沼液主要養(yǎng)分含量特征分析

董頤瑋 梁棟 李丹陽(yáng) 靳紅梅

摘要：? 農(nóng)村沼氣發(fā)展是推進(jìn)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化利用的重要途徑。沼液具有資源屬性，為全面掌握沼液全國(guó)尺度的主要養(yǎng)分含量特征，本研究收集了近二十年在中國(guó)發(fā)表的關(guān)于沼液還田的研究論文，挖掘了以豬糞、牛糞、雞糞等為發(fā)酵原料的沼氣工程及農(nóng)村戶(hù)用沼氣池所產(chǎn)生的沼液樣本的主要養(yǎng)分（TN、TP和TK）含量與其速效養(yǎng)分含量等理化指標(biāo)，進(jìn)一步分析了全國(guó)不同區(qū)域、不同發(fā)酵原料的沼液的主要養(yǎng)分含量特征。研究發(fā)現(xiàn)，全國(guó)范圍內(nèi)豬糞沼液中TN、TP和TK平均含量為 1 166.71 ??mg/L 、291.60 ?mg/L 和 1 144.26 ??mg/L ;牛糞沼液中TN、TP和TK平均含量分別為 1 488.59 ??mg/L 、 561.67 ??mg/L 和 1 679.10 ??mg/L ;雞糞沼液中TN、TP和TK平均含量分別為 3 226.13 ??mg/L 、959.71 ?mg/L 和 2 858.31 ??mg/L ;戶(hù)用沼氣池沼液中TN、TP和TK平均含量分別為1 369.31 ?mg/L 、665.90 ?mg/L 、 1 240.21 ??mg/L 。豬糞沼液中NH +? 4 -N和NO -? 3 -N含量分別占TN含量的51.2%和5.8%，DP含量占TP含量的89.6%，DK含量占TK含量的86.2%，分析結(jié)果表明沼液中氮、磷和鉀的總量與其速效養(yǎng)分含量間存在顯著 （ P < 0.05）的正相關(guān)關(guān)系。不同地區(qū)沼液中的養(yǎng)分含量存在明顯差異，在區(qū)域尺度上分析土地承載力和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)充分考慮地區(qū)間不同沼液中養(yǎng)分含量的差異性。本研究結(jié)果對(duì)推動(dòng)沼液合理資源化，準(zhǔn)確評(píng)估區(qū)域環(huán)境承載力，有效防控區(qū)域環(huán)境污染具有重要意義。

關(guān)鍵詞：? 沼液; 養(yǎng)分含量; 特征分析

中圖分類(lèi)號(hào)：? S141.4??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A??? 文章編號(hào)：? 1000-4440（2021）05-1206-09

Characteristic analysis of main nutrient content in biogas slurry

DONG Yi-wei? 1，2 ， LIANG Dong? 1，3，4 ， LI Dan-yang? 1，3 ， JIN Hong-mei? 1，2，3，4

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing 210014， China; 2.School of Environment and Safety Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang 212013， China; 3.Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization， Nanjing 210095， China; 4.Key Laboratory of Crop and Livestock Integrated Farming， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Nanjing 210014， China）

Abstract：? The development of rural biogas is an important way to promote the resource utilization of agricultural organic waste. Biogas slurry has resource attributes. In order to fully grasp the characteristics of main nutrient content in biogas slurry at the national scale， this study collected domestic research papers on the return of biogas slurry to the field in the past two decades， and excavated the use of pig manure cow manure， and chicken manure. The contents of main nutrients （TN， TP and TK） in biogas slurry samples produced by biogas projects and rural household biogas digesters were explored， and the main nutrient content characteristics of biogas slurry with different fermentation raw materials in different regions of China were further analyzed. It was found that the average contents of TN， TP and TK in pig manure biogas slurry were ?1 166.71 ??mg/L ， 291.60 ?mg/L ?and ?1 144.26 ??mg/L . The average contents of TN， TP and TK in cow manure biogas slurry were ?1 488.59 ??mg/L ， 561.67 ?mg/L ?and ?1 679.10 ??mg/L . The average contents of TN， TP and TK in chicken manure biogas slurry were ?3 226.13 ??mg/L ， 959.71 ?mg/L ?and ?2 858.31 ??mg/L . The average contents of TN， TP and TK in the household biogas digesters were ?1 369.31 ??mg/L ， 665.90 ?mg/L ?and ?1 240.21 ??mg/L . The contents of NH +? 4 -N and NO -? 3 -N in the pig manure biogas slurry accounted for 51.2% and 5.8% of the TN content， respectively， the DP content accounted for 89.6% of the TP content， and the DK content accounted for 86.2% of the TK content. The results showed that the total contents of nitrogen， phosphorus and potassium in biogas slurry were positively correlated with their available nutrient contents. The nutrient content of biogas slurry in different regions was significantly different. When analyzing land carrying capacity and environmental risk assessment at regional scale， the differences of nutrient content in different biogas slurry should be fully considered. The results of this study are of great significance for promoting the rational utilization of biogas slurry， accurately assessing the regional environmental carrying capacity， and effectively preventing and controlling regional environmental pollution.

