猪场沼液在水芹菜种植中的应用研究—以乐平金园牧业有限公司种养一体化模式为例

张磊，吴志勇，徐晓云，吴志坚，邱俊，余峰

（江西省畜牧技术推广站，江西 南昌 330046）

在农业上，沼液作为一种有机肥料在改善土壤性能中的应用已有悠久的历史。沼液富含氮、磷、钾、钙、镁、锌、铜、硼等诸多营养成分)，能够有效改善土壤的理化性质和生物学性状，丰富土壤的生物种群[1～4]。对土壤全量养分和速效养分含量的影响，通过沼肥利用可改善土壤养分供给的状况[5～6]。对土壤中抗生素、金属、硝酸盐等有毒有害物质没有生成积累[7～8]。研究结果也表明，施用沼液后，土壤的铜、锌、铅、镉含量都在国家土壤环境质量标准允许范围内[9]。因而施用沼液不仅可以提高作物产量、改善作物品质及提高作物抗病性,而且还能够减少化肥和农药的施用和对环境的污染。其次，沼液是病菌极少的卫生肥料，利用沼液对农作物进行上喷下施，能有效地减少病原菌和虫害的危害，对这些病原菌和虫害的传播感染途径起到了堵塞的作用[10]。

水芹菜为水生宿根草本植物，是一种生长在池沼边、河边和水田里的水生蔬菜。其根系发达、适应能力强，对富养化水具有较好的净化能力[11]。本文主要研究水芹菜对沼液的消纳、净化作用及经济效益。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试作物：水芹(Oenanthe javanica)，俗称水芹菜，属伞形科宿根多年生草本水生植物；水稻：采用中稻品种。农田4～9月用于种植水稻，10月至次年3月用于种植水芹菜。

1.2 采样及测定方法

1.2.1 土壤采样及检测方法。土壤检测必须多点采集混合土样，以沼液出水口处为原点，成s型取5个样本点，0～20cm耕作层土壤，混合后检测。重金属测定方法：GB/T 14506.30-2010硅酸盐岩石化学分析法。

1.2.2 水芹菜采样及检测方法。以沼液出水口处为原点，成s型取5个样本并混合后送检。GB/T 5009.15-2003食品中镉的测定；GB/T 5009.11-2003食品中总砷及无机砷的测定；GB/T 5009.17-2003食品中总汞及有机汞的测定。

1.2.3 沼液采样及检测方法。采取沼液出水口处沼液送检。沼液检测标准参照有机肥料NY525-2012测定。

1.3 数据处理

通过对“猪-沼-水芹菜”循环养殖场中的水芹菜种植基地施用沼液，并对沼液及施用沼液后作物水芹菜、水稻及土壤中的重金属含量变化进行跟踪监测。

2 结果与分析

2.1 沼液的养分

沼液取自乐平金园牧业有限公司商品猪养殖场，经检测，沼液的基本理化性质是：全氮312.5mg/L，全磷 34.3mg/L，全钾211.1mg/L，氨态氮178.0mg/L，CODcr 136.7mg/L，pH 9.43。

2.2 沼液中重金属含量

表1 沼液中重金属含量的跟踪检测mg/L

在沼液检测中，重金属含量均符合国家农用灌溉标准（GB 5084-2005），其中沼液中的铅含量为0.0026，远远低于标准限值。

2.3 土壤中重金属含量的检测结果与分析

土壤分析结果(图1)显示：土壤中的重金属元素含量均符合国家二级土壤环境控制标准。在饲料添加剂中，为加快生猪生长，一般会添加铜、锌等重金属元素，而部分未消化的铜、锌会通过粪尿排出体外进入土壤里，本次检测周期内，前4份土壤检测样本为沼液灌溉田间样本，第5份土壤检测样本为该养殖场上游1km处的田间样本，从未有沼液灌溉。根据检测数据对比江西省土壤背景值发现，猪场上游土壤中铜、锌含量与土壤背景值相接近，而沼液灌溉土壤中的铜、锌含量明显高于土壤背景值，初步分析铜、锌重金属随沼液灌溉沉积在土壤中，因本试验周期内土壤检测铜、锌重金属含量均在标准范围内，对于长期沼液灌溉或其他因素导致重金属含量升高有待于后续进一步研究。

图1 土壤中重金属含量的跟踪检测

2.4 水芹菜中重金属含量的检测结果与分析

有研究表明，蔬菜对重金属元素的吸收、累积能力与蔬菜种类、重金属元素有重要关系，同种蔬菜对不同重金属的吸收也有较大差异，重金属在蔬菜体内各部位的累积状况不尽相同（薛艳，2005）[12]。在试验周期内，重金属含量值虽有短期波动，但总体含量累积呈上升趋势，说明长期施用沼液后，重金属在水芹菜中的累积呈上升趋势。在周期试验内，重金属汞、砷未检出，重金属铅略高于国家蔬菜标准，其它重金属的含量均符合国家蔬菜标准。经检测，沼液中重金属铅的含量较低，分析水芹菜新型人工湿地对土壤中铅的富集能力较强。

图2 水芹菜中重金属含量的跟踪检测

2.5 水稻中重金属含量的检测结果与分析

表2 水稻中重金属含量的跟踪检测mg/kg

对于轮作的水稻中重金属含量数据（表2）表明：秸秆及稻谷中铅、铬的含量高于最高留限值，镉的含量正好为最高留限值0.2mg/kg。有研究表明，目前我国受铅（Pb）、镉（Cd）污染的耕地面积超过耕地总面积的20%，稻谷是农作物中较易吸收重金属的作物[13～16]。而对全国稻谷抽检结果表明，有近1/4市场销售稻米铅超标，1/5市场销售稻米镉超标[17]。本次试验周期为一年，轮作水稻为一季，对于水稻中铅、镉含量的超标有待进行多次检测分析。同时，稻谷铅、镉的含量要高于秸秆中的含量，可能是铅、镉易在作物果实内积累的原因造成。对比生长期较长的水稻和生长期较短的水芹菜，除两者均未检测到的汞外，水稻中铬、镉、铜、锌重金属的含量均要高于水芹菜，分析可能是生长周期越长的作物，对施用沼液后土壤中重金属的富集作用越明显，导致作物中的重金属含量越高的原因，也有可能是不同作物品种对重金属的富集差异较大所致。

