沼液中水還田介紹

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更新時間：2023-05-25 19:46:12瀏覽次數(shù)：238次

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沼液中水還田介紹沼氣工程中沼液中水還田對土壤、水環(huán)境和農作物產(chǎn)量和品質的影響分析中國是世界上大的農業(yè)生產(chǎn)國，隨著產(chǎn)業(yè)結構的轉變，畜牧業(yè)的綜合生產(chǎn)能力顯著增強

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沼液中水還田介紹

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沼氣工程中沼液中水還田對土壤、水環(huán)境和農作物產(chǎn)量和品質的影響分析

中國是世界上大的農業(yè)生產(chǎn)國，隨著產(chǎn)業(yè)結構的轉變，畜牧業(yè)的綜合生產(chǎn)能力顯著增強。同時，隨著畜禽養(yǎng)殖場數(shù)量與規(guī)模的不斷擴大，畜禽糞便的產(chǎn)生量逐年增加，對環(huán)境造成了嚴重的污染。截至2009年底，中國規(guī)模化養(yǎng)殖場畜禽糞便排放總量約8.37億t，其主要來源為生豬、奶牛和肉牛養(yǎng)殖。厭氧消化工藝是一種處理禽畜糞便的方式，產(chǎn)生的沼氣是一種清潔能源，綜合利用價值較高。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鍵問題之一。目前，國內外對沼液的處理處置大致分為還田利用型和達標治理型，其中我國主要采用沼液（中水）還田技術。然而經(jīng)濟、社會的發(fā)展,行業(yè)結構轉型與技術革新等，使當前的生物質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發(fā)生了變化，重金屬以及抗生素類有機污染物可能會影響沼液中水還田的安全性。因此，系統(tǒng)地分析和評價目前沼液中水還田的安全性，并采用適宜技術對沼液進行無害化處理變得十分重要。

1 沼液中水還田現(xiàn)狀

畜禽糞便厭氧消化產(chǎn)生的沼液因其含有豐富的營養(yǎng)物質，是一種優(yōu)質的有機肥料，在農業(yè)生產(chǎn)上具有良好的應用前景。與普通有機肥相比，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%，同時含有多種微量元素如鐵、鋅、錳等，氨基酸，B族生素，腐殖酸，植物生長激素和數(shù)十種防止作物病蟲害的活性物質。沼液的養(yǎng)分多，且不帶活病菌和蟲卵，容易被吸收。

1.1 沼液中水還田對土壤肥效的影響

長期施用化肥會導致土壤pH值降低，土壤酸性增加，產(chǎn)生板結，降低土壤肥力。沼液以肥料的方式進入土壤后，會對土壤進行改良。土壤中的有機質可以吸附陽離子，使土壤具有的保肥力和緩沖性，促進土壤微生物的均衡生長，同時還能疏松土壤，改善土壤的物理性狀。針對不同地區(qū)土壤的研究表明，沼液對于土壤中的有機質含量提升有一定的促進作用，使用沼液后，土壤中TN,N,P,K均有提高。另外，沼液中的腐殖酸對土壤團粒結構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養(yǎng)元素，增強土壤的肥效，而且可以疏松土壤，增加土壤的透氣性。將沼液用于還田，結果表明土壤中有機質，N,P及K的含量較施用化肥的土壤分別高 1.6%, 122 x 10-6g . kg-1, 171 x 10_6g . kg-1 和 43 xl0-8g . kg-1,土壤孔隙度提高9.7%。與施用豬糞、化肥相比，施用沼液有利于促進土壤中微生物的均衡生長，土壤中有機質與堿解氮含量顯著提高。

1.2 沼液中水還田對農作物產(chǎn)量的影響

沼液對不同農作物產(chǎn)量的影響如表1所示，通過對比不同發(fā)酵原料的沼液施用效果及沼液與化肥配合施用、沼液灌溉和葉面噴施的效果，農作物產(chǎn)量較對照組分別提高了8.59%~98%，顯示出沼液對于提高農作物產(chǎn)量具有普遍意義，但是不同發(fā)酵原料的沼液對于不同種類農作物的增長原理需深入研究。

