沼液主要养分含量特征分析

《沼液主要养分含量特征分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沼液主要养分含量特征分析（12页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、14.05-4血%_：: 316,22%；21.95%沼液主要养分含量特征分析作者：董颐玮梁栋李丹阳靳红梅 来源：江苏农业学报2021年第05期表I不同发酵原料的养分阈信Tabic 1 The nutrient Ihrcshoid of dtlTcreiit fcrnicntatirnt raw jnatcrials养分折标PMDMCM原料原料滔液球料沼液原料5 jy.m4.130.X34.85(1.71.00Tl%)9.Q?l.SI8.74J,756.751.350.50TK(%)6.651.335.1.71,034.&3(L480,37PM:以猪粪为发酵原料的沼液汀用：以牛発为发酵原料的怕

2、液江血比鸡梵为发醉原料的沼液;MM:成秸秆、人粪尿等户用生 发薛原料的汨液TN】全氮;TP：全磷阳全即LZJ华北区；东北区；翊华东区；E华南区；3华中区；戸两北区，砾西南区ASPM；R：IVl；C：CM；D：M.VI PIW JMyCM见衷 1 注:團1全国沼液数据来源分布图Fig,l The daU source distribution map of digestate collected iron difterenf regions of China表2不同类型沼液的基本理化性质Table 2 Basic physical and chemical properties of diffe

3、rent types of biogas slurryPMDMCM100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 000钱态氮(mg/L)速效磷(mg/L)硝态氮(mg/L)pH4.239.207.46B6.10-9.20772ab7.36-8.508.01a6.15-8.：TN(回 L)0.80- 7 280.00I 166.711)32.00 6 500.001 488.59l400.005 700.003 226.13a0.01-5TP(n0L)0.54 - 2 220.5()291.)1)1()()()3 7(X).(X)561.67al)49.00-4 6

4、50.00959.71a0.03-3TK(nig/L)0.33-8 880.001 144.26b11.00-9 650.001 6790b390.00-4 400.002 858.31aO123NH；N(mg/L)66.53 -1 800.00597.53a8035 I 098.00493.47aNDND250507*0.19-472.1667.84a0.70- 223.7071.53aNDNDNil)P(mg/L)0.16-1 730.00261.40a8000_ 1 860.00416.88aNDND0.16-2Cl)K( mg/L)0.86-5 010.00986.47a2632O2

5、500.001 418.33aNDND0842指标范圉平均值范围平均值范国平均值范ItND代表无数据;同一行数据肩不同的小写字母表示各类型沼液间养分差异显粗P0.05) PM八1见表1注T、TK：全钾NH；N磁态氮；NON：硝态氮;DP：速效磷；I)K：速效钾A：PM；B：DM；C：CM；D：MM PM、DM、CM、MM 见表 1 注。图2沼液中主要养分含虽与其速效养分含虽间的关系Fig.2 The relationship between main nutrient content and available nutrient content in biogas slurryAOOOOOOO

6、OMOOOO(T9E)逞竝逑濮00oS = i i i8 0007 0006 0005 0004 0003 0002 0001 0000D8 0007 0006 0005 0004 0003 0002 0001 0000-an 01 1UbH1 1 1a华;i匕区东匕区华耒区华扁区华皿区血匕区西由区aa1三华北区东北区华东区华南区华中区地区地区A：PM；B：DM；C：CM；D：MM PM.DM .CM.MM见表1注。箱体上线冲线和F线分别表示第三四分位线、中值和第一四分1 平均值;最I.方和域下方的线段表示最大值和最小值;黑点表示异常值;不同小写字母表示各地区间的差异显著(Pr (Jhin10

7、 0009 0008 0007 0006 ()005 0004 0003GOO2 0001 000010 ()009 000K0OO7 0006 0005QOO4 0003 0002 000()0003百5话皐須lOOWr9 000 -B 000 ”7 000 -6 1)00 -5UOO4 000华北区东北区华东区华南区幣中区匪北区西南区2i)no-r-=.3 OOO110 000 r D9 0008 000 -7 000 -6 000 -5 000 4 000 3 000 -2 000 - a1 00卄=03 000 - aa华北区东北区华东陡华南区华中区地区地区;PMiB:l)M；C：CM

