沼液肥用效果及其潛在風險評述

摘要 沼液是沼氣發酵過后的液體殘留物，是一種優質的有機肥料，在農林業生產中具有極高的利用價值。簡單介紹了沼液的成分，從沼液浸種、葉面施肥、抗病蟲害3個方面闡述了沼液施肥對作物生長的影響，從土壤酸堿度、養分含量等方面總結了沼液灌溉對土壤性狀產生的影響，從重金屬、抗生素物質的積累以及促進溫室氣體排放方面簡單歸納了沼液利用過程中可能對環境造成的潛在風險，并且對沼液進一步利用的前景進行了展望。

關鍵詞 沼液；有機肥料；綜合利用；潛在風險

中圖分類號S145.2文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）30-10528-03

基金項目江蘇省林業三新工程項目（lysx[2012]42）；江蘇省科技支撐計劃（BE2013382）；江蘇高校優勢學科建設工程資助項目（PAPD）。

作者簡介周偉（1988- ），男，江蘇鹽城人，碩士研究生，研究方向：土壤環境。*通訊作者，教授，博士生導師，從事森林土壤方面的研究。

近三十年來，我國經濟體系正經歷一個迅猛發展的時期，人們的生活水平不斷提高，對肉蛋奶等禽畜產品的消費呈幾何式增長，我國畜牧業日益發達。但是，畜禽糞便成為我國農村污染的主要來源，嚴重影響我國農村環境的可持續發展，所以必須積極尋找有效、可行的禽畜糞便回收利用技術[1]。沼氣發酵工程就能很好地對禽畜糞便進行資源化利用。目前，我國建造了大中型沼氣工程2 000多座，戶用農村沼氣池達1 060萬戶，居世界第一[2]。沼液即沼氣發酵所產生的有機液體殘留物，是一種優質的液肥。因此，在提倡環境可持續發展的同時，人們應更加關注沼液在農林業生產中的應用，提高沼液的綜合利用效率，真正實現農林業生產的環保、經濟、可持續化。

1沼液成分

沼氣發酵的原料一般為人、畜禽糞便或秸稈等。這些原料經厭氧發酵后產生沼氣、沼液和沼渣殘留物。已有大量研究表明，沼液中含有豐富的氮、磷、鉀等營養元素，還含有鈣、銅、鐵、鋅、錳等元素以及氨基酸、活性酶、抑菌因子等有益成分。

但是，沼液成分并不是固定的。不同的發酵物來源以及發酵工藝、條件都會直接引起沼液成分的明顯差異。葉子良等[3]發現，在不同接種物條件下，沼液的pH、全氮含量以及速效鉀含量均產生較明顯的偏差。黃惠珠[4]對福建省7個規模不一的沼氣池進行取樣分析，發現有機質含量范圍在0.02%～0.20%，腐植酸含量為0.02%～0.13%，維生素C含量為011%～0.30%，各營養成分同樣有較明顯的差異。總之，沼液的成分不能以一概全，應對來源不同的沼液進行具體的分析，在農林業生產中為沼液的合理應用提供科學的依據。

2沼液施肥對作物生長的影響

2.1沼液浸種沼液中除了植物生長所必需的氮、磷、鉀等營養元素，還包括多種生理活性物質如吲哚乙酸、赤霉素、B族維生素、氨基酸、腐植酸等。利用沼液對種子進行播前預處理，可以顯著提高種子活性，為種子提供適宜的發芽溫度，而且可通過氨離子等的作用，殺滅種子攜帶的病菌，達到藥物浸種的效果[5]。因此，利用沼液浸種技術，可以顯著促進植物萌芽生長，并且提高作物產量。

目前，沼液浸種方面的研究成果較多。如李積安[6]研究了不同濃度的沼液浸種對小麥產量的影響，發現沼液浸種處理過的小麥產量、長勢均明顯優于未進行沼液浸種處理的空白組，其中以50%沼液浸種的效果最好。劉成等[7]利用豬糞沼液對萬壽菊種子進行浸種處理，發現用濃度25%沼液和濃度50%沼液分別浸種5、4 h，種子發芽率可達81.3%。迄今為止，國內關于沼液浸種的研究已形成一個較完善的體系。其簡便、快捷、高效的處理方式在農林業生產中具有較高的推廣和應用價值。

