我國沼渣沼液肥用研究進(jìn)展

我國沼渣沼液肥用研究進(jìn)展

據(jù)統(tǒng)計，自2009年年底以來，中國已完成3000戶家庭的沼氣，年銷氣量約140.108m3，相當(dāng)于約1360.140噸。農(nóng)民還收到了178億元的額外費(fèi)用，這直接關(guān)系到近1億農(nóng)民。小型沼氣項目1.8萬，總池體積70.04m3。大中型沼氣項目8376個，其中大型沼氣項目4000多個（單帶體積大于3003）。同時無論在政策上還是資金方面,國家各有關(guān)部門也給予大力支持,因此我國沼氣的發(fā)展仍具有廣闊的前景。隨著我國沼氣事業(yè)的快速發(fā)展,沼渣沼液資源亦將豐富起來。尤其隨著大中型沼氣工程的建設(shè),沼渣沼液存在連續(xù)、量大、集中的特點,其無害化消納問題已到了迫切需要解決的境地,在某些沼氣工程的運(yùn)行中,沼渣沼液的處置已成為制約沼氣工程正常運(yùn)行的瓶頸問題。沼渣沼液中含有植物生長所需的營養(yǎng)元素、病原微生物的存活量少、并富含利于土壤改良的有機(jī)物質(zhì)及易于植物吸收的小分子腐殖質(zhì),因此肥用是沼渣沼液目前最主要的利用方式。盡管沼渣沼液的肥用研究由來已久,但這方面的總結(jié)和思考還非常欠缺,本文從沼渣沼液的成分含量分析、肥用模式、肥用效果三方面概述了沼渣沼液在我國的研究進(jìn)展,旨在促進(jìn)沼渣沼液肥用方面的研究更深入展開,為我國沼氣事業(yè)的發(fā)展提供支持。1沼液的生物特性目前,沼液的概念還沒有權(quán)威的解釋,在很多的研究中,沼液是發(fā)酵剩余物沉降后的上部液體,有的也將攪勻了的發(fā)酵剩余物統(tǒng)稱沼液;有很多從業(yè)者認(rèn)為從厭氧消化器內(nèi)得到的固形物稱為沼渣,其他隨液體的混合物可以稱為沼液;也有的將沼氣池內(nèi)底部自然沉降物統(tǒng)稱為沼渣。因此沼液的固形物含量和成分組成以及沼渣的含水率等指標(biāo)亟待形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。而作者更傾向于將厭氧反應(yīng)剩余物中提取到的那部分固形物稱為沼渣,這樣就能將渣、液從概念上區(qū)別開來。經(jīng)過厭氧消化后出來的沼渣沼液是一種較為復(fù)雜的有機(jī)復(fù)合體,并且根據(jù)原料的不同其成分和性狀差異也比較大。在物理性狀上,沼液可以稱為一種漿狀膠體,與固形物的沼渣混合后組成了這種較為復(fù)雜的體系。針對這種沼渣沼液復(fù)合體系,目前在成分分析方面的工作開展的很少,也不成系統(tǒng)。為了把沼渣作為飼料,人們分析過沼渣的飼用成分,張浩等(2008)對牛糞、玉米秸稈作為發(fā)酵原料生產(chǎn)沼氣的發(fā)酵殘留物——沼渣的營養(yǎng)價值進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,風(fēng)干沼渣中干物質(zhì)、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、粗纖維含量分別為857.7、99.0、34.9、10.7、252.7mg/g;呂錦萍(2008)在博州地區(qū)采集了牛羊糞和豬糞兩種基質(zhì)的沼渣沼液,分析測定了有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、pH值、全量銅、鐵、鋅、錳等指標(biāo);張昌愛等(2008)在山東省境內(nèi)采集了4種不同原料沼氣池的沼渣沼液,對其養(yǎng)分含量等指標(biāo)進(jìn)行了分析,并對不同原料沼氣池的養(yǎng)分含量差異做了分析,張媛等(2007)對山西戶用沼氣池沼渣的全量氮、磷、鉀也做了分析。