郭全忠，龔曉松，劉化隆

(安康學(xué)院 旅游與資源環(huán)境學(xué)院，陜西安康 725000)

隨著養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，畜禽糞尿、污水等廢棄物得不到較好處理導(dǎo)致環(huán)境污染問(wèn)題突出[1-2]，養(yǎng)殖場(chǎng)廢棄物如豬糞本身具有能源和肥料價(jià)值，向環(huán)境中排放豬糞是對(duì)資源的巨大浪費(fèi)，通過(guò)一定的資源化處理可使其產(chǎn)生生物能源和高營(yíng)養(yǎng)肥料[3]。國(guó)家投入大量資金在各養(yǎng)殖場(chǎng)建立一系列沼氣工程，通過(guò)沼氣發(fā)酵處理養(yǎng)豬場(chǎng)廢棄物，產(chǎn)生的沼液和沼渣因含有大量的有機(jī)物質(zhì)和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)成分，作為優(yōu)質(zhì)肥料普遍應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[4]，施用于農(nóng)田對(duì)改善土壤質(zhì)地，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量效果明顯[5-6]。

安康市地處漢江中上游地區(qū)，是南水北調(diào)水源涵養(yǎng)區(qū),也是國(guó)家主體功能示范城市，從2008年后開始在規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)中大力推廣“豬-沼-菜”循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，即按養(yǎng)豬場(chǎng)規(guī)模配套建設(shè)沼氣工程，沼氣發(fā)酵產(chǎn)生的沼液和沼渣作為蔬菜用肥料，以此減少養(yǎng)豬場(chǎng)廢棄物對(duì)環(huán)境的影響，取得了一定的效果。但近年來(lái)，部分養(yǎng)豬場(chǎng)菜田土壤開始出現(xiàn)板結(jié)、產(chǎn)量下降、病害加劇等現(xiàn)象，“豬-沼-菜”模式開始受到人們的質(zhì)疑。王騰飛等[7]研究認(rèn)為，長(zhǎng)期盲目施用以畜禽糞便為發(fā)酵原料所產(chǎn)生的沼液，存在使農(nóng)田重金屬累積超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致農(nóng)田系統(tǒng)生態(tài)功能下降，引發(fā)環(huán)境安全問(wèn)題。本研究選擇安康市某大型養(yǎng)豬場(chǎng)“豬-沼-菜”循環(huán)利用中的菜田土壤作為研究對(duì)象，進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤調(diào)查，研究沼液沼渣不同施用年限對(duì)土壤養(yǎng)分等的影響，分析其存在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，為合理施用沼液和沼渣提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

該養(yǎng)豬場(chǎng)位于安康市李家嘴村，平均年出欄生豬48萬(wàn)頭，日產(chǎn)糞量8 200 kg，建有大型沼氣池3個(gè)，可處理糞便90 t/d，所產(chǎn)沼氣主要用于發(fā)電。為解決沼液沼渣排放問(wèn)題，該養(yǎng)豬場(chǎng)于2010年開始將周邊農(nóng)戶土地進(jìn)行流轉(zhuǎn)，首批流轉(zhuǎn)233 hm2坡地進(jìn)行土地整理后建設(shè)塑料大棚種植設(shè)施蔬菜，目前共流轉(zhuǎn)土地1 013 hm2，建成了以“豬-沼-菜”模式為主的農(nóng)業(yè)園區(qū)。于2011年開始將養(yǎng)豬場(chǎng)沼液沼渣采用漫灌和溝灌結(jié)合的方式部分替代化肥施用，年平均施用沼液沼渣混合液600 m3/hm2?；适┯昧堪串?dāng)?shù)卦O(shè)施蔬菜施肥量的50%施用，以三元復(fù)合肥為主，分別施用純N 200 kg/hm2、P2O5150 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2。試驗(yàn)地土壤類型為黃棕壤，首季種植前土壤堿解氮、有效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 28.5 mg/kg、60.2 mg/kg和22.3 mg/kg，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.37g/kg，pH 6.37，電導(dǎo)率0.064 mS/cm，全銅、全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為30.3 mg/kg和140.2 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與土壤樣品采集