2.2葉面施肥沼液葉面施肥是沼液在農林業應用中最常見的肥用模式之一。沼液作為一種速效水肥，營養成分豐富。將沼液直接噴施于葉面，能迅速被植物吸收，對作物有顯著的增產作用。楊峰[8]發現，桑樹葉片噴施沼液后增強了葉片的生理功能，提高了葉綠素的含量，桑葉產量增加了1146%。余東波等[9]在油菜苗期、抽苔期、盛花期進行了沼液葉面噴施處理，發現油菜成熟期提前，油菜籽的千粒重增加，有效角果數增多，并且有效角果率提高，小區產量增加25%～10.8%。蔡躍臺等[10]研究也表明，在西瓜葉面上噴施沼液可以達到良好的增產效果，增產率達6.03%～1347%。

葉面施肥除了可以增加作物產量，還對作物的品質有明顯的提升作用。袁祖華等[11]對辣椒葉面進行了沼液噴施處理，發現除提高辣椒產量外，還可提高辣椒的可溶性糖、維生素C的含量，同時減少硝酸鹽含量。此外，韓曉莉等[12-13]對油菜、芥菜也進行了葉面噴施沼液處理，其結果都顯示作物品質得到了明顯的提升。總之，沼液葉面施肥操作簡便、見效快，因此非常適合應用在果樹、蔬菜等經濟作物的生產中。

2.3抗病蟲害沼液本身病菌極少，其所含的微生物、酶、植物激素、維生素等物質還可以提高農作物抗病蟲害的能力，減少病原菌和蟲害對農作物的侵害，因此沼液還可以被稱為“生物農藥”。王家品等[14]研究表明，沼液灌根處理相較于清糞水灌根能顯著降低白菜霜霉病、黑斑病的發生。南香菊等[15]發現，沼液在防治小麥赤霉病方面具有顯著效果，媲美具有顯著藥效的多菌靈。尚斌等[16]利用沼液對蔬菜病原菌的抑制作用進行了研究，發現新鮮豬場沼液原液對番茄灰霉病菌、番茄早疫病菌、辣椒疫病菌、黃瓜炭疽病菌以及茄子灰霉病菌均具有較強的抑制作用。

但是，應當注意的是，當利用沼液噴灑果樹葉面治蟲時，應選擇正常使用的常溫發酵的沼氣池，且取出的沼液不宜久放后再使用；用沼液治蟲時，應在晴天進行，氣溫越高效果越好[17]。

3沼液施肥對土壤性狀的影響

3.1改變土壤酸堿性 土壤酸堿性是土壤的重要化學性質，對土壤養分的釋放、固定和遷移起重要作用[18]。近半世紀以來，人們過度依賴化肥的施用，使得土壤酸化、堿化、板結的問題日益嚴重，對農業的可持續發展造成嚴重的負面影響。王宗壽[19]研究發現，不同沼液施肥量使得表層土壤pH增加了0.23～1.03個單位，增加率為5.37%～24.07%。倪亮等[20-21]研究發現，施用沼液可以在一定程度上提高土壤的酸堿度，有效防止長期施化肥導致的土壤酸化問題。

3.2提高土壤有機質和養分在沼氣發酵結束后，除碳素損失量達50%以外，其他營養要素仍有約90%保留在沼液和沼渣中，有機質、全氮、全磷、全鉀含量均明顯高于人糞尿和豬糞[22]。將其長期灌溉施用于土壤中可以明顯改善土壤質量，提高土壤肥力，降低施肥的成本。

目前，國內關于利用沼液改良土壤的研究較多。覃舟[23]采用田間應用試驗，以沼液為主，以復合肥為輔，將其施用于平原地區黃土壤，發現有機質從12.65 g/kg提升到1745 g/kg，堿解氮、速效鉀、有效磷含量分別提高了11.6%、5.0%和3.7%。張媛等[24]研究發現，單施沼液對土壤速效養分含量的增加效果明顯高于等量氮磷鉀的化肥處理，其中堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別增加了40.86%、39.90%和43.71%。王宗壽[19]發現，施用沼液后有效磷、速效鉀含量增加，且增幅大小順序為有效磷>速效鉀>全磷>全氮>全鉀>堿解氮，土壤有機質含量增加了0.14～3.11 g/kg，增加率為0.44%～9.80%。因此，在農林業生產中，利用沼液改善土壤質量具有重要的意義，可以避免過度依賴化肥對土壤造成的負面作用，應加大推廣的力度。

