白菜施加沼液進(jìn)行根部追肥，白菜產(chǎn)量可達(dá)51 850.95 kg/hm2，增產(chǎn)18.5%，增加凈產(chǎn)值9 310.50元/hm2。此外，沼液具有促進(jìn)白菜生長(zhǎng)、提早成熟、結(jié)球緊實(shí)、品質(zhì)改善及提高商品率的效果。研究表明，設(shè)施蔬菜更適用于沼液根部追肥，合理配施可提高有機(jī)蔬菜品質(zhì)、產(chǎn)量及環(huán)境效益[5]。

1.1.3有機(jī)肥直接還田。研究顯示，沼液可提高作物品質(zhì)與產(chǎn)量，改善土壤酶的活性[8]，因此，沼液可制成固態(tài)肥或液態(tài)肥直接還田施用。研究表明，沼液中配以適當(dāng)比例的氨基酸、腐殖酸、黃腐酸及多種生物復(fù)合菌體制成的固態(tài)有機(jī)肥，能夠促進(jìn)作物成熟期，提高作物抗寒、抗鹽堿，預(yù)防病蟲害的能力，提高農(nóng)作物的綜合品質(zhì)；此外，施用該固態(tài)有機(jī)肥可使葉菜類蔬菜作物增產(chǎn)20%～30%，油、糧、棉作物增產(chǎn)10%～20%，食用菌增產(chǎn)15%～20%，根塊類作物增產(chǎn)15%～25%。液體有機(jī)沼肥集沼液和腐殖酸功效于一體，富含營(yíng)養(yǎng)成分，施用液體沼肥有助于土壤中難溶性氮、磷、鉀元素的溶解，從而增強(qiáng)土壤中有機(jī)肥的速效性和長(zhǎng)久性[5]。

1.1.4改良土壤。研究表明，沼液作為肥料，可增加土壤微生物數(shù)量，提高土壤酶活性。馮丹妮等[9]在水旱輪作地施用沼液的試驗(yàn)表明，沼液可以改善農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)，增加微生物數(shù)量，促進(jìn)土壤微生物的均衡生長(zhǎng)，并提高土壤酶活性，增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，降低土壤細(xì)菌/真菌值[10]。李軼等[11]研究發(fā)現(xiàn)，沼液追施有利于土壤中微生物種群的均勻分布和均衡生長(zhǎng)，同時(shí)有利于提高土壤磷酸酶的活性，提高土壤呼吸強(qiáng)度。葉旭君等[12]研究表明，連續(xù)施用沼液的農(nóng)田中土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效磷和速效鉀的含量比施用化肥的土壤高，土壤密度下降，孔隙度提高。常健[5]研究表明，施用沼液可顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀、速效磷、氨態(tài)氮的含量，且有利于調(diào)節(jié)土壤pH。由此可見，沼液有利于土壤酶活性的提高和微生物的生長(zhǎng)[8]。

1.2養(yǎng)殖與栽培

1.2.1有機(jī)飼料。沼液中含有促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)的氨基酸、銅、鋅、鐵等微量元素，可以作為畜禽養(yǎng)殖和淡水養(yǎng)殖的餌料。研究表明，飼料中拌入沼液喂食生豬，可縮短生豬育肥期，促進(jìn)生豬生長(zhǎng)，降低料肉比，喂沼液比喂清水的豬育肥期縮短32 d，日均增重35～129 g/頭，料肉比下降12.9%[13]；沼液投入魚塘，可以提高魚塘葉綠素含量和浮游生物量，減少溶解氧的消耗，改善水質(zhì)，提高魚苗成活率、成魚品質(zhì)及單產(chǎn)量[14-15]。研究顯示，施用適當(dāng)沼液的魚塘，浮游生物數(shù)量增長(zhǎng)12.1%，含氧量比普通魚塘高13.8%，水解氮量提高15.5%，銨鹽含量提高52.9%，磷酸鹽含量增加11.8%，魚質(zhì)量增長(zhǎng)41.3%[16]。此外，將沼液拌在雞飼料中喂雞，可以明顯改善雞的營(yíng)養(yǎng)發(fā)育，增加雞的體重，提前產(chǎn)蛋期，提高產(chǎn)蛋量，并對(duì)糞便有顯著的除臭作用。沼液配以精飼料喂兔，可增加兔毛產(chǎn)量。沼液配以飼料喂牛，可促進(jìn)奶牛產(chǎn)奶量。此外，沼液可以用來(lái)飼養(yǎng)蚯蚓，蚯蚓因含高蛋白質(zhì)和高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以用作畜禽的飼料添加劑[17]。

