养殖场废弃物还田处理的氮效应研究及污染风险分析

时间：2015-12-21 01:02:37 所属分类：水产与渔业 浏览量:

摘 要：本研究针对养殖场废弃物(粪便)还田对土壤的改良、增产效果及其副作用即长期施用所产生的危害等问题，利用稻田处理畜禽粪便，对水稻田氮进行动态监测。通过测定和估算氮的损失量和损失率，分析作物处理粪便的能力，旨在给出一个适宜的处理畜禽粪便的量

　　　　摘　要：本研究针对养殖场废弃物(粪便)还田对土壤的改良、增产效果及其副作用即长期施用所产生的危害等问题，利用稻田处理畜禽粪便，对水稻田氮进行动态监测。通过测定和估算氮的损失量和损失率，分析作物处理粪便的能力，旨在给出一个适宜的处理畜禽粪便的量，保证既可获得环境效益又可获得经济效益，从而为规模化、集约化养殖场畜禽粪便的还田处理提供参考。

　　关键词：

　　关键词：养殖场废弃物; 还田量; 总氮; 环境效益

　　随着农业结构的不断调整，畜禽养殖业得到了快速发展，为农业增效、农民增收做出了重要贡献，然而畜禽粪便带来的污染也大量增加，给环境造成极大压力，其危害已经超过了工业污染[1，2]，有关资料显示，全国家禽粪便年产生量约为1 713亿t，是工业废弃物的217倍[3]，其中氮年产量约1 597万t。

　　畜禽粪便的处理方式很多，传统的农牧结合是畜禽粪便处理的最佳出路。因为农田本身是一个有自净作用的大系统，这种低投入有产出的废弃物处理方式十分符合中国的国情。研究和实践表明，这是一种行之有效的方式[4]，目前国外对畜禽粪便还田利用的研究主要侧重于安全性评估以及减少风险的措施[5]，而我国该方面研究则主要着眼于畜禽粪便处理的正面影响，即土壤改良及增产效果[6]，而对其副作用即长期施用所产生的危害尚未引起足够重视。但是这种处理方式也有弊端[5，6]，还田的一个制约因素是二次污染问题，因为一定面积的土壤吸收能力是一定的，如果处理过量，多余的养分一定会随着水分流失，或通过变成气体等方式流失。

　　我国在人工湿地处理养殖废水方面进行的一些实验研究和工程应用，主要着眼于植物筛选和处理效果的考察[7]，但对于单位面积处理畜禽粪便能力的研究甚少。本研究针对这个问题，利用盆栽水稻处理畜禽粪便，探讨养分的转化和流失，旨在给出一个适宜的处理畜禽粪便的量，从而保证环境效益和经济效益，但更注重环境效益，从而为规模化、集约化养殖场畜禽粪便的还田处理提供参考。

　　1　材料与方法

　　1.1　供试材料

　　1.1.1　水稻品种　日本越光。

　　1.1.2　有机肥　猪粪来自一大型养殖户。猪粪全氮含量为4.54%，含水量为35.60%。

　　1.1.3　盆栽土壤　总氮0.46 g/kg。

　　1.2　试验方法

　　1.2.1　施肥量　本试验盆栽水稻施肥量，按照每666 m2耕地15万kg土计算，每盆装土15 kg，盆栽水稻分为8个水平，每个水平都是设3个重复，处理量设计如表1所示。其中每个水平的猪粪中氮含量如表2所示。

　　1.2.2　取样　土样获取：盆栽水稻基础土样是将备用土混合后多点取样获得;植株样品获取：盆栽水稻植株取样后称鲜重，然后杀青烘干。

　　1.3　测定方法　植株全氮的测定采用凯氏定氮法[8]，土壤总氮的测定采用凯氏定氮法[9]。

　　2　结果与分析

　　2.1　水稻处理养殖场废弃物(粪便)氮素效应与污染风险分析

　　2.1.1　水稻植株对氮的吸收与转化

　　1)水稻植株氮含量。如图1所示，猪粪处理下，随着猪粪处理量的增加，盆栽水稻植株氮含量呈现了增加的趋势，但增幅不明显。差异性分析结果显示，各个处理间植株氮含量的差异并不十分明显。由该图结果显示盆栽水稻植株氮含量与猪粪处理量间无明显相关性。

　　2)水稻植株氮吸收量。如图2所示，猪粪处理下，盆栽水稻植株氮的吸收量随着猪粪处理量的增加呈现先升高然后降低的变化趋势，P5处理水稻植株氮吸收量达到了最大值，为233 kg/hm2。P5处理氮吸收量比P4处理高29%，比P6处理高21%，P6处理比P7处理高57%，并且需明确的是在水稻生长期间P7处理下水稻植株已经表现出了受害症状，这些情况说明当猪粪处理量达到一定程度时，该处理量已经达到了水稻生理的耐受极限，如果进一步加大处理量，必将给植株的生长带来危害，从而影响水稻植株对氮的吸收[10]。

　　图2　猪粪处理盆栽水稻植株吸收的氮总量

　　2.1.2　土壤残留量

　　1)土壤氮含量。如图3所示，猪粪处理下，盆栽水稻土壤氮含量随着猪粪处理量的增加而逐渐增加。从空白处理至P5处理土壤氮含量差异性不显著，P6处理与P7处理土壤氮含量与P5处理差异性显著。P5处理植株氮的吸收量是最大的，这也是在该猪粪处理量条件下，尽管纯氮施入量已经达到3 509 kg/hm2，但是土壤氮残留量仍然相对较低的一个重要原因，P6处理与P7处理土壤氮含量明显升高，与该处理条件下植株氮吸收量下降这一情况是有关的。

　　图3　猪粪处理下盆栽水稻土壤全氮含量

　　2)土壤氮残留量。随着猪粪处理量的增加盆栽水稻土壤中氮残留量也会随之增加，尽管最初较低的几个处理水平增幅程度不大，但是P6和P7 2个处理水平下，氮残留量增加的幅度是非常大的，P7处理和P6处理土壤氮残留量比P5处理分别高127%和101%，C7处理和C6处理土壤氮残留量比C5处理分别高109%和12%，这说明猪粪处理量越大，高施肥水平相比较低施肥水平而言，氮残留量的增幅程度就越大，甚至成倍增加，由此产生的氮素流失带来的环境污染风险不容忽视。这种情况的

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