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豬糞還田對黃淮海地區農業生產影響的研究進展及對策建議

2022-06-24 07:15:21陳廣銀吳佩董金竹曹海南黃艷汪玉方彩霞
江蘇農業科學 2022年12期

陳廣銀 吳佩 董金竹 曹海南 黃艷 汪玉 方彩霞

摘要:黃淮海地區是我國重要的生豬養殖基地,豬糞還田在農業生產中被廣泛應用。針對黃淮海地區豬糞還田問題,估算黃淮海地區的豬糞產量,詳細介紹黃淮海地區豬糞還田對農作物產量、品質、土壤質量、土壤微生物、地表水環境、溫室氣體排放等方面的影響以及對農產品和土壤的潛在風險,并分析黃淮海地區豬糞還田工作存在的問題。結果表明,豬糞還田在大多數情況在對農業生產均表現出正向作用,在部分地區出現豬糞還田對農作物產量無顯著影響的結果,但豬糞過量還田易造成農產品減產、品質下降、土壤重金屬累積、地表水污染以及增加溫室氣體排放等。在此基礎上,提出源頭控制豬糞質量、加強豬糞無害化處理、嚴控豬糞還田量、完善豬糞還田方式、完善豬糞還田運行管理機制及相關配套政策等建議,并對豬糞還田工作進行展望,以期對該地區豬糞還田工作提供一定的參考價值。

關鍵詞:黃淮海地區;豬糞;氮;重金屬;土壤;農產品

中圖分類號:X713 文獻標志碼: A

文章編號:1002-1302(2022)12-0010-08

收稿日期:2021-09-03

基金項目:國家重點研發計劃(編號:2017YFD0801403);安徽省重點研發項目(編號:201904a06020044)。

作者簡介:陳廣銀(1981—),男,江蘇鹽城人,博士,副研究員,主要從事固體廢物資源化研究。E-mail:xzcf2004@163.com。

生豬是我國主要的畜禽品種之一,生豬養殖在改善居民生活、增加農民就業、提高農民收入的同時,也產生了數量可觀的糞污。豬糞是生豬的主要排泄物之一,其組成受飼料、豬品種、糞便收集方式、管理水平、季節等影響;豬糞的有機組成復雜,包括粗蛋白、淀粉、粗脂肪、纖維素、半纖維素和木質素等,元素組成包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg等[1]。將豬糞還田在處理豬糞的同時,還可以提高農作物的產量和品質,培肥土壤,減少化肥用量,實現種植、養殖業的雙贏和農業碳減排[2-3],但不合理還田可能造成嚴重的二次污染[4]。為規范畜禽糞便還田行為,原農業部于2010年提出《畜禽糞便還田技術規范》(GB/T 25246—2010),為我國畜禽糞便還田工作提供了規范性文件,進而有力推動我國畜禽糞便還田工作。黃淮海地區是我國重要的生豬養殖基地,種植業也相當發達,將豬糞還田是該地區豬糞資源化的最主要方式,但系統介紹該地區豬糞還田對農業生產影響的研究還鮮有報道。本研究在大量文獻調研的基礎上,從豬糞產量、理化特性,到豬糞還田對農作物的產量、品質、土壤質量、土壤微生物、地表水環境、溫室氣體排放、其他方面以及對農產品和土壤的潛在風險等進行系統介紹,并針對豬場糞污還田存在的問題提出建議,希望對規范該地區豬糞還田行為、推進豬糞還田工作有一定的參考價值。

1 豬糞產量及特性

1.1 研究區域概況

黃淮海地區包括北京市、天津市和山東省的全部,河南、河北兩省的大部,以及江蘇、安徽兩省的淮北地區,共53個地市+2個直轄市,376個縣(市、區)[5],總面積達46.95萬km2,是我國北方人口、產業和城鎮最密集的地區之一,也是全國政治、經濟、文化中心所在地,在全國經濟發展格局中具有十分重要的戰略地位。同時,黃淮海地區也是我國四大平原之一,土壤肥沃,農業發達,是我國重要的農產品產地。2017年該地區年產稻谷、小麥、玉米、豆類、薯類、油料、蔬菜、瓜果分別占全國的10.69%、72.17%、27.94%、13.71%、37.64%、29.41%、35.82%、49.86%[6]。

