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近年來(lái),我國(guó)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖水平顯著提高,但  產(chǎn)生了大量的畜禽養(yǎng)殖廢棄物未得到有效處理與利  用,成為農(nóng)村環(huán)境治理的一大難題。根據(jù)原農(nóng)業(yè)部  的統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年畜禽養(yǎng)殖廢棄物產(chǎn)生量約38億  噸,而綜合利用率不到60%,畜禽養(yǎng)殖已成為我國(guó)  農(nóng)業(yè)面源污染的主要來(lái)源之一。通過研究分析近  30年來(lái)我國(guó)主要畜禽養(yǎng)殖及其污染的時(shí)空變化特  征,得出我國(guó)單位耕地面積的畜禽氮污染負(fù)荷平均  已達(dá)138kghm以上,其中有6省(自治區(qū)、直轄市)污染負(fù)荷量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了歐盟農(nóng)業(yè)政策規(guī)定的糞肥年施氮量限制,對(duì)環(huán)境構(gòu)成了極大的潛在威脅與風(fēng)險(xiǎn)。

為有效防治農(nóng)業(yè)面源污染,加強(qiáng)農(nóng)村環(huán)境綜合治理,近兩年來(lái)我國(guó)出臺(tái)了多項(xiàng)政策文件,為畜禽養(yǎng)

殖廢棄物資源化利用提出了要求和方向。2017年4月,原農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《重點(diǎn)流域農(nóng)業(yè)面源污染綜合治理示范工程建設(shè)規(guī)劃(2016~2020年)》,針對(duì)規(guī)  ?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng),應(yīng)因地制宜地采用厭氧發(fā)酵、糞便  堆肥等技術(shù),處理畜禽養(yǎng)殖廢棄物。同年6月,國(guó)務(wù)  院辦公廳提出了《關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資  源化利用的意見》,指出為了全面推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢  棄物資源化利用,加快構(gòu)建種養(yǎng)結(jié)合、農(nóng)牧循環(huán)的可  持續(xù)發(fā)展新格局,應(yīng)以沼氣和生物天然氣為主要處  理方向,以農(nóng)用有機(jī)肥和農(nóng)村能源為主要利用方向。  2018年新年伊始,中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于實(shí)  施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》,為新時(shí)代“三農(nóng)”工作提  出了“產(chǎn)業(yè)興旺、生態(tài)宜居、鄉(xiāng)風(fēng)文明、治理有效、生  活富?！钡目傄?其中生態(tài)宜居是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略

的實(shí)施關(guān)鍵,應(yīng)推進(jìn)有機(jī)肥替代化肥、畜禽糞污處理等農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展行動(dòng),加強(qiáng)農(nóng)村突出環(huán)境問題治理。7月23日,生態(tài)環(huán)境部常務(wù)會(huì)議審議并原則通過《農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)計(jì)劃》,打好農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)既是打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的七大標(biāo)志性重大戰(zhàn)役之一,也是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要任務(wù),應(yīng)強(qiáng)化廢棄物循環(huán)利用等方面,深化推進(jìn)廢棄物資源化,從而加快補(bǔ)齊農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)突出短板,為決勝全面建成小康社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

在這樣的戰(zhàn)略要求與政策推動(dòng)背景下,我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域沼氣工程蓬勃發(fā)展,農(nóng)村沼氣工程逐步向規(guī)模化、大型化的方向轉(zhuǎn)型升級(jí),在畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理與農(nóng)業(yè)面源污染防治方面發(fā)揮出重要作用。沼氣工程不僅提供了用于取暖、炊事和照明的清潔能源沼氣,還產(chǎn)生了厭氧發(fā)酵剩余物一沼氣池沼液。沼氣池沼液可以作為下一級(jí)生產(chǎn)活動(dòng)的原料、肥料、飼料和添加劑等再生利用,即沼氣池沼液的種養(yǎng)殖業(yè)綜合利用。

沼氣池沼液種養(yǎng)殖業(yè)利用途徑

在種植業(yè)上,沼氣池沼液是一種優(yōu)質(zhì)、全效的有機(jī)肥料2,將沼氣池沼液施用于糧食作物3-3、牧草等均具有明顯的增產(chǎn)提質(zhì)效應(yīng)。近年來(lái),沼氣池沼液利用技術(shù)層