Key words：? biogas slurry; nutrient content; characteristic analysis

農(nóng)村沼氣發(fā)展是推進(jìn)各類(lèi)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源化利用的有效途徑，也是推進(jìn)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展，建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的重要抓手? [1] 。2016年以來(lái)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部結(jié)合農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展行動(dòng)、有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)，不斷推動(dòng)農(nóng)村沼氣轉(zhuǎn)型升級(jí)，重點(diǎn)支持建設(shè)了 1 423 處規(guī)模化大型沼氣工程和64處生物天然氣工程? [2-3] 。截至2017年底，全國(guó)建設(shè)的沼氣工程達(dá) 1.13× 10? 5 處，總沼池容積為 2.07× 10? 7 ?m? 3 ，年產(chǎn)沼氣為 2.61× 10? 9 ?m? 3 ，供氣戶(hù)數(shù)達(dá)到 1.98× 10? 7 戶(hù)，年發(fā)電量為 7.6× 10? 8 ??kW·h?? [4] 。這對(duì)優(yōu)化國(guó)家能源結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)國(guó)家能源安全保障能力發(fā)揮了積極作用。畜禽糞便、作物秸稈、尾菜、農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物和農(nóng)村生活垃圾及污水等有機(jī)廢棄物是沼氣發(fā)酵原料的主要來(lái)源。十三五期間，全國(guó)每年可用于沼氣生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)廢棄物資源總量超過(guò) 1.4× 10? 9 ?t，可產(chǎn)生天然氣 7.36× 10? 10 ?m? 3 ，可替代約 8.76× 10? 7 ?t標(biāo)準(zhǔn)煤? [2] 。