2.6 沼液种植水芹菜测产结果

2015年3月，根据试验方案，组织省、市相关专家进行水芹菜现场测产工作。经专家现场测定，利用沼液种植水芹菜单茬产量平均为7 007±732.8 kg/0.067hm2,每0.067hm2年产水芹菜14t。该基地水芹菜面积总计为21.3hm2，按每季收获2茬计，年产水芹菜总计可达4 473t。

3 “猪-沼-水芹菜”经济模式及其效益分析

3.1 “猪-沼-水芹菜”循环经济模式

为解决沼液排放对当地环境的污染，该场经过多年探索，综合利用当地水田种植水芹菜，水田4～9月用于种植水稻，10月至次年3月用于种植水芹菜。沼液是一种原生态的液体肥料，含有丰富的氮、磷、钾、氨基酸、蛋白质、钙、硼、硒、锌、维生素、赤霉素、丁酸、吲哚乙酸等丰富的营养元素及抗生素，在为作物提供营养的同时也有着杀菌、杀虫的功效，是发展有机种植农业的最佳肥料和生物农药。该场利用沼液种植水芹菜，既减少化肥的使用，又免去农药的使用，实现有机蔬菜的生产。

水芹菜种植方式：水芹菜在9～10月进行移栽，年前收获第一茬。3～5月收获第二茬。利用沼液种植的水芹菜，大小匀称、青绿无渣、无丝嫩脆、口感好、香气浓，深受客户青睐。乐平金园牧业有限公司总种植面积21.3hm2，有效的解决了近300名农村劳动力的就业。综合利用猪场沼液发展水芹菜种植业，发展“猪-沼-菜”三位一体的循环经济模式，使沼液成为了农民致富的法宝。

3.2 效益分析

3.2.1 经济效益。水芹菜在8～9月进行移栽，年前收获第一茬，0.067 hm3产量为7 007 kg，净菜率为70%，平均售价5元/kg，收益约2.45万元。3～5月收获第二茬，平均产量约7 007kg，净菜率为70%，平均售价1.5元/kg，收益约1.05万元。每0.067hm2年产值为3.18万元，该示范基地种植面积将近21.3 hm3，年产值达1 020万元;在节省化肥及农药方面，该场以种植水芹菜为主，轮作一季水稻，据测算平均每年可节约化肥200kg左右，按每吨复合肥3 000元计算，每0.067hm2化肥需600元左右，基地种植面积达21.3hm2，可节约19万元/年。

3.2.2 社会和生态效益。采用水芹菜新型人工湿地模式，加大对有机废物的治理和综合利用,调整农业生产布局和产品结构,以更少的资源消耗、更低的环境污染,使有限的农业自然资源能够持续利用，对实现“实干兴赣、绿色崛起”目标要求具有深远而重大的意义。

乐平金园牧业有限公司年出栏商品猪2万头，年产生沼液约5.4万m3，沼液中含有COD、氨氮、总磷约160t、15t和2.5t，不经有效处理直接排放会对当地环境产生严重污染。基地年产水芹菜4 473t，根据陈微[18]、吴志勇[19]等研究结果推算，每年种植水芹菜消纳的沼液为2.36万m3，可以消纳COD、氨氮、总磷约 70t、6.6t、1.09t。同时，公司采用“猪-沼-水芹菜”循环经济模式，有效解决化肥、农药对土壤的侵蚀和所造成的环境污染，增加了土壤养分和能量循环，提高了土壤保持养分和保持水的能力，弥补了矿物肥料的空缺增加生物种群的多样化，维持生态系统的稳定性。

4 讨论与结论

4.1 施用沼液的土壤中的铅、铬、汞、砷、铜、锌等重金属含量经跟踪监测均符合《土壤环境质量标准》（GB 15618-2008）的国家二级标准，其中，采集的猪场上游田间土壤样本中铜、锌重金属含量值低于沼液灌溉土壤的含量值，说明沼液中铜、锌重金属在土壤中存在累积作用。但由于沼液成分的复杂性和土壤重金属在土壤中的富集效应和隐蔽效应，因此，未来沼液在长期施用的过程中产生的重金属复合污染效应在土壤和作物重金属含量的影响还需进一步探究。

4.2 本研究对沼液、水芹菜产品等进行跟踪检测后发现，铅、镉、铬、汞、砷5种重金属含量均低于《食品中污染物限量》（GB 2762-2012）标准规定，沼液中铅的含量为0.0026，远远低于标准限值，土壤中的重金属铅含量低于《土壤环境质量标准》（GB 15618-2008）标准规定，但水芹菜中铅含量却略高于《食品中污染物限量》（GB 2762-2012）标准，分析水芹菜本身可能对重金属铅有一定富集能力，但富集机理尚不明确，有待后续试验跟踪分析。

4.3 在“沼液-水芹菜-水稻”轮作模式中，对于生长周期更长的水稻而言，由于水稻对重金属的富集作用造成了部分重金属含量明显要高于水芹菜，且铅、镉、铬重金属存在不同程度的超标现象，分析认为“沼液-水芹菜-水稻”轮作模式值得进一步研究与推敲。

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