不同浓度猪场沼液对甜高粱产量及重金属沉积的影响

吴义景 傅延如 张学道 苏世广 许娟 李庆岗

摘要 为研究不同猪场沼液浓度对甜高粱鲜草产量、水分、pH及重金属沉积的影响，试验分6组，分别用含沼液0（全水）、20%、40%、60%、80%、100%的溶液对甜高粱进行浇灌，每4 d浇灌1次，连续浇灌12次后，当株高3.5 m左右时进行甜高粱收割测产，并分析甜高粱全株鲜草的水分含量、pH、重金属含量。结果表明，自播种至收割生长期75 d，浇灌量为5 994 t/hm2;甜高粱鲜草产量最高的是100%沼液组，为106.54 t/hm2，极显著高于其他组（ P <0.01），且产量随着沼液浓度的增加而增加;各组间鲜草水分含量和pH差异均不显著（ P >0.05）;沼液浇灌增加了甜高粱鲜草中汞的含量，但未增加铅、铬、镉和砷的含量，5种重金属（铅、汞、铬、镉、砷）在鲜草中的沉积量均低于国家标准限量值。因此，猪场沼液可作为甜高粱牧草的液体肥料进行浇灌，试验用沼液的浇灌量应控制在6 000 t/hm2左右，甜高粱生长至株高3.5 m时的产量为102.0～106.5 t/hm2，其重金属沉积均低于国标限量值，可作为畜禽饲养的青绿饲料，为甜高粱吸纳沼液能力及鲜草用于青绿饲料的重金属安全性研究提供基础数据。

关键词 猪;沼液;甜高粱;牧草;重金屬

中图分类号 X 713  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）16-0115-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.16.030   开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Different Concentrations of Swine Biogas Slurry on the Yield and Heavy Metal Deposition of Sweet Sorghum

WU Yi-jing1， FU Yan-ru2， ZHANG Xue-dao3 et al  （1.Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine， Anhui Academy of Agricultural Sciences/Anhui Key Laboratory of Livestock and Poultry Product Safety Engineering， Hefei， Anhui 230031;2.Animal Husbandry and Veterinary Bureau in Dingyuan County， Chuzhou City of Anhui Province， Chuzhou， Anhui 233200;3.Ankang Agriculture and Animal Husbandry Co.， Ltd.in Dingyuan County， Chuzhou，Anhui 233200）

Abstract In order to study the effects of different concentrations of biogas slurry in pig farms on the yield， moisture content， pH and heavy metal deposition of sweet sorghum， 6 groups were designed， sweet sorghum was irrigated with the solution containing with 0（full water）， 20%， 40%， 60%， 80%， 100% biogas slurry respectively.Sweet sorghum was irrigated once every 4 days.After 12 consecutive irrigation， sweet sorghum was harvested when the plant height was about 3.5 m.The yield of sweet sorghum was measured， and the moisture content， pH， and heavy metal content of the fresh grass were measured.The results showed that during the 75 days from planting to harvesting， the irrigation amount was 5 994 t/hm2， The average yield of sweet sorghum fresh grass in 100% biogas slurry group was the highest（106.54 t/hm2）， which was extremely significantly higher than other groups （ P <0.01）， and the yield of sweet sorghum increased with the increase of biogas slurry concentration.The moisture content and pH of fresh grass in each group had no significant difference  （P >0.05）.The biogas slurry irrigation increased the content of mercury in the fresh grass of sweet sorghum， but it did not increase the content of lead， chromium， cadmium and arsenic， and the amount of 5 kinds of heavy metals （lead， mercury， chromium， cadmium， arsenic） deposited in the fresh grass was lower than the national standard limit values.Therefore， biogas slurry of pig farm could be used as liquid fertilizer for sweet sorghum forage. The amount of biogas slurry used in this experiment should be controlled at about 6 000 t/hm2， and the yield of sweet sorghum was 102.0-106.5 t/hm2 when the plant height reached 3.5 m， the deposited amount of heavy metals were lower than the national standard limit values.Sweet sorghum could be used as green forage for livestock and poultry feeding， and the research results could provide basic data for studying the ability of sweet sorghum to absorb biogas slurry  and the safety of heavy metals used by fresh grass in green feed.