沼氣發(fā)酵后的液體和固體殘留物分別稱(chēng)為沼液和沼渣? [5] 。據(jù)測(cè)算，截至2019年，中國(guó)年產(chǎn)沼液及沼渣已超過(guò) 4× 10? 8 ?t。沼液占發(fā)酵殘留物總量的90%以上，由于其產(chǎn)生數(shù)量大、儲(chǔ)運(yùn)成本高、達(dá)標(biāo)處理難、商品化價(jià)值低等特點(diǎn)，存在嚴(yán)重的二次污染等問(wèn)題，沼液的處理和利用一直以來(lái)都是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)? [6-8] 。沼液具有資源屬性，含有大量的氮、磷和鉀等營(yíng)養(yǎng)元素、豐富的微量元素及對(duì)作物有益的物質(zhì)，因此可用于生產(chǎn)有機(jī)肥，適時(shí)適量還田利用有利于保障農(nóng)田可持續(xù)生產(chǎn)能力? [9] 。國(guó)內(nèi)外大量研究結(jié)果表明，沼液還田可提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，改善土壤條件? [10] ，部分或全量替代無(wú)機(jī)肥料? [11] ，是實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)農(nóng)業(yè)的重要橋梁。盡管近年來(lái)有關(guān)中國(guó)沼液農(nóng)田利用的研究逐年增加，但現(xiàn)有沼氣工程面臨著原料保障難、工程科技含量不高、資源綜合利用率低等瓶頸? [12] ，導(dǎo)致各地區(qū)沼氣發(fā)酵原料種類(lèi)、發(fā)酵工藝及沼液貯存方式多樣，入田沼液的理化性質(zhì)（特別是養(yǎng)分含量）差異巨大。因此，全面掌握全國(guó)尺度的沼液主要養(yǎng)分含量特征，對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估區(qū)域環(huán)境承載力、有效防控區(qū)域環(huán)境污染具有重要意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在地區(qū)尺度上對(duì)沼液理化特性開(kāi)展了一些研究。例如，靳紅梅等? [13] 對(duì)江蘇省21個(gè)規(guī)模化養(yǎng)豬場(chǎng)和奶牛場(chǎng)內(nèi)大型沼氣工程的沼液樣本進(jìn)行了基本理化特性分析，發(fā)現(xiàn)沼液中總氮（TN）含量分別集中在 400～ 900 ?mg/L 和 200～ 400 ?mg/L ，其中銨態(tài)氮占總氮量的70%以上，總磷（TP）含量分別集中在 30～ 100 ?mg/L 和300 ?mg/L 以上，可溶性磷含量變異較大;總鉀（TK）含量分別集中在 100～ 500 ?mg/L 和500 ?mg/L 以上，且速效養(yǎng)分占比較大。鐘攀等? [14] 發(fā)現(xiàn)重慶地區(qū)沼液中TN、TP和TK含量的均值分別為448.1 ?mg/L 、120.0 ?mg/L 和630.3 ?mg/L ，其中水溶性氮、磷和鉀的含量分別占其全量的 69.4%～ 95.1%、 6.1%～ 91.8%和 60.8%～ 99.7%。呂錦萍等? [15] 研究新疆博州地區(qū)豬糞和牛羊糞為發(fā)酵原料的沼液，發(fā)現(xiàn)沼液中TN為 687～ 705 ?mg/kg ，TP為 43～ 98 ?mg/kg ，TK為 417～? 3 540 ??mg/kg 。倪中應(yīng)等? [16] 發(fā)現(xiàn)華東地區(qū)畜禽糞便沼液中的NH +? 4 -N占TN的 46.42%～ 92.86%;前人研究普遍發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵原料、沼氣工程運(yùn)行狀況等對(duì)沼液理化性狀影響顯著，但目前尚未有全國(guó)范圍內(nèi)沼液養(yǎng)分特征的研究?；诖?，本研究收集了近二十年國(guó)內(nèi)發(fā)表的關(guān)于沼液還田的研究論文，以豬糞、牛糞、雞糞等不同發(fā)酵原料的沼氣工程及農(nóng)村戶(hù)用沼氣池所產(chǎn)生的沼液樣本作為數(shù)據(jù)來(lái)源，挖掘沼液中主要養(yǎng)分含量（TN、TP和TK）及其速效養(yǎng)分含量等理化指標(biāo)，進(jìn)一步分析全國(guó)不同區(qū)域、不同發(fā)酵原料沼液的主要養(yǎng)分含量特征，旨在推動(dòng)沼液資源化，減少化肥施用? [17] 。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究以中文文獻(xiàn)報(bào)道的入田沼液為研究對(duì)象，以其中的總氮、銨態(tài)氮（NH +? 4 -N）、硝態(tài)氮（NO -? 3 -N）、總磷、溶解性磷（DP）、總鉀和速效鉀（DK）等養(yǎng)分含量為主要分析指標(biāo)。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源及篩選

本研究以中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）作為研究數(shù)據(jù)來(lái)源，對(duì)中國(guó)近20年有關(guān)沼液還田的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索。以“沼液”+“農(nóng)業(yè)廢棄物”為關(guān)鍵字和主題進(jìn)行檢索，檢索范圍為全部期刊，時(shí)間范圍為2000年1月-2019年12月，共檢索出文獻(xiàn)750篇。在此基礎(chǔ)上，刪除與主題不相關(guān)或無(wú)沼液養(yǎng)分含量信息的文獻(xiàn)后，共獲得有效文獻(xiàn)282篇。其中，分析以豬糞、牛糞和雞糞等畜禽糞便為主要發(fā)酵原料的沼液的文獻(xiàn)，分別有185篇、41篇和19篇;少數(shù)發(fā)酵原料為農(nóng)作物秸稈和人糞尿等戶(hù)用生活垃圾，它們通常作為混合發(fā)酵原料進(jìn)入戶(hù)用沼氣池，此類(lèi)文獻(xiàn)共37篇。本研究將沼液劃分為4類(lèi)，即以豬糞為發(fā)酵原料的沼液（PM）、以牛糞為發(fā)酵原料的沼液（DM）、以雞糞為發(fā)酵原料的沼液（CM）和以秸稈、人糞尿等戶(hù)用生活垃圾混合物為發(fā)酵原料的沼液（MM）。

