沼液肥用效果及其潜在风险评述

周 伟，徐 莉，俞元春*，王 玫，徐长柏，曹国华

(1.南京林业大学生物与环境学院，江苏南京210037;2.东台市农业委员会，江苏东台224200;3.东台市林场，江苏东台224243)

近三十年来，我国经济体系正经历一个迅猛发展的时期，人们的生活水平不断提高，对肉蛋奶等禽畜产品的消费呈几何式增长，我国畜牧业日益发达。但是，畜禽粪便成为我国农村污染的主要来源，严重影响我国农村环境的可持续发展，所以必须积极寻找有效、可行的禽畜粪便回收利用技术［1］。沼气发酵工程就能很好地对禽畜粪便进行资源化利用。目前，我国建造了大中型沼气工程2 000多座，户用农村沼气池达1 060万户，居世界第一［2］。沼液即沼气发酵所产生的有机液体残留物，是一种优质的液肥。因此，在提倡环境可持续发展的同时，人们应更加关注沼液在农林业生产中的应用，提高沼液的综合利用效率，真正实现农林业生产的环保、经济、可持续化。

1 沼液成分

沼气发酵的原料一般为人、畜禽粪便或秸秆等。这些原料经厌氧发酵后产生沼气、沼液和沼渣残留物。已有大量研究表明，沼液中含有丰富的氮、磷、钾等营养元素，还含有钙、铜、铁、锌、锰等元素以及氨基酸、活性酶、抑菌因子等有益成分。

但是，沼液成分并不是固定的。不同的发酵物来源以及发酵工艺、条件都会直接引起沼液成分的明显差异。叶子良等［3］发现，在不同接种物条件下，沼液的pH、全氮含量以及速效钾含量均产生较明显的偏差。黄惠珠［4］对福建省7个规模不一的沼气池进行取样分析，发现有机质含量范围在0.02% ～0.20%，腐植酸含量为0.02% ～0.13%，维生素C含量为0.11%～0.30%，各营养成分同样有较明显的差异。总之，沼液的成分不能以一概全，应对来源不同的沼液进行具体的分析，在农林业生产中为沼液的合理应用提供科学的依据。

2 沼液施肥对作物生长的影响

2.1 沼液浸种 沼液中除了植物生长所必需的氮、磷、钾等营养元素，还包括多种生理活性物质如吲哚乙酸、赤霉素、B族维生素、氨基酸、腐植酸等。利用沼液对种子进行播前预处理，可以显著提高种子活性，为种子提供适宜的发芽温度，而且可通过氨离子等的作用，杀灭种子携带的病菌，达到药物浸种的效果［5］。因此，利用沼液浸种技术，可以显著促进植物萌芽生长，并且提高作物产量。

目前，沼液浸种方面的研究成果较多。如李积安［6］研究了不同浓度的沼液浸种对小麦产量的影响，发现沼液浸种处理过的小麦产量、长势均明显优于未进行沼液浸种处理的空白组，其中以50%沼液浸种的效果最好。刘成等［7］利用猪粪沼液对万寿菊种子进行浸种处理，发现用浓度25%沼液和浓度50%沼液分别浸种5、4 h，种子发芽率可达81.3%。迄今为止，国内关于沼液浸种的研究已形成一个较完善的体系。其简便、快捷、高效的处理方式在农林业生产中具有较高的推广和应用价值。

2.2 叶面施肥 沼液叶面施肥是沼液在农林业应用中最常见的肥用模式之一。沼液作为一种速效水肥，营养成分丰富。将沼液直接喷施于叶面，能迅速被植物吸收，对作物有显著的增产作用。杨峰［8］发现，桑树叶片喷施沼液后增强了叶片的生理功能，提高了叶绿素的含量，桑叶产量增加了11.46%。余东波等［9］在油菜苗期、抽苔期、盛花期进行了沼液叶面喷施处理，发现油菜成熟期提前，油菜籽的千粒重增加，有效角果数增多，并且有效角果率提高，小区产量增加2.5% ～10.8%。蔡跃台等［10］研究也表明，在西瓜叶面上喷施沼液可以达到良好的增产效果，增产率达6.03%～13.47%。

