沼肥在山地竹筍基地的應用效果及其環境效應

何旭華，蔣玉根*，李鳳根，徐君，邵賽男，戴學龍，夏曉燕，羊國芳，張立群

(1.杭州市富陽區農業技術推廣中心，浙江 杭州 311400； 2.杭州市富陽區新登鎮人民政府, 浙江 杭州 311401)

隨著畜禽養殖業的迅猛發展，養殖業廢棄物污染及其帶來的環境問題日益突出[1]。加強對畜禽養殖業廢棄物的合理化利用是解決這一問題的關鍵。沼液是畜禽廢棄物經微生物厭氧發酵后產生的[2]，其營養成分主要包括發酵過程中產生的有機、無機鹽類物質和多種氨基酸、活性酶[3]。同時，沼液中還含有有害微生物、重金屬、抗生素等殘留，對食品、環境和生態安全具有潛在風險[4]。本研究依托相關項目，對沼液在山地竹筍基地上的消納處理進行多年定位跟蹤研究，現總結報道如下。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地的養殖場規模為豬年存欄250頭。養殖廢棄物進行干濕分離后，豬尿水和沖欄水經沼化后，進入沼液存儲池處理，沼液經機提由山地竹林消納，實行零排放。同時，有部分沼液被運輸到種植基地澆沖施用。

試驗期間，共檢測6個批次的沼液成分。分析發現，沼液和沼渣中的主要成分如下：沼液，pH值7.31，化學需氧量(COD)1 373.25 mg·L-1，氨氮1 811.56 mg·L-1，重金屬鉻(Cr)、鎳(Ni)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、汞(Hg)未檢出，砷(As)含量低于0.1 mg·kg-1；沼渣，Cr 4.9 mg·kg-1，Ni 5 mg·kg-1，Cd<0.1 mg·kg-1，Pb 7.1 mg·kg-1，Hg 0.1 mg·kg-1，As 4.8 mg·kg-1。

1.2 處理設計

試驗一：建立長期沼液使用監測點，小區之間采用水泥砼隔離，小區面積66 m2。共設4個處理：Ⅰ，空白對照片區(不使用任何肥料)；Ⅱ，每年每667 m2使用沼液100 t；Ⅲ，每年每667 m2使用沼液200 t；Ⅳ，每年每667 m2使用沼液300 t。

試驗二：建立竹筍沼液消納基地33 350 m2，分4個沼液使用分區：A，前北山；B，前東北山；C，前南山；D，前西山。區外設置2個對照：CK1，北山延伸；CK2，南山延伸。沼液機提到消納區，采用總、分輸液管和人工輔助均勻施液，月均2次，控制每年每667 m2沼液用量50 t，記錄施用量、氣溫、產筍量等。

1.3 試驗時間

試驗一和試驗二的數據采納時間均為2013—2017年，共5 a。每個小區和分區單獨采筍，產量分別記載。

1.4 樣本采集和檢測內容

1.4.1 樣本采集

2013—2017年，共采集試驗一、試驗二土壤樣本52個，飼料、添加劑(中豬、仔豬)、畜飲水(深井)、地下水、竹筍、沼液和沼渣等樣本16個。

1.4.2 檢測內容

委托浙江綠城農科檢測技術有限公司按相關標準對68個樣本的主要重金屬指標(Cr、Ni、Cd、Pb、Hg、As)進行檢測，52個土壤樣本由富陽區土壤肥料檢測中心對pH、有機質、有效磷、速效鉀、全氮、水溶性鹽總量、陽離子交換量等指標進行檢測。

1.4.3 檢測方法和評價標準

檢測方法和評價標準按GB 15618—2018《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準(試行)》、GB/T 5750.1～3—2006《生活飲用水水質標準》、GB 13078—2017《飼料衛生標準》、GB 2762—2017《食品安全國家標準》、GB 5084—2005《農田灌溉水質標準》、NY 525—2012《有機肥料標準》要求執行。