據(jù)測定,沼肥含有機(jī)質(zhì)30%～50%,腐殖酸10%～25%,氮素0.8%～1.5%,磷素0.4%～0.6%,鉀素0.6%～1.2%。但由于沼氣池的實際運(yùn)行情況千差萬別,不同的原料、不同的原料濃度、甚至不同的池子、不同的發(fā)酵時間、乃至不同的添加物都會影響最終沼渣沼液的養(yǎng)分含量。因此,沼渣沼液中的成分分析必須要有大量的統(tǒng)計資料才會得出較為準(zhǔn)確的概念,這方面的工作顯然亟待加強(qiáng)。另外,就沼渣沼液的理化成分,乃至理化指標(biāo)分析方面的文章和參考數(shù)據(jù)都比較少,期待更多研究人員對此予以關(guān)注。2灌后沼液及沼液制備栽培模式目前沼渣沼液較為成熟的肥用模式有以下幾種:一是澆灌施用;二是作為葉面肥施用;三是沼渣沼液分離后將沼渣制成有機(jī)肥料施用。在澆灌施用中,有的將沼渣沼液直接和灌溉水以一定的比例混合后澆灌,也有的先沉降后用上部的含固形物較少的液體與灌溉水混合澆灌;另外將沼渣沼液分離過濾后的液體結(jié)合滴灌或滲灌利用也是一種較好的途徑。沼渣沼液直接灌溉減少了沉降所需的設(shè)施和時間,氮素的揮發(fā)損失也較少,因此簡便易行,但是澆灌后沼渣難于滲入土壤中,會在土壤表層零散堆積,因而降解較為緩慢,影響耕作和環(huán)境。這些利用模式在現(xiàn)實生產(chǎn)中經(jīng)常見到,但對此理論層面的研究報到較少。向永生等(2006)曾對沼液在春茶上灌施時沼液的比例問題做了分析,試驗設(shè)置沼液與清水容量比為0、0.5、1.0、1.5、2.0及純沼液6個處理,試驗結(jié)果表明,沼液與清水容量比為1∶1.5時總體效果最好。另外關(guān)于沼液澆灌方面的報到也不是很多,并且多數(shù)也是從澆灌后的效果角度展開的,對于澆灌模式的研究更少。沼液作為葉面肥施用是另一種常見的肥用模式,并常見于庭院式等小規(guī)模的葉菜類蔬菜和果樹的管理中。厭氧消化后的沼液不能直接噴灑在蔬菜上,否則會燒壞蔬菜,至少也會致葉部組織受損。彭繼娥等(2008)、陳根生等(2004)報道中建議沼液取自正常產(chǎn)氣40天以后的沼氣池中,停放2～3天后用紗布過濾干凈并加水稀釋2～3倍后噴施。沼渣脫水后制作成有機(jī)肥或有機(jī)復(fù)混肥施用是一種變廢為寶、提高肥效、改善土壤肥力的較好方法,但目前沼氣工程中基本上還沒有采用成熟的沼渣制肥技術(shù)的范例,這主要是受固液分離、渣滓干化、沼渣養(yǎng)分含量低、經(jīng)濟(jì)性不確定等因素的制約。針對沼渣制肥方面的研究目前還未見報道,戶用沼氣中,沼渣經(jīng)沉降晾干后直接施入土壤中是目前這種模式的例子。隨著大型沼氣工程的建設(shè)和運(yùn)行,沼渣制肥技術(shù)必將得到完善,以保障這一有機(jī)肥料資源的有效利用。3土壤肥力及作物抗性的研究目前,有關(guān)沼渣沼液肥用方面的報道大多仍集中在其應(yīng)用效果方面,尤其以產(chǎn)量及品質(zhì)方面的研究較多,另外對于土壤肥力及作物抗病效果方面也有些零星的報道。3.1不同施肥方案對秋馬鈴薯增產(chǎn)增收效果利用沼液浸種,可刺激、活化種內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)種內(nèi)細(xì)胞分裂和生長,并為種子提供發(fā)芽和幼苗生長所需營養(yǎng),同時還能消除種子攜帶的病原體、細(xì)菌等。因此沼液浸種后種子的發(fā)芽率高、芽齊、苗壯、根系發(fā)達(dá),長勢旺、抗逆性及抗病蟲性強(qiáng)。據(jù)冉啟英(2008)報道沼液浸種后生姜的產(chǎn)量明顯提高,在水稻、玉米等作物上也都有沼液浸種增加產(chǎn)量的報道。