不同原料沼氣池沼液主要養(yǎng)分含量差異及農(nóng)用風(fēng)險分析

王 科，張 成，李 浩，鐘文挺，卿秋靜，孫 娟，李紀(jì)堂

(成都市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，四川 成都 610041)

沼液是沼氣發(fā)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(yōu)質(zhì)的有機液體肥料，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有極高的應(yīng)用價值[1-2]。施用沼肥可改良土壤肥，優(yōu)化土壤營養(yǎng)環(huán)境，提高化肥利用效率，降低病蟲害的發(fā)生率，減少化肥農(nóng)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(huán)境污染，影響農(nóng)作物品質(zhì)[6]。因此，沼液中的重金屬含量變化也值得關(guān)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(yǎng)分差異及重金屬污染風(fēng)險，旨在為沼液的安全利用提供指導(dǎo)及數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

試驗選取成都市內(nèi)的養(yǎng)牛場、養(yǎng)豬場及一般農(nóng)戶3種不同原料沼氣池進(jìn)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(yán)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(tǒng)計與分析

運用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同原料沼氣池沼液的pH值和養(yǎng)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(shù)均低于10.0%，變化幅度均較小，沼液pH值高低順序為：一般農(nóng)戶>養(yǎng)牛場>養(yǎng)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(xiàn)為一般農(nóng)戶>養(yǎng)豬場>養(yǎng)牛場；沼液全氮含量養(yǎng)牛場>一般農(nóng)戶>養(yǎng)豬場，養(yǎng)牛場沼液全氮含量分別比一般農(nóng)戶、養(yǎng)豬場高25.0%、16.3%，沼液全氮主要由銨態(tài)氮、有機氮等速效氮為主[7]，因此在缺氮土壤或菜地施用養(yǎng)牛場沼液效果較好；沼液全磷含量養(yǎng)豬場>一般農(nóng)戶>養(yǎng)牛場，養(yǎng)豬場沼液全磷含量遠(yuǎn)高于其他兩類，是養(yǎng)牛場1.80倍，一般農(nóng)戶的1.46倍，這可能與豬飼料中磷素含量較高有關(guān)，因而養(yǎng)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(nóng)戶>養(yǎng)牛場>養(yǎng)豬場，一般農(nóng)戶沼氣池沼液全鉀含量分別比養(yǎng)牛場高23.9%，比養(yǎng)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(nóng)戶沼氣池沼液；沼液總養(yǎng)分含量養(yǎng)牛場>一般農(nóng)戶>養(yǎng)豬場，養(yǎng)牛場沼液營養(yǎng)總量最多且各養(yǎng)分比例較合理。

從沼液養(yǎng)分的周年變異強度來看，養(yǎng)牛場表現(xiàn)為：全磷>有機碳>全鉀>全氮，全氮周年含量最為穩(wěn)當(dāng)；養(yǎng)豬場表現(xiàn)為：全鉀>有機碳>全磷>全氮，全氮周年含量最為穩(wěn)定；一般農(nóng)戶表現(xiàn)為：全磷>有機碳>全氮>全鉀，全鉀周年含量最為穩(wěn)定。

表1 不同原料沼氣池沼液的pH值和養(yǎng)分含量的描述性統(tǒng)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(tǒng)計見表2。養(yǎng)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(shù)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(yǎng)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(guī)律與養(yǎng)牛場一致，變異系數(shù)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(nóng)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(guī)律與養(yǎng)牛場及養(yǎng)豬場有一定差異，變異系數(shù)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(shù)重金屬含量(Cd、Pb、As、Cr、Cu)均表現(xiàn)為：養(yǎng)豬場沼液>養(yǎng)牛場沼液>一般農(nóng)戶沼液，這可能與3種沼液的物料來源及飼料用量有關(guān)，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(yǎng)豬場以飼料為主，玉米、稻糠為輔；而養(yǎng)牛場的飼料主要以豆粕、酒糟、農(nóng)作物秸稈為主，飼料為輔；一般農(nóng)戶沼氣池投入物料為人畜禽(主要為豬糞、雞糞)糞便，飼養(yǎng)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(tǒng)計

2.3 不同原料沼氣沼液農(nóng)用風(fēng)險

根據(jù)沼肥施用技術(shù)規(guī)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(yuǎn)低于這2項標(biāo)準(zhǔn)，符合沼液農(nóng)用的條件。如按照農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(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(dāng)沼液用于高量灌溉時，還是存在一定的重金屬污染風(fēng)險，需要控制其用量，特別是來自養(yǎng)豬場的沼液。

表3 農(nóng)田灌溉水主要污染物允許值

3 結(jié)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(yǎng)分含量也有較大差異，在施用過程中應(yīng)在注意這些差別：一般農(nóng)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(yǎng)牛場沼液全氮含量高且養(yǎng)分總量大，養(yǎng)分比例合理，適宜在缺氮土壤或菜地上施用；養(yǎng)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(shù)重金屬含量(Cd、Pb、As、Cr、Cu)由高至低依次為：養(yǎng)豬場沼液>養(yǎng)牛場沼液>一般農(nóng)戶沼液，這可能與3種養(yǎng)殖場的飼料用量有關(guān)。根據(jù)沼肥施用技術(shù)規(guī)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(nóng)用的條件，但當(dāng)沼液被用于高量灌溉時，應(yīng)當(dāng)控制用量，特別是來自養(yǎng)豬場的沼液。