叶面施肥除了可以增加作物产量，还对作物的品质有明显的提升作用。袁祖华等［11］对辣椒叶面进行了沼液喷施处理，发现除提高辣椒产量外，还可提高辣椒的可溶性糖、维生素C的含量，同时减少硝酸盐含量。此外，韩晓莉等［12-13］对油菜、芥菜也进行了叶面喷施沼液处理，其结果都显示作物品质得到了明显的提升。总之，沼液叶面施肥操作简便、见效快，因此非常适合应用在果树、蔬菜等经济作物的生产中。

2.3 抗病虫害 沼液本身病菌极少，其所含的微生物、酶、植物激素、维生素等物质还可以提高农作物抗病虫害的能力，减少病原菌和虫害对农作物的侵害，因此沼液还可以被称为“生物农药”。王家品等［14］研究表明，沼液灌根处理相较于清粪水灌根能显著降低白菜霜霉病、黑斑病的发生。南香菊等［15］发现，沼液在防治小麦赤霉病方面具有显著效果，媲美具有显著药效的多菌灵。尚斌等［16］利用沼液对蔬菜病原菌的抑制作用进行了研究，发现新鲜猪场沼液原液对番茄灰霉病菌、番茄早疫病菌、辣椒疫病菌、黄瓜炭疽病菌以及茄子灰霉病菌均具有较强的抑制作用。

但是，应当注意的是，当利用沼液喷洒果树叶面治虫时，应选择正常使用的常温发酵的沼气池，且取出的沼液不宜久放后再使用;用沼液治虫时，应在晴天进行，气温越高效果越好［17］。

3 沼液施肥对土壤性状的影响

3.1 改变土壤酸碱性 土壤酸碱性是土壤的重要化学性质，对土壤养分的释放、固定和迁移起重要作用［18］。近半世纪以来，人们过度依赖化肥的施用，使得土壤酸化、碱化、板结的问题日益严重，对农业的可持续发展造成严重的负面影响。王宗寿［19］研究发现，不同沼液施肥量使得表层土壤pH增加了0.23～1.03个单位，增加率为5.37% ～24.07%。倪亮等［20-21］研究发现，施用沼液可以在一定程度上提高土壤的酸碱度，有效防止长期施化肥导致的土壤酸化问题。

3.2 提高土壤有机质和养分 在沼气发酵结束后，除碳素损失量达50%以外，其他营养要素仍有约90%保留在沼液和沼渣中，有机质、全氮、全磷、全钾含量均明显高于人粪尿和猪粪［22］。将其长期灌溉施用于土壤中可以明显改善土壤质量，提高土壤肥力，降低施肥的成本。

目前，国内关于利用沼液改良土壤的研究较多。覃舟［23］采用田间应用试验，以沼液为主，以复合肥为辅，将其施用于平原地区黄土壤，发现有机质从12.65 g/kg提升到17.45 g/kg，碱解氮、速效钾、有效磷含量分别提高了11.6%、5.0%和3.7%。张媛等［24］研究发现，单施沼液对土壤速效养分含量的增加效果明显高于等量氮磷钾的化肥处理，其中碱解氮、有效磷、速效钾含量分别增加了40.86%、39.90%和43.71%。王宗寿［19］发现，施用沼液后有效磷、速效钾含量增加，且增幅大小顺序为有效磷＞速效钾＞全磷＞全氮＞全钾＞碱解氮，土壤有机质含量增加了0.14～3.11 g/kg，增加率为0.44% ～9.80%。因此，在农林业生产中，利用沼液改善土壤质量具有重要的意义，可以避免过度依赖化肥对土壤造成的负面作用，应加大推广的力度。

3.3 改变土壤酶活性 土壤酶是土壤生物学反应中不可缺少的重要蛋白质。土壤酶活性在一定程度上象征土壤生物活性的强弱。沼液丰富的营养物质及活性因子为土壤中的酶提供充足的反应底物和良好的反应条件。王桂芳等［25］对苹果园地追施沼液，发现沼液施肥可以提高土壤脲酶、转化酶的活性。冯伟等［26］发现，基施25%沼液氮肥并追施75%化学氮肥以及基施50%沼液氮肥并追施50%化学氮肥可以提高土壤脲酶和蛋白酶的活性;基施25%沼液氮肥并追施75%化学氮肥以及单施沼液处理可以明显提高过氧化氢酶活性。但是，王桂芳等［25］研究中均发现不适宜的沼液施肥配方反而不利于土壤酶活性的提高，如沼液配施钾肥会微弱抑制土壤碱性磷酸酶、转化酶活性;全施沼液处理并不会提高土壤脲酶和蛋白酶的活性，反而降低土壤氮素转化能力。因此，利用沼液改善土壤酶活性，需要合理配合化肥施用，才能达到最优效果。