沼液噴施多用于葉菜類及果樹等植物上,任華等(2007)通過早春大白菜葉面噴施沼液試驗,得出單產(chǎn)較噴清水對照增產(chǎn)8.54%,666.7m2增收109.30元的結(jié)果;在甘薯上噴施沼液可增產(chǎn)15.3%,并且成熟期提前;蘋果樹上噴施適當(dāng)濃度和次數(shù)的沼液,可使蘋果樹新枝長增加4.41～33.14mm,葉綠素含量增加7.11%～30.29%,單果重提高3.07%～15.34%。沼液作為一種液態(tài)速效肥料,追施具有較好的增產(chǎn)效果。在果菜類蔬菜上666.7m2追施2500～3000kg,可增產(chǎn)9.8%以上;小白菜上追施沼液最高可增產(chǎn)97.74%;在大蒜生長期追施沼液,蒜薹產(chǎn)量增加10%～18%,蒜頭產(chǎn)量增加12%～20%;辣椒大田生長期追施沼液,能促進(jìn)辣椒健壯生長,明顯改善農(nóng)藝性狀,有利于產(chǎn)量和品質(zhì)的提高,單產(chǎn)增加20%左右;另外在大蔥、萵筍、黃瓜、苦瓜、白菜、芹菜、小麥、玉米等作物上都有增產(chǎn)效果的報道。杜文波(2009)研究了沼渣在棉花上的施用效果,基施沼渣3.0×104kg/hm2,比對照增產(chǎn)27.4%～27.9%;基施沼渣1.5×104kg/hm2,比對照增產(chǎn)6.8%～10.4%;施用沼渣作基肥,對秋馬鈴薯的出苗率有所提高,對塊莖的形成、膨大、色澤都有顯著的效果,馬鈴薯增產(chǎn)顯著;唐任福等(1993)研究結(jié)果表明,用沼渣代替30%的棉籽殼作培養(yǎng)料栽培金針菇,比對照增產(chǎn)34%;另外因得到沼渣比較困難,所以研究報道多集中在種菇、做栽培基質(zhì)、做動物添加飼料方面,相關(guān)的作物增產(chǎn)方面的研究大多和沼液聯(lián)系在一起。3.2沼渣沼液和化肥對秋馬鈴薯生產(chǎn)指標(biāo)的影響3.2.1沼渣沼液可降低蔬菜中的硝酸鹽含量在施用氮磷鉀化肥(N120mg/kg、P2O580mg/kg、K2O100mg/kg)基礎(chǔ)上,每缽增施沼液500ml,可使萵筍葉和生菜葉中硝酸鹽含量分別降低53.5%和45.5%;王遠(yuǎn)遠(yuǎn)等(2008)研究表明,施用70%沼液作追肥,小白菜硝酸鹽含量比對照降低13.85%;郝鮮俊等(2008)在芹菜試驗中一次施用900ml沼液的追肥處理其硝酸鹽含量比化肥處理下降31.65%。3.2.2沼渣沼液施用可顯著提高植物的VC含量在小白菜上以50%沼液作追肥,其百克維生素C含量達(dá)20.48mg,比對照增30.20%;施用沼渣沼液,甘藍(lán)的VC含量也有顯著提高;謝景歡等(2010)以60%沼渣+40%化肥處理后,番茄VC含量為91.09mg/kg,比對照高21.32mg/kg。實際上植物的VC含量受肥料的影響較大,肥料充足則VC含量較高。3.2.3沼渣沼液施用可顯著提高植物的可溶性糖和還原性糖含量,改善果實的糖酸比葉面噴施沼液比化肥更能有效提高番茄中的可溶性糖含量,番茄的糖酸比也有顯著提高;劉小剛等(2007)在紅富士蘋果上的研究也得到相似的結(jié)論;一次施用900ml沼液的追肥處理,芹菜的還原糖含量比化肥處理提高了51.31%。3.2.4沼渣沼液施用可顯著提高植物的氨基酸含量施用沼液能提高萵筍莖、葉中的氨基酸含量。沼液、化肥搭配施用對提高毛豆粗蛋白含量、莢果完好率、多粒莢果數(shù)有促進(jìn)作用。3.2.5沼渣沼液施用可顯著提高經(jīng)濟(jì)作物的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)施用沼渣作基肥,對秋馬鈴薯塊莖的形成、膨大、色澤都有顯著的效果;噴施沼液降低了茶葉中多酚類化合物含量,氨基酸及咖啡堿含量增加;沼渣種菇可顯著改善菇類的品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性。