不同濃度豬場沼液對甜高粱產量及重金屬沉積的影響

吳義景 傅延如 張學道 蘇世廣 許娟 李慶崗

摘要 為研究不同豬場沼液濃度對甜高粱鮮草產量、水分、pH及重金屬沉積的影響，試驗分6組，分別用含沼液0（全水）、20%、40%、60%、80%、100%的溶液對甜高粱進行澆灌，每4 d澆灌1次，連續(xù)澆灌12次后，當株高3.5 m左右時進行甜高粱收割測產，并分析甜高粱全株鮮草的水分含量、pH、重金屬含量。結果表明，自播種至收割生長期75 d，澆灌量為5 994 t/hm2;甜高粱鮮草產量最高的是100%沼液組，為106.54 t/hm2，極顯著高于其他組（ P <0.01），且產量隨著沼液濃度的增加而增加;各組間鮮草水分含量和pH差異均不顯著（ P >0.05）;沼液澆灌增加了甜高粱鮮草中汞的含量，但未增加鉛、鉻、鎘和砷的含量，5種重金屬（鉛、汞、鉻、鎘、砷）在鮮草中的沉積量均低于國家標準限量值。因此，豬場沼液可作為甜高粱牧草的液體肥料進行澆灌，試驗用沼液的澆灌量應控制在6 000 t/hm2左右，甜高粱生長至株高3.5 m時的產量為102.0～106.5 t/hm2，其重金屬沉積均低于國標限量值，可作為畜禽飼養(yǎng)的青綠飼料，為甜高粱吸納沼液能力及鮮草用于青綠飼料的重金屬安全性研究提供基礎數(shù)據(jù)。

關鍵詞 豬;沼液;甜高粱;牧草;重金屬

中圖分類號 X 713? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）16-0115-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.16.030?? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Different Concentrations of Swine Biogas Slurry on the Yield and Heavy Metal Deposition of Sweet Sorghum

WU Yi-jing1， FU Yan-ru2， ZHANG Xue-dao3 et al? （1.Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine， Anhui Academy of Agricultural Sciences/Anhui Key Laboratory of Livestock and Poultry Product Safety Engineering， Hefei， Anhui 230031;2.Animal Husbandry and Veterinary Bureau in Dingyuan County， Chuzhou City of Anhui Province， Chuzhou， Anhui 233200;3.Ankang Agriculture and Animal Husbandry Co.， Ltd.in Dingyuan County， Chuzhou，Anhui 233200）

Abstract In order to study the effects of different concentrations of biogas slurry in pig farms on the yield， moisture content， pH and heavy metal deposition of sweet sorghum， 6 groups were designed， sweet sorghum was irrigated with the solution containing with 0（full water）， 20%， 40%， 60%， 80%， 100% biogas slurry respectively.Sweet sorghum was irrigated once every 4 days.After 12 consecutive irrigation， sweet sorghum was harvested when the plant height was about 3.5 m.The yield of sweet sorghum was measured， and the moisture content， pH， and heavy metal content of the fresh grass were measured.The results showed that during the 75 days from planting to harvesting， the irrigation amount was 5 994 t/hm2， The average yield of sweet sorghum fresh grass in 100% biogas slurry group was the highest（106.54 t/hm2）， which was extremely significantly higher than other groups （ P <0.01）， and the yield of sweet sorghum increased with the increase of biogas slurry concentration.The moisture content and pH of fresh grass in each group had no significant difference ?（P >0.05）.The biogas slurry irrigation increased the content of mercury in the fresh grass of sweet sorghum， but it did not increase the content of lead， chromium， cadmium and arsenic， and the amount of 5 kinds of heavy metals （lead， mercury， chromium， cadmium， arsenic） deposited in the fresh grass was lower than the national standard limit values.Therefore， biogas slurry of pig farm could be used as liquid fertilizer for sweet sorghum forage. The amount of biogas slurry used in this experiment should be controlled at about 6 000 t/hm2， and the yield of sweet sorghum was 102.0-106.5 t/hm2 when the plant height reached 3.5 m， the deposited amount of heavy metals were lower than the national standard limit values.Sweet sorghum could be used as green forage for livestock and poultry feeding， and the research results could provide basic data for studying the ability of sweet sorghum to absorb biogas slurry? and the safety of heavy metals used by fresh grass in green feed.

