Nutrient fluxes from a soil treatment process for pig slurry

Abstract. The effects of pig slurry applications to a hydrologically isolated field treatment plant (at Solepur) were studied over a period of eight years. Thirty repeated doses, averaging 160 m³ ha^?1 were applied from April to October of each year (1991–1995), to reach a total application of 4930 m³ ha^?1. All slurry samples were analysed for their total solids (TS), macronutrient (C, N, P, K, Ca) and micronutrient (Cu, Zn) content. In total, 284 tonnes of total solids (57 t TS ha^?1 yr^?1), 115 tonnes of carbon (23 t C ha^?1yr^?1), 24.5 tonnes of nitrogen (4900 kg N ha^?1 yr^?1), 7964 kg of phosphorus (1593 kg P ha^?1 yr^?1), 16 518 kg of potassium (3304 kg K ha^?1 yr^?1), 183 kg copper (37 kg Cu ha^?1 yr^?1) and 266 kg zinc (53 kg Zn ha^?1 yr^?1) were applied to the soil. Thus, this site provides an opportunity to assess the balance and to examine the long‐term behaviour of nutrients under conditions of intensive land application of pig slurries or similar effluents. The main nutrient fluxes through the soil‐water system were determined for each element. Over 40% of the total carbon applied was retained by the soil. About 25% of the slurry nitrogen applied remained in the soil profile and 12.5% was leached through the drainage water as nitrate. Most of the slurry phosphorus applied was retained in the soil profile either as P‐Dyer extractable (83%), or as total soil phosphorus (112%); <0.01% was found in the drainage water. Forty‐three per cent of the potassium applied in the slurry was recovered from the soil profile and 15% was recovered in the drainage water. Most of the copper (62%) and zinc (74%) applied in the slurry remained in the soil as EDTA extractractable forms; very low percentages (0.05% and 0.6% respectively) were found in the drainage water.     

畜禽粪污厌氧发酵沼液农用之环境安全风险

畜禽粪污沼液是以畜禽粪污为主要原料,经厌氧发酵产生沼气后的残留液。中国沼气工程建设始于20世纪70年代,随着畜禽养殖业的发展和畜禽粪污厌氧消化技术的推广,畜禽粪污厌氧发酵沼液的产生量随之增大。畜禽粪污沼液属于污水的一种,畜禽粪污厌氧发酵沼液的安全消纳或治理已成为当前中国农业源废弃物污染防治必须要面对和解决的问题。目前,中国畜禽粪污沼液还田消纳作为一种沼液处理的主要方式,即沼液未经过无害化处理而直接还田。然而,由于畜禽粪污中多种有害物质（包括重金属和抗生素类污染物）可在沼液中残留,且大多存在不同程度超出国家水质安全标准,危害农田生态环境安全。本文收集了最近十几年来公开发表的大量文献中的研究数据,分析了猪、牛、鸡饲料和粪污中重金属等污染元素和抗生素的含量,评估了粪污沼液还田对土壤质量、农田水环境和农产品安全的影响。研究结果显示,（1）畜禽粪污沼液存在水质严重超标。如畜禽粪污沼液中检出Hg、Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Cl大多超出国家《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）;且超出国家《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）IV-V类水质标准。此外,畜禽粪污沼液中还检出多种抗生素残留,其中以四环素类较其他类抗生素浓度为高,且高出欧盟医药产品评估局（EMEA）规定的水环境抗生素阈值（10 ng·L^-1）。（2）畜禽粪污沼液农用存在农地污染风险。如施用沼液的土壤中检出Cd、As、Pb、Ni、Cr、Cu和Zn等均有不同程度超出国家《土壤环境质量—农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）中农用地土壤污染风险筛选值。另有研究报道,连续6年施用沼液的土壤中检出多种抗生素类兽药残留,其中四环素类和喹诺酮类抗生素残留量最高（分别约为3.9和14.3 mg·kg^-1）,已超过国际兽药协调委员会（VICH）规定的土壤中抗生素残留允许限量（0.1 mg·kg^-1）。（3）畜禽粪污沼液农用存在农产品安全风险。如施用沼液的作物中检出多种污染物（如蔬菜中Cd、Pb、Ni、Cr、Zn、As和粮食作物中Zn、As等）累积量存在不同程度超出国家《农产品安全质量无公害蔬菜安全要求》（GB/T 18406.1—2001）和《食品中污染物限量》（GB 2762—2017）。鉴于当前畜禽粪污沼液不达标还田利用存在环境安全风险,以致农产品中多种污染物超标,可能对人类健康产生危害,沼液的无害化处理使其达标还田对于确保土壤、水体及农产品安全势在必行。为此,加强沼液中多种污染物的协同去除处理技术的研发和应用,对于确保沼液资源化安全利用具有实际意义。     

