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筆者總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)禽畜糞便厭氧消化沼液還田的應(yīng)用現(xiàn)狀。沼液還田對(duì)于提高土壤肥力、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)均有積極作用，但大量施用時(shí)會(huì)對(duì)水土環(huán)境和農(nóng)作物帶來安全風(fēng)險(xiǎn)，本文對(duì)沼液還田安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析。
歐洲沼液運(yùn)輸澆灌專用車灌溉土地
沼液是厭氧消化的產(chǎn)物，其處理處置是沼氣工程需解決的關(guān)鍵問題之一。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)沼液的處理處置大致分為還田利用型和達(dá)標(biāo)治理型,其中我國(guó)主要采用沼液還田技術(shù)。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，行業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與技術(shù)革新等，當(dāng)前的生物質(zhì)廢物與過去存在較大的差別。例如，集約化畜禽養(yǎng)殖行業(yè)，抗生素的大量使用，使得畜禽糞便理化性質(zhì)發(fā)生了變化，重金屬以及抗生素類有機(jī)污染物可能會(huì)影響沼液還田的安全性。因此，系統(tǒng)地分析和評(píng)價(jià)目前沼液還田的安全性，并采用適宜技術(shù)對(duì)沼液進(jìn)行無害化處理變得十分重要。
沼液還田現(xiàn)狀
沼液因其含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有良好的應(yīng)用前景。與普通有機(jī)肥相比，畜禽糞便厭氧消化沼液中含有的氮、磷、鉀分別高出22. 1%,17. 5% ,20. 1% ,同時(shí)含有多種微量元素，如鐵、鋅、錳等，氨基酸，B族維生素，腐殖酸，植物生長(zhǎng)激素和數(shù)十種防止作物病蟲害的活性物質(zhì)。沼液的速效養(yǎng)分多，且不帶活病菌和蟲卵，容易被吸收。
長(zhǎng)期施用化肥會(huì)導(dǎo)致土壤 pH 值降低，土壤酸性增加，產(chǎn)生板結(jié)，降低土壤肥力。沼液以肥料的方式進(jìn)入土壤后，會(huì)對(duì)土壤進(jìn)行改良。土壤中的有機(jī)質(zhì)可以吸附陽(yáng)離子，使土壤具有高效的保肥力和緩沖性，促進(jìn)土壤微生物的均衡生長(zhǎng)，同時(shí)還能疏松土壤，改善土壤的物理性狀。
針對(duì)不同地區(qū)土壤的研究表明，沼液對(duì)于土壤中的有機(jī)質(zhì)含量提升有一定的促進(jìn)作用，使用沼液后，土壤中總氮（TN），速效氮（N），速效磷（P），速效鉀（K）均有提高。另外，沼液中的腐殖酸對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成也有重要的作用。
有研究顯示，沼液與化肥配合使用，不但可以均衡土壤所需的營(yíng)養(yǎng)元素，增強(qiáng)土壤的肥效，而且可以疏松土壤，增加土壤的透氣性。
研究顯示，沼液對(duì)于提高農(nóng)作物產(chǎn)量具有普遍意義，但是不同發(fā)酵原料的沼液對(duì)于不同種類農(nóng)作物的增長(zhǎng)原理需深入研究。
沼液對(duì)不同農(nóng)作物產(chǎn)量的影響如表1 所示。
由表1可知，沼液與化肥搭配使用增產(chǎn)效果較好，原因可能是搭配使用后，營(yíng)養(yǎng)元素更加均衡，尤其是氮素供應(yīng)充足后產(chǎn)量明顯增加。同時(shí)，隨著沼液量的增加，增產(chǎn)效果也趨于上升，可能是因?yàn)榈貢?huì)揮發(fā)和融入水分下滲流失，及時(shí)補(bǔ)充沼液會(huì)彌補(bǔ)氮素含量。沼液中的微量元素和生長(zhǎng)激素也會(huì)對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。
