豬場沼液在水芹菜種植中的應(yīng)用研究—以樂平金園牧業(yè)有限公司種養(yǎng)一體化模式為例

張磊，吳志勇，徐曉云，吳志堅，邱俊，余峰

（江西省畜牧技術(shù)推廣站，江西 南昌 330046）

在農(nóng)業(yè)上，沼液作為一種有機肥料在改善土壤性能中的應(yīng)用已有悠久的歷史。沼液富含氮、磷、鉀、鈣、鎂、鋅、銅、硼等諸多營養(yǎng)成分)，能夠有效改善土壤的理化性質(zhì)和生物學性狀，豐富土壤的生物種群[1～4]。對土壤全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分含量的影響，通過沼肥利用可改善土壤養(yǎng)分供給的狀況[5～6]。對土壤中抗生素、金屬、硝酸鹽等有毒有害物質(zhì)沒有生成積累[7～8]。研究結(jié)果也表明，施用沼液后，土壤的銅、鋅、鉛、鎘含量都在國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準允許范圍內(nèi)[9]。因而施用沼液不僅可以提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)及提高作物抗病性,而且還能夠減少化肥和農(nóng)藥的施用和對環(huán)境的污染。其次，沼液是病菌極少的衛(wèi)生肥料，利用沼液對農(nóng)作物進行上噴下施，能有效地減少病原菌和蟲害的危害，對這些病原菌和蟲害的傳播感染途徑起到了堵塞的作用[10]。

水芹菜為水生宿根草本植物，是一種生長在池沼邊、河邊和水田里的水生蔬菜。其根系發(fā)達、適應(yīng)能力強，對富養(yǎng)化水具有較好的凈化能力[11]。本文主要研究水芹菜對沼液的消納、凈化作用及經(jīng)濟效益。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試作物：水芹(Oenanthe javanica)，俗稱水芹菜，屬傘形科宿根多年生草本水生植物；水稻：采用中稻品種。農(nóng)田4～9月用于種植水稻，10月至次年3月用于種植水芹菜。

1.2 采樣及測定方法

1.2.1 土壤采樣及檢測方法。土壤檢測必須多點采集混合土樣，以沼液出水口處為原點，成s型取5個樣本點，0～20cm耕作層土壤，混合后檢測。重金屬測定方法：GB/T 14506.30-2010硅酸鹽巖石化學分析法。

1.2.2 水芹菜采樣及檢測方法。以沼液出水口處為原點，成s型取5個樣本并混合后送檢。GB/T 5009.15-2003食品中鎘的測定；GB/T 5009.11-2003食品中總砷及無機砷的測定；GB/T 5009.17-2003食品中總汞及有機汞的測定。

1.2.3 沼液采樣及檢測方法。采取沼液出水口處沼液送檢。沼液檢測標準參照有機肥料NY525-2012測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過對“豬-沼-水芹菜”循環(huán)養(yǎng)殖場中的水芹菜種植基地施用沼液，并對沼液及施用沼液后作物水芹菜、水稻及土壤中的重金屬含量變化進行跟蹤監(jiān)測。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液的養(yǎng)分

沼液取自樂平金園牧業(yè)有限公司商品豬養(yǎng)殖場，經(jīng)檢測，沼液的基本理化性質(zhì)是：全氮312.5mg/L，全磷 34.3mg/L，全鉀211.1mg/L，氨態(tài)氮178.0mg/L，CODcr 136.7mg/L，pH 9.43。

2.2 沼液中重金屬含量

表1 沼液中重金屬含量的跟蹤檢測mg/L

在沼液檢測中，重金屬含量均符合國家農(nóng)用灌溉標準（GB 5084-2005），其中沼液中的鉛含量為0.0026，遠遠低于標準限值。

2.3 土壤中重金屬含量的檢測結(jié)果與分析

土壤分析結(jié)果(圖1)顯示：土壤中的重金屬元素含量均符合國家二級土壤環(huán)境控制標準。在飼料添加劑中，為加快生豬生長，一般會添加銅、鋅等重金屬元素，而部分未消化的銅、鋅會通過糞尿排出體外進入土壤里，本次檢測周期內(nèi)，前4份土壤檢測樣本為沼液灌溉田間樣本，第5份土壤檢測樣本為該養(yǎng)殖場上游1km處的田間樣本，從未有沼液灌溉。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)對比江西省土壤背景值發(fā)現(xiàn)，豬場上游土壤中銅、鋅含量與土壤背景值相接近，而沼液灌溉土壤中的銅、鋅含量明顯高于土壤背景值，初步分析銅、鋅重金屬隨沼液灌溉沉積在土壤中，因本試驗周期內(nèi)土壤檢測銅、鋅重金屬含量均在標準范圍內(nèi)，對于長期沼液灌溉或其他因素導致重金屬含量升高有待于后續(xù)進一步研究。

