董越勇，聶新軍，王 強，葉 波，劉銀秀，范志斌，金 娟

(1.浙江省農(nóng)業(yè)生態(tài)與能源辦公室，浙江 杭州 310012； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標準研究所，浙江 杭州 310021)

不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場沼氣工程沼液養(yǎng)分差異性分析

董越勇1，聶新軍1，王 強2，葉 波1，劉銀秀1，范志斌1，金 娟1

(1.浙江省農(nóng)業(yè)生態(tài)與能源辦公室，浙江 杭州 310012； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標準研究所，浙江 杭州 310021)

對浙江省全省范圍內(nèi)30個不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液進行養(yǎng)分調(diào)查和差異性分析。結(jié)果表明，不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的糞污經(jīng)沼氣工程充分發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液pH值呈現(xiàn)中性及弱堿性，pH值穩(wěn)定性好，可在農(nóng)作物種植過程中直接施用。沼液樣品有機質(zhì)含量在0.01%～0.80%，不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場配套的沼氣工程沼液有機質(zhì)含量差異性較大，這與豬場養(yǎng)殖規(guī)模、生豬喂養(yǎng)方式、豬場管理水平、糞便清理程度、沼氣工程發(fā)酵工藝及運行參數(shù)等因素有關(guān)。不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液中含有氮磷鉀等大量營養(yǎng)元素，且單一養(yǎng)分含量差異性較大。沼液中氮磷鉀含量均呈現(xiàn)總氮>總鉀>總磷的趨勢，且氮元素主要以銨態(tài)氮形式存在。與單一養(yǎng)分含量相比，不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液總養(yǎng)分含量差異性相對較小，且養(yǎng)分含量較化肥低很多。由于不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液養(yǎng)分含量有差異，且部分養(yǎng)分指標差異性較大，因此在大規(guī)模施用沼液前，應(yīng)根據(jù)實際情況進行肥效試驗，確定施用量，科學(xué)、合理施用沼液，避免因沼液施用不當(dāng)而對農(nóng)作物生長產(chǎn)生影響。

規(guī)?；i場； 沼氣工程； 沼液； 養(yǎng)分差異

糧豬安天下，生豬生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，是發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。我國既是養(yǎng)豬大國，也是豬肉消費大國，生豬飼養(yǎng)量和豬肉消費量均占世界總量的一半左右[1]。發(fā)展生豬生產(chǎn)，對于保障市場供應(yīng)、增加農(nóng)民收入、促進經(jīng)濟社會穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護和市場經(jīng)濟規(guī)律的角度來看，生豬生產(chǎn)從傳統(tǒng)的“低小散亂”向規(guī)?；l(fā)展是必然趨勢。因此，自2013年以來，浙江省大力發(fā)展農(nóng)牧緊密結(jié)合的生態(tài)畜牧業(yè)，加快畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級[2]，利用“三改一拆”和“雙清”行動的良好機遇，拆除影響環(huán)境的“低小散亂”生豬養(yǎng)殖場(棚)，保留并生態(tài)化改造非禁養(yǎng)區(qū)規(guī)模養(yǎng)豬場。截至2016年底，全省生豬出欄50頭以上規(guī)模比重91.9%，高出全國平均19.9百分點，出欄500頭以上規(guī)模比重78.1%，高出全國平均34.8百分點。生豬規(guī)模化養(yǎng)殖水平的提高，一方面提高了畜牧業(yè)發(fā)展產(chǎn)業(yè)化水平，另一方面也使得生豬養(yǎng)殖與環(huán)境保護的矛盾日益突出，對生豬生產(chǎn)綠色發(fā)展提出更加嚴峻的挑戰(zhàn)。