農(nóng)作物中的維生素、糖分、蛋白質(zhì)、硝酸鹽和礦物質(zhì)等都是評(píng)價(jià)農(nóng)作物品質(zhì)的因素，維生素C是農(nóng)作物中特有的物質(zhì)，人體不能合成，需要從果蔬中攝入，因此維生素C的含量是評(píng)價(jià)作物的重要指標(biāo)。
糖分和可溶性糖是影響口感的主要因素，這對(duì)果蔬非常重要，也是后續(xù)營(yíng)養(yǎng)變化的重要影響因素。蛋白質(zhì)含量也是評(píng)價(jià)谷物的重要因素之一，蛋白質(zhì)高的谷物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也隨之升高。
表2是不同農(nóng)作物施用沼液后的品質(zhì)變化，可以看出施加沼液后大部分作物的品質(zhì)有所提升，其中追肥和施加葉面肥對(duì)農(nóng)作物的品質(zhì)提升有很好的作用。然而，沼液施用存在一定的閾值，不同農(nóng)作物對(duì)沼液的耐受值也不相同，在合理范圍內(nèi)施用沼液時(shí)，對(duì)農(nóng)作物的各類營(yíng)養(yǎng)成分均有促進(jìn)作用。
沼液還田安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
畜禽養(yǎng)殖廢水中含有重金屬和抗生素，厭氧發(fā)酵后會(huì)殘留在沼液中。沼液作為液體肥料是否會(huì)污染土壤是沼液資源利用的關(guān)鍵。
沼液進(jìn)入土壤后使得土壤中重金屬的含量增加。隨著 pH 值，時(shí)間，DOC（溶解有機(jī)碳）和 Eh（氧化還原電位）的變化，沼液作為有機(jī)肥進(jìn)入土壤后會(huì)不斷分解，會(huì)將重金屬離子分離下來，形成易被植物吸收的形態(tài)，對(duì)土壤和農(nóng)作物的質(zhì)量產(chǎn)生影響。
有學(xué)者對(duì)連續(xù) 6 年施用沼液的土壤進(jìn)行取樣，發(fā)現(xiàn) Cu,Zn 的含量明顯升高，其他重金屬含量也有增加。也有研究表明，在高沼液用量時(shí)，小白菜中的重金屬含量相對(duì)于低沼液用量時(shí)有顯著提高，但并未超標(biāo)。
與化肥相比，雖然沼液中的重金屬含量較低，但沼液的施灌量往往要大于化肥用量，從而帶入土壤 - 農(nóng)作物系統(tǒng)中的重金屬含量略高。由此看出，適量的沼液灌溉對(duì)作物安全沒有太大影響，但高強(qiáng)度的施灌水平仍存在重金屬在作物中累積的風(fēng)險(xiǎn)。
厭氧發(fā)酵后的沼液中存在氨氮和磷酸鹽，沼液還田后通過土壤中水分的轉(zhuǎn)移，對(duì)周邊的地表水和地下水都有潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)。
沼液中的氨氮在土壤的硝化細(xì)菌作用下會(huì)形成硝態(tài)氮，硝態(tài)氮會(huì)隨土壤中的滲濾液流入下部水層，對(duì)地下水造成污染，引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化。同時(shí)如果硝化反應(yīng)不完全時(shí)，會(huì)產(chǎn)生亞硝酸鹽，會(huì)對(duì)動(dòng)物和人體產(chǎn)生不良影響。有研究指出，土壤中積累的 NO3-N在降水或灌溉的作用下，會(huì)不斷向下淋洗，直至污染地下水。
沼液的合理灌溉強(qiáng)度與沼液的養(yǎng)分含量、土壤、氣候和植被等因素相關(guān)，應(yīng)根據(jù)不同的情況施以不用強(qiáng)度的沼液肥料，避免造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化和亞硝酸鹽的產(chǎn)生。
結(jié)語(yǔ)
沼液含有豐富的養(yǎng)分，速效 N,速效 P,速效 K的含量很高，有利于農(nóng)作物的吸收。沼液可以在一定程度上改善土壤的理化性質(zhì)，增強(qiáng)土壤肥力。對(duì)于不同品種的農(nóng)作物，沼液施肥有不同的效果。由于沼液中存在豐富的N和P 等元素，以及一定量的重金屬和抗生素，使沼液還田存在安全風(fēng)險(xiǎn)。