猪场沼液对不同pH土壤中重金属有效性的影响

沼液对重金属有效性的影响因土壤pH的不同而存有差异。本文分别选取pH为3.62、7.23和7.85的酸、中、碱性三种土壤,施加大型猪场厌氧发酵后的沼液,研究不同用量下三种不同pH土壤中Pb、Cu和Zn有效性的变化。结果表明,沼液低用量下(1 350 m~3/hm~2),三种土壤中Pb和Zn可交换态含量分别下降50.3%～78.9%和55.1%～76.0%(P 0.05),酸性和碱性土壤中Cu可交换态含量显著降低,降幅分别为87.7%和80.8%。Pb和Cu可交换态含量的下降对应二者可氧化态和残渣态含量的增加,但Zn可交换态含量下降对应其可还原态和残渣态含量的增加。相比较而言,沼液高用量下(2 700 m~3/hm~2),三种土壤中Pb和Cu可交换态含量均显著增加,增幅分别为31.0%～122.2%和84.6%～101.7%。Zn的可交换态含量在酸性土壤中增加14.3%,在碱性土壤中增加46.1%。因此,沼液施用对土壤Pb、Cu和Zn有效性的影响主要取决于其用量。低量沼液施用有助于降低重金属的有效性,但高量施用会增加重金属污染风险。土壤酸碱度差异产生的影响因重金属类型不同而存在较大变化。     

牛场粪水添加外源添加物施用后对土壤氨挥发的影响

为了控制并且减少牛场粪水还田氨挥发的产生量,采取室内培养的方法,研究牛场粪水添加不同外源添加物（腐植酸、硫酸、生物炭、柠檬酸）施用后对土壤氨挥发的影响,通过硼酸吸收法监测土壤氨挥发量,筛选牛场粪水还田最优添加物以减弱土壤氨挥发。结果表明,牛场粪水添加酸性外源添加物后施用于碱性土壤,会降低土壤氨挥发损失,酸性添加物对氨挥发抑制效果为柠檬酸 > 腐植酸 > 硫酸;牛场粪水中添加腐植酸处理土壤氨挥发量降低幅度达46.62%,且在培养的第14 d全氮含量高于其他处理;高脲酶活性可促进氨挥发增加,增加土壤硝态氮含量。研究表明,腐植酸作为外源添加物添加于牛场粪水还田后有利于降低土壤氨挥发量。     

季铵盐改性秸秆阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失

为探究养殖肥液灌溉条件下,季铵盐改性秸秆对土壤氮素淋失的影响及阻控效果,通过室内土柱模拟试验,研究了季铵盐改性秸秆不同施用量（质量分数为0%、1%、2%、4%）和施用方式（0~10 cm混合、0~20 cm混合、10 cm处作为隔层）对不同形态氮素（总氮、硝态氮和有机氮）的影响。结果表明：在试验施用量范围内,季铵盐改性秸秆施加量越大对氮素淋失阻控的效果越好,2%和4%季铵盐改性秸秆施加处理的淋溶液中总氮、硝态氮、有机氮淋失量分别比对照（仅施用养殖肥液）降低了47.1%、51.8%、24.7%和78.7%、83.2%、57.6%,且两处理间均达到5%显著差异水平。3种施用方式对土壤氮素淋失的影响不显著,但0~10 cm混合与0~20 cm混合处理与对照相比,季铵盐改性秸秆的施加能抑制养殖肥液灌溉过程中铵态氮向硝态氮的转化,从而降低氮素淋失风险。此外养殖肥液灌溉氮素淋失以硝态氮为主。研究表明,季铵盐改性秸秆施用是阻控养殖肥液灌溉土壤氮淋失的有效措施。     