1.2.2作為培養(yǎng)基，制備微生物絮凝劑。微生物絮凝劑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)而備受人們關(guān)注[18]。然而，微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的培養(yǎng)基通常以蛋白胨、尿素、酵母膏等作為氮源，以葡萄糖/蔗糖作為碳源，其生產(chǎn)成本較高，一定程度上影響了微生物絮凝劑的推廣[19]。沼液因營(yíng)養(yǎng)豐富，含有大量小分子有機(jī)物，有較高的利用價(jià)值。裴瑞林[20]利用養(yǎng)豬廢水作為產(chǎn)絮菌B-737的廉價(jià)替代培養(yǎng)基，使培養(yǎng)基成本降低了90%左右；馬放等[19]利用秸稈制備并獲得了微生物絮凝劑，并以牛糞沼氣發(fā)酵的沼液為底物，制取的微生物絮凝劑產(chǎn)率達(dá)到4.2 g/L；Zhao等[21]研究表明，利用沼液與傳統(tǒng)培養(yǎng)基5∶1進(jìn)行配比可以獲得理想的絮凝率。裴瑞林[20]研究表明，產(chǎn)絮微生物可以有效利用沼液中豐富的碳源、氮源、磷源及其他營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行細(xì)胞生長(zhǎng)和微生物絮凝劑的合成，這說(shuō)明以沼液作為產(chǎn)絮微生物的廉價(jià)培養(yǎng)基，對(duì)于提高微生物絮凝劑產(chǎn)量、絮凝活性及降低其生產(chǎn)成本具有現(xiàn)實(shí)意義。

1.2.3無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液。無(wú)土栽培是用人工化學(xué)合成液作營(yíng)養(yǎng)液替代土壤環(huán)境，但營(yíng)養(yǎng)液制作成本偏高，存在一定的技術(shù)難度且不易推廣。利用沼液含有的營(yíng)養(yǎng)成分及微量元素制成無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液栽培蔬菜，同樣可滿足蔬菜作物的營(yíng)養(yǎng)需求，達(dá)到增產(chǎn)效果，同時(shí)，沼液用于無(wú)土栽培的技術(shù)制作流程簡(jiǎn)單、成本低，更易推廣[5]。目前沼液多應(yīng)用于水培油菜、小白菜和生菜。喬一飛等[22]利用不同濃度沼液，對(duì)水培油菜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響研究表明，沼液能夠有效提高油菜的品質(zhì)和產(chǎn)量。吳冬青等[23]研究表明，沼液可以提高快菜的產(chǎn)量，并提高VC、粗纖維和可溶性糖的含量。薛延豐等[24]研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)藻沼液作為培養(yǎng)液可明顯提高青椒、番茄、黃瓜3種蔬菜的產(chǎn)量。龐天德等[25]利用牛糞發(fā)酵液作為蔬菜栽培的營(yíng)養(yǎng)液，結(jié)果表明，沼液的施用不僅可以提高蔬菜產(chǎn)量，還能降低蔬菜發(fā)病率，改善蔬菜品質(zhì)，節(jié)約成本[26-27]。