8、PM.DM.CM.MM见表1注 綃体上线冲线和下线分别表示第三四分位线、中值相第一M分罕闻他;显上方削诫下方的銭段表朮兄大直和最小備；朋点表示异常优;不同小i f坯农川各她随间的基界泉著(/0. ()5.图吕不同地懐沼液中总钾含量特紙H.g.5 Thf charucteriticK Lihium CunLenl in biugu slurry culktted rmni dillerenl昇 of (Jhin摘要：农村沼气发展是推进农业有机废弃物资源化利用的重要途径。沼液具有资源属性，为全面掌握沼液全国尺度的主要养分含量特征，本研究收集了近二十年在中国发表的关于 沼液还田的研究论文，挖掘了以猪

9、粪、牛粪、鸡粪等为发酵原料的沼气工程及农村户用沼气池 所产生的沼液样本的主要养分(TN、TP和TK)含量与其速效养分含量等理化指标，进一步 分析了全国不同区域、不同发酵原料的沼液的主要养分含量特征。研究发现，全国范围内猪粪 沼液中TN、TP和TK平均含量为1 166.71 mg/L、291.60 mg/L和1 144.26 mg/L牛粪沼液中 TN、TP和TK平均含量分别为1 488.59 mg/L、561.67 mg/L和1 679.10 mg/L;鸡粪沼液中 TN、TP和TK平均含量分别为3 226.13 mg/L、959.71 mg/L和2 858.31 mg/L沪用沼气池沼液 中TN、

10、TP和TK平均含量分别为1 369.31 mg/L、665.90 mg/L、1 240.21 mg/L。猪粪沼液中 NH + 4 -N和NO - 3 -N含量分别占TN含量的51.2%和5.8%, DP含量占TP含量的89.6%, DK含量占TK含量的86.2%，分析结果表明沼液中氮、磷和钾的总量与其速效养分含量间存 在显著(P 0.05)的正相关关系。不同地区沼液中的养分含量存在明显差异，在区域尺度上 分析土地承载力和环境风险评价时，应充分考虑地区间不同沼液中养分含量的差异性。本研究 结果对推动沼液合理资源化，准确评估区域环境承载力，有效防控区域环境污染具有重要意 义。关键词： 沼液; 养分

11、含量; 特征分析中图分类号：S141.4文献标识码：A文章编号：1000-4440 (2021) 05-1206-09Characteristic analysis of main nutrient content in biogas slurryDONG Yi-wei 1，2， LIANG Dong 1，3，4， LI Dan-yang 1，3， JIN Hong-mei 1，2， 3，4( 1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanj

12、ing 210014， China; 2.School of Environment and Safety Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang 212013， China; 3.Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization， Nanjing 210095， China; 4.Key Laboratory of Crop and Livestock Integrated Farming， Ministry of Agricu

13、lture and Rural Affairs， Nanjing 210014， China)Abstract： The development of rural biogas is an important way to promote the resource utilization of agricultural organic waste. Biogas slurry has resource attributes. In order to fully grasp the characteristics of main nutrient content in biogas slurry

14、 at the national scale， this study collected domestic research papers on the return of biogas slurry to the field in the past two decades， and excavated the use of pig manure cow manure， and chicken manure. The contents of main nutrients( TN， TP and TK) in biogas slurry samples produced by biogas pr

15、ojects and rural household biogas digesters were explored， and the main nutrient content characteristics of biogas slurry with different fermentation raw materials in different regions of China were further analyzed. It was found that the average contents of TN， TP and TK in pig manure biogas slurry

16、 were 1 166.71 mg/L， 291.60 mg/L and 1 144.26 mg/L . The average contents of TN， TP and TK in cow manure biogas slurry were 1 488.59 mg/L， 561.67 mg/L and 1 679.10 mg/L . The average contents of TN， TP and TK in chicken manure biogas slurry were 3 226.13 mg/L， 959.71 mg/L and 2 858.31 mg/L . The ave

17、rage contents of TN， TP and TK in the household biogas digesters were 1 369.31 mg/L， 665.90 mg/L and 1 240.21 mg/L . The contents of NH + 4 -N and NO - 3 -N in the pig manure biogas slurry accounted for 51.2% and 5.8% of the TN content， respectively， the DP content accounted for 89.6% of the TP cont

18、ent， and the DK content accounted for 86.2% of the TK content. The results showed that the total contents of nitrogen， phosphorus and potassium in biogas slurry were positively correlated with their available nutrient contents. The nutrient content of biogas slurry in different regions was significa