不同类型灌水器滴头对沼液抗堵塞性能的影响

为了研究不同类型灌水器滴头对不同水肥配比沼液的抗堵塞性能,获得适用于沼液滴灌施肥的滴头,选取2种片式滴头、2种圆柱滴头和1种片式补偿滴头共5种滴头,设计了2种沼液配比进行周期性间歇灌水试验,比较了不同滴头的抗堵塞能力。结果表明,沼液水肥配比越大,滴头越容易发生堵塞;滴头流量相同时,片式滴头抗堵塞性优于圆柱滴头和片式补偿滴头;滴头类型相同时,额定流量越大,抗堵塞性越好;堵塞进程较为均匀,堵塞发生从毛管尾端开始;堵塞类型以物理和生物结合的复合性堵塞为主。根据试验结果,建议沼液施肥时,最优灌溉模式为：水肥配比选择1∶3,灌水压力选择80 kPa,滴头选择3 L·h^-1的片式滴头;单级120目过滤器过滤效果有限,可以考虑增加多级过滤。     

叶面和根部施用沼液对烟叶产质量的影响

【目的】研究叶面和根部施用沼液对陕西延安烟叶产量与质量的影响,明确沼液在延安烟叶生产上的应用效果、施用水平及施用方法,为充分利用沼液资源、提高植烟效益提供依据。【方法】以延安烟区主栽烤烟品种延安1号为材料,研究沼液不同施用水平（原液稀释至30%,25%,20%,15%）和施用方式（叶面喷施、根部穴施）对烟叶经济性状、病害发生、外观质量、化学成分和感官质量的影响。【结果】施用沼液能够提高烟叶产量和产值,抑制病毒病和气候斑点病的发生,但叶面喷施方式会导致上等烟比例下降,且提高了赤星病和角斑病的发病率。随着沼液施用水平的提高,烟叶外观质量和感官质量均呈下降趋势,施用15%~20%水平沼液对外观质量和感官质量均无明显影响。施用沼液对烤后烟叶总糖、还原糖、总氮和蛋白质含量无明显影响,但可在一定程度上提高总植物碱和钾含量。【结论】在延安烟区,在常规施肥基础上,烟叶移栽时宜进行根部穴施20%水平(15 000 kg/hm²)沼液,既不影响烤后烟叶外观质量和感官质量,还能提高烟叶产量和产值,降低病毒病的发病率。     

酶制剂、活菌制剂与金霉素对粪便残留物的影响

在生长猪的日粮中添加酶制剂、活菌制剂与金霉素 ,研究对猪生长和粪便残留物的影响。结果表明 :⑴饲粮中添加酶制剂、活菌制剂比对照组和金霉素组提高日增重 11 97%～ 8 6 1% ,饲料报酬提高 4 88% ;⑵饲粮中添加酶制剂、活菌制剂和金霉素均可降低猪粪中的氨气含量 ,但与金霉素相比 ,添加酶制剂、活菌制剂效果更显著且减少抗生素对环境的污染 ;⑶饲粮中添加酶制剂可显著降低粪便中的氮含量     

吉安市典型沼气生态农业模式的结构和效益分析

基于反馈结构分析理论,分析了吉安市以沼气为纽带的大型沼气工程综合开发利用和以家庭为单位的3种典型的沼气生态农业模式的运行结构及其效益,提出了在沼气生态农业建设中应解决的问题。     

“双链型”鲜食玉米─奶牛─沼气─龙虾─牧草循环农业模式的高效配套技术

提出了"双链型"鲜食玉米─奶牛─沼气─龙虾─牧草循环农业模式的合理建设方案;集成了鲜食玉米和牧草的种植、奶牛粪及残饲的沼气化利用、克氏原螯虾养殖等高效配套技术;分析了"双链型"鲜食玉米─奶牛─沼气─龙虾─牧草循环农业模式运行的比较效益。