2 結果與分析

2.1 試驗一

2.1.1 對竹筍生產的影響

如圖1所示，2014年各處理的出筍量從高到低依次是Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，而2015—2017年各處理的出筍量大幅下跌。2015—2017年各處理的竹株枯死率從高到低依次為Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ。2017年開挖竹鞭觀察：處理Ⅰ、Ⅱ的竹鞭生長正常，而處理Ⅲ、Ⅳ壞死、發黑、腐爛的比例較高，部分竹鞭已失去養分吸收功能。初步分析，出現竹筍減產、竹鞭枯死的原因可能與小區隔離造成斷鞭，及大量使用沼液等有關。

2.1.2 對土壤理化性狀的影響

由表1可知：2013—2016年各處理的陽離子交換量有下降的趨勢，2017年略有回升，且總體表現為隨著沼量使用量的增加升幅擴大。各處理的水溶性鹽含量總體呈下降趨勢，這與沼液使用后稀釋了表層土壤離子，使鹽分下壓有關。同時，2015—2017年各處理的水溶性鹽含量隨著沼液使用量的增加有增加的趨勢。處理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的土壤pH值表現為隨著沼液使用量、使用年限的增加而明顯降低，說明沼液使用加劇了土壤酸化。土壤有機質隨沼液用量增加有先減后增的變化趨勢，不使用沼液的處理Ⅰ土壤有機質降幅較大。因用沼液替代了化肥，可以看出，隨著沼液使用量的增加，土壤全氮、有效磷和速效鉀含量整體增加，而不使用沼液的處理Ⅰ土壤全氮、有效磷和速效鉀含量整體下降。

2.1.3 對土壤重金屬含量的影響

根據GB 15618—2018《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準(試行)》的比對分析(表2)可知，長期沼液使用監測點的土壤Cr、Ni、Hg含量均在風險篩選值150、60、1.3 mg·kg-1內，4 a富集不明顯；Pb元素有1個檢測指標超過風險篩選值70 mg·kg-1，且4 a的數據明顯比建立監測點前的數據高，有富集的趨向；Cd有3個檢測指標超過風險篩選值0.3 mg·kg-1，且處理Ⅰ有2個指標超標，這與沼液使用的相關性可能不是很大，其中原因有待進一步分析；而As元素隨沼液用量增加而增加的趨勢較明顯，施用沼液的12個檢測項均超過2013年建點時的水平(2013年的分析數據為建立監測點時整個監測區的混合樣，是一個監測區的平均數)，且有7個超過風險篩選值40.0 mg·kg-1。

2.2 試驗二

2.2.1 對竹筍生產的影響

如圖2所示：除2015年受出筍前持續干旱影響產量異常外，沼液消納基地的出筍量呈逐年增加趨勢，均高于2013年使用沼液前。竹株枯死率2013年為0.40%，2014年為0.43%，2015年為0.48%，2016年為0.42%，2017年為0.41%，均低于正常枯死率(0.50%)。2017年開挖竹鞭觀察，生長正常。

表1 長期沼液使用監測點的土壤理化性狀

表2 長期沼液使用監測點的土壤重金屬含量

圖2 沼液消納基地2013—2017年的竹筍產量

2.2.2 對土壤理化性狀的影響

如表3所示，整體來看，相較于CK1和CK2，消納區各區的土壤理化性狀未明顯劣化，其中，B、C、D區的土壤pH值隨沼液使用年限增加有小幅降低，提示沼液消納可能引起土壤酸化，但程度較緩。另外，沼液消納區的土壤有機質、有效磷和速效鉀含量相較于CK還有增加的趨勢。

2.2.3 對土壤重金屬含量的影響

由表4可知，沼液消納基地的土壤Cr、Cd、Ni、As、Pb、Hg含量在2017年均未超過GB 15618—2018《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準(試行)》的風險值指標；因此，沼液在限量的使用范圍內(50 t·a-1)，土壤清潔度還是較好的，不存在土壤環境風險。