由于沼液主要來(lái)源于濕發(fā)酵或半干發(fā)酵工藝，發(fā)酵濃度（ TS ）一般在20%以?xún)?nèi)? [18-19] ，因此，沼液中TN、TP和TK的總量不應(yīng)高于發(fā)酵原料自身TN、TP和TK含量的20%，否則視為異常值。在對(duì)文獻(xiàn)中相關(guān)數(shù)據(jù)提取和整理的過(guò)程中，首先對(duì)超過(guò)閾值的數(shù)值進(jìn)行剔除。豬糞、牛糞和雞糞的養(yǎng)分含量參考李書(shū)田等? [20] 的研究數(shù)據(jù)，戶(hù)用混合發(fā)酵原料的養(yǎng)分含量以人糞尿?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)? [21] ，詳見(jiàn)表1。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Office Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì);利用IBM SPSS 26 v.軟件對(duì)不同類(lèi)型沼液及不同地區(qū)沼液的各指標(biāo)的差異進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA），均值比較采用Duncans新復(fù)極差法，顯著性水平? P = 0.05;沼液中TN與銨態(tài)氮和硝態(tài)氮間的關(guān)系、TP與可溶性磷間的關(guān)系、TK與速效鉀間的關(guān)系采用線性回歸分析;采用Origin 2018軟件（OriginLab，Northampton，USA）進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域?yàn)槿珖?guó)范圍，其中香港特別行政區(qū)、臺(tái)灣地區(qū)和澳門(mén)特別行政區(qū)缺少相關(guān)數(shù)據(jù)，因此，研究區(qū)域主要分布在31個(gè)?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）? [22] 。按地理區(qū)劃分為：東北區(qū)，包括黑龍江省、吉林省、遼寧省;華北區(qū)，包括河北省、山西省、北京市、天津市和內(nèi)蒙古自治區(qū);華東區(qū)，包括江蘇省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山東省和上海市;華南區(qū)，包括廣東省、海南省和廣西壯族自治區(qū);華中區(qū)，包括湖北省、湖南省、河南省;西北區(qū)，包括陜西省、甘肅省、青海省、新疆維吾爾自治區(qū)和寧夏回族自治區(qū);西南區(qū)，包括重慶市、四川省、貴州省、云南省和西藏自治區(qū)。全國(guó)各地區(qū)沼液文獻(xiàn)來(lái)源分布如圖1所示。對(duì)于PM，華東區(qū)研究數(shù)量最多，占比為42.16%，華中區(qū)次之，占比為16.22%，東北區(qū)最少，占比為3.78%;對(duì)于DM，西南區(qū)和西北區(qū)研究數(shù)量最多，占比均為21.95%，華北區(qū)和華東區(qū)次之，占比均為19.51%，華中區(qū)最少，占比為4.88%，華南區(qū)無(wú)相關(guān)文獻(xiàn);對(duì)于CM，華東區(qū)研究數(shù)量最多，占比為36.84%，華北區(qū)和華中區(qū)次之，占比均為21.05%，西北區(qū)和西南區(qū)最少，占比均為10.53%，東北區(qū)和華南區(qū)無(wú)相關(guān)文獻(xiàn)。對(duì)于MM，西北區(qū)研究數(shù)量最多，占比為37.84%，華北區(qū)次之，占比為18.92%，華中區(qū)和西南區(qū)最少，占比均為5.41%，東北區(qū)無(wú)相關(guān)文獻(xiàn)。全國(guó)范圍內(nèi)沼液研究的地區(qū)分布特征與區(qū)域養(yǎng)殖格局、氣候條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和居民生產(chǎn)生活方式等密切相關(guān)。華東區(qū)和華中區(qū)是生豬和禽類(lèi)養(yǎng)殖的重點(diǎn)區(qū)域，西南區(qū)和西北區(qū)是肉牛和奶牛養(yǎng)殖的重點(diǎn)區(qū)域，沼氣工程是畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理的重要環(huán)節(jié)? [13] ，因此這些地區(qū)有關(guān)PM、DM和CM的研究最多;西北區(qū)能源緊缺，戶(hù)用沼氣池推廣較早，因此有關(guān)MM的研究較多;而東北區(qū)關(guān)于沼液的研究相對(duì)較少，主要是由于該區(qū)域氣候寒冷，難以達(dá)到沼氣發(fā)酵所需的反應(yīng)溫度，因此應(yīng)用受到限制。