圖1 土壤中重金屬含量的跟蹤檢測

2.4 水芹菜中重金屬含量的檢測結(jié)果與分析

有研究表明，蔬菜對重金屬元素的吸收、累積能力與蔬菜種類、重金屬元素有重要關(guān)系，同種蔬菜對不同重金屬的吸收也有較大差異，重金屬在蔬菜體內(nèi)各部位的累積狀況不盡相同（薛艷，2005）[12]。在試驗周期內(nèi)，重金屬含量值雖有短期波動，但總體含量累積呈上升趨勢，說明長期施用沼液后，重金屬在水芹菜中的累積呈上升趨勢。在周期試驗內(nèi)，重金屬汞、砷未檢出，重金屬鉛略高于國家蔬菜標準，其它重金屬的含量均符合國家蔬菜標準。經(jīng)檢測，沼液中重金屬鉛的含量較低，分析水芹菜新型人工濕地對土壤中鉛的富集能力較強。

圖2 水芹菜中重金屬含量的跟蹤檢測

2.5 水稻中重金屬含量的檢測結(jié)果與分析

表2 水稻中重金屬含量的跟蹤檢測mg/kg

對于輪作的水稻中重金屬含量數(shù)據(jù)（表2）表明：秸稈及稻谷中鉛、鉻的含量高于最高留限值，鎘的含量正好為最高留限值0.2mg/kg。有研究表明，目前我國受鉛（Pb）、鎘（Cd）污染的耕地面積超過耕地總面積的20%，稻谷是農(nóng)作物中較易吸收重金屬的作物[13～16]。而對全國稻谷抽檢結(jié)果表明，有近1/4市場銷售稻米鉛超標，1/5市場銷售稻米鎘超標[17]。本次試驗周期為一年，輪作水稻為一季，對于水稻中鉛、鎘含量的超標有待進行多次檢測分析。同時，稻谷鉛、鎘的含量要高于秸稈中的含量，可能是鉛、鎘易在作物果實內(nèi)積累的原因造成。對比生長期較長的水稻和生長期較短的水芹菜，除兩者均未檢測到的汞外，水稻中鉻、鎘、銅、鋅重金屬的含量均要高于水芹菜，分析可能是生長周期越長的作物，對施用沼液后土壤中重金屬的富集作用越明顯，導致作物中的重金屬含量越高的原因，也有可能是不同作物品種對重金屬的富集差異較大所致。

2.6 沼液種植水芹菜測產(chǎn)結(jié)果

2015年3月，根據(jù)試驗方案，組織省、市相關(guān)專家進行水芹菜現(xiàn)場測產(chǎn)工作。經(jīng)專家現(xiàn)場測定，利用沼液種植水芹菜單茬產(chǎn)量平均為7 007±732.8 kg/0.067hm2,每0.067hm2年產(chǎn)水芹菜14t。該基地水芹菜面積總計為21.3hm2，按每季收獲2茬計，年產(chǎn)水芹菜總計可達4 473t。

3 “豬-沼-水芹菜”經(jīng)濟模式及其效益分析

3.1 “豬-沼-水芹菜”循環(huán)經(jīng)濟模式

為解決沼液排放對當?shù)丨h(huán)境的污染，該場經(jīng)過多年探索，綜合利用當?shù)厮锓N植水芹菜，水田4～9月用于種植水稻，10月至次年3月用于種植水芹菜。沼液是一種原生態(tài)的液體肥料，含有豐富的氮、磷、鉀、氨基酸、蛋白質(zhì)、鈣、硼、硒、鋅、維生素、赤霉素、丁酸、吲哚乙酸等豐富的營養(yǎng)元素及抗生素，在為作物提供營養(yǎng)的同時也有著殺菌、殺蟲的功效，是發(fā)展有機種植農(nóng)業(yè)的最佳肥料和生物農(nóng)藥。該場利用沼液種植水芹菜，既減少化肥的使用，又免去農(nóng)藥的使用，實現(xiàn)有機蔬菜的生產(chǎn)。