出不窮:1)作為浸種劑。由于沼氣池沼液中含有多種植物激素類物質(zhì),如赤霉素、吲哚乙酸、細(xì)胞分裂素  等,適宜濃度的沼氣池沼液浸種可以提高種子發(fā)芽率并  促進(jìn)植物幼苗生長(zhǎng)。有研究實(shí)例表明經(jīng)過了沼  液浸種后的辣椒種子,其出苗率、株高、根長(zhǎng)、根毛數(shù)  均優(yōu)于清水浸種,其中沼氣池沼液濃度為80%時(shí)效果較  好9。2)作為殺蟲劑。沼氣池沼液中除含有植物激素類  物質(zhì)外,還含有核酸、單糖、游離氨基酸、維生素和富  里酸等有效成分0-1,雖然在沼氣池沼液中的含量不高,  但對(duì)多種有害病菌和蟲卵有抑制效果,從而起到抗  病蟲害的作用。3)作為無(wú)土栽培營(yíng)養(yǎng)液。沼氣池沼液既  可以作為營(yíng)養(yǎng)液直接用于水培,也可以用于基質(zhì)栽  培的后續(xù)追肥。湖南省農(nóng)科院通過兩年的試驗(yàn),利  用沼氣池沼液作為營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行蔬菜水培,取得較好效果。  研究結(jié)果表明12),應(yīng)根據(jù)沼氣池沼液的實(shí)際營(yíng)養(yǎng)成分含  量,并結(jié)合作物的營(yíng)養(yǎng)需求,補(bǔ)充適量的營(yíng)養(yǎng)元素,  最后用98%磷酸調(diào)節(jié)pH值到微酸性才能使用。4)  作為肥料。農(nóng)田施用,是沼氣池沼液最為廣泛的利用方式。  沼氣池沼液施用方式種類繁多,如沼氣池沼液?jiǎn)问?、沼氣池沼液沼渣?nbsp; 施、沼氣池沼液化肥配施、沼氣池沼液作追肥根施或葉面噴施等,  不同的農(nóng)田施用方式會(huì)形成不同的施用效果(見表

同樣,在養(yǎng)殖業(yè)上,沼氣池沼液與飼料搭配養(yǎng)雞

魚8)、豬9等,可以增強(qiáng)動(dòng)物免疫能力,加快生長(zhǎng),提高經(jīng)濟(jì)效益。張全國(guó)的研究表明,在粗放飼養(yǎng)條件下利用沼氣池沼液養(yǎng)豬,豬采食量增加14%、育肥期約縮短20%、日增重提高26%。利用沼氣池沼液養(yǎng)魚,可為魚類提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),有研究表明施用沼氣池沼液的魚塘藻類總量比施用鮮豬糞魚塘高36.6%,葉綠素高25.93mg  3[21]

厭氧發(fā)酵過程使得沼氣池沼液與發(fā)酵原料相比,存在

系列不同,如沼氣池沼液有機(jī)質(zhì)含量,BOD,粘度等低于發(fā)酵原料,而pH值和銨態(tài)氮含量則高于發(fā)酵原料等  為了更好地發(fā)揮沼氣池沼液施用效果,并避免沼

液的過量、不當(dāng)施用造成的環(huán)境污染,在施用前了解  沼氣池沼液成分是合理施用沼氣池沼液的基礎(chǔ)和前提條件。

2不同發(fā)酵原料的沼氣池沼液成分對(duì)比分析

2.1數(shù)據(jù)來(lái)源

文章對(duì)34個(gè)沼氣工程進(jìn)行了文獻(xiàn)調(diào)研,沼氣工  程的相關(guān)信息如表2所示。調(diào)查的34個(gè)沼氣工程  中,以雞糞、牛糞、豬糞為發(fā)酵原料的分別有10、%  16個(gè),位于國(guó)內(nèi)、國(guó)外的沼氣工程分別有23個(gè)和11個(gè),采用的發(fā)酵工藝類型主要為混合厭氧反應(yīng)器(CSTR)、升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)推流式厭氧反應(yīng)器( plug-flow anaerobic digester)

2.2統(tǒng)計(jì)方法  應(yīng)器

不同發(fā)酵原料對(duì)沼氣池沼液理化性質(zhì)的影響采用方差  分析( ANOVA)法,顯著性水平為0.05,使用Ss  20.0( IBM Corp, Armonk, New York,UsA)進(jìn)行數(shù)  據(jù)統(tǒng)計(jì)和差異性分析;作圖采用 Sigmaplot2.5  (Systat Software, Inc.  2.3結(jié)果分析  不同發(fā)酵原料沼氣池沼液樣品的pH值,TN,T,NHN濃度的統(tǒng)計(jì)如圖1-圖4所示。結(jié)果表明,不同發(fā)酵原料的沼氣池沼液pH值和NH;N濃度有著明顯的差異性,而沼氣池沼液的TN和TP濃度沒有因發(fā)酵原料的不同呈現(xiàn)出顯著差異性。其中,雞糞沼氣池沼液的NH4N濃度顯著高于豬糞沼氣池沼液與牛糞沼氣池沼液,這可能是與發(fā)酵原料中的總氮含量直接相關(guān)。  沼氣池沼液保留了畜禽養(yǎng)殖廢棄物中大部分的N和P  等營(yíng)養(yǎng)元素,且易被作物吸收利用的速效養(yǎng)分含  量增加。如靳紅梅2等通過130d的厭氧發(fā)酵試  驗(yàn)發(fā)現(xiàn),豬糞和牛糞發(fā)酵出料中NH4-N質(zhì)量的增幅  分別達(dá)162%和90%。沼氣池沼液中含有較高速效營(yíng)養(yǎng)成  分的特征,使得沼氣池沼液農(nóng)田施用后能迅速被農(nóng)作物吸  收利用0,是沼氣池沼液作為肥料農(nóng)田施用的優(yōu)勢(shì)之一。