2.2 不同類(lèi)型沼液的特性

2.2.1 pH值? 由表2可知，全國(guó)范圍內(nèi)，PM的pH范圍為 4.23～ 9.20，均值為7.46;DM的pH范圍為 6.10～ 9.20，均值為7.72;CM的pH范圍為 7.36～ 8.50，均值為8.01;MM的pH范圍為6.15～8.20，均值為7.37。所有沼液均呈弱堿性，與前人的研究結(jié)果相一致? [13-15] ，厭氧消化過(guò)程中體系中NH +? 4 -N含量較高導(dǎo)致沼液偏堿性? [23] 。不同類(lèi)型沼液的pH由高到低依次為： CM>? DM>? PM> MM。以雞糞為發(fā)酵原料的沼液pH最高，顯著高于PM和MM（? P < 0.05），這主要與原料自身特性有關(guān)。雞糞中的氮素含量高于其他動(dòng)物糞便，厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生更多的NH +? 4 -N? [23] ，因此CM的pH高于其他類(lèi)型沼液。

2.2.2 總氮及其各形態(tài)氮含量? 如表2所示，PM的TN含量范圍為 0.80～? 7 280.00 ??mg/L ，均值為 1 166.71 ??mg/L ;DM的TN含量范圍為 32.00～? 6 500.00 ??mg/L ，均值為1 488.59 ?mg/L ;CM的TN含量范圍為 400.00～? 5 700.00 ??mg/L ，均值為 3 226.13 ??mg/L ;MM的TN含量范圍為 0.04～? 5 900.00 ??mg/L ，均值為 1 369.31 ??mg/L ?？梢?jiàn)，全國(guó)范圍內(nèi)沼液中TN含量差異較大。不同類(lèi)型沼液的TN含量由高到低依次為： CM>? DM>? MM> PM。CM中TN含量顯著高于PM、DM和MM （ P < 0.05），主要原因是雞糞中TN含量明顯高于豬糞、牛糞和人糞尿? [24] 。

沼液中的總氮主要由NH +? 4 -N和NO -? 3 -N組成，它們也是作物生長(zhǎng)需要的氮源? [25] 。全國(guó)范圍內(nèi)，沼液中NH +? 4 -N的含量均值穩(wěn)定在 490～ 600 ?mg/L 。其中，PM中NH +? 4 -N含量最高，為597.53 ?mg/L ，占其TN含量的51.2%;MM次之，為519.15 ?mg/L ，占其TN含量的33.1%;DM最低，為493.47 ?mg/L ，占其TN含量的37.9%。倪中應(yīng)等? [16] 發(fā)現(xiàn)華東區(qū)畜禽糞便沼液中的NH +? 4 -N含量占TN含量的 46.4%～ 92.9%;靳紅梅等? [13] 發(fā)現(xiàn)江蘇省大型沼氣工程豬糞沼液和牛糞沼液中NH +? 4 -N含量分別占TN含量的 71.8%～ 98.8%和 73.3%～ 92.6%。可見(jiàn)，大型沼氣工程發(fā)酵工藝較為先進(jìn)，運(yùn)行操作規(guī)范，發(fā)酵原料消化充分，氮元素轉(zhuǎn)化完全，因此產(chǎn)生的沼液中NH +? 4 -N含量占比大。本研究與已有研究相比，NH +? 4 -N含量占TN含量的比例普遍偏低，這可能是由于全國(guó)范圍內(nèi)沼液來(lái)源較為復(fù)雜，各地區(qū)間發(fā)酵原料特性、發(fā)酵工藝和運(yùn)行條件等差別較大，部分中小型沼氣工程對(duì)原料的消化不完全，因此NH +? 4 -N含量占比較低。