規(guī)?；i場每天產(chǎn)生大量的糞尿污水，豬糞尿中含有大量碳水化合物、含氮化合物等易腐敗性有機物，若直接排放，進入天然水體后會使水體渾濁、變黃、變黑，導(dǎo)致水質(zhì)惡化[3-4]。豬糞尿產(chǎn)生的廢氣中含有氨、硫化物、甲烷等成分，若廢氣未及時處理，會產(chǎn)生氨、甲基硫醇、硫化氫等惡臭氣體，造成空氣中氧含量相對下降，污濁度升高，降低空氣質(zhì)量[5]。大量的豬糞尿污水及其所污染的水體、飼料和空氣，最終會導(dǎo)致豬病和寄生蟲卵的蔓延與發(fā)展，直接影響?zhàn)B豬產(chǎn)業(yè)。因此，做好規(guī)?；B(yǎng)豬場糞污的安全妥善處理，降低其環(huán)境影響，是生豬產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展必須解決的問題。中央2017年1號文件中指出：推進農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)，大力推行高效生態(tài)循環(huán)的種養(yǎng)模式，加快畜禽糞便集中處理，推動規(guī)模化大型沼氣健康發(fā)展[6]。實踐證明，利用沼氣工程處理豬糞尿?qū)τ谏i養(yǎng)殖有百利而無一害。沼氣發(fā)酵技術(shù)可以回收沼氣作為可利用的能源，豬糞尿經(jīng)過沼氣工程厭氧發(fā)酵以后，糞尿中的氮磷鉀等養(yǎng)分沒有大的損失，如果在發(fā)酵過程中適當(dāng)加入一部分農(nóng)作物秸稈，還可以增加肥料的數(shù)量[7]。沼氣工程厭氧發(fā)酵可以去除豬糞尿的臭味，也可以殺死豬糞尿中的寄生蟲及有害微生物。豬糞尿厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液含有豐富的氨基酸、維生素、植物激素等物質(zhì)，對病蟲害有明顯抑制作用，是各類農(nóng)作物、花卉、果樹、蔬菜的優(yōu)良有機肥料[8]，施用沼液可以提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[9-10]。

從沼氣工程運行的角度分析，規(guī)?；i場養(yǎng)殖規(guī)模、生豬喂養(yǎng)方式以及飼料種類變化不大，進入沼氣工程的原料數(shù)量和性質(zhì)相對穩(wěn)定，有利于沼氣工程的長期穩(wěn)定運行。同時，規(guī)?；B(yǎng)豬場糞污經(jīng)厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液性質(zhì)也相對穩(wěn)定，有利于沼液的后續(xù)資源化利用。目前，浙江省沼液年產(chǎn)生量約為800萬t，其中規(guī)?；B(yǎng)豬場沼氣工程產(chǎn)生的沼液占很大一部分。因此，了解不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場沼氣工程沼液的成分構(gòu)成是一項基礎(chǔ)性工作，對于推進全省沼液的資源化利用具有重要意義。為實現(xiàn)這個目標，對全省30個規(guī)?；B(yǎng)豬場配套的沼氣工程進行了調(diào)查，對沼液樣本的pH值、有機質(zhì)、氮、磷、鉀等指標進行分析，以期為不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場沼液的合理利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，為全省生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 采樣點

2016年11月15日至12月5日，在全省29個縣(市、區(qū))挑選30個規(guī)?；i場的沼氣工程進行調(diào)查采樣。采樣期間全省最高氣溫5～25 ℃、最低氣溫2～18 ℃。

30個規(guī)模化豬場按照存欄量分為4個檔次，≤1 000頭的有8個，>1 000～5 000頭的有12個，>5 000～10 000頭的有5個，>10 000頭的有5個。30個規(guī)模化豬場配套的沼氣工程厭氧發(fā)酵工藝有CSTR工藝和UASB工藝2種，其中CSTR19個，UASB11個；沼氣工程運行時間2～<5 a的有18個，5～<10 a的有9個，≥10 a的有3個；厭氧發(fā)酵池容積≥300 m3的有23個，其中≥500 m3的有15個。

30個規(guī)模化豬場均采用干清糞工藝，發(fā)酵原料均為豬糞尿+沖洗水。沼氣工程取樣期間運行良好。供檢樣品均取自厭氧發(fā)酵池排放出的沼液。

1.2 采樣方式和樣品

每個采樣點在采樣當(dāng)天的9:00—10:00、11:30—12:30、14:00—15:00分別采集3份樣品，每份樣品的量應(yīng)相同且不少于300 mL。然后將3份樣品均勻混合成1份樣品，以供檢測。供檢樣品裝入500 mL PVC瓶中，密封、冷藏保存，24 h內(nèi)送往檢測機構(gòu)進行分析測定。如果指標無法一次性測完，剩余樣品加入濃硫酸酸化，并于0～4 ℃條件下保存。

1.3 測定項目與方法

樣品pH的測定采用電極法(NY/T 1973—2010)，有機質(zhì)測定采用重鉻酸鉀容量法(NY 525—2012)，總氮、總磷和總鉀的測定參照有機無機復(fù)混肥料的測定方法(GB/T 17767—2010)，樣品銨態(tài)氮的測定采用蒸餾后滴定法(NY/T 1116—2014)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

測定數(shù)據(jù)采用Excel軟件進行統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 沼液pH指標變化情況