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 從2011年開始，采用定點(diǎn)采集研究區(qū)土壤樣品監(jiān)測(cè)的方法對(duì)該試驗(yàn)地土壤環(huán)境變化情況進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè)分析。選擇3個(gè)面積約400 m2、土壤肥力接近的大棚，每年控制沼液施用量600 m3/hm2。3個(gè)棚種植蔬菜類型以番茄、黃瓜和茄子進(jìn)行輪作。共設(shè)計(jì)5個(gè)年限段進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，分別是0 a、1 a、3 a、5 a和 7 a。首季種植前采集土壤樣品作為0年，第1年蔬菜收獲后采集的土壤樣品作為1 a，然后每隔1 a在當(dāng)年蔬菜收獲后采集土壤樣品分別作為3 a、 5 a和7 a土壤樣品,設(shè)為沼肥處理(ZF)。選擇相鄰一大棚，按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式進(jìn)行施肥管理，分別施用純N 400 kg/hm2、P2O5300 kg/hm2、K2O 300 kg/hm2，不施用沼肥，設(shè)為對(duì)照處理(CK)。在采集園區(qū)土壤樣品的同時(shí)，用相同方法采集對(duì)照區(qū)土壤樣品進(jìn)行分析。

1.2.2 土壤樣品采集 在沼肥處理區(qū)和對(duì)照區(qū)的每個(gè)棚采用棋盤法設(shè)8個(gè)土壤樣品采集點(diǎn)，采集耕層(0～20 cm)土壤樣品，每棚土壤樣品混勻后分別測(cè)定土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、全銅、全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)及電導(dǎo)率和pH。然后分別取3個(gè)沼肥處理大棚和1個(gè)對(duì)照處理大棚土壤樣品各測(cè)定項(xiàng)目的平均值作為最終測(cè)定結(jié)果。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定[8]。有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定[9]。速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用乙酸銨溶液浸提,用UV-6300(PC)型紫外分光光度計(jì)測(cè)定[8]。全銅和全鋅采用高氯酸-硝酸-氫氟酸消化,火焰原子吸收分光光度法測(cè)定[10]。土壤pH采用電位法測(cè)定，稱取風(fēng)干土10 g加水25 mL(水土比為2.5∶1)振蕩30 min用PHS-3C型pH計(jì)測(cè)定；電導(dǎo)率采用電位法測(cè)定，稱取風(fēng)干土4 g加水20 mL(水土比為5∶1)振蕩30 min用DDS-307型電導(dǎo)率儀測(cè)定[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用年限對(duì)土壤堿解氮、有效磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

氮磷鉀是作物生長(zhǎng)最重要的3種營(yíng)養(yǎng)元素，土壤中氮磷鉀含量狀況直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。畜禽糞便中含有作物生長(zhǎng)所需的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素，以其為原料發(fā)酵的沼液沼渣作為肥料在農(nóng)田中施用會(huì)對(duì)土壤中的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素累積量產(chǎn)生一定的影響。

2.1.1 對(duì)土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 由圖1可以看出， ZF和CK中土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨施用年限的增加而相應(yīng)增加，但處理ZF的增加幅度略高于處理CK。在處理ZF中，施用沼肥0 a的土壤中堿解氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.5 mg/kg，施用1 a以后為33.8 mg/kg，是未施用沼液土壤的 1.19倍；3 a后為44.3 mg/kg，較施用1 a沼液土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加31.1%，是未施用沼液的1.55倍； 5 a后為72.8 mg/kg，是未施用沼液土壤的2.5倍；7 a后為96.1 mg/kg，是未施用沼液的 3.4倍，說(shuō)明在化肥用量減半的情況下，施用600 m3/hm2沼肥代替化肥對(duì)提高土壤氮素營(yíng)養(yǎng)有顯著效果。

