慕京生 王静 杨琼

摘 要 概述沼液作为肥料和饲料添加剂的农用现状及其对作物、土壤的影响，系统总结沼液农用中氮磷养分、重金属、兽药抗生素、激素和病原菌污染等潜在风险，就现有的沼液合理农用技术和未来趋势进行讨论，以期为建立系统化、规范化的沼液农用技术体系提供理论依据。

关键词 沼液;农用;潜在风险

中图分类号：S216.4;S141 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.36.042

近年来，我国的畜禽养殖业快速发展。据估算，2011年我国养殖粪污产生量达21.21亿吨，预计到2020年、2030年畜禽糞便总量将达到28.75亿吨和37.43亿吨[1]。畜禽粪便等养殖废弃物是主要的环境污染来源，同时在国家及各级政府的推行下，畜禽养殖废弃物厌氧发酵能源化成为其再利用的主要方式，产生的沼气可作为新能源使用，发酵残余物可以农用[2]。

推行沼液农用，在实现资源再利用的同时，可以提高作物产量和品质，改善土壤结构，防治病虫害。当前，沼液作为农用肥料已经较为普遍。国内外学者对沼液农用的经济效应、环境效应进行了广泛研究。研究多关注沼液养分利用，但发酵原料、技术的多样性决定了重金属、抗生素和病原菌的潜在风险。这些物质在农业生态系统中积累，严重影响农产品和环境的安全[3]。刘思辰等人对沼液利用下重金属污染潜在风险的研究表明，不同原料的沼液重金属含量差异较大，其中猪粪沼液重金属含量要高于牛粪沼液[4]。畜禽饲料中添加的抗生素会导致沼液中抗生素残留，会使某些致病原菌、微生物产生抗性威胁人类健康[5]。目前，我国对沼液农用还未标准化管理，无相关指标限量定额，利用模式相对混乱，有待于进一步系统化研究。因此，将针对沼液农用风险研究现状展开分析，以期为我国标准化沼液农用模式的建立提供理论依据。

1 养分潜在风险

沼液中养分元素含量丰富，不同的发酵原料和工艺流程产生的沼液存在一定差异。研究表明，以速效态养分居多的沼液中氮、磷、钾含量为0.01%～1.55%、COD含量为6 600～8 600 mg·L-1，远高于国家二类水排放标准，但低于水溶肥营养元素含量标准[6-7]。因此，长期过量施用沼液将导致土壤和水体中的TN、TP等含量超标。沼液中的氮素形态以铵态氮为主，而土壤中铵态氮含量过高不利于蔬菜和多种植物的生长，影响作物的品质和产量[8]。

稻田施用沼液后，土壤脲酶等活性显著提高，甲烷排放量、氨氮浓度以及植物生物量显著增加[9]。其他研究也表明，稻田土壤更有利于高浓度施用的沼液的消解和利用，不会造成土壤中N、P等大量元素的过量累积[10]。在小麦-玉米轮作体系中，沼液农用不会引起0～200 cm土层中铵态氮显著增加，相较于化肥，沼液农用降低了土层中硝态氮淋溶的风险[11]。相关研究发现，利用藻类可以显著降低沼液中N、P和有机污染物含量，进而削减沼液农用对土壤健康的危害[12]。

2 重金属潜在风险

经厌氧发酵而来的沼液含有毒性强、迁移慢、具有累积性的重金属，对土壤和粮食安全、人类和动物健康具有一定影响。沼液中的重金属主要为Pb、Cd、Cu和Zn等，来源于养殖过程中微量元素饲料添加剂。依据欧美国家腐熟堆肥有机物料中重金属限量标准，我国沼液发酵原料重金属含量均有一定量的超标[13]。沼液中的腐殖酸对重金属具有溶出、吸附与解析作用，一定程度上会增强重金属的活性[14]。Marcato等人[15]研究发现，沼气发酵过程中，微生物和有机、无机胶体会与粪污中的重金属发生生物吸附、氧化还原和溶解效应，从而改变重金属的型态和生物活性，降低重金属的生物有效性，降低沼液农用中的作物品质和土壤健康潜在风险。

有研究对太湖西岸地区养殖场进行了分析，结果显示，沼液中Cu、Zn和As含量严重超标[16]。相关研究表明，当沼液农用超过一定量时，沼液中的重金属会在土壤、植物系统中发生不同程度的累积效应，但由于沼液中的重金属浓度相对较低，适量的沼液添加不会造成农产品重金属超标等严重的粮食安全问题[17]。

3 抗生素、激素潜在风险

畜禽养殖业中抗生素不可或缺。我国畜禽养殖抗生素使用量约6 000 t/年，远超世界平均水平[18]。研究表明，虽然厌氧发酵过程中沼液中的一部分抗生素被分解，但仍会有部分抗生素残留在沼液中。畜禽养殖场周遭土壤、水体中往往能检测出高量抗生素，经迁移和生物富集后进一步影响水产养殖和农产品安全。沼液直接农用，通过植物根系进入植物体内部，危害人类健康。有研究估算东北地区养殖业固醇激素排放量表明，它对水体有潜在污染风险。目前，对沼液中抗生素一类物质的削减有常规污水处理和微波强化氧化处理，可以通过微生物法、酶联免疫吸附法、液相色谱法和气相色谱法进行检测[19]。液质联用、核磁共振等技术可以用于定量分析粪污发酵残余物中的激素类成分[20]。

4 病原菌等微生物潜在风险

发酵过程涉及厌氧发酵过程，所以沼液中会含有种类繁杂的微生物。若要实现沼液农用无害化，必须清除沼液中的寄生虫卵、病原菌等。有研究表明，沼液中存在抑菌防病效果较好的拮抗微生物。沼气发酵对于削减粪污中大肠菌群含量效果显著，平均减少92.9%，但厌氧发酵残余物中大肠菌群仍具有较高浓度，达不到无害化要求。

5 沼液合理农用技术及未来趋势

厌氧发酵后的沼液储存后可作为肥料应用于农业，但当前我国的沼气工程规模大，没有足够的土地消纳，导致未经处理的沼液中的过量养分、重金属、抗生素等潜在风险影响到土壤和水体健康。沼液合理农用要注意定量、后处理与系统分配相结合。其中，沼液处理主要有两种方式：好氧微生物处理法和自然生物处理法。好氧法主要利用生物活性污泥、生物滤池等手段实现沼液中潜在风险物质的消解，而自然生物处理法则是利用生物塘和人工湿地等处理进一步净化沼液[20]。

因此，针对沼液农用风险应展开进一步研究，深入研究沼液中潜在风险物质的含量和分布，了解重金属、抗生素一类有害物质的作用机理，体系化研究沼液农用风险，建立相关法律和制度规范沼液农用标准。如何减少沼液中潜在风险物质含量、增加其肥效功能有待于进一步研究，也是未来沼液农用的重点突破方向。政府、企业应该加大投入，鼓励沼液安全农用。

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（责任编辑：赵中正）