Key words Pig;Biogas slurry;Sweet sorghum;Forage;Heavy metals

沼液是禽畜糞尿經厭氧發(fā)酵后所產生的液體，直接的排放會給生態(tài)環(huán)境造成極大危害，而沼液無害化處理和利用已經成為制約我國養(yǎng)殖場可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。從養(yǎng)殖場循環(huán)經濟角度考慮，將沼液作為液體有機肥料還田是最直接和有效方式[1]。然而，不同養(yǎng)殖場的沼液性質不同，作為農作物或牧草的液體肥料需要考慮其安全性，尤其是重金屬的沉積問題。甜高粱作為禾本科植物，具有生物學產量高、莖稈多糖多汁、抗逆性強、適應性廣等優(yōu)點，是近年來國內外一種新型的糖料作物、能源作物和優(yōu)良的飼料作物。甜高粱不僅可作為畜禽養(yǎng)殖過程的青綠飼料，而且其生長過程中還可吸納大量沼液，減少養(yǎng)殖的糞污排放[2]。為了探討甜高粱生長過程中對不同濃度的豬場沼液吸納能力，沼液對甜高粱鮮草中的水分含量、pH及重金屬含量的影響，筆者在種植甜高粱過程中進行了不同濃度梯度的豬場沼液澆灌試驗，旨在研究不同沼液濃度對甜高粱鮮草產量、水分、pH及重金屬沉積的影響，對甜高粱吸納沼液能力及鮮草用于青綠飼料的安全性提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

甜高粱為進口種子;沼液為合肥市巢湖欄桿集鎮(zhèn)某豬場，該豬場正常存欄800頭母豬，自繁自養(yǎng)，常年存欄8 000～9 000頭，年出欄量在16 000頭左右。污水采用厭氧發(fā)酵罐，沼氣發(fā)電，沼液收集于黑膜上下覆蓋的塘中。

1.2 試驗方法

1.2.1 甜高粱種植。

在安徽省農業(yè)科學院畜牧獸醫(yī)研究所東山試驗基地（117.2°E，31.9°N）選擇良田667 m2，經過深耕40 cm，于2019年6月16日播種甜高粱，播種方法為穴播，株距25 cm，行距30 cm，每穴播種3～4粒。該田地未施任何基肥和化肥，于2019年8月30日收割測產，自播種至收割全期共75 d。

1.2.2 沼液澆灌。

試驗分為6組，每組3個重復，每個重復3行甜高粱，每個重復面積約10 m2（1.25 m×8 m）的地壟。出苗后除雜草1次，待幼苗生長至40 cm高時，開始澆灌不同濃度的沼液，2次澆灌沼液時間間隔4 d，每組沼液用容器按比例配好后進行澆灌，每次各組澆灌的總量相同，均為900 kg。

1.2.3 測定項目與方法。沼液原液的化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、總磷和總氮含量由北京中科光析化工技術研究所測定，沼液原液pH使用Testo 205型便攜式pH計進行測定。當甜高粱生長至第一葉片開始變黃時進行收割測產，對收割的新鮮甜高粱進行水分、pH和重金屬的測定。采用德國MA150C型鹵素水分測定儀測定甜高粱水分，將粉碎的甜高粱3～5 g放入水分測定儀烘干托盤中，105 ℃烘干至恒重，讀取水分含量;采用Testo 205型便攜式pH計測定甜高粱pH，將新鮮甜高粱汁液擠壓至試管中，將pH電極放入試管中進行測試，分別測定鉛、汞、鎘、鉻、砷的含量，其中鉛、汞、鉻、鎘分別采用國家標準GB/T 13080—2018[3]、GB/T 13081—2006[4]、GB/T 13082—1991[5]、GB/T 13088—2006[6]、GB/T 13079—2006[7]規(guī)定的方法進行測定，砷含量采用原子熒光光度法進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 平均產量、水分含量、pH及重金屬含量采用SPSS Statistics 21.0軟件進行統(tǒng)計與，并分析澆灌不同濃度沼液的組間差異性。