Key words Pig;Biogas slurry;Sweet sorghum;Forage;Heavy metals

沼液是禽畜粪尿经厌氧发酵后所产生的液体，直接的排放会给生态环境造成极大危害，而沼液无害化处理和利用已经成为制约我国养殖场可持续发展的一个重要因素。从养殖场循环经济角度考虑，将沼液作为液体有机肥料还田是最直接和有效方式[1]。然而，不同养殖场的沼液性质不同，作为农作物或牧草的液体肥料需要考虑其安全性，尤其是重金属的沉积问题。甜高粱作为禾本科植物，具有生物学产量高、茎秆多糖多汁、抗逆性强、适应性广等优点，是近年来国内外一种新型的糖料作物、能源作物和优良的饲料作物。甜高粱不仅可作为畜禽养殖过程的青绿饲料，而且其生长过程中还可吸纳大量沼液，减少养殖的粪污排放[2]。为了探讨甜高粱生长过程中对不同浓度的猪场沼液吸纳能力，沼液对甜高粱鲜草中的水分含量、pH及重金属含量的影响，笔者在种植甜高粱过程中进行了不同浓度梯度的猪场沼液浇灌试验，旨在研究不同沼液浓度对甜高粱鲜草产量、水分、pH及重金属沉积的影响，对甜高粱吸纳沼液能力及鲜草用于青绿饲料的安全性提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

甜高粱为进口种子;沼液为合肥市巢湖栏杆集镇某猪场，该猪场正常存栏800头母猪，自繁自养，常年存栏8 000～9 000头，年出栏量在16 000头左右。污水采用厌氧发酵罐，沼气发电，沼液收集于黑膜上下覆盖的塘中。

1.2 试验方法

1.2.1 甜高粱种植。

在安徽省农业科学院畜牧兽医研究所东山试验基地（117.2°E，31.9°N）选择良田667 m2，经过深耕40 cm，于2019年6月16日播种甜高粱，播种方法为穴播，株距25 cm，行距30 cm，每穴播种3～4粒。该田地未施任何基肥和化肥，于2019年8月30日收割测产，自播种至收割全期共75 d。

1.2.2 沼液浇灌。

试验分为6组，每组3个重复，每个重复3行甜高粱，每个重复面积约10 m2（1.25 m×8 m）的地垄。出苗后除杂草1次，待幼苗生长至40 cm高时，开始浇灌不同浓度的沼液，2次浇灌沼液时间间隔4 d，每组沼液用容器按比例配好后进行浇灌，每次各组浇灌的总量相同，均为900 kg。

1.2.3 测定项目与方法。沼液原液的化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总磷和总氮含量由北京中科光析化工技术研究所测定，沼液原液pH使用Testo 205型便携式pH计进行测定。当甜高粱生长至第一叶片开始变黄时进行收割测产，对收割的新鲜甜高粱进行水分、pH和重金属的测定。采用德国MA150C型卤素水分测定仪测定甜高粱水分，将粉碎的甜高粱3～5 g放入水分测定仪烘干托盘中，105 ℃烘干至恒重，读取水分含量;采用Testo 205型便携式pH计测定甜高粱pH，将新鲜甜高粱汁液挤压至试管中，将pH电极放入试管中进行测试，分别测定铅、汞、镉、铬、砷的含量，其中铅、汞、铬、镉分别采用国家标准GB/T 13080—2018[3]、GB/T 13081—2006[4]、GB/T 13082—1991[5]、GB/T 13088—2006[6]、GB/T 13079—2006[7]规定的方法进行测定，砷含量采用原子荧光光度法进行测定。

1.3 数据统计与分析 平均产量、水分含量、pH及重金属含量采用SPSS Statistics 21.0软件进行统计与，并分析浇灌不同浓度沼液的组间差异性。

2 結果与分析

2.1 沼液性质及用量

经测定，试验用于浇灌甜高粱试验的猪场沼液COD含量为661.3 mg/L，BOD含量为384.5 mg/L，总磷含量为121.6 mg/L，总氮含量为366.8 mg/L，pH为7.6。

