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沼液农田消解利用技术及其土壤环境效应研究

王月霞

   沼气工程是我国处理养殖粪尿废弃物的主要技术之一,对畜牧养殖废弃物的降污减排做出了重要贡献。但沼气工程产生的大量沼液COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)、SS(悬浮物)依然较高,总氮、氨氮、总磷含量下降很少,仍然没能达到养殖污染物排放的国家标准。大部分沼液没有有效利用,又没有经济、成熟的后续处理技术,沼液直接排放成了水体富营养化的主要污染源之一,已成为农业面源污染控制的主要瓶颈之一。 本论文采用田间试验、盆栽试验及土柱模拟试验相结合,研究沼液浇灌蔬菜地消解、沼液休闲季农田灌溉消解对作物生长、产量、品质及安全性的影响,探讨沼液不同消解利用方式对土壤肥力及微生物区系的影响,评价沼液土壤消解利用的环境效应,以期为沼液农田消解利用技术的推广和应用提供理论依据。取得的初步结果如下: 1、沼液以蔬菜地浇灌的方式消解,蔬菜作物增产显著。青菜施用沼液全部或部分替代化肥氮,产量比全化肥(CF)增加0.7%~20.7%,沼液的最大消解量可达300t/hm2;大棚辣椒施用与化肥等氮量的沼液,产量不及化肥处理,施用2-3倍化肥氮量的沼液辣椒产量与全化肥接近,一季辣椒全生育期土壤对沼液的最大消解量可达到1350t/hm2。 2、施用沼液增加青菜、辣椒等作物对养分的吸收,增加植株及可食部分氮、磷、钾含量;施用沼液可在一定程度上提高蔬菜维生素C的含量,改善蔬菜品质;即使是在大量施用沼液,施氮量相当于化肥氮2-3倍的情况下,也未造成青菜、辣椒等蔬菜可食部分硝酸盐的积累;施用沼液后,辣椒果实中Cu和As含量略有增加的趋势,其中Cu含量提高了4.2%和8.5%,可能与沼液中该元素含量较高有关,西兰花菜中Cu、Pb、Cr、Hg的含量比施用化肥有所提高,但均未超过国家无公害蔬菜质量标准的限量;休闲季沼液灌溉农田,水稻种植后稻谷中有害重金属的含量无明显增加。 3、沼液以蔬菜地浇灌的形式消解,能有效提高土壤有机质、速效氮、磷、钾的含量,其效果随着沼液用量的提高而提高,但大量施用沼液后使土壤EC值增加明显,带来次生盐渍化的风险;土柱模拟试验表明,沼液在休闲季灌溉农田,不仅可以利用冬季休闲农田消解沼液,同时完全可以满足下季水稻生长对氮磷钾的需求,休闲季沼液灌溉的方式特别是灌溉间隔期对提高耕层土壤肥力的效果有很大的影响。 4、大棚辣椒种植季施用沼液,提高土壤中细菌、真菌、放线菌三大微生物的种群数量,从微生物多样性指数(Shannon、Simpson和Pielou指数)的分析来看,施用沼液处理的土壤中微生物优势度、丰富度及均一度上都优于全化肥处理。 5、与使用化肥相比,施用等氮量的沼液可降低对浅层地下水铵态氮和硝态氮的污染;施用沼液,地下水中含磷量略有增加,但水体仍然符合农田灌溉水质要求,可以利用农田消解沼液;施用沼液会使土壤氨挥发气态损失增加,其挥发进入大气的量低于空气质量国家标准。 6、实验显示,无论是沼液施用于蔬菜地,或是在休闲季灌溉农田,土壤中Pb、Cd、Cr、As、Hg等重金属含量有可能出现增加趋势,但施用一季不会导致重金属含量超过国家土壤环境质量标准的限量范围。沼液农田消解利用的适宜用量及施用周期,有待长期定位研究;沼液浇灌使土壤各层次的Cu、Zn含量增加,由于Cu、Zn为作物必须元素,在本试验用量范围内沼液农田消解可不必考虑Cu、Zn积累的风险。 7、从充分利用土壤最大限度地消解沼液,同时又能避免因过高的沼液用量可能导致的土壤径流及渗漏水中污染物浓度增加、土壤重金属积累等风险,本试验推荐大田作物一季安全消解沼液最大用量为900t/hm2,计减排N530.6kg/hm2, P2O537.8kg/hm2、K2O 311.4kg/hm2、COD900 kg/hm2。……   
[关键词]:沼液;农田消解;产量;品质;肥力;环境
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江师范大学2010年