1.3沼液浸種研究顯示，沼氣微生物的代謝物主要包含3類：主要營(yíng)養(yǎng)元素氮、磷、鉀等，浸種時(shí)為種子發(fā)芽及幼苗生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)；微量元素鈣、銅、鐵、錳、鋅、鉬等，浸種時(shí)可滲透到種子細(xì)胞內(nèi)，刺激種子發(fā)芽及生長(zhǎng)；生物活性物質(zhì)水解酶、氨基酸、生長(zhǎng)素、單糖、赤霉素、腐殖酸、B族維生素以及抗生素等，對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的調(diào)控作用。通過(guò)浸種，這些物質(zhì)可激活種子內(nèi)部的酶，刺激胚細(xì)胞分裂，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，縮短種子發(fā)芽時(shí)間，使種子苗齊苗壯[28]。李保英等[29]研究表明，沼液浸種較清水浸種發(fā)芽率提高5%～10%，秧苗葉色深綠、長(zhǎng)勢(shì)好、發(fā)病輕、抗逆性強(qiáng)。在同等栽培條件下，經(jīng)過(guò)沼液浸種后的植株病株率減少5%～10%，移栽后植株返青快，分蘗早，生長(zhǎng)旺盛，產(chǎn)量可提高5%～8%。董保成等[6]研究表明，沼液浸種可使棉花增產(chǎn)9%～20%，小麥增產(chǎn)5%～7%，水稻增產(chǎn)5%～10%，玉米增產(chǎn)5%～10% 。此外，沼液浸種可提高作物抗逆性，避免低溫傷害。種子浸泡吸水后進(jìn)入萌動(dòng)狀態(tài)，外界的溫度過(guò)低將抑制種子正常的生命活動(dòng)。然而沼液的溫度比清水高，種子處在適溫的環(huán)境條件下，新陳代謝更加活躍，有利于種子萌芽，提高種子發(fā)芽率[16]。綜上所述，沼液浸種具有抗寒、抗病、抗逆的作用[30]。

研究顯示，沼液可以防治水稻紋枯病、西瓜枯萎病、玉米螟、蚜蟲、小麥赤霉病、水稻白葉枯病。用沼液或添加少量農(nóng)藥的沼液噴施蘋果和柑橘，可防治蚜蟲、紅蜘蛛、螨等蟲害[33]。夏春龍等[34]研究表明，噴施沼液蟲害率比清水處理降低了41.0%。尚斌等[35]研究發(fā)現(xiàn)，牛場(chǎng)沼液可顯著抑制辣椒和番茄的疫病病菌。劉豐玲等[36]研究結(jié)果顯示，噴施沼液可有效減輕冬小麥蚜蟲和銹病的發(fā)病率。曹云等[37]通過(guò)提高沼液氨濃度，達(dá)到增強(qiáng)土壤疫霉菌的抑制效能。由此可見，沼液對(duì)作物的病蟲害有較強(qiáng)的防治作用。

2 結(jié)語(yǔ)

沼液因營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，用途廣泛，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，但過(guò)量、盲目、不當(dāng)使用沼液，也可能帶來(lái)一些負(fù)面影響。如何處理好沼液安全、高效、再利用與農(nóng)業(yè)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)量、農(nóng)民收入之間的關(guān)系，成為今后的研究方向。首先，應(yīng)建立完善的沼液產(chǎn)品施用標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)沼肥的質(zhì)量監(jiān)控與管理，尤其要嚴(yán)格控制和監(jiān)管沼肥的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，防止抗生素、重金屬污染物超標(biāo)，減少有毒、有害物質(zhì)的排放，保護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境不受破壞；其次，應(yīng)探索沼液處理的新技術(shù)和沼液綜合應(yīng)用的新領(lǐng)域，開發(fā)更環(huán)保的有機(jī)肥料、水培營(yíng)養(yǎng)液等商品化沼液復(fù)合肥，并盡量降低沼液有機(jī)肥料成本，使農(nóng)民有能力、有意愿地使用綠色環(huán)保的沼液肥料；再次，將沼液的安全利用納入農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)建設(shè)，使其發(fā)展有更多的政策和資金保障，在確保種養(yǎng)均衡發(fā)展的前提下，大力推進(jìn)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的和諧發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)。

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