沼液中NO -? 3 -N的占比較低，已有的研究結(jié)果表明其含量占TN含量的比例不超過(guò)1%? [16] 。本研究的整理結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PM、DM中NO -? 3 -N的平均含量分別為67.84 ?mg/L 和71.53 ?mg/L ，占其TN含量的比例分別為5.8%和4.8%，與前人的研究結(jié)果相比，整體數(shù)值偏高。這是由于相當(dāng)數(shù)量的沼液樣本來(lái)自于露天的沼液貯存池，沼液長(zhǎng)期暴露在空氣中易發(fā)生氧化反應(yīng)，同時(shí)其中的NH +? 4 -N可能通過(guò)硝化細(xì)菌的作用轉(zhuǎn)化成NO -? 3 -N? [26] ，因此導(dǎo)致NO -? 3 -N含量占比增加。

2.2.3 總磷及速效磷（DP）含量? 如表2所示，PM的TP含量范圍為 0.54～? 2 220.50 ??mg/L ，均值為 291.60 ??mg/L ;DM的TP含量范圍為 10.00～? 3 700.00 ??mg/L ，均值為561.67 ?mg/L ;CM的TP含量范圍為 49.00～? 4 650.00 ??mg/L ，均值為959.71 ?mg/L ;MM的TP含量范圍為 0.03～? 3 900.00 ??mg/L ，均值為665.90 ?mg/L ?？梢?jiàn)，全國(guó)范圍內(nèi)沼液中TP含量差異極大，這可能是由于沼液貯存及前處理?xiàng)l件的差異所致。沼液中的磷元素與鈣、鎂、鐵等離子結(jié)合生成磷酸鹽沉淀，極易由液相向固相轉(zhuǎn)移? [27-28] ，在后續(xù)沉淀過(guò)程中會(huì)因顆粒沉降作用而導(dǎo)致沼液中TP含量的大幅削減? [29] 。因此，不同取樣時(shí)間和處理過(guò)程會(huì)導(dǎo)致沼液中TP含量的巨大差異。不同類(lèi)型沼液中TP含量依次為： CM>? MM>? DM> PM。CM中TP含量最高，主要原因是雞糞中TP含量高? [30] 。CM中TP含量顯著高于PM （ P < 0.05）。

可溶性無(wú)機(jī)磷? [31] 是植物可吸收的磷的主要形態(tài)。由表2可知，全國(guó)范圍內(nèi)，PM、DM和MM中DP含量的平均值分別為261.40 ?mg/L 、416.88 ?mg/L 和76.68 ?mg/L ，其中，PM的DP含量占其TP含量的89.6%，DM的DP含量占其TP含量的74.2%，說(shuō)明沼液可以為作物生長(zhǎng)提供較多有效的磷資源。但同時(shí)，DP具有較大的移動(dòng)性，在沼液施用過(guò)程中要防止其流失造成水體污染? [32] 。DP數(shù)據(jù)差異較大，這主要是由于磷素轉(zhuǎn)化較為復(fù)雜，前期研究發(fā)現(xiàn)，DP在吸附到固相的同時(shí)，也發(fā)生著固相中水溶態(tài)磷轉(zhuǎn)化為難溶態(tài)磷的過(guò)程? [28] 。

2.2.4 總鉀及速效鉀（DK）含量? 如表2所示，全國(guó)范圍內(nèi)，PM、DM、CM和MM中TK的含量平均值分別為 1 144.26 ??mg/L 、 1 679.10 ??mg/L 、 2 858.31 ??mg/L 和 1 240.21 ??mg/L 。以雞糞為發(fā)酵原料的沼液TK含量最高，顯著高于PM、DM和MM （ P < 0.05）。這主要是由于雞糞中的鉀元素含量遠(yuǎn)高于其他糞便? [21] 。

