清糞工藝對規模化沼氣工程沼液養分含量的影響

邊武英，金 娟，葉 波，劉銀秀，王 強，董越勇，范志斌，聶新軍

(1.浙江省農業技術推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.浙江省農業生態與能源辦公室，浙江 杭州 310012；3.浙江省農業科學院 環境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

清糞工藝對規模化沼氣工程沼液養分含量的影響

邊武英1，金 娟2，葉 波2，劉銀秀2，王 強3，董越勇2，范志斌2，聶新軍2

(1.浙江省農業技術推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.浙江省農業生態與能源辦公室，浙江 杭州 310012；3.浙江省農業科學院 環境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021)

對地處浙西南地區衢州市的6處農村規模化沼氣工程沼液養分含量進行測定，分析2種清糞工藝對沼液養分含量的影響。結果表明，沼液中全氮(N)、全磷(P2O5)和全鉀(K2O)等指標均呈現全氮>全鉀>全磷。養殖場清糞工藝對農村規模化沼氣工程沼液pH值影響不大，對沼液中有機質、全氮、全磷、全鉀等指標來說，水泡糞工藝比干清糞工藝的含量普遍要高。養殖場無論采用干清糞工藝還是水泡糞工藝，農村規模化沼氣工程沼液中各養分含量的穩定性都容易受沼氣工程工藝、容積、停留時間、污水量等多種因素的影響。因此，在養殖場的日常管理中，要控制好沖洗水的用量，采用干清糞工藝的養殖場要注意控制好清糞比例，采用水泡糞工藝的養殖場要控制好糞溝中糞污的儲存時間。同時，沼液作為有機肥，在施用之前要根據作物需求及沼液中氮、磷、鉀含量，測算出沼液的適宜用量，并做好肥效試驗，形成科學的施肥體系。

清糞工藝； 沼液； 養分； 沼氣工程； 衢州

近年來，在我國政府和各部門的支持下，農村沼氣建設取得了巨大的成就。據統計，截至2015年底，全國沼氣用戶達4 193.3萬戶，由中央和地方投資支持建成各類型沼氣工程11萬處，年產氣量22.25億m3。隨著種養業的規模化發展，城鎮化步伐的加快，農村沼氣的發展也面臨著許多新形勢，2015年中央調整投資方向，重點用于規模化大型沼氣工程建設，農村沼氣邁出了轉型升級的新步伐。浙江省積極貫徹落實中央精神，走好農村沼氣轉型升級之路，2016年全省農村規模化沼氣工程年末達到8 000多處。農村規模化沼氣工程的發展，雖然大幅提升了畜禽糞污等農業廢棄物的集中處理水平和沼氣的集中供應能力，但同時也導致沼氣工程的殘留物沼液的集約化。沼液作為厭氧發酵的殘留物，有機物濃度較高，若不能妥善處置，將對周圍環境造成污染。沼液中富含多種農作物生長所必需的營養物質[1]，具有促進作物生長、防治作物病害和改良土壤性狀等多重功效[2]，因此，作肥料施用是沼液目前最有效的利用方式之一[3]。實踐表明，沼液在浸種育秧、葉面噴施及抗病蟲害等方面具有良好的表現。楊紅霞等[4]進行了沼液浸種對水稻產量影響的試驗，結果表明，采取沼液浸種水稻每667 m2產量達690 kg，對照組為646.2 kg,即同等條件下，僅用沼液浸種比清水浸種增產6.8%。陳貴等[5]通過田間試驗，研究了沼液施用量對茭白植株干物質積累、產量、經濟性狀、品質等的影響，結果表明，沼液在控制用量的前提下，用于茭白澆灌，有利于茭白產量提高和品質提升。任華等[6]進行了夏秋季有機茶葉沼液施用效果試驗，夏秋季有機茶沼液淋施與葉面噴施的處理，產量明顯提高，內在品質得到有效改善。

規模化養殖場一般根據當地的資源環境條件、經濟發展水平、勞動力資源狀況等，綜合考慮選擇適宜的清糞工藝清理畜禽糞污[7]，經清理后的畜禽糞污作為發酵原料進入沼氣工程進行厭氧發酵。目前，浙江省規模化養殖場清糞工藝主要以干清糞工藝和水泡糞工藝為主。干清糞工藝是將畜禽糞污的干糞部分通過人工或機械清掃、運走，尿及污水則從下水道流出，分別進行處理。水泡糞工藝是在豬舍中修建一個大的溝，里面注入一定深度的水，將豬的糞尿以及日常豬舍沖洗水一并排入糞溝中儲存一段時間，待糞溝裝滿后，再將溝中糞水排出，進入貯糞池[8]。采用不同清糞工藝，沼氣工程發酵原料中各成分含量差異性較大[9]，從而影響沼液的穩定性，不利于沼液的利用，制約了資源有效循環利用，也不利于農業的可持續發展。浙江省衢州地區生態環境優越，農業資源豐富，是浙西南地區的養豬大市，也是農村規模化沼氣工程建設較為集中的地區。因此，選取衢州市有代表性的農村規模化沼氣工程作為沼液采樣點，主要研究了不同清糞工藝對農村規模化沼氣工程沼液中pH值、有機質、全氮、全磷以及全鉀等營養指標含量的影響，旨在為沼液利用提供科學依據，確保沼液的科學、合理、高效利用，促進生態循環農業發展。