4 沼液施肥存在的潜在风险

目前，我国各种规模的养殖场均普遍存在滥用添加剂的问题。不合理地运用这些养殖场的禽畜粪便厌氧发酵所产生的沼液，会带来重金属污染的潜在隐患。李尧琴等［27］对重庆6个区县的沼液样品进行了取样分析，发现As存在严重超标的现象，另外Hg、Cd也轻度超标。段然等［28］对连续6年施用沼肥的辽宁省昌图县十八家子乡的土壤进行了采样分析，发现土壤中Cu、Zn含量明显增加。若这些沼液长期不规范、不合理地在农林业生产中运用，则必然会给环境带来负面影响。目前，我国对沼肥农林业运用中的重金属污染风险方面缺乏长期的监测与管理，应当予以重视。

除了沼液中的重金属可能会给环境带来污染风险，沼液中的抗生素同样值得人们关注。禽畜粪便发酵过程虽然可以降解某些抗生素，但仍会有少数抗生素留存于沼渣、沼液中。沼肥施用后，抗生素会残存在土壤中，甚至被植物所吸收，对整个生物链产生不良作用。段然等［28］研究发现，施用沼肥后土壤中抗生素类兽药残留检出率为41.7%，环丙沙星类残留量为9.66 mg/kg，均高于对照土壤。此外，利用沼液处理土壤可能会促进沼液中C、N元素转化为CO2、N2O等温室气体排放到大气中［29］。目前，国内外对沼液利用风险的问题研究仍处于探索阶段，亟须人们进一步关注。

5 小结与展望

沼液的综合利用对农林业的生态发展带来了重要的作用。它不仅可以改良土壤，而且可以提高作物的产量与品质［30-32］。目前国内外沼气发电站数量仍在不断增加中，沼液年产量也在不断增加中，可以说沼液的应用前景非常广阔，发展潜力巨大。除了上述的沼液利用方式外，它在养殖业中也有较好的应用，如利用沼液作为猪饲料的添加剂，可以促进生猪的生长，还有沼液养鱼、沼液养鸡等。当然，在日益注重环保的现代社会，我们同样不可忽视沼液在利用过程中对环境带来的风险。目前关于沼液应用风险的研究仍处于起步状态。在今后的相关研究中，也应对其给予其相当的重视，为沼液的绿色运用提供科学依据。

此外，我国在沼液利用方面还存在着以下问题。①利用率不高。尽管沼液是一种优质的有机肥料，但围绕沼液建设的基础设施数量不足，如沼液输送管道、沼液储存池，因此目前能高效利用沼液的地区仅限于沼气站周边。②二次污染隐患。从目前的行业现状看，沼液的产出量较高，而运输成本偏高，导致部分地区的沼液被肆意排放，其排放量远高于沼气站周边农田与林地所能消纳沼液总量，极易造成二次污染。③未建立起标准化的沼液施肥模式，缺乏专业人员指导。目前，我国针对沼液开发利用的研究力度较为薄弱，而且普遍缺乏这方面的专业技术人员。沼液的开发利用务必考虑利弊平衡，注重环境效应。因此，我国的未来沼液利用工程应紧紧围绕这些问题进行合理开发，同时制定相关行业标准，加大沼液利用的推广力度，扩大沼液利用范围，将沼液更好地应用在农林业生产中。

［1］张田，卜美东，耿维.中国畜禽粪便污染现状及产沼气潜力［J］.生态学杂志，2012，31(5):1241-1249.

［2］李志，林段晶，封锐.沼气发电技术发展现状［J］.能源环保，2011(7):44-45.

［3］叶子良，刘荣厚，郝元元，等.沼气发酵接种物对沼气及沼液成分的影响［J］.农机化研究，2007(6):82-85.

［4］黄惠珠.沼肥营养成分与污染物分析研究［J］.福建农业学报，2010，25(1):86-89.

［5］刘文鑫，曾宪沼.沼液浸种的方法及机理探讨［J］.中国沼气，1990，8(2):39-41.

［6］李积安.不同浓度沼液浸种对小麦农艺性状和产量的影响［J］.现代农业科技，2011(16):39，41.