鉀的溶解性較大，PM中DK的含量平均值為986.47 ?mg/L ，占其TK含量的86.2%;DM中DK的含量平均值為 1 418.33 ??mg/L ，占其TK含量的84.5%;MM中DK的含量平均值為764.73 ?mg/L ，占其TK含量的61.7%。這與倪中應(yīng)等? [16] 的研究結(jié)果基本一致，他們發(fā)現(xiàn)DK含量占TK含量的比例為 63.14%～ 95.48%。可見(jiàn)，沼液中的鉀具有較高的生物有效性，是農(nóng)田良好的鉀肥來(lái)源。

2.2.5 沼液中主要養(yǎng)分總含量與其速效養(yǎng)分含量間的關(guān)系? 以PM為例，從統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)中提取氮、磷和鉀的總量及其各形態(tài)含量的完整數(shù)據(jù)串進(jìn)行相關(guān)性分析，以指示變量間的相互關(guān)系及其緊密程度? [33] 。結(jié)果表明，TN含量與NH +? 4 -N含量和NO -? 3 -N含量之間均呈極顯著正相關(guān) （ P < 0.01），Pearson相關(guān)系數(shù)分別為0.798和0.832。TN含量與NH +? 4 -N含量和NO -? 3 -N含量之間的預(yù)測(cè)回歸模型分別為：? Y=? 1.93x- 143.68 （圖2A）和? Y=? 4.15x+ 476.29 （圖2B）。TP含量和DP含量之間呈極顯著 （ P < 0.01）正相關(guān)，Pearson相關(guān)系數(shù)為0.949，預(yù)測(cè)回歸方程為? Y? =? 1.57x+ 189.22 （圖2C）。TK含量和DK含量之間呈極顯著正相關(guān) （ P < 0.01），Pearson相關(guān)系數(shù)為0.846，預(yù)測(cè)回歸方程為? Y? =? 0.82x+ 788.30 （圖2D）。這表明以豬糞為發(fā)酵原料的沼液中氮、磷和鉀的總量與其速效養(yǎng)分含量間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，對(duì)后續(xù)的資源化利用潛力和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有指導(dǎo)意義。

2.3 不同區(qū)域沼液的養(yǎng)分特征

2.3.1 TN含量特征? 由圖3可知，各地區(qū)豬糞沼液中TN含量的中值和平均值均小于 1 500 ??mg/L ，且平均值大于中值，說(shuō)明各地區(qū)豬糞沼液中TN含量的數(shù)據(jù)中偏小的數(shù)據(jù)較多。各地區(qū)TN含量的數(shù)據(jù)較為集中，雖然數(shù)據(jù)樣本中存在個(gè)別離群的大值，但總體上離散程度小，各地區(qū)間無(wú)顯著差異（圖3A）。各地區(qū)牛糞沼液中TN含量波動(dòng)較大，東北區(qū)TN含量的平均值和中值均在 3 000 ??mg/L 左右，顯著高于華東區(qū)、華中區(qū)和西南區(qū) （ P < 0.05）（圖3B）。雞糞沼液中TN含量的波動(dòng)較PM和DM更大（圖3C），但各地區(qū)間無(wú)明顯差異;戶(hù)用沼氣池沼液中TN含量平均值和中值均處于 2 000 ??mg/L 以下（圖3D）。雖然各地區(qū)間差異不顯著，但華北區(qū)和華南區(qū)TN含量平均值和中值有明顯的數(shù)值差距，其平均值遠(yuǎn)大于中值，說(shuō)明該地區(qū)戶(hù)用沼氣池沼液中TN含量的數(shù)值存在一些離群的大值。這說(shuō)明，在區(qū)域尺度上進(jìn)行承載力估算時(shí)，應(yīng)充分考慮各地區(qū)沼液中養(yǎng)分含量的差異。