研究認(rèn)為，沼液、沼渣部分替代化肥對(duì)提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，提高土壤氮素養(yǎng)分,改良土壤性質(zhì)有顯著的效果[12-15]。根據(jù)我國(guó)第二次土壤普查全國(guó)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本研究用地施用沼液 3 a內(nèi)土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)<60 mg/kg，屬5級(jí)肥力，土壤缺氮。施用5 a后土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.8 mg/kg，處于61～90 mg/kg的中下水平(4級(jí)肥力)，施用7 a土壤堿解氮達(dá)96.1 mg/kg，處于91～120 mg/kg間的3級(jí)肥力，土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)屬中上水平。由于研究區(qū)土壤堿解氮背景值較低，連續(xù)施用沼液7 a后土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖未明顯超標(biāo)，但從土壤堿解氮增長(zhǎng)趨勢(shì)看，隨著施用年限的增加是否會(huì)出現(xiàn)氮素營(yíng)養(yǎng)過(guò)度累積的現(xiàn)象需進(jìn)一步研究。

2.1.2 對(duì)土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 由圖2可知，處理ZF和CK中土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)也均隨施用年限的增加而相應(yīng)增加，處理ZF的增幅高于CK。在處理ZF中，施用沼肥0 a的土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60.2 mg/kg，施用1 a和3 a后分別為73.4 mg/kg和75.6 mg/kg，增長(zhǎng)率為3%。施用5 a后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)80.2 mg/kg，是未施用沼液土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.33倍，施用7 a后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)91.5 mg/kg,是未施用沼液土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.5倍，研究區(qū)土壤速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)已達(dá)偏高水平[16]。由于沼渣沼液磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，若長(zhǎng)期大量施用，可能會(huì)造成土壤磷富集，進(jìn)而污染地下水。

圖1 不同施用年限對(duì)土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.1 Effects of different years of application on Alkali-hydrolyzale N mass fraction

圖2 不同施用年限對(duì)土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.2 Effects of different years of application on mass fraction of soil available P

2.1.3 對(duì)土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 由圖3可知，各處理土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)亦均隨施用年限的增加而增加，處理ZF的增幅亦高于CK。在處理ZF中，未施用沼液土壤中速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較低為22.3 mg/kg。施用1 a以后達(dá)30.5 mg/kg，是未施用沼液的1.4倍。施用3 a至5 a，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別達(dá)38.6 mg/kg和58.7 mg/kg，分別是未施用沼液的1.7倍和2.6倍。施用7 a以后達(dá)73.7 mg/kg，是未施用沼液土壤的3.3倍，累積效果顯著。隨著施用年限的增加，土壤中速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也越來(lái)越高。從增長(zhǎng)速度看，施用沼液沼渣3 a后開始土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈較快增長(zhǎng)趨勢(shì)，說(shuō)明沼液沼渣的施用對(duì)提高土壤鉀素質(zhì)量分?jǐn)?shù)有較顯著效果。本研究結(jié)果與李文濤等[17]和康凌云[18]的基本一致。

圖3 不同施用年限對(duì)土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.3 Effects of different years of application on mass fraction of soil available K

2.2 施用年限對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是衡量土壤肥力的重要標(biāo)志，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的積累和活化可提高土壤的生產(chǎn)力。由圖4看出，在0～3 a間，處理ZF和處理CK中土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不明顯，均低于10 g/kg，這可能與研究區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低及作物吸收利用率有關(guān)。5～7 a間，處理ZF土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于CK。由于研究區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)背景值較低，小于10 g/kg，處理ZF施用沼肥前3 a，土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)從9.37 g/kg增加到9.85 g/kg，僅增加 5.1%，第5年和第7年分別達(dá)11.07 g/kg和 11.95 g/kg，較0年分別增加18.3%和27.5%，培肥地力效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，但增加速度和幅度明顯低于堿解氮、速效磷和有效鉀，這可能與沼液沼渣中有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低有關(guān)。