1 材料與方法

1.1 樣點概況

選取浙江省衢州市6個具有代表性的農村規模化沼氣工程作為沼液取樣點，其具體地點與概況見表1。沼氣工程發酵原料均為養豬所產生的糞污。

表1 沼液取樣地點及其概況

1.2 樣品采集

在沼氣工程正常運行期間，分別于2016年5月12日(18～30 ℃)和11月30日(10～16 ℃)取樣，取樣2個批次共12份樣品，即干清糞工藝和水泡糞工藝各6份樣品。

供檢樣品取自厭氧發酵池排放出的沼液，每個取樣點在采樣當天的9:00—10:00、11:30—12:30、14:00—15:00分別采集3份樣品，每份樣品的量相同，且不少于300 mL。然后將3份樣品均勻混合成1份樣品，以供檢測。

供檢樣品裝入500 mL PVC瓶中，密封、冷藏保存，24 h內送到檢測機構進行分析測定。如果指標無法一次性測完，剩余樣品加入濃硫酸酸化，并于0～4 ℃條件下保存。

1.3 測定項目與方法

測定項目有pH值、有機質、全氮(N)、全磷(P2O5)、全鉀(K2O)等5項指標。

樣品pH值測定采用電極法(NY/T 1973—2010)，有機質測定采用重鉻酸鉀-容量法(NY 525—2012)，全氮、全磷和全鉀的測定參照有機-無機復混肥料的測定方法(GB/T 17767—2010)。

1.4 數據統計與分析

采用數據處理軟件Excel進行統計與分析。

2 結果與討論

2.1 清糞工藝對沼液pH值的影響

由表2可以看出，6處沼氣工程沼液pH值在7.33～7.62，均呈弱堿性。此結果與其他研究基本一致[10-11]，符合正常的厭氧發酵過程pH值維持在6.5～8.0的要求[12]。干清糞工藝和水泡糞工藝沼液的平均pH值分別為7.48和7.51，變異系數分別為1.59%和1.02%。2種清糞工藝，沼液pH值差別不大，同時數據也比較穩定，說明對于正常運行的沼氣工程來說，養殖場的清糞工藝對沼液的pH值影響不大。

表2 2016年5月和11月不同清糞工藝下沼液的pH值

2.2 清糞工藝對沼液有機質含量的影響

干清糞工藝將畜禽糞污中干糞單獨清理用于高溫堆肥或以其他方式進行利用[7]，部分糞、尿及沖洗水進入沼氣工程進行處理。采用水泡糞工藝的養殖場由于糞尿及沖洗水在糞溝中儲存一段時間后，糞便中大部分可溶性有機物進入到液體中，經固液分離后，有機物大部分留在液體中進入沼氣工程進行處理。因此，相比于干清糞工藝，采用水泡糞工藝規模化養殖場發酵原料中有機物含量高[9]，進而導致與其配套的沼氣工程沼液中有機質含量也較高。

由表3可以看出，2016年5月的沼液樣品，干清糞工藝有機質含量平均值0.261%，水泡糞工藝為0.214%；2016年11月干清糞工藝有機質含量平均值為0.100%，水泡糞工藝為0.170%。據此發現，2016年5月干清糞工藝與水泡糞工藝規模化沼氣工程沼液中有機質含量出現了異常，即干清糞工藝規模化沼氣工程沼液有機質含量要高于水泡糞工藝。這可能是由于養殖場在進行干清糞的時候，沒有控制好清糞比例，讓過多糞進入到厭氧系統，導致發酵原料中有機質含量偏高，進而影響沼液中有機質含量之故。就有機質含量而言，無論是干清糞工藝還是水泡糞工藝，5月沼液樣品中有機質平均含量均高于11月，這可能與5月天氣逐漸轉暖(最高溫度達到30 ℃)，養殖場污水量逐漸增多，進入厭氧發酵系統的糞污水滯留時間縮短，從而影響了有機質的削減效果，導致沼液中有機質含量偏高有關。

表3 2016年5月和11月不同清糞工藝下沼液的有機質含量

2016年5月與11月2批次沼液樣品中，采用干清糞工藝的養殖場，沼液有機質含量變異系數分別為54.58%和0；采用水泡糞工藝的養殖場，沼液有機質含量變異系數分別為34.58%和34.64%。即干清糞工藝5月份沼液樣品中有機質含量差異性較大，這很可能也是由于清糞比例沒有控制好導致發酵原料中有機質含量差異大之故。相比于干清糞工藝，水泡糞工藝2個批次沼液樣品中有機質含量變異系數相近，這主要是因為水泡糞工藝其糞便的清糞水平不受人為因素的影響；變異系數在34%左右，說明有機質含量差異性仍較大，這主要是因為采用水泡糞工藝清糞時，進入沼氣工程的糞尿以及沖洗水中有機物的濃度受儲存時間、固液分離水平等因素影響，從而影響沼液中有機質含量的穩定性。