2 結果與分析

2.1 沼液性質及用量

經測定，試驗用于澆灌甜高粱試驗的豬場沼液COD含量為661.3 mg/L，BOD含量為384.5 mg/L，總磷含量為121.6 mg/L，總氮含量為366.8 mg/L，pH為7.6。

甜高粱自播種15 d后，每隔4 d澆灌1次，全期共澆灌12次，澆灌時在同一天上午進行，澆灌量每組每個重復均為500 kg，全期每個重復全期共澆灌6 000 kg。各組每個重復平均沼液量分別為0、1 200、2 400、3 600、4 800和6 000 kg（表1）。

2.2 產量

根據(jù)每組每個重復的實際面積和甜高粱產量計算平均產量，再分析各組間的差異顯著性。由表2可知，隨著沼液濃度的不斷增加，其甜高粱的產量也隨之增加。全水組、20%沼液組和40%沼液組間甜高粱產量差異不顯著（ P> 0.05）;40%沼液組與60%沼液組甜高粱產量差異不顯著（ P> 0.05），與80%沼液組差異顯著（ P< 0.05），與100%沼液組差異極顯著（ P< 0.01）;60%沼液組甜高粱產量顯著高于全水組和20%沼液組（ P< 0.05），與80%沼液組差異不顯著（ P> 0.05），極顯著低于100%沼液組（ P< 0.01）;80%沼液組甜高粱產量極顯著高于全水組和20%沼液組（ P< 0.01），顯著高于40%沼液組（ P< 0.05），與60%沼液組差異不顯著（ P> 0.05），極顯著低于100%沼液組（ P< 0.01）;100%沼液組甜高粱產量極顯著高于其他組（ P< 0.01），說明沼液澆灌可以提高甜高粱的產量。

2.3 水分含量和pH

牧草收割測產時將牧草粉碎后取樣，使用德國MA150C型水分測定儀105 ℃烘干至恒重時的水分含量，將粉碎的甜高粱用紗布包好擠壓汁液至燒杯中，用Testo 205型便攜式pH計測定pH。由表3可知，各組水分含量均為85%～87%，組間差異不顯著（ P> 0.05）;各組pH均為5.27～5.29，組間差異不顯著（ P> 0.05），說明澆灌不同濃度沼液對甜高粱全株水分含量和pH均無顯著影響。

2.4 重金屬含量

各組甜高粱的鉛、汞、鉻、鎘、砷含量見表4。由表4可知，甜高粱5種重金屬中鉻的含量最高，汞的含量最低，均低于國家標準《飼料衛(wèi)生標準》（GB 13078—2017）規(guī)定的限量值。鉛的含量以全水組的最高，且隨著沼液濃度的增加而降低;全水組均極顯著高于其他組（ P< 0.01）;20%沼液組極顯著高于40%沼液組、60%沼液組、80%沼液組和全沼液組（ P< 0.01）;40%沼液組顯著高于60%沼液組和80%沼液組（ P< 0.05），極顯著高于全沼液組（ P< 0.01）;60%沼液組與80%沼液組間差異