隋好林等[5]采用沼液滴灌番茄試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沼液用量在12 000～14 000 kg時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)可增加30.7%，且隨著沼液施用量的增加，土壤營(yíng)養(yǎng)得到改善，土壤微生物總量不斷提高，番茄產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也呈現(xiàn)不斷提高的趨勢(shì)；本研究與鄂利鋒等[19]的研究結(jié)果較為相似。但馮丹妮等[20]認(rèn)為，長(zhǎng)期施用沼液有利于土壤微生物生長(zhǎng)和酶活性提高，但對(duì)土壤微生態(tài)平衡及土壤質(zhì)量存在潛在威脅。說(shuō)明施用沼肥在增加土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的同時(shí)，其對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響不容忽視。

2.3 施用年限對(duì)土壤全銅和全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 影響

銅、鋅是作物必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，土壤中低濃度銅、鋅能促進(jìn)作物生長(zhǎng)，超過(guò)一定限度會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生毒害。為了提高產(chǎn)量和效益，養(yǎng)豬場(chǎng)飼料中銅、鋅超標(biāo)導(dǎo)致糞便中殘留較高[21]。由于豬對(duì)飼料中的銅、鋅等吸收不完全，用豬糞生產(chǎn)沼氣產(chǎn)生的沼液沼渣中必然殘留一定量的銅和鋅，這些沼液沼渣施用在農(nóng)田中必然會(huì)影響土壤中銅和鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.3.1 對(duì)土壤全銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 由圖5可以看出，CK處理中全銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)7 a間的變幅很小，處于30.4～30.8 mg/kg。而處理ZF土壤中全銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著施用年限的增加逐年增加，未施用沼液土壤中全銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.3 mg/kg，施用1 a后從30.3 mg/kg增加到62.8 mg/kg，增長(zhǎng)率為107%。施用沼液7 a后，土壤中全銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到118.5 mg/kg，是未施用沼液土壤的3.9倍，土質(zhì)屬于三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)達(dá)到輕微污染。

圖4 不同施用年限對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.4 Effects of different years of application on mass fraction of soil organic matter

圖5 不同施用年限對(duì)土壤全銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.5 Effects of different years of application on mass fraction of soil total Cu

2.3.2 對(duì)土壤全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 由圖6可以看出，施用年限對(duì)土壤全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響與對(duì)全銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響表現(xiàn)相似的規(guī)律。CK處理中全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)7 a間的變幅也很小，在 138.5～139.4 mg/kg。處理ZF中未施用沼液土壤中全鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為140.2 mg/kg，已經(jīng)超過(guò)當(dāng)?shù)赝寥雷匀槐尘爸?，施用沼液沼?～3 a，土壤全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加緩慢，這可能與作物對(duì)鋅的吸收利用有關(guān)[22]。但施用5～7 a以后，土壤中全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別快速增加到233.5 mg/kg和263.4 mg/kg，是未施用沼液的1.88倍。

圖6 不同施用年限對(duì)土壤全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.6 Effects of different years of application on mass fraction of soil total Zn

2.4 施用年限對(duì)土壤酸堿度和鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.4.1 對(duì)土壤酸堿度的影響 pH是土壤最基本的化學(xué)性質(zhì)之一，對(duì)作物及土壤微生物生長(zhǎng)有重要作用[23]，由圖7可以看出，CK處理土壤pH隨著化肥施用年限的增加并未發(fā)生明顯變化。處理ZF中，施用沼肥1 a后土壤pH無(wú)明顯變化，第3 年土壤pH較0 a增加2.19%，第5年至第7 年出現(xiàn)較大幅度變化，分別增加4.87%和 6.72%，說(shuō)明長(zhǎng)期施用沼液沼渣會(huì)導(dǎo)致酸性土壤pH的增加，對(duì)調(diào)節(jié)酸性土壤pH有一定作用。