根據(jù)表1中的檢測結(jié)果可知，沼液樣品pH值在6.89～8.68，大多呈現(xiàn)中性及弱堿性，這與國內(nèi)相關(guān)研究的結(jié)論大體一致[11-12]。不同規(guī)模養(yǎng)豬場的沼氣工程沼液pH值差異性不大，這是因為不同規(guī)模養(yǎng)豬場配套的沼氣工程目前均正常運行，且運行時間都在2年以上，整個系統(tǒng)比較穩(wěn)定，厭氧發(fā)酵池中各種微生物相對比較活躍，能夠充分分解料液中的有機酸，使pH值保持在一個相對穩(wěn)定的水平。在所有采樣點中，生豬存欄量在10 000頭以上養(yǎng)豬場的沼氣工程沼液pH值波動幅度及差異性最小，這是因為此等規(guī)模的養(yǎng)豬場其養(yǎng)殖方式、糞便清理方式以及沼氣工程厭氧發(fā)酵工藝基本一致，在沼氣工程正常運行的前提下，pH值相對比較穩(wěn)定，差異性也就較小。

表1 不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場沼液pH值變化情況

2.2 沼液有機質(zhì)含量變化情況

根據(jù)表2中的檢測結(jié)果可知，沼液樣品有機質(zhì)含量在0.01%～0.80%，有機質(zhì)平均含量為0.22%。不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場配套的沼氣工程沼液有機質(zhì)含量差異性較大，變異系數(shù)達到87.52%。這是因為豬場養(yǎng)殖規(guī)模不同，生豬喂養(yǎng)方式、豬場管理水平、糞便清理程度、沼氣工程發(fā)酵工藝及運行參數(shù)不盡一致，厭氧發(fā)酵池中料液濃度、料液停留時間、微生物活性及種類、有機質(zhì)顆粒分解速度以及沉降速度均有所差異，沼液有機質(zhì)含量存在較大差異在所難免。

表2 不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場沼液有機質(zhì)變化情況

不同養(yǎng)殖規(guī)模的豬場之間，沼液有機質(zhì)平均含量呈現(xiàn)(≤1 000頭)<(>5 000～10 000頭)<(>1 000～5 000頭)<(>10 000頭)的趨勢。這是因為生豬存欄量在1 000頭以下的養(yǎng)豬場管理水平較低，豬舍清理次數(shù)及頻次較多，沖洗水用量較多，進入沼氣工程的料液有機質(zhì)含量較低，導(dǎo)致沼液的有機質(zhì)含量也較低。生豬存欄量在10 000頭以上的養(yǎng)豬場管理水平較高，豬舍清理時沖洗水用量少，進入沼氣工程的料液有機質(zhì)含量相對較高，進而沼液中有機質(zhì)含量也相對較高。

同一檔次養(yǎng)殖規(guī)模的豬場之間，沼液有機質(zhì)含量差異性較大。其中，≤1 000頭養(yǎng)豬場的沼氣工程沼液有機質(zhì)含量差異性最小，變異系數(shù)為48.34%；>10 000頭養(yǎng)豬場的沼氣工程沼液有機質(zhì)含量差異性最大，變異系數(shù)為86.72%。由于本次調(diào)查為單次采樣，未進行連續(xù)采樣和跟蹤分析，因此造成這種現(xiàn)象的原因有待進一步研究和分析。

2.3 沼液養(yǎng)分含量變化情況

根據(jù)表3中的檢測結(jié)果可知，沼液樣品總氮含量范圍為0.04%～0.35%，且沼液中的氮主要以銨態(tài)氮形式存在，銨態(tài)氮含量范圍為0.03%～0.28%，占總氮的62.5%～99.0%。沼液樣品中總磷含量范圍為0.001%～0.05%，總鉀含量范圍為0.029%～0.149%。不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液中大量養(yǎng)分元素的含量均保持總氮>總鉀>總磷的趨勢?？傮w上看，不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液養(yǎng)分含量差異性較大，其中總鉀含量差異性最小，總氮次之，總磷含量差異性最大，由于厭氧發(fā)酵過程對氮磷鉀元素的削減量很少，因此造成這種現(xiàn)象的原因與料液中氮磷鉀的含量差異性有關(guān)。沼液中總養(yǎng)分(總氮+總磷+總鉀)含量為0.117%～0.549%，與單一養(yǎng)分元素含量差異性相比，不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液總養(yǎng)分含量差異性相對較小。

