沼液利用技術及風險分析

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)殖場糞污和綜合治理畜牧業(yè)污染的重要途徑，沼液的無害化處理及資源化利用對養(yǎng)殖業(yè)、沼氣能源行業(yè)、環(huán)境保護及可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。本文對畜禽糞污處理產(chǎn)生的沼液的綜合利用技術進行了系統(tǒng)的闡述，同時也對利用過程中產(chǎn)生的問題和風險做了相應分析。

關鍵詞：沼液；再利用；風險；重金屬

中圖分類號：X705 文獻標識碼：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，同時也產(chǎn)生了大量的沼渣和沼液。但在大中型沼氣工程建設過程中未將沼液的處置和消納問題考慮在內(nèi)，沒有建立相應的配套設施對沼液進行處置，一般直接將沼液外排，造成了嚴重的資源浪費和重大的環(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養(yǎng)元素，對植物生長有刺激作用的活性物質，及抑制植物病蟲害的物質，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，促進土壤微生物生長，可在一定程度上減少作物病蟲害，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質[3]。沼液是畜禽糞污等有機廢棄物經(jīng)厭氧發(fā)酵的產(chǎn)物，能夠部分替代化學肥料使用，還可以補充土壤水分，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)生的風險，以期為農(nóng)業(yè)廢棄物無害化處理、資源化利用和保護生態(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間之后再進行育苗，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)過浸泡之后，生理代謝作用明顯提升，可以增強秧苗抗寒抗旱作用，提升抗病能力，進一步提升秧苗素質。

相對于清水，使用沼液進行秧苗培養(yǎng)更有優(yōu)勢。因為沼液中含有作物所需的各種養(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，還有刺激植物生長和抑制病蟲害的物質及因子。沼液中微生物及其分泌的活性物質對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，提高土壤酶活性

沼液作為肥料對作物產(chǎn)量和品質的影響是目前沼液再利用研究熱點。沼液中除了含有農(nóng)作物需要的N、P、K等營養(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。一般來說，沼液既可以作為肥料進行單獨使用，又可以和農(nóng)藥、化肥及生長劑結合使用。作為葉面肥對作物進行噴灑，可以調(diào)節(jié)作物的新陳代謝，補充必須的營養(yǎng)，使作物發(fā)育更好。葉菜類的蔬菜，可以增產(chǎn)20%～30%。給果樹噴施，可促進花芽分化，增強抗病能力，提高果實品質，提升果農(nóng)經(jīng)濟收益。

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[7]。徐培智等[8]對白菜的研究表明，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，白菜品質得到了改善。趙莉等[9]對水芹的研究結果發(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66.7%，達到顯著水平；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%，并改善了果實部分品質指標。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，稻谷產(chǎn)量增加了6.78%～9.93%，并提高了稻米中蛋白質等含量。

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)，在水旱輪作地長期施用沼液，可以降低土壤細菌/真菌（B/F）值，增加微生物的數(shù)量并提高土壤酶活性；細菌數(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、放線菌和土壤過氧化氫酶活性均呈先升高后降低的趨勢；沼液三年施用總量控制在495.31～546.32 t·hm-2時，土壤酶活性和微生物數(shù)量均處于較高水平。可見，沼液的長期施用有利于土壤酶活性的提高和微生物生長。

1.3 作為農(nóng)藥，防治病蟲害

沼液可以防治農(nóng)作物病蟲害，具體有兩方面的原因。一是由于沼液含有豐富的營養(yǎng)物質，可以促進農(nóng)作物茁壯生長，增強其抗病蟲能力。二是因為沼液中含有豐富的生物活性物質，如有機酸、植物生長激素、B族維生素、某些抗生素等，其中植物激素中的吲哚乙酸、赤霉素和有機酸中的丁酸以及B1可對病菌產(chǎn)生抑制作用；沼液中的氨、銨鹽和某些抗生素，對病蟲害有著直接的作用。沼液防治病蟲害，無污染、無抗藥性、無殘毒，沼液被稱為“生物農(nóng)藥”。實踐表明，沼液對糧食、蔬菜和水果等作物中的病害和蟲害都有防治作用。主要防治玉米螟、蚜蟲等害蟲和小麥赤霉病、水稻白葉枯病、水稻紋枯病、西瓜枯萎病等病害[13]。在蘋果、柑橘等果樹生長期間，用沼液原液或添加少量農(nóng)藥后對果樹噴施，可防治蚜蟲，紅蜘蛛、螨等蟲害；用沼液涂刷病樹體，可防治果樹腐爛病；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，噴施沼液蟲害率比清水處理降低了41.0%，僅為29.5%；沼液處理葉片細菌性疫病病情指數(shù)明顯優(yōu)于噴施清水、沼液復配農(nóng)藥和葉面肥3種處理。尚斌等[15]研究結果表明，牛場沼液可明顯抑制辣椒和番茄等蔬菜的疫病病菌。此外，田間試驗證實[16]，噴施沼液可減輕冬小麥銹病、蚜蟲等發(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，增強對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，因其無毒、高效、無二次污染的特點而備受研究人員關注[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。沼液中營養(yǎng)豐富，有大量的小分子有機物存在，具有很高的利用價值。根據(jù)沼液的這些優(yōu)點，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 沼液作為有機飼料

沼液中不但含有促進生豬生長的氨基酸，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)殖的營養(yǎng)餌料。沼液還具有治蛔蟲，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)魚等。沼液中沒有寄生蟲卵和有害病菌，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]。將沼液投入魚塘，可以提高魚塘葉綠素和浮游生物量，從而提高魚產(chǎn)量。

2 沼液的利用風險分析

大型養(yǎng)豬場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)費用的同時，也將沼液中遷移慢、毒性強、具有累積作用的重金屬帶到了土壤中，并通過生物累積效應進入農(nóng)作物體內(nèi)，增加了農(nóng)產(chǎn)品安全的風險。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]，在資源化再利用過程中可能導致重金屬污染。

歐陽虹等[24]對盆栽生菜的研究結果顯示，沼液施用量與土壤中砷含量呈顯著正相關，但各處理生菜中重金屬含量均未超過國家蔬菜食用標準。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]則認為，長期施用沼液對農(nóng)產(chǎn)品安全和土壤重金屬累積沒有明顯的影響。因此，沼液作為肥料農(nóng)用時，一定要控制使用總量、使用次數(shù)和濃度，長期施用沼液對土壤重金屬累積效應及遷移情況的影響還有待進一步研究[27]。

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