1.2 豬糞產量

2017年黃淮海地區共出欄生豬18 071.25萬頭,占全國的23.98%。其中,僅山東省生豬年出欄就達5 180.68萬頭,其次為河南省,達4 963.72萬頭,兩省之和占該地區生豬出欄總量的56.14%,北京市最低,但也有242.10萬頭。

生豬養殖過程中產生了大量的養殖污染物,包括糞便、污水、總氮(total nitrogen,TN)、總磷(total phosphrus,TP)、Cu、Zn等。由表1可知,2017年黃淮海地區共產生豬糞、尿、TN、TP、Cu、Zn分別達 3 886.84萬、7 881.68萬、96.44萬、13.62萬、5 799.13、8 805.32 t,生豬養殖產生的污染物不容忽視。此外,生豬養殖過程中還使用大量抗生素,殘留抗生素隨糞尿排入環境中,對生態環境及人體健康的影響不容忽視。

2 豬糞還田對農業生產的影響

2.1 豬糞還田對農作物生產的影響

2.1.1 對農作物產量的影響 豬糞中含有作物生長需要的N、P、K等大量元素,Ca、Mg等中量元素和Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素,將豬糞用于小麥[7-9]、玉米[10]、水稻[11]、茄子[12]、花生[13]等作物生長中,均有較好的增產效果。將豬糞替代化肥可以提高鮮食玉米的產量和干物質量,當替代比例為 30%時,鮮食玉米產量和干物質量較化肥處理分別提高10.00%、15.52%,氮吸收量增加12.15%,氮肥利用率提高6.23百分點[14]。將豬糞用于不同輪作模式也有較好的效果,在玉米—小麥輪作(簡稱“玉麥輪作”)下,豬糞替代30%化學氮小麥、玉米產量較常規施肥提高了2%~9%[15];在稻麥輪作下,豬糞替代化肥水稻各部位養分含量和累積量較施化肥組均顯著增加,肥料貢獻率、農學效率以及氮肥、磷肥的偏生產力和利用率增加了3.82%~66.67%,稻麥周年產量增加了10.06%~19.39%[16]。然而,Luo等發現施用豬糞并不能促進作物增產[17];郭校偉等發現單獨施用自然堆肥、好氧發酵豬糞及化肥在產量和氮素積累方面沒有顯著差異[18]。

多數學者認為施用豬糞對提高作物產量是有利的,但須控制豬糞用量,用量過大對作物增產并無正向作用。郭智等認為,豬糞50%替代化肥氮時水稻產量未顯著下降,但當豬糞100%替代化肥氮時水稻產量大幅降低了37.87%[19];Zhang等認為,在玉麥輪作下過量施用豬糞不會增加農作物產量[20];張濤則發現高量增施豬糞會降低對小麥增產的正向效應[21]。因此,控制豬糞還田量是豬糞還田工作順利推進的關鍵。

2.1.2 對農產品品質的影響 豬糞還田不但可以提高農產品產量,對提高農產品品質也有較好的效果。殷勤發現長期施用豬糞可以顯著提高蘋果的硬度和可溶性固形物含量,降低蘋果酸度(P<0.05),改善蘋果品質[22];楊東玉認為,豬糞做底肥時,花生粗蛋白含量略有增加,可溶性糖含量顯著增加,對花生粗脂肪含量無顯著影響,可以提高小麥籽粒的粗蛋白含量,對可溶性糖含量影響不大[13];孫毅等則發現,施用豬糞可以顯著提高茄子肉中可溶性糖含量[12];孫娜等研究發現,豬糞和秸稈部分替代化肥番茄果實中果糖、葡萄糖和番茄紅素含量均有不同程度的降低,對果實中硝酸鹽、維生素C和可滴定酸含量無顯著影響,有助于具有水果香味和花香味的揮發性物質在果實內的積累,如 2-異丁基噻唑、β-紫羅蘭酮、3-甲基丁醇和 3-甲基丁醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮[23]。