不顯著（ P> 0.05），顯著高于全沼液組（ P< 0.05）;80%沼液組顯著高于全沼液組（ P< 0.05）。鉻含量以全水組最高，為3.992 8 mg/kg，隨著沼液濃度的增加而降低;全水組與20%沼液組、40%沼液組間差異不顯著（ P> 0.05），顯著高于60%沼液組，極顯著高于80%沼液組和全沼液組（ P< 0.01）;20%沼液組與全水組、40%沼液組差異不顯著（ P> 0.05），極顯著高于60%沼液組、80%沼液組和全沼液組（ P< 0.01）;40%沼液組與60%沼液組間差異不顯著（ P> 0.05），顯著高于80%沼液組（ P< 0.05），極顯著高于全沼液組（ P< 0.01）;60%沼液組與80%沼液組間差異不顯著（ P> 0.05），顯著高于全沼液組（ P< 0.05）;80%沼液組與全沼液組差異不顯著（ P> 0.05）。汞含量以全沼液組最高（0.041 3 mg/kg），全水組汞含量最低（0.018 1 mg/kg），隨著沼液濃度的增加而呈升高趨勢;全水組顯著低于20%沼液組（ P< 0.05），極顯著低于40%沼液組、60%沼液組、80%沼液組和全沼液組（ P< 0.01）;20%沼液組極顯著低于40%沼液組、60%沼液組、80%沼液組和全沼液組（ P< 0.01）;40%沼液組與60%沼液組差異不顯著（ P> 0.05），極顯著低于80%沼液組和全沼液組（ P< 0.01）;60%沼液組顯著低于80%沼液組和全沼液組（ P< 0.05）;80%沼液組與全沼液組間差異不顯著（ P> 0.05）。鎘含量以全水組最高（0.070 2 mg/kg），60%沼液組鎘含量最低（0.020 5 mg/kg），含不同濃度沼液的試驗組均低于全水組，除60%沼液組外，鎘含量隨著沼液濃度的增加而降低;除80%沼液組與40%沼液組、全沼液組間差異不顯著（ P> 0.05）外，其他組間均存在極顯著差異（ P< 0.01）。砷含量以全水組最高（1.006 0 mg/kg），全沼液組最低（0.826 7 mg/kg），砷含量隨著沼液濃度的增加而呈下降趨勢;全水組顯著高于20%沼液組（ P< 0.05），極顯著高于40%沼液組、60%沼液組、80%沼液組和全沼液組（ P< 0.01）;20%沼液組與40%沼液組間差異不顯著（ P> 0.05），與60%沼液組、80%沼液組和全沼液組差異極顯著（ P< 0.01）;40%沼液組與60%沼液組、80%沼液組差異不顯著（ P> 0.05），極顯著高于全沼液組（ P< 0.01）;60%沼液組與80%沼液組間差異不顯著（ P> 0.05），顯著高于全沼液組（ P< 0.05）;80%沼液組與全沼液組間差異不顯著（ P> 0.05）。

3 討論與結論

3.1 討論 該試驗中每組甜高粱均以定量的形式進行澆灌，全期共12次，總吸納量6 000 kg，吸納量為5 994 t/hm2。筆者在定量澆灌過程中發(fā)現(xiàn)，甜高粱地仍有潛力吸納更多的沼液或污水，因此在甜高粱生長期內吸納沼液或污水量在400 t以上，按照此澆灌量，各組甜高粱在生長期內未發(fā)現(xiàn)燒苗現(xiàn)象，而且長勢更好，說明甜高粱具有強大的沼液吸納能力。

豬沼液中富含大量的有機質、氮、磷等物質，可作為優(yōu)質有機肥，用于蔬菜、糧食作物和經濟作物種植[8-11]。對于沼液的施用量對植物的產量的影響方面，研究結果不盡相同。謝善松等[10]研究表明牧草澆灌沼液存在上限值，當澆灌量達到限量值以上時，產量反而下降。伍鈞等[11]研究發(fā)現(xiàn)，玉米產量隨著沼液施用量的增加而增加。該試驗將不同濃度的豬沼液用于牧草甜高粱的生長過程，結果表明甜高粱植株鮮草產量隨著沼液濃度的增加而顯著增加，以原沼液澆灌組產量最高。

牧草的水分含量和pH直接影響其作為青綠飼料的營養(yǎng)水平和適口性，因此該試驗測定了新鮮甜高粱的水分和pH，結果表明不同濃度沼液澆灌對甜高粱鮮草的水分和pH無明顯影響，各組間均差異不顯著。

牧草的重金屬含量直接影響著作為青綠飼料飼喂畜禽等動物的安全性。該試驗結果表明，在連續(xù)澆灌12次不同濃度沼液后，各組甜高粱全株鮮草中5種重金屬的含量遠低于國家標準規(guī)定的限量值，因此沼液澆灌牧后的牧草不存在飼用超標問題，可用于畜禽的青綠飼料，從而節(jié)約飼料成本。

3.2 結論

通過不同濃度沼液澆灌甜高粱牧草地發(fā)現(xiàn)，隨著沼液濃度的增加，甜高粱鮮草產量越高，各組鮮草水分和pH無顯著差異，沼液澆灌增加了甜高粱鮮草中汞的含量，但未增加鉛、鉻、鎘和砷的含量，5種重金屬（鉛、汞、鉻、鎘、砷）在鮮草中的沉積量均低于國家標準限量值，可作為畜禽飼養(yǎng)的青綠飼料。

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