表3 不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場沼液養(yǎng)分含量變化情況

不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液中總氮、總磷平均含量呈現(xiàn)(≤1 000頭)<(>5 000～10 000頭)<(>1 000～5 000頭)<(>10 000頭)的趨勢，總鉀、總養(yǎng)分平均含量呈現(xiàn)(>5 000～10 000頭)<(≤1 000頭)<(>1 000～5 000頭)<(>10 000頭)的趨勢。沼液中氮磷元素的含量與懸浮顆粒物的數(shù)量有關(guān)，一般情況下，懸浮顆粒物數(shù)量越多，其氮磷鉀含量也就越高。養(yǎng)殖規(guī)模小的豬場，特別是存欄量在1 000頭以下的豬場，管理水平低，豬舍清理過程中沖洗水用量多，導(dǎo)致發(fā)酵料液中懸浮顆粒物的數(shù)量較少、濃度較低，而存欄量在10 000頭以上的養(yǎng)豬場管理水平較高，豬舍清理時沖洗水用量少，進入沼氣工程的料液懸浮顆粒物數(shù)量及濃度相對較高，因此會出現(xiàn)存欄量1 000頭以下的豬場沼氣工程沼液中氮磷含量低、存欄量10 000頭以上的豬場沼氣工程沼液中氮磷含量相對較高的現(xiàn)象。

3 小結(jié)

30個不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的糞污經(jīng)沼氣工程充分發(fā)酵后產(chǎn)生的沼液pH值呈現(xiàn)中性及弱堿性，且pH值穩(wěn)定性好，因此這些沼液可以在農(nóng)作物種植過程中直接施用。

沼氣工程沼液有機質(zhì)含量與豬場養(yǎng)殖規(guī)模、生豬喂養(yǎng)方式、豬場管理水平、糞便清理程度、沼氣工程發(fā)酵工藝及運行參數(shù)等因素有關(guān)聯(lián)，因此不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液有機質(zhì)含量差異性較大。在清糞工藝相同的情況下，生豬存欄量、豬場管理水平、沖洗水用量等因素都會影響沼氣工程對有機物的去除效果。一般情況下，生豬存欄量少、豬場管理水平低、豬舍清理沖洗水用量多，進入沼氣工程的料液有機質(zhì)含量就較低，進而導(dǎo)致沼液的有機質(zhì)含量也較低。

不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液中含有氮磷鉀等大量營養(yǎng)元素，且單一養(yǎng)分含量差異性較大。沼液中氮磷鉀含量均呈現(xiàn)總氮>總鉀>總磷的趨勢，且氮元素主要以銨態(tài)氮形式存在。與單一養(yǎng)分元素含量差異性相比，不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液總養(yǎng)分含量差異性相對較小，且養(yǎng)分含量較化肥低很多。由于不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液養(yǎng)分含量有差異，且部分養(yǎng)分指標差異性較大，因此在大規(guī)模施用沼液前，應(yīng)根據(jù)實際情況進行肥效試驗，確定施用量，科學(xué)、合理施用沼液，避免因沼液施用不當(dāng)而對農(nóng)作物生長產(chǎn)生影響。

本次調(diào)查分析為單次采樣，未進行連續(xù)采樣檢測和跟蹤分析，因此不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場的沼氣工程沼液有機質(zhì)及養(yǎng)分含量差異性較大的具體原因有待進一步研究和分析。

[1] 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部. 農(nóng)業(yè)部關(guān)于印發(fā)《全國生豬生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》的通知 [EB/OL]. (20160420) [2015-04-18]. http://www.moa.gov.cn/govpublic/XMYS/201604/t20160420_5101912.htm.

[2] 浙江省人民政府. 浙江省人民政府關(guān)于加快畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級的意見 [EB/OL]. (20130824) [2013-07-23]. http://www.zj.gov.cn/art/2013/8/24/art_13012_100706.html.

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2017-10-10

浙江省科技廳重點研發(fā)計劃項目(2015C03013)；浙江省“三農(nóng)六方”科技協(xié)作項目(CTZB-F160728AWZ-SNY1-20)

董越勇(1963—)，男，浙江紹興人，農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣研究員，從事農(nóng)業(yè)生態(tài)能源技術(shù)推廣研究工作，E-mail: zjhzdyy@126.com。

文獻著錄格式：董越勇，聶新軍，王強，等. 不同養(yǎng)殖規(guī)模豬場沼氣工程沼液養(yǎng)分差異性分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(12)：2089-2092.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171201

S141

A

0528-9017(2017)12-2089-04

張瑞麟)