2.1.3 對農作物生長的風險 集約化生豬養殖大多喂食飼料,為促進豬生長,縮短生豬飼養周期,往往會在豬飼料中添加一定量的重金屬,如Cu、Zn等。飼料中的重金屬除少部分被豬利用外,大部分隨豬糞排出體外。連續大量施用含有重金屬的豬糞,對農作物及其產品的影響如何?Luo等發現連續施用豬糞7年,玉米籽粒中Cu含量無明顯變化,但秸稈中提高了40%,Zn在玉米籽粒和秸稈中分別增加了20.5%、32.0%[17];郭智等認為,在小麥地連續7年施用豬糞會顯著增加小麥籽粒中的Cu、Zn含量,增幅分別為27.18%~49.87%、25.66%~98.81%,超過相關食品安全標準(NY 861—2004《糧食及制品中鉛、鉻、鎘、汞、硒、砷、銅、鋅等八種元素限量》)[19];孫毅等認為,施用豬糞種植的茄子可食部分的重金屬含量雖未超過我國無公害蔬菜重金屬含量標準,但隨著豬糞用量的增加,茄子果肉中Pb和Hg含量有增加趨勢[12];黃治平等認為,連續4年施用豬糞的溫室生產的部分番茄和黃瓜中As含量超標[25];何夢媛等認為,連續4年施用豬糞會顯著降低小麥籽粒中Zn含量,但施用60 t/hm2豬糞會顯著增加小麥籽粒中As含量和秸稈中Cu、As含量[26];當豬糞用量大于50 t/hm2時,小白菜地上部Cu、Zn含量顯著高于對照,且隨著豬糞用量增加,小白菜對土壤中Cu的富集系數從0.11上升到0.17,提高了Cu在蔬菜中的富集和對人體的健康風險[10]。長期施用豬糞導致農產品及其秸稈中重金屬含量增加已是業內共識,值得警惕。

2.2 豬糞還田對土壤質量及土壤環境的影響

2.2.1 對土壤營養組成的影響 由表2可知,施用豬糞會提高土壤有機質、易氧化有機碳、微生物量碳、可溶性有機碳、全氮、速效鉀、有效磷、團聚體及胡敏酸含量,具有很好的培肥效果。張玉軍發現在水稻土施豬糞能抑制土壤酸化,土壤速效磷含量大幅增加了376%~474%,且顯著提高土壤中活性有機質含量[27];嚴正娟認為,在設施菜地中施用豬糞會顯著增加活性磷組分和土壤磷素吸持飽和度,極大地提高磷在土壤中的移動性,尤其是無機磷的移動[28];殷勤認為,長期施用豬糞水會降低蘋果地土壤容重、比重和pH值,顯著增加土壤孔隙度和有機質水平,提高土壤全氮、全磷和堿解氮、硝態氮、速效磷和有效鉀含量[22];郭樹芳認為,在華北平原長期以豬糞替代50%化肥氮,會提高土壤SOC和TN含量,氮素利用率增加25.0%,氮盈余量降低29.8%,損失途徑以氮淋溶和NH3揮發為主[29]。

