摘要:為了解決養殖沼液農田消納利用過程中科學精準施肥問題,本研究對規模化養殖場的沼液進行了一年的跟蹤監測,結果顯示沼液中氮、磷、鉀平均含量分別為1238.93、86.33、622.08mg·L-1。根據水稻不同生長時期的營養需求,開展沼液替代化肥減量施肥試驗,結果顯示施用沼液的試驗組產量均優于對照組,增產幅度為3.2%~8.7%。試驗前后分別對田塊土壤進行采樣,測定其主要養分和重金屬指標,結果表明稻田使用沼液不會造成鹽漬化,且有助于提升土壤質量,對照GB15618—2018土壤環境質量-農用地土壤污染風險管控標準(試行),各項重金屬指標均低于風險篩選值,對沼液在水稻種植中的利用提供安全保障。通過以上研究,初步建立起了沼液-水稻綜合利用科學施肥模式。
關鍵詞:沼液;重金屬;種養結合;生態循環農業;化肥減量
長期以來,杭州市臨安區年生豬出欄量在20萬~25萬頭,一直是杭州地區第二大生豬養殖菜籃子保供基地。“十三五”杭州市臨安區成立5個沼液綜合利用社會化服務組織,積極對接轄區內相應養殖場與種植基地,配套完善沼液運輸車、貯液池、輸送管道等,基本完善沼液生態消納相關配套設施設備。2015—2018年共計消納沼液35.88萬t,為構建種養結合、農牧循環可持續發展打下堅實基礎。
總結近幾年臨安區畜牧沼液消納利用過程中存在的問題,主要表現在消納方式相對比較粗放,未能做到根據不同作物生長周期定時定量精確施肥,缺乏相應的監測機制和評價體系。因此,本試驗沼液養分動態監測及其在水稻種植中的應用,一是準確測定沼液中化學需氧量(COD)、氨氮濃度及氮、磷、鉀含量;二是根據水稻不同生長時期的營養需求,科學施用沼液替代化肥,測定水稻產量進而評價施肥效果;三是監測沼液施肥前后相應土壤中銅、鋅鉛、鉻、鎘及砷、汞等重金屬重要指標變化,進而建立相應評價體系,為科學有效的開展生態循環農業提供理論依據和重要參考。
1養殖沼液動態監測
1.1養殖沼液來源、運輸、處理及貯存
本試驗所用養殖沼液均來自杭州正興牧業有限公司沼氣生態工程處理后的沼液,試驗過程中,根據不同作物實際需求,將厭氧發酵后的沼液直接或氣浮除雜后利用專用運輸車運送到水稻或蔬菜基地相應的貯存罐(池)備用。
1.2檢測方法
本試驗主要測定沼液的COD、氨氮濃度及氮、磷、鉀含量,檢測標準如下:HJ828—2017《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》;GB7479—1987《水質銨的測定納氏試劑比色法》;GB11894—1989《水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》;GB11893—1989《質總磷的測定鉬酸銨分光光度法》;GB11904—1989《水質鉀和鈉的測定火焰原子吸收分光光度法》。
1.3監測結果
2019—2020年,分別對一年四季不同時期養殖場沼液進行跟蹤監測,結果顯示沼液中氮、磷、鉀平均含量分別為1238.93、86.33、622.08mg·L-1。
2沼液-水稻試驗
2.1基本情況
試驗時間為2020年1—12月,試驗地點為臨安區板橋鎮洪軍農機專業合作社秋口村承包地,稻麥輪作,種植水稻品種為春優927。
2.2試驗內容
2.2.1取樣分析
取正興牧業養殖場沼液,檢測養分等含量(表2)。在試驗田的南北兩邊分別取土樣檢測土壤養分等指標。
2.2.2處理設計
設1個對照組,3個試驗組,小區面積1000m2,重復3次。對照CK:習慣施肥,緩苗后施20kg尿素,除草后施30kg復合肥(平衡型N-P2O5-K2O15-15-15),后期施10kg尿素。總施肥量氮18.3kg,磷1.96kg,K3.73kg。
