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agricultural technology
近年来,我国农村沼气工程在国家政策和资金的大力支持下发展迅猛。但是沼气工程在经济有效的处理畜禽排泄物产生沼气的同时,还会产生大量的副产品—沼液。根据浙江杭州、嘉兴、诸暨市等农业生态与能源办公室联合当地职业技术学院及农业部沼气科学研究所对猪场粪便发酵沼液的成分进行的测定与分析(试验从无机成分、生物活性物质和挥发性有机成分三个方面进行)结果,为沼液进行合理有效的综合利用提供理论依据。
一、沼液中的无机成分
猪场粪便发酵沼液PH值成微碱性,其成分不仅含有丰富的氮(4238.51mg•L-1),磷(42.07mg•L-1),钾(350mg•L-1)三大营养元素,还含有钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌和氯等植物所必需的微量元素,其中硼(510ppb或ppm/1000)、氯(350ppb)、铁(240ppb)、铜(140ppb)和锌(120ppb)含量相对较高,这些元素对作物的生长、发育、成熟等过程都具有重要的促进作用和调节作用。这也印证了施用沼液对果、菜等作物在产量和品质上均有不同程度的提高这一现象。
参照农田灌溉水质标准,猪粪发酵沼液中的毒性重金属元素,如砷、铬、镉、铅和汞,均没有超出标准数值,且在沼液中的含量非常低,故在土壤中积累引起重金属含量超标的风险较小,说明沼液的施用基本不会给农田带来重金属污染的风险。
二、沼液中生物活性成分
沼液中某些成分可以成为“生物活性物质”,如氨基酸、腐殖酸、植物生长素等,它们对农作物的生长发育有重要的调控作用,参与了农作物从种子发芽、植株长大、开花结果的整个过程。
浙江杭州、嘉兴、诸暨市等农村能源行业专家对猪粪便发酵沼液进行测定与分析的试验中得到,沼液中氨基酸含量较高(15.7mg•L-1),腐殖酸含量较低(0.03%),在测定的样品中共检出17种氨基酸,其中含量相对较多的是半胱氨酸(2.925mg•L-1),丝氨酸(2.07mg•L-1),苏氨酸(1.41mg•L-1),赖氨酸(1.055mg•L-1)和甘氨酸(1.015mg•L-1)。氨基酸能够壮苗、健株,增强叶片的光合功能及作物的抗逆性能,对植物新陈代谢起着重要作用。但是,氨基酸在土壤中容易被细菌同化、分解,因此不宜作为基肥在土壤中施用,而是制成叶面肥料。故沼液可以用作叶面肥喷洒在叶片上,补充作物所需的氨基酸和其他营养成分,提高叶片光合作用的能力,尤其是施用于果树和蔬菜结果期,有利于花芽分化、保花保果,使得果实增重快、光泽度好、成熟一致。
根据液相色谱-质谱联用技术的测定结果,猪粪发酵沼液中含有3种植物内源激素,它们是赤霉素GA(3.5 mg•L-1),吲哚乙酸LAA(0.64 mg•L-1),玉米素ZT(0.20 mg•L-1)。玉米素是一种细胞分裂素,能促进细胞分裂,抑制衰老等,对种子和芽有打破休眠、促使萌发的作用。吲哚乙酸是一种重要的生长素,可刺激形成层细胞分裂;刺激枝的细胞伸长、抑制根细胞生长;促进木质部、韧皮部细胞分化,调节愈伤组织的形态建成。赤霉素能使茎伸长,促进叶的扩大和侧枝生长,抑制侧芽休眠和地下块茎形成,利于单性结实和果实发育。这三种植物内源激素的存在也说明了沼液在研发多功能性生物肥料及生长营养液等高值利用产品方面具有广阔的应用前景。
在农作物种植中,越来越多的采用沼液浸种,这能够增强秧苗的抗寒、抗病和抗逆能力,显著改善作物生长、提高产量,其中原因除了氮、磷、钾和微量元素为种子发芽及幼苗生长提供营养外,生物活性物质起到了至关重要的作用。这类物质相当复杂,除了沼液成分测定试验中已测出的氨基酸、腐殖酸、赤霉素、吲哚乙酸和玉米素等,还有水解酶,B族维生素以及某些抗生素等,这些活性物质能够调控和促进作物的生长发育。通过浸种,这些物质能激活种子内部的酶,促进种内细胞分裂和生长,使种子发芽快、芽齐、苗壮。
三、沼液中挥发性成分
沼液中挥发性成分较为复杂,主要由长链烷烃、醇类物质组成,此外还有少量的酯。这些大分子有机物生物可利用性较差,但在沼液中的含量非常低,不影响沼液的农用价值。
四、沼液施用前景
猪粪发酵沼液含有丰富的氮、磷、钾三大肥料元素和农作物生长所需的钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、氯等微量元素,此外还含有17种氨基酸、腐殖酸、赤霉素、吲哚乙酸、玉米素等生物活性物质,而其中挥发性有机成分和有毒重金属含量非常低,没有超出农田灌溉水质标准,不会对环境造成污染。但是,沼液有机物浓度和营养成分较高,没有达到国家养殖废弃物排放的标准,如果不能被有效的处置和利用,不仅会对周围环境造成污染,还是一种农业资源的浪费。多年来新疆兵团沼气工程建设和运行的实践已经得到证实。大量的试验、实践证明沼液确实是一种速效营养能力强、养分可利用率高、清洁、安全的优质有机液体肥料。如兵团第三师四十八团和十团农业上所用的沼液就是通过高效化、多功能化及无害化处置以后,制成有机复合沼肥,施于有机红枣、绿色蔬菜和有机稻示范区,这样的沼肥具有促进作物生长、防止作物病害和改良土壤性状等多重功效,是生产无公害、绿色、有机农产品最好的有机肥。而且沼液在叶面喷施、滴灌、水培蔬菜等方面都有良好的表现。同时,大量沼液成分的测定与分析试验及典型生产实践结果也为沼液有机肥的商品化开发、沼液有效成分的浓缩与高效利用提供了数据支持和理论依据。因此沼肥可广泛应用于农业生产中,但只有根据沼液的理化性质、农田的消纳量及作物的生长状况等客观条件进行科学合理的处理和施用,才能获得最佳的农用价值。
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