2.3.2 TP含量特征? 各地區(qū)豬糞沼液中TP含量的數(shù)據(jù)較為集中，離散程度小。中值和平均值均小于 1 000 ??mg/L ，且均值大于中值，說(shuō)明雖然數(shù)據(jù)樣本中存在個(gè)別離群的大值，但由于各地區(qū)豬糞沼液中TP含量的數(shù)據(jù)中偏小的數(shù)據(jù)較多，各地區(qū)間無(wú)顯著差異（圖4A）。各地區(qū)牛糞沼液中TP含量波動(dòng)較大，其中華北區(qū)和東北區(qū)數(shù)據(jù)離散程度大，2個(gè)地區(qū)TP含量的平均值 在 1 500 ??mg/L 左右，顯著高于其他地區(qū) （ P < 0.05）（圖4B）;各地區(qū)雞糞沼液中TP含量的波動(dòng)較PM和DM大，其中西北區(qū)TP含量的平均值和中值均在 4 500 ??mg/L 左右，顯著高于其他地區(qū) （ P < 0.05）（圖4C）;戶(hù)用沼氣池沼液中TP含量平均值和中值均處于 1 600 ??mg/L 以下（圖4D），雖然各地區(qū)之間不存在顯著差異，但華南區(qū)TP含量的平均值和中值略高于其他地區(qū)，說(shuō)明該地區(qū)TP含量數(shù)據(jù)樣本極差最大，戶(hù)用沼液TP含量中存在個(gè)別離群值。因此，在區(qū)域尺度上測(cè)算非點(diǎn)源磷污染負(fù)荷時(shí)，應(yīng)充分考慮各地區(qū)沼液中養(yǎng)分含量的差異性。

2.3.3 TK含量特征? 各地區(qū)豬糞沼液中TK含量的中值和平均值均小于 1 500 ??mg/L ，雖然各地區(qū)間的差異不顯著，但華東區(qū)、華中區(qū)和西北區(qū)TK含量的數(shù)值有明顯差距，其平均值遠(yuǎn)大于其中值，說(shuō)明該地區(qū)豬糞沼液中TK含量存在較多離群值（圖5A）;各地區(qū)牛糞沼液中TK含量的中值和平均值均小于 3 000 ??mg/L ，各地區(qū)牛糞沼液TK含量較豬糞沼液TK含量波動(dòng)較大，但差異不顯著，其中西北區(qū)TK含量平均值和中值較其他地區(qū)有著明顯差距，其平均值遠(yuǎn)大于其中值，說(shuō)明該地區(qū)牛糞沼液中TK含量偏大的數(shù)值較多（圖5B）;雞糞沼液中TK含量的平均值和中值均小于 3 500 ??mg/L ，其波動(dòng)較PM和DM更大，但各地區(qū)間無(wú)顯著差異（圖5C）;戶(hù)用沼氣池沼液中TK含量平均值和中值均處于 2 000 ??mg/L 以下（圖5D），各地區(qū)平均值與中值差距甚小，無(wú)顯著差異。這說(shuō)明，在區(qū)域尺度上進(jìn)行農(nóng)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)充分考慮各地區(qū)沼液中養(yǎng)分含量的差異。

3 結(jié) 論

（1）全國(guó)范圍內(nèi)沼液均呈弱堿性? [34-35] ，豬糞沼液中TN、TP和TK平均含量為 1 166.71 ??mg/L 、291.60 ?mg/L 和 1 144.26 ??mg/L ;牛糞沼液中分別為 1 488.59 ??mg/L 、561.67 ?mg/L 和 1 679.10 ??mg/L ;雞糞沼液中分別為 3 226.13 ??mg/L 、959.71 ?mg/L 和 2 858.31 ??mg/L ;戶(hù)用沼氣池沼液中分別為 1 369.31 ??mg/L 、665.90 ?mg/L 、 1 240.21 ??mg/L ;

（2）豬糞沼液中，氮、磷和鉀的總量與其速效養(yǎng)分含量間存在顯著 （ P < 0.05）的正相關(guān)關(guān)系，NH +? 4 -N和NO -? 3 -N含量分別占TN含量的51.2%和5.8%，DP含量占TP含量的89.6%，DK含量占TK含量的86.2%;

（3）不同地區(qū)沼液中的養(yǎng)分含量存在明顯差異，在區(qū)域尺度上分析土地承載力、非點(diǎn)源污染負(fù)荷和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)充分考慮地區(qū)間不同沼液中養(yǎng)分含量的差異性。

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（責(zé)任編輯：陳海霞）