進作用。

1.3 沼液中水還田對農作物品質的影響

農作物中的維生素、糖分、蛋白質、硝酸鹽和礦物質等都是評價農作物品質的因素，是農作物中的物質，人體不能合成，需要從果蔬中攝入，因此的含量是評價作物的重要指標。糖分和可溶性糖是影響口感的主要因素，這對果蔬非常重要，也是后續(xù)營養(yǎng)變化的重要影響因素。蛋白質含量也是評價谷物的重要因素之蛋白質高的谷物營養(yǎng)價值也隨之升高。

表2是不同農作物施用沼液后的品質變化，可以看出施加沼液后大部分作物的品質有所提升，稻谷和玉米的蛋白質含量均有提高，果蔬中的含量也有不同程度的提升，糖分含量也分別提高了0.60% ~ 17.71%，其中追肥和施加葉面肥對農作物的品質提升有很好的作用。然而，沼液施用存在一定的閾值，不同農作物對沼液的耐受值也不相同，在合理范圍內施用沼液時，對農作物的各類營養(yǎng)成分均有促進作用。

2 沼液中水還田安全風險評價

2.1 土壤和農作物

沼液中含有豐富的養(yǎng)分，灌溉土壤后會提高土壤整體的養(yǎng)分含量和肥力，但畜禽養(yǎng)殖廢水中含有重金屬和抗生素，厭氧發(fā)酵后會殘留在沼液中。沼液作為液體肥料是否會污染土壤是沼液資源利用的關鍵。

沼液進入土壤后使得土壤中重金屬的含量增加。隨著pH值，時間，DOC和eh的變化，沼液作為有機肥進入土壤后會不斷分解，會將重金屬離子分離下來，形成易被植物吸收的形態(tài)，對土壤和農作物的質量產(chǎn)生影響。

沼液中水還田過程中，Cu, Zn的含量明顯升高，其他重金屬含量也有增加。過量的沼液施用會造成土壤中的重金屬積累。有研究表明，沼液處理后的水稻重金屬含量與空白對照組相差不大，在高沼液用量時，小白菜中的重金屬含量相對于低沼液用量時有顯著提高，但并未超標。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，適量的沼液灌溉對作物安全沒有太大影響，但高強度的施灌水平仍存在重金屬在作物中累積的風險。以上重金屬含量的結果與養(yǎng)殖類型、方式、飼料、沼液的發(fā)酵原料和土壤的自凈能力有關，雖然并未顯示沼液灌溉會對土壤產(chǎn)生明確的重金屬沉積,但仍存在污染風險。

2.2 水環(huán)境

厭氧發(fā)酵后的沼液中存在氨氮和磷酸鹽，沼液中水還田后通過土壤中水分的轉移，對周邊的地表水和地下水都有潛在的污染風險。沼液中的氨氮在土壤的硝化細菌作用下會形成硝態(tài)氮，硝態(tài)氮會隨土壤中的滲濾液流入下部水層，對地下水造成污染，引起水體的富營養(yǎng)化。同時如果硝化反應不時，會產(chǎn)生亞硝酸鹽，會對動物和人體產(chǎn)生不良影響。有研究指出，土壤中積累的N03在降水或灌溉的作用下，會不斷向下淋洗，直至污染地下水。

稻田進行沼液消解，范圍為135 ~540 kg ? hm2，田面水中的氨氮含量升高，但土壤滲濾液中氮含量變化很小，年安全容量為540kghm3。采用雜交狼尾草盆栽實驗發(fā)現(xiàn)，沼液灌溉的適宜強度為沼液的質量分數(shù)不超過50%，此時滲濾液中的總氮、氨氮和硝態(tài)氮的含量均在安全范圍。

沼液的合理灌溉強度與沼液的養(yǎng)分含量、土壤、氣候和植被等因素相關，應根據(jù)不同的情況施以不用強度的沼液肥料，避免造成水體的富營養(yǎng)化和亞硝酸鹽的產(chǎn)生。

3 結語

沼液含有豐富的養(yǎng)分，N,P,K的含量很高，有利于農作物的吸收。沼液可以在一定程度上改善土壤的理化性質，增強土壤肥力。對于不同品種的農作物，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，使沼液中水還田存在安全風險。目前的研究大多針對于沼液施用的安全風險分析，而專門針對沼液的處理技術研究不多。沼液在一定程度上屬于污水的一種，可借鑒污水處理的方法，在沼液中水還田前對其進行無害化處理。生物-生態(tài)法或組合工藝處理沼液是未來研究沼液無害化處理研究的熱點。