然而,統(tǒng)計(jì)結(jié)果呈現(xiàn)出的沼氣池沼液成分含量的差異性與多變性也值得引起注意。沼氣池沼液成分會(huì)受到發(fā)酵  原料的影響,但即使是同一發(fā)酵原料產(chǎn)生的沼氣池沼液成分也會(huì)因接種物來(lái)源、厭氧發(fā)酵工藝條件等因素表現(xiàn)出不同特性。因此,為了更合理有效地利用沼氣池沼液,一方面,對(duì)沼氣池沼液只進(jìn)行一次成分監(jiān)測(cè)分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,有必要對(duì)實(shí)際沼氣工程產(chǎn)生的沼氣池沼液進(jìn)行長(zhǎng)期、全面的監(jiān)測(cè)另一方面,在利用沼氣池沼液前,也應(yīng)對(duì)沼氣池沼液的營(yíng)養(yǎng)成分、金屬元素進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)分析,為農(nóng)田施用量、施用時(shí)間提供可參考的依據(jù)。

3沼氣池沼液肥料化利用現(xiàn)存問題

在沼氣池沼液肥料化利用過程中,尚存在著不合理利用、不安全利用問題。沼氣池沼液的不合理利用問題主要體現(xiàn)在施用量、施用時(shí)間兩方面。沼氣池沼液的施用量需與作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的需求量吻合,這樣不僅可以降低沼氣池沼液過量施用可能會(huì)造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),也可以提

高農(nóng)民的效益。對(duì)于沼氣池沼液的施用時(shí)間,應(yīng)盡量避免  在秋季或冬季施用沼氣池沼液。德國(guó)、瑞典、丹麥等國(guó)家根據(jù)本國(guó)情況,均對(duì)沼氣池沼液施用量、施用時(shí)間作出了嚴(yán)格規(guī)定。然而,我國(guó)目前尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

沼氣池沼液的不安全利用問題主要是由于以畜禽養(yǎng)殖廢棄物為發(fā)酵原料的沼氣池沼液中存在大量的重金屬元素,有學(xué)者通過對(duì)沼氣池沼液樣品的測(cè)試發(fā)現(xiàn),沼氣池沼液中重金屬元素濃度超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重。若忽略對(duì)沼氣池沼液中重金屬的監(jiān)測(cè)、控制,會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田中重金屬不斷積累,從而造成二次污染,最終通過飲水及食物鏈進(jìn)入人體內(nèi),在人體內(nèi)蓄積而危害到人體健康。我國(guó)日前尚未制定沼氣池沼液在農(nóng)田施用方面的專屬污染控制標(biāo)準(zhǔn),在沼氣池沼液的安全性評(píng)估方面研究也較少。

4建議

沼氣池沼液利用在全國(guó)范圍內(nèi)都有著巨大的發(fā)展?jié)摿?對(duì)于有效防治農(nóng)業(yè)面源污染,加強(qiáng)農(nóng)村環(huán)境綜合  治理有著重大意義。為了確保沼氣池沼液的合理、安全利  用,建議加強(qiáng)對(duì)沼氣池沼液營(yíng)養(yǎng)成分、重金屬含量的監(jiān)測(cè)施用之前事先分析沼氣池沼液的適用條件,評(píng)估沼氣池沼液利用  的安全性,避免發(fā)生土壤鹽漬化、重金屬污染等隱患  問題。應(yīng)盡快建立沼氣池沼液合理安全利用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,  強(qiáng)化沼氣池沼液肥料化利用的規(guī)范化和程序化措施。為了  推動(dòng)沼氣池沼液在全國(guó)的綜合、廣泛應(yīng)用,建議加強(qiáng)對(duì)沼氣池沼液  利用工程技術(shù)方面的研究,包括濃縮型沼氣池沼液技術(shù),沼  液有益成分分離、提取、濃縮技術(shù),以及沼氣池沼液噴灌、滴  灌等機(jī)械化推廣性施肥技術(shù),以提高沼氣池沼液中養(yǎng)分循  環(huán)利用的高效性,促進(jìn)區(qū)域內(nèi)肥料化利用沼氣池沼液的可操作性、可持續(xù)性。

摘自《中國(guó)沼氣》第5期 張笑千 王波 王夏暉 張曉麗 鄭利杰

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