表3 沼液消納基地的土壤理化性狀

表4 沼液消納基地的土壤重金屬含量

2.2.4 對沼液消納基地山腳和下游地下水重金屬的影響

為分析沼液使用后沼液地表徑流或滲流對周邊地下水的影響，于2017年9月對沼液使用區周邊的地下水進行檢測分析。地下水采水深度位于地表下1.0～1.5 m處，挖坑取水。經檢測，沼液消納基地山腳及距基地500 m下游的地下水中Cr、Ni、Cd、Pb、Hg均未檢出，As含量低于0.007 mg·L-1，均符合GB 5084—2005的限量要求。這說明，適量的沼液消納未給周邊環境帶來不利影響。

2.2.5 對食用竹筍安全性的影響

GB 2762—2017規定的Cr、Cd、Pb、Hg、As限量標準分別為0.5、0.05、0.1、0.01、0.5 mg·kg-1。與之相比，除Pb個別指標超標外，沼液消納基地所生產的竹筍中其余重金屬指標均在安全范圍內(表5)，但與未用沼液的樣本相比，長期使用沼液、沼渣，農產品仍有一定的安全隱患。

表5 沼液消納基地竹筍的重金屬含量

注：-表示檢測不到。

2.2.6 沼渣和沼液的重金屬含量

沼液、沼渣安全利用的關鍵是沼液、沼渣本身的安全。為此，分批次抽檢了沼液、沼渣。從檢測結果與NY 525—2012《有機肥料標準》比對看，沼液、沼渣的總體質量是安全的(表6)。但從長期使用的角度出發，其仍有可能引起累積，特別是沼渣，可能是Cr、Pb、As等重金屬元素污染轉移的主要載體。

表6 沼液與沼渣中的重金屬含量

2.2.7 畜飲水、飼料及添加劑

根據GB/T 5750.1～3—2006，畜飲水(深井)中Cr、Cd、Pb、Hg、As的限量標準分別為0.05、0.005、0.01、0.001、0.01 mg·kg-1。本研究調查的畜飲水(深井)樣本中，Cr、Ni、Cd、Pb、Hg均未檢出，As含量為0.008 mg·kg-1。根據GB 13078—2017，飼料和飼料添加劑中Cr、Cd、Pb、Hg、As的限量標準分別為10、0.5、40、0.1、10 mg·kg-1。本研究調查的飼料(玉米、豆粕)樣品中，Cr、Ni、Cd、Pb、Hg、As含量分別為<0.01、1.24、0.022、<0.01、0.013、0.02 mg·kg-1，飼料添加劑(中豬)樣品中Cr、Ni、Cd、Pb、Hg、As含量分別為10.66、7.38、0.57、6.23、0.034、3.91 mg·kg-1，飼料添加劑(仔豬)樣品中Cr、Ni、Cd、Pb、Hg、As含量分別為6.18、8.24、0.55、3.8、0.032、5.08 mg·kg-1。由此分析，飼料添加劑(中豬)中Cr、Cd含量，和飼料添加劑(仔豬)中Cd含量均超過相應標準，故推測沼渣、沼液中的重金屬來源主要為飼料添加劑，其次為飼料原料或加工機械。

3 小結

沼液在山地竹筍基地消納，配套自動和人工輔助管網設施，每667 m2消納50 t·a-1以內，對土壤環境質量影響較小，但Cr、Pb、As元素土壤中富集趨勢較快，必須加強監控，建議以5 a為一周期停止消納，通過雨水淋溶等自然降解修復土壤。同時，應建立嚴格的管控機制，對消納場所全程監控。

沼液、沼渣中的重金屬主要來源于飼料添加劑，其次來源于飼料、加工機械；故相關職能部門

必須對飼料添加劑行業加大監管力度。

重金屬元素在沼渣中的含量高于沼液，故必須杜絕畜禽糞便的鮮基使用，對商品有機肥生產企業，應加大資金、技術扶持力度，研發、生產出合格的產品，防止二次污染。

應加強沼液使用前端技術，如重金屬吸附或鈍化等技術的研究，實現源頭控制。

沼液對土壤環境質量的影響是潛移默化的，因此，要長期定位監測。