［7］袁大刚，刘成，蒲光兰，等.沼液浸种对万寿菊种子发芽及幼苗生长的影响［J］.中国中药杂志，2011，36(7):817-822.

［8］杨峰.桑树生态林喷施沼液的试验简报［J］.北方蚕业，2008，29(3):17，19.

［9］余东波，胡向军，宋洪川，等.叶面喷施沼液对油菜增产效果的试验初报［J］.云南农业科技，2006(6):16-17.

［10］蔡跃台，陈伟祥，徐象化，等.西瓜叶面喷施沼液肥效果试验［J］.北方园艺，2009(10):95-97.

［11］袁祖华，谭亮萍，石洪艳.沼液叶面施用对辣椒产量及品质的影响［J］.辣椒杂志，2010(2):23-25.

［12］韩晓莉，李博文，刘微，等.沼液配方肥对油菜生长、品质及氮素利用的影响［J］.河北农业大学学报，2012，35(3):20-24.

［13］李文英，彭智平，晏泽斌，等.猪场沼液对芥菜产量和品质的影响效应［J］.广东农业科学，2012(1):16-18.

［14］王家品，罗东黔，隆祖燕.沼液对白菜病虫的防治效果及其产量的影响［J］.贵州农业科学，2010，38(5):119-121.

［15］南香菊，张润蓉，段怀明.沼液对小麦赤霉病的防治探索［J］.山西农业科学，2008，36(11):109-111.

［16］尚斌，陈永杏，陶秀萍，等.猪场沼液对蔬菜病原菌的抑制作用［J］.生态学报，2011，31(9):2509-2515.

［17］刘银洲，王发富.利用沼液给果树治虫和根外施肥试验［J］.中国沼气，1991，9(1):38-39.

［18］孙向阳.土壤学［M］.北京:中国林业出版社，2004:216.

［19］王宗寿.利用沼液种植黑麦草对土壤环境质量的影响［J］.农业环境科学学报，2007，26(S1):172-175.

［20］倪亮，孙广辉，罗光恩，等.沼液灌溉对土壤质量的影响［J］.土壤，2008，40(4):608-611.

［21］叶伟宗，陆宏，石伟勇，等.沼液灌溉对梨品质和土壤肥力及环境质量的影响［J］.上海农业科技，2007(6):76-77.

［22］施骏，童友怀，罗守进.施用沼肥的土壤改良和作物增产效果［J］.安徽农业科学，1995，23(4):363-364，368.

［23］覃舟.施用沼液对紫甘蓝产量、营养品质及土壤质量的影响［J］.江西农业学报，2009，21(7):83-86.

［24］张媛，洪坚平，王炜，等.沼液对石灰性土壤速效养分含量的影响［J］.中国沼气，2008，26(2):14-16.

［25］王桂芳，李丙智，张林森，等.苹果园沼液配施钾肥对土壤酶活性及果实品质的影响［J］.西北林学院学报，2009，24(5):88-91.

［26］冯伟，管涛，王晓宇，等.沼液与化肥配施对冬小麦根际土壤微生物数量和酶活性的影响［J］.应用生态学报，2011，24(4):10007-1012.

［27］李尧琴，杨丽军，张乃华.养猪场沼液重金属含量及安全性分析［J］.农业环境与发展，2012(3):106-108.

［28］段然，王刚，杨世琦，等.沼肥对农田土壤的潜在污染分析［J］.吉林农业大学学报，2008，30(3):310-315.

［29］SÄNGER A，GEISSELER D，LUDWIG B.Effects of moisture and temperature on greenhouse gas emissions and C and N leaching losses in soil treated with biogas slurry［J］.Biology and Fertility of Soils，2011，47(3):249-259.

［30］YU F B，LUO X P，SONG C F，et al.Concentrated biogas slurry enhanced soil fertility and tomato quality［J］.Acta Agriculturae Scandinavica Section B-Soil and Plant Science，2010，60(3):262-268.

［31］GARG R N，PATHAK H，DAS D K，et al.Use of flyash and biogas slurry for improving wheat yield and physical properties of soil［J］.Environmental Monitoring and Assessment，2005，107(1/3):1-9.

［32］ISLAM M R，RAHMAN S M E，RAHMAN M M，et al.The effects of biogas slurry on the production and quality of maize fodder［J］.Turkish Journal of Agriculture and Forestry，2010，34:91-99.