19、ntly different. When analyzing land carrying capacity and environmental risk assessment at regional scale， the differences of nutrient content in different biogas slurry should be fully considered. The results of this study are of great significance for promoting the rational utilization of biogas s

20、lurry， accurately assessing the regional environmental carrying capacity， and effectively preventing and controlling regional environmental pollution.Key words： biogas slurry; nutrient content; characteristic analysis农村沼气发展是推进各类农业有机废弃物资源化利用的有效途径，也是推进生态循环农 业发展，建设美丽乡村的重要抓手 1 。2016年以来，农业农村部结合农业绿色发展行动、有

21、 机肥替代化肥行动，不断推动农村沼气转型升级，重点支持建设了 1 423 处规模化大型沼气工 程和64处生物天然气工程2-3。截至2017年底，全国建设的沼气工程达1.13X 10 5处，总 沼池容积为2.07X 10 7 m 3，年产沼气为2.61X 10 9 m 3，供气户数达到1.98x 10 7戶，年发电 量为7.6x 10 8 kWh 4。这对优化国家能源结构、增强国家能源安全保障能力发挥了积极作 用。畜禽粪便、作物秸秆、尾菜、农产品加工剩余物和农村生活垃圾及污水等有机废弃物是沼 气发酵原料的主要来源。十三五期间，全国每年可用于沼气生产的农业废弃物资源总量超过 1.4x 10 9 t

22、,可产生天然气7.36x 10 10 m 3，可替代约8.76x 10 7 t标准煤2。沼气发酵后的液体和固体残留物分别称为沼液和沼渣 5。据测算，截至2019年，中国年 产沼液及沼渣已超过4x 10 8 t。沼液占发酵残留物总量的90%以上，由于其产生数量大、储运 成本高、达标处理难、商品化价值低等特点,存在严重的二次污染等问题,沼液的处理和利用 一直以来都是国内外研究的重点与难点 6-8。沼液具有资源属性,含有大量的氮、磷和钾等 营养元素、丰富的微量元素及对作物有益的物质,因此可用于生产有机肥,适时适量还田利用 有利于保障农田可持续生产能力 9 。国内外大量研究结果表明,沼液还田可提升农产

23、品品 质,改善土壤条件 10,部分或全量替代无机肥料 11,是实现种养结合循环农业的重要桥 梁。尽管近年来有关中国沼液农田利用的研究逐年增加,但现有沼气工程面临着原料保障难、 工程科技含量不高、资源综合利用率低等瓶颈 12,导致各地区沼气发酵原料种类、发酵工 艺及沼液贮存方式多样,入田沼液的理化性质（特别是养分含量）差异巨大。因此,全面掌握 全国尺度的沼液主要养分含量特征,对于准确评估区域环境承载力、有效防控区域环境污染具 有重要意义。近年来,国内在地区尺度上对沼液理化特性开展了一些研究。例如,靳红梅等13对江 苏省21个规模化养猪场和奶牛场内大型沼气工程的沼液样本进行了基本理化特性分析,发现

24、 沼液中总氮（TN）含量分别集中在400 900 mg/L和200 400 mg/L，其中铵态氮占总氮量 的70%以上，总磷（TP）含量分别集中在30 100 mg/L和300 mg/L以上，可溶性磷含量变 异较大;总钾（TK）含量分别集中在100 500 mg/L和500 mg/L以上，且速效养分占比较 大。钟攀等14发现重庆地区沼液中TN、TP和TK含量的均值分别为448.1 mg/L、120.0 mg/L和630.3 mg/L，其中水溶性氮、磷和钾的含量分别占其全量的69.4%95.1%、6.1% 91.8%和 60.8% 99.7%。吕锦萍等 1 5 研究新疆博州地区猪粪和牛羊粪为发酵

25、原料的沼液, 发现沼液中 TN 为 687 705 mg/kg , TP 为 43 98 mg/kg , TK 为 417 3 540 mg/kg。倪中应 等16发现华东地区畜禽粪便沼液中的NH + 4 -N占TN的46.42% 92.86%;前人研究普遍发 现，发酵原料、沼气工程运行状况等对沼液理化性状影响显著，但目前尚未有全国范围内沼液 养分特征的研究。基于此，本研究收集了近二十年国内发表的关于沼液还田的研究论文，以猪 粪、牛粪、鸡粪等不同发酵原料的沼气工程及农村户用沼气池所产生的沼液样本作为数据来 源，挖掘沼液中主要养分含量（TN、TP和TK）及其速效养分含量等理化指标，进一步分析全国不