水芹菜種植方式：水芹菜在9～10月進行移栽，年前收獲第一茬。3～5月收獲第二茬。利用沼液種植的水芹菜，大小勻稱、青綠無渣、無絲嫩脆、口感好、香氣濃，深受客戶青睞。樂平金園牧業(yè)有限公司總種植面積21.3hm2，有效的解決了近300名農(nóng)村勞動力的就業(yè)。綜合利用豬場沼液發(fā)展水芹菜種植業(yè)，發(fā)展“豬-沼-菜”三位一體的循環(huán)經(jīng)濟模式，使沼液成為了農(nóng)民致富的法寶。

3.2 效益分析

3.2.1 經(jīng)濟效益。水芹菜在8～9月進行移栽，年前收獲第一茬，0.067 hm3產(chǎn)量為7 007 kg，凈菜率為70%，平均售價5元/kg，收益約2.45萬元。3～5月收獲第二茬，平均產(chǎn)量約7 007kg，凈菜率為70%，平均售價1.5元/kg，收益約1.05萬元。每0.067hm2年產(chǎn)值為3.18萬元，該示范基地種植面積將近21.3 hm3，年產(chǎn)值達1 020萬元;在節(jié)省化肥及農(nóng)藥方面，該場以種植水芹菜為主，輪作一季水稻，據(jù)測算平均每年可節(jié)約化肥200kg左右，按每噸復合肥3 000元計算，每0.067hm2化肥需600元左右，基地種植面積達21.3hm2，可節(jié)約19萬元/年。

3.2.2 社會和生態(tài)效益。采用水芹菜新型人工濕地模式，加大對有機廢物的治理和綜合利用,調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),以更少的資源消耗、更低的環(huán)境污染,使有限的農(nóng)業(yè)自然資源能夠持續(xù)利用，對實現(xiàn)“實干興贛、綠色崛起”目標要求具有深遠而重大的意義。

樂平金園牧業(yè)有限公司年出欄商品豬2萬頭，年產(chǎn)生沼液約5.4萬m3，沼液中含有COD、氨氮、總磷約160t、15t和2.5t，不經(jīng)有效處理直接排放會對當?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生嚴重污染?；啬戤a(chǎn)水芹菜4 473t，根據(jù)陳微[18]、吳志勇[19]等研究結(jié)果推算，每年種植水芹菜消納的沼液為2.36萬m3，可以消納COD、氨氮、總磷約 70t、6.6t、1.09t。同時，公司采用“豬-沼-水芹菜”循環(huán)經(jīng)濟模式，有效解決化肥、農(nóng)藥對土壤的侵蝕和所造成的環(huán)境污染，增加了土壤養(yǎng)分和能量循環(huán)，提高了土壤保持養(yǎng)分和保持水的能力，彌補了礦物肥料的空缺增加生物種群的多樣化，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 討論與結(jié)論

4.1 施用沼液的土壤中的鉛、鉻、汞、砷、銅、鋅等重金屬含量經(jīng)跟蹤監(jiān)測均符合《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 15618-2008）的國家二級標準，其中，采集的豬場上游田間土壤樣本中銅、鋅重金屬含量值低于沼液灌溉土壤的含量值，說明沼液中銅、鋅重金屬在土壤中存在累積作用。但由于沼液成分的復雜性和土壤重金屬在土壤中的富集效應(yīng)和隱蔽效應(yīng)，因此，未來沼液在長期施用的過程中產(chǎn)生的重金屬復合污染效應(yīng)在土壤和作物重金屬含量的影響還需進一步探究。

4.2 本研究對沼液、水芹菜產(chǎn)品等進行跟蹤檢測后發(fā)現(xiàn)，鉛、鎘、鉻、汞、砷5種重金屬含量均低于《食品中污染物限量》（GB 2762-2012）標準規(guī)定，沼液中鉛的含量為0.0026，遠遠低于標準限值，土壤中的重金屬鉛含量低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 15618-2008）標準規(guī)定，但水芹菜中鉛含量卻略高于《食品中污染物限量》（GB 2762-2012）標準，分析水芹菜本身可能對重金屬鉛有一定富集能力，但富集機理尚不明確，有待后續(xù)試驗跟蹤分析。

4.3 在“沼液-水芹菜-水稻”輪作模式中，對于生長周期更長的水稻而言，由于水稻對重金屬的富集作用造成了部分重金屬含量明顯要高于水芹菜，且鉛、鎘、鉻重金屬存在不同程度的超標現(xiàn)象，分析認為“沼液-水芹菜-水稻”輪作模式值得進一步研究與推敲。

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