3.3沼液應(yīng)用于各類抗菌藥物的抑制作用據(jù)檢測,經(jīng)過沼氣池厭氧發(fā)酵處理的沼液不僅不含病原雜菌(如沙門氏桿菌、巴氏桿菌、丹毒桿菌、魏氏梭菌等)和蟲卵,而且它所含有的多種微生物、有益菌群、各種水解酶、某些植物激素及其分泌的活性物質(zhì)對植物的許多有害病菌和蟲卵具有一定的抑制和殺滅作用,如用純沼液噴施果樹,對紅、黃蜘蛛和蚜蟲、青蟲有明顯的殺滅作用。尹芳等(2005)試驗發(fā)現(xiàn)沼液對大多數(shù)植物病原真菌(煙草赤星病菌、稻瘟病菌、甘薯黑斑病菌、三七鐮刀菌、香石竹鐮刀菌、百合鐮刀菌、瓜果腐霉、西芹細(xì)菌、石榴病菌)有抑制作用,對病原細(xì)菌(三七細(xì)菌、魔芋細(xì)菌、辣椒疫霉、煙草疫霉、三七絲核菌)抑制效果不太明顯,抑菌率可達(dá)50%～80%,經(jīng)滅菌處理的沼液對病原菌的抑制效果明顯減弱,抑菌率不足20%。徐國華等(1998)開展了柑桔葉面噴施沼液防凍害的試驗,果樹秋冬季節(jié)基本不落葉并且葉片顏色深綠,被認(rèn)為效果比較顯著;另外沼液對防止金柚潰瘍病、姜瘟病、棉花枯萎病及玉米防蟲方面都有相關(guān)的報道。3.4沼渣沼液及其處理沼肥的效果研究沼渣沼液對土壤結(jié)構(gòu)的改善有積極意義:金一坤(1987)連續(xù)10年對施用沼渣的試驗地土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定,結(jié)果表明,粘質(zhì)黃泥土土體變松,有較多的根系穿插,結(jié)構(gòu)體呈卵圓形,20mm孔隙度增加3.93%,10mm孔隙度增加4.69%,<10mm孔隙度增加4.49%;對照處理的土壤基質(zhì)顏色為10YR7/6,而處理區(qū)為10YR5/6～7.5YR5/6～5/4;土壤有機(jī)碳由0.858%提高到1.320%,重組碳由0.781%提高到1.181%,增值復(fù)合度為86.36%,微結(jié)構(gòu)體數(shù)量增6%,多孔性和膠結(jié)性都得到改善;李全等(1992)通過5年定位試驗(1986～1990)結(jié)果也證明沼渣可以明顯改善土壤膠體的性質(zhì)、增加復(fù)合膠體的數(shù)量、土壤容重降低、總孔隙增加、固相減少、氣相增加、土壤物理性狀改善。沼渣沼液的施用可顯著改善土壤營養(yǎng)元素的有效性,張媛等(2008)試驗表明,在石灰性土壤上單施沼液土壤速效養(yǎng)分顯著高于等量氮磷鉀的化肥處理和沼液化肥配施。沼液處理的土壤堿解氮、速效磷、速效鉀比等量氮磷鉀的化肥處理分別提高40.86%、39.90%和43.71%;楊春璐等(2004)通過室內(nèi)干濕交替培養(yǎng)研究了沼渣對棕壤和草甸土中速效鉀含量及其對外源鉀固定的影響,表明沼渣可以明顯促進(jìn)供試土壤中鉀素的釋放,并且可以減少土壤對外源鉀的固定量。沼渣沼液的施用可以增加土壤肥力,土壤的酶活性及呼吸強(qiáng)度都有所增加,土壤有機(jī)質(zhì)含量有顯著提高,土壤的氮磷鉀等養(yǎng)分含量也有所增加。但有關(guān)沼渣沼液施用對土壤質(zhì)量的影響方面還沒有得到很明確的結(jié)論。段然等(2008)對遼寧省昌圖縣的飼料、豬糞、沼肥以及連續(xù)施用沼肥6年的土壤進(jìn)行取樣測定,分析了沼肥從源頭到土壤施用過程中重金屬與抗生素類獸藥的含量變化,結(jié)果表明施用沼肥的土壤重金屬類殘留現(xiàn)象總體不明顯,沼肥與對應(yīng)土壤中重金屬、獸藥殘留量具有相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)為0.910),施用沼肥后土壤中抗生素類獸藥殘留檢出率及環(huán)丙沙星類殘留量均高于對照土壤。李軼等(2007)也分析了沼液在大棚中應(yīng)用后對土壤鹽分及硝酸鹽含量的影響,表明沼液會促進(jìn)土壤硝酸鹽含量和鹽分的累計。