孫國(guó)鋒等[24]研究認(rèn)為，沼液替代化肥處理較常規(guī)施肥處理間土壤pH無(wú)明顯差異。劉世亮等[25]認(rèn)為，隨著畜禽糞便有機(jī)肥施用量的增加土壤pH相應(yīng)降低。本研究從施用1 a結(jié)果看，與孫國(guó)鋒等[24]的研究結(jié)果相同，但從長(zhǎng)期施用結(jié)果來(lái)看，土壤pH變化與劉世亮等[25]的研究結(jié)果相反，這可能與研究區(qū)土壤性質(zhì)、作物品種、豬糞糞源及養(yǎng)豬場(chǎng)豬糞處理方式差異有關(guān)，具體產(chǎn)生原因尚需進(jìn)一步研究。

圖7 不同施用年限對(duì)土壤pH的影響Fig.7 Effects of different years of application on soil pH

2.4.2 對(duì)土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 土壤電導(dǎo)率代表土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的高低，從測(cè)定結(jié)果看(圖8)，CK處理各年份電導(dǎo)率值維持在0.066～0.086 mS/cm，無(wú)明顯變化。處理ZF隨著施用沼肥年限的增加，出現(xiàn)了較明顯的變化，在施用沼肥0～3 a間，從0.064 mS/cm增加到0.091 mS/cm，增幅較小，說(shuō)明前3 a年鹽分累積不明顯。但第5～7年時(shí)，土壤電導(dǎo)率迅速增加到 0.247～0.366 mS/cm，分別是未施用沼液、沼渣土壤電導(dǎo)率的2.87倍和4.74倍，說(shuō)明當(dāng)沼液沼渣施用5 a后，土壤鹽分呈快速累積現(xiàn)象，土壤鹽分快速增加會(huì)嚴(yán)重影響土壤環(huán)境質(zhì)量。目前關(guān)于沼液沼渣施用對(duì)土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響方面的報(bào)道尚少，但長(zhǎng)期特別是過(guò)量施用沼液沼渣引起的土壤鹽分的累積及其對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響應(yīng)引起高度重視。

圖8 不同施用年限對(duì)土壤電導(dǎo)率的影響Fig.8 Effects of different years of application on soil conductivity

3 討論與結(jié)論

隨著養(yǎng)殖場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，沼氣工程成為解決這些養(yǎng)殖場(chǎng)糞便的重要方法之一，且得到快速發(fā)展，相應(yīng)的產(chǎn)生的沼液沼渣等廢棄物越來(lái)越多，為減輕這些廢棄物給環(huán)境造成的壓力，研究發(fā)現(xiàn)，將這些廢棄物作為肥料(沼肥)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)改善土壤養(yǎng)分含量和結(jié)構(gòu)、提高農(nóng)作物產(chǎn)量等具有良好的效果[19]。研究發(fā)現(xiàn)，沼肥能顯著改善土壤質(zhì)量、提高作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)等,沼肥可作為一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可有效減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)藥和化肥使用量，有效減輕環(huán)境污染[26-29]。但由于缺少合理的技術(shù)指導(dǎo)，沼肥盲目施用現(xiàn)象較為明顯，由此導(dǎo)致的養(yǎng)分累積及有害金屬離子污染問(wèn)題不容忽視[30]。

近幾年，隨著養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程的快速發(fā)展，產(chǎn)生的沼渣沼液廢棄物越來(lái)越多，已經(jīng)給養(yǎng)殖場(chǎng)周邊環(huán)境帶來(lái)巨大的壓力。以安康市石泉縣明星村為例，該村2010年共有千頭規(guī)模以上養(yǎng)豬場(chǎng)17家，其中萬(wàn)頭規(guī)模4家，各養(yǎng)豬場(chǎng)均采用沼氣工程處理各養(yǎng)豬場(chǎng)廢棄物，產(chǎn)生的沼液和沼渣全部用于周邊農(nóng)田中，但經(jīng)過(guò)幾年運(yùn)行后，由于所產(chǎn)生的沼液沼渣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田的消納能力，導(dǎo)致當(dāng)?shù)赝寥篮涂諝馕廴緡?yán)重，環(huán)境壓力制約了養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展，各養(yǎng)豬場(chǎng)紛紛關(guān)閉，目前該村僅剩千頭以上規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)7家。雖然從短期看，一定量的沼肥對(duì)農(nóng)田土壤肥力和作物生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，等氮量沼肥替代化肥不會(huì)產(chǎn)生土壤氮素盈余，可有效實(shí)現(xiàn)廢棄物中的養(yǎng)分資源循環(huán)利用，但過(guò)量施用沼肥會(huì)增加菜田土壤磷素累積和淋失風(fēng)險(xiǎn)[31]，長(zhǎng)期過(guò)量施用沼肥產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題不容忽視，在沼肥作為肥料施用過(guò)程中，研究控制合理的施用量和施用時(shí)間對(duì)于推進(jìn)沼肥的有效利用，保護(hù)農(nóng)田土壤環(huán)境具有重要意義。

