不同原料沼氣池沼液主要養分含量差異及農用風險分析

王 科，張 成，李 浩，鐘文挺，卿秋靜，孫 娟，李紀堂

(成都市農業技術推廣總站，四川 成都 610041)

沼液是沼氣發酵過后的液體殘留物，含有較豐富的有機碳、氮、磷、鉀元素及其他微量元素，是一種優質的有機液體肥料，在農業生產中具有極高的應用價值[1-2]。施用沼肥可改良土壤肥，優化土壤營養環境，提高化肥利用效率，降低病蟲害的發生率，減少化肥農藥的用量[3-5]。同時，沼液中含有的有害重金屬可能會造成土壤環境污染，影響農作物品質[6]。因此，沼液中的重金屬含量變化也值得關注。本研究采集了不同時期不同來源的沼液樣品，分析了不同原料沼液的養分差異及重金屬污染風險，旨在為沼液的安全利用提供指導及數據支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

試驗選取成都市內的養牛場、養豬場及一般農戶3種不同原料沼氣池進行沼液采集。2017年10月至2018年10月期間，每周周一采集沼液，平均每月采集4次，全年3種沼氣池各采集50個沼液樣品，總計150個。取樣方法:在離沼氣池液面20～40 cm處采集 500mL左右沼液裝入封口嚴密的塑料瓶中帶回實驗室。

1.2 測定項目與方法

沼液全氮、全磷、全鉀和有機碳測定方法參考有機肥測試方法 (NY 525-2012)，重金屬測定方法參考GB 18877-2009，微波消解后，Cd、Pb、Cu、Cr采用石墨爐原子吸收分光光計法測定，Hg、As采用原子熒光分光度計法測定。

1.3 統計與分析

運用Microsoft Excel 2010 進行數據統計分析及圖表制作。

2 結果與分析

2.1 不同原料沼氣池沼液的pH值和養分含量

由表1可知，3種原料沼氣池沼液pH值周年平均值均高于7.0，周年變異系數均低于10.0%，變化幅度均較小，沼液pH值高低順序為：一般農戶>養牛場>養豬場，大部分樣品以中性和微堿性為主。因此，3種原料沼氣池沼液均比較適合在酸性及微酸性土壤中施用。

從有機碳平均含量來看，3種沼氣池沼液間差別不大，表現為一般農戶>養豬場>養牛場；沼液全氮含量養牛場>一般農戶>養豬場，養牛場沼液全氮含量分別比一般農戶、養豬場高25.0%、16.3%，沼液全氮主要由銨態氮、有機氮等速效氮為主[7]，因此在缺氮土壤或菜地施用養牛場沼液效果較好；沼液全磷含量養豬場>一般農戶>養牛場，養豬場沼液全磷含量遠高于其他兩類，是養牛場1.80倍，一般農戶的1.46倍，這可能與豬飼料中磷素含量較高有關，因而養豬場沼液在缺磷土壤或需磷作物上施用會得到更顯著的肥效；沼液全鉀含量一般農戶>養牛場>養豬場，一般農戶沼氣池沼液全鉀含量分別比養牛場高23.9%，比養豬場高72.7%，因此在缺鉀土壤或喜鉀作物上更適合施用一般農戶沼氣池沼液；沼液總養分含量養牛場>一般農戶>養豬場，養牛場沼液營養總量最多且各養分比例較合理。

從沼液養分的周年變異強度來看，養牛場表現為：全磷>有機碳>全鉀>全氮，全氮周年含量最為穩當；養豬場表現為：全鉀>有機碳>全磷>全氮，全氮周年含量最為穩定；一般農戶表現為：全磷>有機碳>全氮>全鉀，全鉀周年含量最為穩定。

表1 不同原料沼氣池沼液的pH值和養分含量的描述性統計

2.2 不同原料沼氣池沼液的重金屬含量

不同原料沼氣池沼液重金屬含量的描述性統計見表2。養牛場沼液樣品的Cd、Pb、As、Hg、Cr、Cu的周年平均含量分別為0.075、0.203、0.331、0.029、0.220、1.973mg/kg，高低順序為：Cu>As> Cr >Pb>Cd>Hg，變異系數分別為45.06%、36.56%、60.45%、54.04%、53.45%、32.25% ，均屬于中等強度變異。養豬場沼液樣品的Cd、Pb、As、Hg、Cr、Cu的周年平均含量分別為0.087、0.349、0.452、0.019、0.426、3.465mg/kg，高低順序為：Cu>As>Cr>Pb>Cd>Hg，規律與養牛場一致，變異系數分別為47.11%、32.39%、56.24%、47.38%、53.44%、38.51%，均屬于中等強度變異。一般農戶沼液樣品的Cd、Pb、As、Hg、Cr、Cu的周年平均含量分別為0.084、0.288、0.121、0.018、0.074、0.932mg/kg，高低順序為：Cu> Pb> As >Cd > Cr >Hg，規律與養牛場及養豬場有一定差異，變異系數分別為45.06%、36.56%、60.45%、54.04%、53.45%、32.25% ，均屬于中等強度變異。3種原料沼氣池沼液大多數重金屬含量(Cd、Pb、As、Cr、Cu)均表現為：養豬場沼液>養牛場沼液>一般農戶沼液，這可能與3種沼液的物料來源及飼料用量有關，有研究表明飼料中會添加一定量重金屬元素，飼料用量越大，畜禽糞便重金屬含量越高。本研究中養豬場以飼料為主，玉米、稻糠為輔；而養牛場的飼料主要以豆粕、酒糟、農作物秸稈為主，飼料為輔；一般農戶沼氣池投入物料為人畜禽(主要為豬糞、雞糞)糞便，飼養物料以紅薯、酒糟為主，飼料用量較少。

表2 不同原料沼氣池沼液中重金屬含量的描述性統計

2.3 不同原料沼氣沼液農用風險

根據沼肥施用技術規范(NY/T 2065-2011)及有機肥料(NY 525-2012)中對沼液重金屬含量的要求，本次檢測的沼液樣品重金屬含量均遠低于這2項標準，符合沼液農用的條件。如按照農田灌溉水質標準(GB5084-2005)，本次檢測的部分樣品重金屬均含量均高于其含量限值。因此，當沼液用于高量灌溉時，還是存在一定的重金屬污染風險，需要控制其用量，特別是來自養豬場的沼液。

表3 農田灌溉水主要污染物允許值

3 結論

本研究中3種沼液的pH值均以中性和微堿性為主，周年變化不大。3種沼液的氮、磷、鉀養分含量也有較大差異，在施用過程中應在注意這些差別：一般農戶沼液有機碳及全鉀含量高，適合在缺鉀土壤及喜鉀作物上施用；養牛場沼液全氮含量高且養分總量大，養分比例合理，適宜在缺氮土壤或菜地上施用；養豬場全磷含量高，適宜在缺磷土壤或需磷作物上施用。沼液重金屬含量的高低順序為：Cu>As>Cr>Pb>Cd>Hg，重金屬含量的周年變幅較大， 3種來源的沼液的數重金屬含量(Cd、Pb、As、Cr、Cu)由高至低依次為：養豬場沼液>養牛場沼液>一般農戶沼液，這可能與3種養殖場的飼料用量有關。根據沼肥施用技術規范(NY/T 2065-2011)及有機肥料(NY 525-2012)中對沼液重金屬含量的要求，本次檢測的沼液樣品均符合沼液農用的條件，但當沼液被用于高量灌溉時，應當控制用量，特別是來自養豬場的沼液。