2.2.2 對土壤重金屬含量的影響 大量施用豬糞在提高農作物產量和品質、培肥土壤的同時,豬糞中的重金屬大多殘留在土壤中,對土壤質量安全存在較大風險。殷勤發現施用豬糞水會顯著提高蘋果地土壤中Cu、Zn含量(P<0.05),與施化肥組相比,施用豬糞水11年和5年土壤表層Cu含量分別提高82.40%、94.50%,Zn含量分別提高116.50%、145.50%[22];長期施用豬糞有機肥,Zn、Hg、As等重金屬均存在明顯的表層聚集現象,連續17年施用豬糞導致土壤表層Cd含量增加17~18.90倍[35]。茹淑華等認為,連續7年施用豬糞顯著增加了0~15 cm土層Cu、Zn、As、Cd含量,且隨豬糞用量增加,耕層土壤(0~15 cm)中Cu、Zn、As、Cd含量均顯著增加,增幅分別在77.57%~261.46%、40.41%~145.68%、41.74%~46.19%和14.53%~22.09%;當豬糞用量高時,Zn和Cd已遷移至15~30 cm土層并在此層積累[24]。何夢媛等認為,連續4年施用豬糞顯著增加了耕層土壤中的Cu、Cd含量,較對照分別增加43.80%~118.60%、28.20%~44.90%;豬糞帶入的Cu、Zn在耕層土壤的積累率分別為76.40%~119%、14.20%~20.40%,施用高量的豬糞Cu、Zn存在明顯向土壤深層遷移的現象,連續4年施用60 t/hm2的豬糞,Cu遷移到了15~30 cm土層;但連續4年施用不同量豬糞,土壤剖面耕層以下土層中Cd、Cr、As、Pb 含量均沒有顯著增加[26]。黃治平等認為,若每年在蔬菜大棚內施用豬糞150 m3/hm2,土壤中Cu、Zn含量分別經過10、15年可能超過國家農田土壤二級標準[25]。然而,杜坤發現施用豬糞水對土壤銅、鋅含量的影響不明顯[10];孫毅等認為,與種植前相比,施用豬糞的土壤中Cu、Pb、Cd含量有降低趨勢,Cd的降幅最大,Zn、As、Cr含量則表現為增加趨勢,其中Cr的增幅為4.04%~11.97%,各處理土壤重金屬含量均未超出一級土壤標準規定的重金屬含量值[12]。

2.2.3 對土壤微生物的影響 土壤的物質組成和營養環境直接影響土壤微生物的組成和豐度,大量施用豬糞對土壤微生物結構和豐度的影響如何?張緊緊等認為,施用豬糞改變了土壤微生物群落的結構,提高了土壤微生物數量[7]、豐度[10]、功能多樣性[36]以及酶活性[7,16],土壤中綠彎菌門和厚壁菌門的豐度大幅提高,而放線菌門和酸酐菌門的豐度有不同程度的下降[22];在玉米—小麥輪作下,施豬糞提高會土壤線蟲群落的數量[37]。

2.2.4 其他 樊羿發現施用豬糞對減少土壤硝態氮含量有一定效果[38];韓飛等在氮、磷、鉀用量分別為240、75、150 kg/hm2條件下,6 000 kg/hm2豬糞替代50%化肥處理,0~20 cm和20~40 cm土層全鹽含量分別顯著降低了23.76%、31.27%[11]。豬糞還田其他方面的效果還有待進一步研究。

綜上,盡管豬糞還田對改善土壤結構、提高土壤質量、豐富土壤微生物區系有重要作用,但大量施用豬糞造成土壤重金屬含量增加,且豬糞高用量造成土壤中重金屬大量富集,增加了土壤的質量安全風險。

2.3 豬糞還田對農田水環境的影響

豬糞中的氮、磷大多以有機態存在,氮、磷養分釋放速度較化肥慢得多,故豬糞替代化肥可以提高氮、磷利用率,減少地表徑流氮、磷流失量。郭智等認為,豬糞50%替代化肥氮可減少稻季TN徑流流失量達5.49%,顯著降低TP徑流流失率達23.32%,但當豬糞100%替代化肥氮時,會增加稻季TN徑流流失量1.31%,處理間差異不顯著,極顯著增加了TP徑流流失量和流失率[19];劉源等認為,施用豬糞后田面水NH+4-N及TN濃度峰值均出現在施肥后4~5 d,基肥施用后的前10 d,田面水以NH+4-N為主[39];馬凡凡認為,施用豬糞可有效降低田面水氮素濃度,降低稻田氮素流失的潛在風險。綜上,豬糞部分替代化肥用于水稻生產,對降低田面水氮磷流失有較好效果,但須控制豬糞用量,過量施用豬糞不但不能減少氮磷流失,還會大幅增加氮磷流失量,增加農田污染風險[33]。