在當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施用氮、磷、鉀肥量減半的基礎(chǔ)上，研究用 600 m3/hm2沼肥替代化肥對(duì)土壤養(yǎng)分的影響發(fā)現(xiàn)，與不施用沼肥處理相比，經(jīng)過(guò)對(duì)連續(xù)7 a施用沼肥的設(shè)施菜田土壤中堿解氮、速效磷、有效鉀、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨著施用年限的增加而增加，其增幅均高于對(duì)照處理，說(shuō)明施用沼液沼渣對(duì)增加設(shè)施菜地土壤氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)有明顯效果。但連續(xù)施用沼肥5～7 a后各養(yǎng)分呈更快速增加的趨勢(shì)，由此引起的土壤氮、磷過(guò)度累積對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境及周圍水體環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增大。

由于豬飼料添加劑中銅、鋅等金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)超標(biāo)導(dǎo)致的豬糞便中銅、鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，長(zhǎng)期施用以這些豬糞便為原料生產(chǎn)的沼肥，土壤全銅、全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)也隨著施用年限的增加相應(yīng)增加，5 a后呈快速增加趨勢(shì)，7 a后開始表現(xiàn)出土壤銅輕污染現(xiàn)象，而全部施用化肥的對(duì)照處理土壤中全銅、全鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)并未發(fā)生明顯變化，故以豬糞便為原料加工的肥料長(zhǎng)期施用引起的土壤銅、鋅累積問(wèn)題應(yīng)引起高度重視。

土壤酸堿度的變化對(duì)土壤質(zhì)量有較大的影響，由于研究區(qū)土壤為弱酸性，與不施用沼肥相比，連續(xù)施用沼肥會(huì)使當(dāng)?shù)赝寥纏H升高，對(duì)酸性土壤酸堿度有一定調(diào)節(jié)作用，但本研究結(jié)果與前人的一些研究結(jié)論有較大差異，需結(jié)合不同區(qū)域、不同沼肥品種及其他相關(guān)要素進(jìn)一步研究。

關(guān)于與本研究區(qū)域相近條件下沼肥施用對(duì)土壤鹽分的影響的相關(guān)報(bào)道較少，與不施用沼肥相比，通過(guò)測(cè)定土壤電導(dǎo)率反映土壤鹽分含量變化發(fā)現(xiàn)，施用沼肥前3 a土壤鹽分含量增加相對(duì)較為緩慢，但5 a后快速增長(zhǎng)，7 a后土壤電導(dǎo)率是未施用沼液沼渣的4.74倍，說(shuō)明農(nóng)田長(zhǎng)期大量施用沼液沼渣會(huì)導(dǎo)致土壤鹽分累，破壞土壤生態(tài) 環(huán)境。

綜上所述，短期施用一定量沼肥較不施用沼肥對(duì)提高土壤氮磷鉀養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)有明顯的作用，但長(zhǎng)期施用會(huì)存在一定的養(yǎng)分過(guò)量累積風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，沼肥的施用特別是長(zhǎng)期施用會(huì)增加土壤中銅、鋅、和鹽分的累積，同時(shí)會(huì)對(duì)土壤酸堿度產(chǎn)生一定的影響。