甜高粱自播种15 d后，每隔4 d浇灌1次，全期共浇灌12次，浇灌时在同一天上午进行，浇灌量每组每个重复均为500 kg，全期每个重复全期共浇灌6 000 kg。各组每个重复平均沼液量分别为0、1 200、2 400、3 600、4 800和6 000 kg（表1）。

2.2 产量

根据每组每个重复的实际面积和甜高粱产量计算平均产量，再分析各组间的差异显著性。由表2可知，随着沼液浓度的不断增加，其甜高粱的产量也随之增加。全水组、20%沼液组和40%沼液组间甜高粱产量差异不显著（ P> 0.05）;40%沼液组与60%沼液组甜高粱产量差异不显著（ P> 0.05），与80%沼液组差异显著（ P< 0.05），与100%沼液组差异极显著（ P< 0.01）;60%沼液组甜高粱产量显著高于全水组和20%沼液组（ P< 0.05），与80%沼液组差异不显著（ P> 0.05），极显著低于100%沼液组（ P< 0.01）;80%沼液组甜高粱产量极显著高于全水组和20%沼液组（ P< 0.01），显著高于40%沼液组（ P< 0.05），与60%沼液组差异不显著（ P> 0.05），极显著低于100%沼液组（ P< 0.01）;100%沼液组甜高粱产量极显著高于其他组（ P< 0.01），说明沼液浇灌可以提高甜高粱的产量。

2.3 水分含量和pH

牧草收割测产时将牧草粉碎后取样，使用德国MA150C型水分测定仪105 ℃烘干至恒重时的水分含量，将粉碎的甜高粱用纱布包好挤压汁液至烧杯中，用Testo 205型便携式pH计测定pH。由表3可知，各组水分含量均为85%～87%，组间差异不显著（ P> 0.05）;各组pH均为5.27～5.29，组间差异不显著（ P> 0.05），说明浇灌不同浓度沼液对甜高粱全株水分含量和pH均无显著影响。

2.4 重金属含量

各组甜高粱的铅、汞、铬、镉、砷含量见表4。由表4可知，甜高粱5种重金属中铬的含量最高，汞的含量最低，均低于国家标准《饲料卫生标准》（GB 13078—2017）规定的限量值。铅的含量以全水组的最高，且随着沼液浓度的增加而降低;全水组均极显著高于其他组（ P< 0.01）;20%沼液组极显著高于40%沼液组、60%沼液组、80%沼液组和全沼液组（ P< 0.01）;40%沼液组显著高于60%沼液组和80%沼液组（ P< 0.05），极显著高于全沼液组（ P< 0.01）;60%沼液组与80%沼液组间差异