2.3 清糞工藝對沼液養分含量的影響

由表4可以看出，2個批次沼液樣品中全氮、全鉀、總養分含量均為干清糞工藝<水泡糞工藝。這主要是因為進入沼氣工程的發酵原料中，氮、磷、鉀等營養元素總含量一般為干清糞工藝<水泡糞工藝，從而導致沼液中氮、磷、鉀等營養元素總含量也低于水泡糞工藝。

表4 2016年5月和11月不同清糞工藝下沼液的養分含量

從表4還可以看出，2016年5月干清糞工藝沼液中總養分含量的變異系數，與有機質一樣，也高于水泡糞工藝。2016年11月干清糞工藝沼液中總養分含量的變異系數，低于水泡糞工藝。沼液養分含量差異性較大，這與其他研究結果一致[13]。

2.4 沼液中各養分含量的關系

由圖1可知，無論是采用干清糞工藝還是水泡糞工藝，畜禽糞污經厭氧發酵后，沼液中各養分含量均為全氮>全鉀>全磷。因此，沼液作為有機肥與化肥配合施用時，要充分考慮沼液中氮、磷、鉀含量之間的高低關系，并根據作物需求，測算出沼液與化肥的適宜用量。

圖1 不同清糞工藝下沼液的全氮、全磷、全鉀含量

3 小結

通過對浙西南地區有代表性的規模化沼氣工程沼液各養分指標的測定發現，不同清糞工藝對沼液pH值影響不大，均呈弱堿性。沼液中均為全氮>全鉀>全磷。

對于沼液中有機質、全氮、全磷、全鉀等營養指標來說，水泡糞工藝比干清糞工藝的含量普遍要高。養殖場無論采用干清糞工藝還是水泡糞工藝，沼液中各養分含量的穩定性都容易受到多種因素的影響。因此在養殖場的日常管理中，要控制好沖洗水用量，采用干清糞工藝的養殖場要注意控制好清糞比例，而采用水泡糞工藝的養殖場要控制好糞溝中糞污的儲存時間。

如果對沼液的施用只是粗放式的灌溉，會影響農作物的生長，也會對農田造成污染。因此，沼液作為有機肥施用之前，要根據作物需求以及沼液中氮、磷、鉀含量，測算出沼液的適宜用量，并做好肥效試驗，形成科學的施肥體系后，再大面積使用。

[1] 董保成，路旭，馬慶華.豬場沼氣工程沼渣、沼液的利用[J].中國沼氣，2005，23(增刊1)：263-265.

[2] 曹汝坤，陳灝. 沼液資源化利用現狀與新技術展望[J].中國沼氣，2015，33(2)：42-50.

[3] 吳志鵬，屠人鳳. 沼液肥用效果研究進展[J].赤峰學院學報(自然科學版)，2017，33(6)：32-34.

[4] 楊紅霞，莫開孟. 沼液浸種對水稻產量的影響試驗[J].農技服務，2016，33(6)：90-91.

[5] 陳貴，趙國華. 沼液澆灌對茭白生長、品質及土壤養分的影響[J].中國沼氣，2016，34(4)：81-86.

[6] 任華，王躍貴. 沼液施用在夏秋季有機茶葉上的效果試驗[J].中國沼氣，2016，34(5)：91-93.

[7] 張慶東，耿如林. 規模化豬場清糞工藝比選分析[J].中國畜牧獸醫,2013，40(2)：232-235.

[8] 楊朝飛.全國規模化畜禽養殖業污染情況調查及防治對策[M].北京：中國環境科學出版社，2002.

[9] 祝其麗，李清. 豬場清糞方式調查與沼氣工程適用性分析[J].中國沼氣，2011，29(1)：26-28.

[10] 張進，張妙仙.沼液對水稻生長產量及其重金屬含量的影響[J].農業環境科學學報，2009，28(10)：2005-2009.

[11] 鐘攀，李澤碧.重慶沼氣肥養分物質和重金屬狀況研究[J].農業環境科學學報，2007，26(增刊1)：165-171.

[12] 于蕾，江 皓.沼氣工程厭氧發酵過程的監測與控制[J].中國沼氣，2014，32(6)：59-63.

[13] 楊治斌，呂旭東. 浙江省沼液利用現狀與推進機制探討[J].浙江農業科學，2014(11)：1665-1668，1673.

(責任編輯：吳益偉)

2017-09-15

浙江省科技廳重點研發計劃項目(2015C03013)；2016年度“三農六方”科技協作項目(CTZB-F160728AWZ-SNY1-20)

邊武英(1970—)，女，浙江諸暨人，高級農藝師，碩士研究生，主要研究方向為土壤肥料，E-mail:iiyver@yeah.net。

文獻著錄格式：邊武英，金娟，葉波，等. 清糞工藝對規模化沼氣工程沼液養分含量的影響[J].浙江農業科學，2017，58(11)：1993-1996.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171138

S141

A

0528-9017(2017)11-1993-04