3.3改變土壤酶活性土壤酶是土壤生物學反應中不可缺少的重要蛋白質。土壤酶活性在一定程度上象征土壤生物活性的強弱。沼液豐富的營養物質及活性因子為土壤中的酶提供充足的反應底物和良好的反應條件。王桂芳等[25]對蘋果園地追施沼液，發現沼液施肥可以提高土壤脲酶、轉化酶的活性。馮偉等[26]發現，基施25%沼液氮肥并追施75%化學氮肥以及基施50%沼液氮肥并追施50%化學氮肥可以提高土壤脲酶和蛋白酶的活性；基施25%沼液氮肥并追施75%化學氮肥以及單施沼液處理可以明顯提高過氧化氫酶活性。但是，王桂芳等[25]研究中均發現不適宜的沼液施肥配方反而不利于土壤酶活性的提高，如沼液配施鉀肥會微弱抑制土壤堿性磷酸酶、轉化酶活性；全施沼液處理并不會提高土壤脲酶和蛋白酶的活性，反而降低土壤氮素轉化能力。因此，利用沼液改善土壤酶活性，需要合理配合化肥施用，才能達到最優效果。

4沼液施肥存在的潛在風險

目前，我國各種規模的養殖場均普遍存在濫用添加劑的問題。不合理地運用這些養殖場的禽畜糞便厭氧發酵所產生的沼液，會帶來重金屬污染的潛在隱患。李堯琴等[27]對重慶6個區縣的沼液樣品進行了取樣分析，發現As存在嚴重超標的現象，另外Hg、Cd也輕度超標。段然等[28]對連續6年施用沼肥的遼寧省昌圖縣十八家子鄉的土壤進行了采樣分析，發現土壤中Cu、Zn含量明顯增加。若這些沼液長期不規范、不合理地在農林業生產中運用，則必然會給環境帶來負面影響。目前，我國對沼肥農林業運用中的重金屬污染風險方面缺乏長期的監測與管理，應當予以重視。

除了沼液中的重金屬可能會給環境帶來污染風險，沼液中的抗生素同樣值得人們關注。禽畜糞便發酵過程雖然可以降解某些抗生素，但仍會有少數抗生素留存于沼渣、沼液中。沼肥施用后，抗生素會殘存在土壤中，甚至被植物所吸收，對整個生物鏈產生不良作用。段然等[28]研究發現，施用沼肥后土壤中抗生素類獸藥殘留檢出率為41.7%，環丙沙星類殘留量為9.66 mg/kg，均高于對照土壤。此外，利用沼液處理土壤可能會促進沼液中C、N元素轉化為CO2、N2O等溫室氣體排放到大氣中[29]。目前，國內外對沼液利用風險的問題研究仍處于探索階段，亟須人們進一步關注。

5小結與展望

沼液的綜合利用對農林業的生態發展帶來了重要的作用。它不僅可以改良土壤，而且可以提高作物的產量與品質[30-32]。目前國內外沼氣發電站數量仍在不斷增加中，沼液年產量也在不斷增加中，可以說沼液的應用前景非常廣闊，發展潛力巨大。除了上述的沼液利用方式外，它在養殖業中也有較好的應用，如利用沼液作為豬飼料的添加劑，可以促進生豬的生長，還有沼液養魚、沼液養雞等。當然，在日益注重環保的現代社會，我們同樣不可忽視沼液在利用過程中對環境帶來的風險。目前關于沼液應用風險的研究仍處于起步狀態。在今后的相關研究中，也應對其給予其相當的重視，為沼液的綠色運用提供科學依據。

此外，我國在沼液利用方面還存在著以下問題。①利用率不高。盡管沼液是一種優質的有機肥料，但圍繞沼液建設的基礎設施數量不足，如沼液輸送管道、沼液儲存池，因此目前能高效利用沼液的地區僅限于沼氣站周邊。②二次污染隱患。從目前的行業現狀看，沼液的產出量較高，而運輸成本偏高，導致部分地區的沼液被肆意排放，其排放量遠高于沼氣站周邊農田與林地所能消納沼液總量，極易造成二次污染。③未建立起標準化的沼液施肥模式，缺乏專業人員指導。目前，我國針對沼液開發利用的研究力度較為薄弱，而且普遍缺乏這方面的專業技術人員。沼液的開發利用務必考慮利弊平衡，注重環境效應。因此，我國的未來沼液利用工程應緊緊圍繞這些問題進行合理開發，同時制定相關行業標準，加大沼液利用的推廣力度，擴大沼液利用范圍，將沼液更好地應用在農林業生產中。

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