試驗組1:小麥收割后施8t濃沼液,翻耕,緩苗后不施肥,除草后施15kg復合肥(平衡型NP2O5-K2O15-15-15),后期不施肥?？偸┓柿康?8.25kg,磷3.05kg,鉀18.24kg(其中化肥氮2.25kg,磷0.65kg,鉀2.24kg)。試驗組2:小麥收割后施8t濃沼液,翻耕,緩苗后不施肥,除草后施7.5kg復合肥(平衡型N-P2O5-K2O15-15-15)和2t稀沼液,后期不施肥?？偸┓柿康?8.325kg,磷2.79kg,鉀18.12kg(其中化肥氮1.125kg,磷0.33kg,鉀1.12kg)。
試驗組3:小麥收割后施8t濃沼液,翻耕,緩苗后不施肥,除草后施4t稀沼液,后期不施肥?？偸┓柿康?8.4kg,磷2.52kg,鉀18kg(不施用化肥)。施肥量都以每667m2計算,考慮到沼液的揮發和土壤吸附等因素,濃沼液總氮以2.0kg·t-1計算,總磷以0.3kg·t-1計算,總鉀以2.0kg·t-1計算;稀沼液總氮以0.6kg·t-1計算,總磷以0.03kg·t-1計算,總鉀以0.5kg·t-1計算。
2.3結果與分析
2.3.1水稻產量
2020年10月,于水稻收割前,分別對試驗田塊水稻進行采樣,測定其單位實粒數、千粒重、畝產及增產比例等指標,結果顯示試驗組產量均優于對照組,試驗組2的總粒重、總粒數及畝產指標好于其他組。
2.3.2土壤養分指標變化
與水稻種植前相比較,對照組養分指標略有下降,試驗組土壤鹽分和水解性氮變化不大,其他指標都有所升高,尤其是有效磷有顯著提高,表明稻田使用沼液不會造成鹽漬化,有助于提升土壤質量。
2.3.3土壤重金屬指標變化
試驗期內在水稻種植前后,分別對試驗田塊土壤進行采樣,測定其銅、鋅、鉛、鉻、鎘及砷、汞、等重金屬重要指標,對照GB15618—2018土壤環境質量-農用地土壤污染風險管控標準(試行)[6],各項指標均低于風險篩選值。
3討論
我國是全球第一大豬肉生產和消費大國,為使養殖排泄物得到能源化利用,國家大力發展沼氣工程,由此伴隨著大量沼液處置問題。由于沼液中含有大量氮、磷、鉀等營養元素,以及鐵、鋅、銅和氨基酸等微量元素,故可作為有機養分、化肥減量增效的重要原料,并通過農田灌溉途徑得以利用,這種方式已成為當前沼液資源化利用的重要方式。但隨著生豬養殖規模化程度的快速提升,養殖產生的沼液量大且集中,使得周邊農田難以安全消納。同時,人們對農村生態環境要求越來越高,沼液無害化處理和安全利用的矛盾也日益突出[1]。
本研究通過對大型養殖場沼氣生態工程產生的沼液進行一周年的動態監測,基本探明了沼液的養分隨季節的動態變化規律,為沼液資源化利用的精準化提供了科學依據[2]。通過開展沼液-水稻施肥試驗,不僅有效減少化肥施用量,還能夠提高產量,增產幅度為3.2%~8.7%。試驗田塊土壤養分指標檢測顯示稻田使用沼液不會造成鹽漬化,且有助于提升土壤質量。試驗田塊土壤重金屬監測結果顯示均在風險篩選值內,對沼液在水稻種植中的利用提供安全保障,初步建立起沼液-水稻綜合利用施肥模式[3]。
參考文獻:
[1]沈阿林,奚輝,姜銘北,等.養殖沼液生態循環利用模式的建立與運行效果[J].浙江農業科學,2019,60(8):1271-1274.
[2]王強,劉銀秀,邊武英,等.浙江省規模養豬場沼渣液養分特征和農田利用適宜性分析[J].農業環境科學學報,2019,38(5):1158-1164.
[3]李華,羅娜,馬潔,等.沼液灌溉對農田土壤及產地環境影響研究進展[J].浙江農業科學,2019,60(8):1317-1321.
作者：羅學明1,許育新2∗,程妙坤3,葉峰1,錢定海4,安文浩2,陳喜靖2,沈佳欒4∗
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