2.4 豬糞還田對溫室氣體排放的影響

豬糞的主要物質組成是有機物,豬糞還田后有機物分解,存在增加農田溫室氣體排放的風險。王曉嬌等認為,施用豬糞后農田土壤CO2排放量較不施肥和施化肥的處理分別大幅提高了50.6%、36.3%[40];在保持作物產量和土壤肥力的基礎上,以豬糞替代50%化肥氮可以降低華北平原農田NH3排放和氮淋溶量,但不能降低農田CO2和N2O排放量[29]。但也有學者認為施用豬糞不會增加農田溫室氣體排放,如Luo等發現施用豬糞不影響氧化亞氮排放[17];孫國峰等認為,與常規施肥相比,100%豬糞和50%豬糞替代化肥氮處理麥季CH4和N2O排放產生的總全球增溫潛勢(PGW)分別降低34.3%、48.9%,單位產量的PGW分別降低26.0%、48.9%,但100%豬糞處理的小麥產量顯著降低( P<0.05)[41]。Zhang等認為,適量施用豬糞不會增加土壤溫室氣體排放,但過量施用則會增加溫室氣體排放[20]。張濤認為,施用豬糞可以降低氨排放系數和溫室氣體排放強度,但高量增施豬糞會提高溫室氣體排放強度[21]。因此,在預防溫室氣體排放上,控制豬糞用量是關鍵。

2.5 豬糞還田其他方面的影響

豬糞還田還可以提高氮素利用率、降低土壤中雜草種子庫豐富度以及降低重金屬有效性。郭樹芳認為,以豬糞替代50%化學氮處理的氮素利用率增加了25.00%,氮盈余量降低了29.80%[29];潘俊峰等認為,長期豬糞配施化肥的土壤雜草種子庫優勢物種組成較簡單,優勢種為1~2種,以水莧菜為主,土壤種子庫的密度和物種豐富度顯著降低。在施入4%豬糞后,生菜和菠菜地上部Cd含量顯著降低,降幅分別達41%~51%、33%~53%[42];余垚等認為,生菜土壤有效態Cd含量下降 20%左右,醋酸提取態和可還原態Cd含量分別下降 25%、22%,殘渣態和可氧化態Cd含量上升;并鈍化土壤中的Cd,抑制生菜和菠菜對Cd的吸收[43]。

3 存在的問題與建議

3.1 存在的問題

3.1.1 還田豬糞的質量標準缺失 豬糞還田在我國已有幾千年歷史,受到農民的歡迎。但是,隨著集約化養殖的發展,飼料添加劑和抗生素的大量使用,豬糞已不是30年前的豬糞。集約化豬場糞便中含有大量重金屬和抗生素[7,44],豬糞還田不僅能促進作物生長,提高作物產量和品質,也可能造成農田土壤重金屬[24-25]和抗生素污染[45]。豬糞還田的初衷是利用農田土壤和農作物吸收利用豬糞中的氮磷等物質,達到處理豬糞,減少化肥用量的目的。但如果豬糞中重金屬和抗生素含量過高,這樣的豬糞還田將成為環境污染的重要來源,直接影響豬糞還田的推廣應用。因此,為保護土壤安全以及豬糞還田工作順利開展,建立還田豬糞的質量標準非常必要,即明確哪些豬糞不能還田。限定豬糞中有毒有害物質的最高濃度,如豬糞經沼氣發酵后還田,則還田的沼渣沼液應有相應的質量標準。

3.1.2 確定豬糞還田量的依據亟需完善 確定豬糞的還田量是豬糞還田工作的前提。2018年原農業部辦公廳印發《畜禽糞污土地承載力測算技術指南》,對指導各地加快推進畜禽糞污資源化利用,優化調整畜牧業區域布局,促進農牧結合、種養循環農業發展發揮了重要作用。目前,確定豬糞還田量大多按照“以需定養”的原則,即根據農作物生長對氮、磷的需求量來確定畜禽糞污還田量,該方式從農業生產的角度有其合理性,但從農村環境保護的角度看則存在一定缺陷,一定量的豬糞還田對農作物生產可能仍然表現為增產,但對地表水和地下水可能已造成明顯的污染。因此,在確定豬糞還田量時應綜合農作物生長和農田水環境、溫室氣體排放等多因素綜合確定。