不显著（ P> 0.05），显著高于全沼液组（ P< 0.05）;80%沼液组显著高于全沼液组（ P< 0.05）。铬含量以全水组最高，为3.992 8 mg/kg，随着沼液浓度的增加而降低;全水组与20%沼液组、40%沼液组间差异不显著（ P> 0.05），显著高于60%沼液组，极显著高于80%沼液组和全沼液组（ P< 0.01）;20%沼液组与全水组、40%沼液组差异不显著（ P> 0.05），极显著高于60%沼液组、80%沼液组和全沼液组（ P< 0.01）;40%沼液组与60%沼液组间差异不显著（ P> 0.05），显著高于80%沼液组（ P< 0.05），极显著高于全沼液组（ P< 0.01）;60%沼液组与80%沼液组间差异不显著（ P> 0.05），显著高于全沼液组（ P< 0.05）;80%沼液组与全沼液组差异不显著（ P> 0.05）。汞含量以全沼液组最高（0.041 3 mg/kg），全水组汞含量最低（0.018 1 mg/kg），随着沼液浓度的增加而呈升高趋势;全水组显著低于20%沼液组（ P< 0.05），极显著低于40%沼液组、60%沼液组、80%沼液组和全沼液组（ P< 0.01）;20%沼液组极显著低于40%沼液组、60%沼液组、80%沼液组和全沼液组（ P< 0.01）;40%沼液组与60%沼液组差异不显著（ P> 0.05），极显著低于80%沼液组和全沼液组（ P< 0.01）;60%沼液组显著低于80%沼液组和全沼液组（ P< 0.05）;80%沼液组与全沼液组间差异不显著（ P> 0.05）。镉含量以全水组最高（0.070 2 mg/kg），60%沼液组镉含量最低（0.020 5 mg/kg），含不同浓度沼液的试验组均低于全水组，除60%沼液组外，镉含量随着沼液浓度的增加而降低;除80%沼液组与40%沼液组、全沼液组间差异不显著（ P> 0.05）外，其他组间均存在极显著差异（ P< 0.01）。砷含量以全水组最高（1.006 0 mg/kg），全沼液组最低（0.826 7 mg/kg），砷含量随着沼液浓度的增加而呈下降趋势;全水组显著高于20%沼液组（ P< 0.05），极显著高于40%沼液组、60%沼液组、80%沼液组和全沼液组（ P< 0.01）;20%沼液组与40%沼液组间差异不显著（ P> 0.05），与60%沼液组、80%沼液组和全沼液组差异极显著（ P< 0.01）;40%沼液组与60%沼液组、80%沼液组差异不显著（ P> 0.05），极显著高于全沼液组（ P< 0.01）;60%沼液组与80%沼液组间差异不显著（ P> 0.05），显著高于全沼液组（ P< 0.05）;80%沼液组与全沼液组间差异不显著（ P> 0.05）。

3 讨论与结论

3.1 讨论 该试验中每组甜高粱均以定量的形式进行浇灌，全期共12次，总吸纳量6 000 kg，吸纳量为5 994 t/hm2。笔者在定量浇灌过程中发现，甜高粱地仍有潜力吸纳更多的沼液或污水，因此在甜高粱生长期内吸纳沼液或污水量在400 t以上，按照此浇灌量，各组甜高粱在生长期内未发现烧苗现象，而且长势更好，说明甜高粱具有强大的沼液吸纳能力。

猪沼液中富含大量的有机质、氮、磷等物质，可作为优质有机肥，用于蔬菜、粮食作物和经济作物种植[8-11]。对于沼液的施用量对植物的产量的影响方面，研究结果不尽相同。谢善松等[10]研究表明牧草浇灌沼液存在上限值，当浇灌量达到限量值以上时，产量反而下降。伍钧等[11]研究发现，玉米产量随着沼液施用量的增加而增加。该试验将不同浓度的猪沼液用于牧草甜高粱的生长过程，结果表明甜高粱植株鲜草产量随着沼液浓度的增加而显著增加，以原沼液澆灌组产量最高。

牧草的水分含量和pH直接影响其作为青绿饲料的营养水平和适口性，因此该试验测定了新鲜甜高粱的水分和pH，结果表明不同浓度沼液浇灌对甜高粱鲜草的水分和pH无明显影响，各组间均差异不显著。

牧草的重金属含量直接影响着作为青绿饲料饲喂畜禽等动物的安全性。该试验结果表明，在连续浇灌12次不同浓度沼液后，各组甜高粱全株鲜草中5种重金属的含量远低于国家标准规定的限量值，因此沼液浇灌牧后的牧草不存在饲用超标问题，可用于畜禽的青绿饲料，从而节约饲料成本。

3.2 结论

通过不同浓度沼液浇灌甜高粱牧草地发现，随着沼液浓度的增加，甜高粱鲜草产量越高，各组鲜草水分和pH无显著差异，沼液浇灌增加了甜高粱鲜草中汞的含量，但未增加铅、铬、镉和砷的含量，5种重金属（铅、汞、铬、镉、砷）在鲜草中的沉积量均低于国家标准限量值，可作为畜禽饲养的青绿饲料。

参考文献

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