3.1.3 豬糞還田的政策保障和運行機制不夠健全 盡管豬糞還田實現了種植、養殖業的“雙贏”,但由于養殖業受市場影響波動大,直接影響豬糞的處理利用。與施化肥相比,施用豬糞增加了農民用肥的人力成本,加之豬糞質量不穩定,影響農民的接受度。一方面,集約化養殖的快速發展造成的大量豬糞須要處理;另一方面,農業生產需要大量氮磷肥料,農民對豬糞還田存在顧慮。調研結果表明,豬糞還田在很多地區仍是種植業主的自發行為,如蔬菜大棚種植業主去周邊豬場運豬糞用于蔬菜生產,該方式一般規模較小,且用量不穩定,未能建立起成熟的運行機制。國家“兩減”工作對推進豬糞還田發揮了重要作用,但工作推進并不順利。隨著農村空心化和老齡化的加劇,農民對豬糞還田積極性不高。因此,政府應為豬糞還田工作制定一系列的政策措施,鼓勵第三方企業參與豬糞還田工作,示范推廣豬糞還田成熟的運行機制,為豬糞還田工作提供政策保障。

3.1.4 豬糞還田的效果不穩定,經濟社會效益有待提高 豬糞還田對農業生產總體上是有利的,但效果并不穩定,不同研究結果間的差異較大,尤其在不同地區不同性質土壤上的差異更大。但是,將豬糞與秸稈還田結合,與硫肥等其他物料配施對提高豬糞還田效果影響顯著,因此,可以將豬糞還田與其他農藝措施結合起來,提高豬糞還田的效果和穩定性,增加豬糞還田的社會經濟效益。這就需要各級政府、農技推廣部門、農業科研人員與種植業主多方協同,共同努力。

3.2 建議

3.2.1 源頭控制豬糞質量 豬糞中有毒有害物質主要包括重金屬和抗生素,其含量高低直接決定豬糞能否還田。通過查閱和梳理文獻發現,鮮有研究黃淮海地區豬糞還田后抗生素遷移轉化及對作物和土壤影響。豬糞中的重金屬主要來自飼料,豬糞中重金屬含量與飼料中重金屬含量呈正相關。因此,如何降低飼料中重金屬含量對豬糞后續資源化利用意義重大。研究人員提出通過氨基酸微量元素螯合物替代無機鹽的方式,減少飼料中重金屬添加量。夏中生等認為,按不同比例添加鐵、鋅、銅、錳微量元素氨基酸螯合物,對豬的生長性能有一定的改善作用[46];與對照相比,平均日增質量分別提高9.85%、7.51%、1.34%,料質量比分別降低6.74%、7.45%、1.42%,微量元素螯合物替代無機元素的適宜比例為25%;豬糞中鐵、鋅、銅含量均顯著降低(P<0.05),錳含量差異不顯著。通過這種方式可以降低豬糞中的重金屬含量,為豬糞后續資源化利用提供了便利。

3.2.2 加強豬糞無害化處理 新鮮豬糞中有機物大多為易分解有機物,將其施入農田后,豬糞中的有機物快速分解產生大量中間產物,影響種子發芽和生長,出現燒苗。此外,豬糞中可能含有少量病原微生物,豬糞直接還田存在疾病傳播風險。因此,在豬糞還田前須進行無害化處理。豬糞經堆肥后更有利于小麥對氮素的吸收利用,增加小麥體內15N的累積量,水稻土和灰潮土2種土壤上的回收率均表現為相同配比豬糞堆肥處理>豬糞未堆肥處理>單施化肥處理,施用豬糞堆肥的土壤礦質態氮含量高于施用豬糞處理[47]。與施用自然堆肥的豬糞相比,施用好氧發酵豬糞可提高土壤全氮和有機碳含量及0~40 cm土層土壤無機氮含量[18]。

3.2.3 嚴控豬糞還田量 盡管豬糞還田為農業生產帶來諸多好處,但需嚴格控制豬糞還田量。施用適量豬糞可以促進作物生長,進而提高農產品產量和品質,降低溫室氣體排放,減少氮磷流失和農田水環境污染風險等,過量施用豬糞則不利于作物生產,增加氮磷流失風險和溫室氣體排放,增加農作物秸稈、農產品和土壤中重金屬累積風險。因此,確定豬糞替代化肥氮的比例是豬糞還田工作的重中之重。由表3可知,不同地區不同作物豬糞的最適替代化肥氮的比例不同,但大多在20%~50%,這可能與不同地區的土壤類型、土壤肥力、農田管理、作物種類、氣候等有關,還有待進一步研究。

3.2.4 完善豬糞還田方式 針對豬糞還田存在的問題,如何提高豬糞還田效果,降低豬糞還田的生態環境風險,是豬糞還田工作必須解決的問題。王崇華等認為,在秸稈還田基礎上,硫酸鈣與豬糞有機肥配施不但可以提高大蒜的產量和品質,還可以改善土壤養分供應狀況和土壤結構[56];劉源等認為,在水稻生產中施用豬糞增加了氮流失風險,但尿素配合豬糞和秸稈施用,可降低田面水的NO-3-N和DON含量[39];郭校偉等認為,單獨施用自然堆肥、好氧發酵豬糞及化肥在產量和氮素積累方面沒有顯著差異,但好氧發酵豬糞與化肥配施可顯著提高夏玉米產量和氮素累積吸收量[18];孫娜等認為,將化肥、豬糞和秸稈配施更有利于具有水果香味和花香味的揮發性物質在果實內的積累,如 2-異丁基噻唑、β-紫羅蘭酮、3-甲基丁醇、 3-甲基丁醛等[23]。綜上,探究豬糞與其他物料配施或混施技術,對提高農作物產量、品質及氮素利用率,降低環境風險均具有較好的效果,是今后豬糞還田工作的重要研究內容。

3.2.5 完善豬糞還田運行管理機制及相關配套政策 在對還田豬糞的質量監管、還田量監管、還田方式監管等基礎上,建立并完善豬糞還田長效運行管理機制及相關配套政策,是豬糞還田工作能否持續健康穩定運行的關鍵。豬糞還田是一項環保工程,也是一項農業生產工程,更是一項惠民利民的民生工作,關系到農村生態環境保護工作的成敗以及農民脫貧致富的成敗。因此,各級政府部門應對豬糞還田工作有足夠的重視,鼓勵第三方企業參與到豬糞還田工作中,形成第三方企業主導、政府引導監督、種植、養殖場(戶)主積極配合的運行機制,運行經費由政府引導養殖企業設立豬糞還田基金(由政府代管),種植業主根據農田面積大小按比例向該基金申請補充資金,政府從有機肥還田經費中向該基金補充資金,保證該基金賬戶資金來源有保障。此外,政府對積極參與豬糞還田的種植業給予水利、道路等設施配套,積極鼓勵種植企業參與到豬糞還田工作中,并給予一定獎補資金,以提高企業的積極性。

4 結論與展望

黃淮海地區是我國重要的生豬養殖基地,2017年產生豬糞、污水、TN、TP分別達3 886.84萬、28 769.43萬、96.44萬、13.62萬t,豬糞還田工作壓力大。豬糞還田可以提高農作物產量和品質,提高土壤質量和微生物多樣性,減少因化肥氮過量施用造成的農田地表徑流污染,減少溫室氣體排放量和土壤中雜草種子庫豐富度等。但過量施用豬糞會造成重金屬在農作物、土壤中的積累,降低作物產量,增加溫室氣體排放以及地表水污染風險。因此,控制豬糞還田量或替代化肥氮比例是豬糞還田的首要任務,但豬糞用量在不同地區不同作物上有較大差異,豬糞替代化肥氮比例一般在20%~50%之間。此外,將豬糞高溫好氧堆肥后還田,并與秸稈等其他物料混施可以取得更好的培肥和增產效果。為確保豬糞還田工作長期穩定運行,建立以“政府引導監督、第三方企業主導、種養殖場(戶)主積極配合”的運行機制,并通過多方途徑保障豬糞還田工作經費。

為提高豬糞還田效果,降低豬糞還田后的生態環境風險,研究不同地區豬糞用于不同輪作模式下的還田潛力及還田方式,并給出豬糞連續還田的最大年限是豬糞還田研究的重要方向。此外,豬糞還田后對農田水環境影響的關注不夠,須加強這方面的研究。豬糞中高濃度抗生素還田的生態環境效應將是豬糞還田工作未來重點關注的方向。盡管豬糞還田已大規模推廣應用,在我國也有上千年的應用歷史,但新時期的豬糞還田工作仍存在許多新問題需要去關注、探索。

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