26、同区域、不同发酵原料沼液的主要养分含量特征，旨在推动沼液资源化，减少化肥施用 17。1 材料与方法1.1 研究对象本研究以中文文献报道的入田沼液为研究对象，以其中的总氮、铵态氮NH + 4 -N）、 硝态氮（NO - 3 -N）、总磷、溶解性磷（DP）、总钾和速效钾（DK）等养分含量为主要分析 指标。1.2 数据来源及筛选本研究以中国知网（CNKI）作为研究数据来源，对中国近20年有关沼液还田的文献进行 检索。以“沼液”+“农业废弃物”为关键字和主题进行检索，检索范围为全部期刊，时间范围为 2000年1月-2019年12月，共检索出文献750篇。在此基础上，删除与主题不相关或无沼液养 分含量信

27、息的文献后，共获得有效文献282篇。其中，分析以猪粪、牛粪和鸡粪等畜禽粪便为 主要发酵原料的沼液的文献，分别有185篇、 41篇和19篇;少数发酵原料为农作物秸秆和人粪 尿等户用生活垃圾，它们通常作为混合发酵原料进入户用沼气池，此类文献共37篇。本研究 将沼液划分为4类，即以猪粪为发酵原料的沼液（PM）、以牛粪为发酵原料的沼液（DM）、 以鸡粪为发酵原料的沼液（CM）和以秸秆、人粪尿等户用生活垃圾混合物为发酵原料的沼液（ MM）。Key words： biogas slurry; nutrient content; characteristic analysis农村沼气发展是推进各类农业有机废

28、弃物资源化利用的有效途径，也是推进生态循环农 业发展，建设美丽乡村的重要抓手 1 。2016年以来，农业农村部结合农业绿色发展行动、有 机肥替代化肥行动，不断推动农村沼气转型升级，重点支持建设了 1 423处规模化大型沼气工 程和64处生物天然气工程2-3。截至2017年底，全国建设的沼气工程达1.13X 10 5处，总 沼池容积为2.07X 10 7 m 3，年产沼气为2.61X 10 9 m 3，供气户数达到1.98x 10 7户，年发电 量为7.6x 10 8 kWh 4。这对优化国家能源结构、增强国家能源安全保障能力发挥了积极作 用。畜禽粪便、作物秸秆、尾菜、农产品加工剩余物和农村生活

29、垃圾及污水等有机废弃物是沼 气发酵原料的主要来源。十三五期间，全国每年可用于沼气生产的农业废弃物资源总量超过 1.4x 10 9 t,可产生天然气7.36x 10 10 m 3，可替代约8.76x 10 7 t标准煤2。沼气发酵后的液体和固体残留物分别称为沼液和沼渣 5。据测算，截至2019年，中国年 产沼液及沼渣已超过4x 10 8 t。沼液占发酵残留物总量的90%以上，由于其产生数量大、储运 成本高、达标处理难、商品化价值低等特点,存在严重的二次污染等问题,沼液的处理和利用 一直以来都是国内外研究的重点与难点 6-8。沼液具有资源属性,含有大量的氮、磷和钾等 营养元素、丰富的微量元素及对作

30、物有益的物质，因此可用于生产有机肥，适时适量还田利用 有利于保障农田可持续生产能力 9 。国内外大量研究结果表明，沼液还田可提升农产品品 质，改善土壤条件 10 ，部分或全量替代无机肥料 11 ，是实现种养结合循环农业的重要桥 梁。尽管近年来有关中国沼液农田利用的研究逐年增加，但现有沼气工程面临着原料保障难、 工程科技含量不高、资源综合利用率低等瓶颈 12 ，导致各地区沼气发酵原料种类、发酵工 艺及沼液贮存方式多样，入田沼液的理化性质(特别是养分含量)差异巨大。因此，全面掌握 全国尺度的沼液主要养分含量特征，对于准确评估区域环境承载力、有效防控区域环境污染具 有重要意义。近年来，国内在地区尺度

31、上对沼液理化特性开展了一些研究。例如，靳红梅等13 对江 苏省 21个规模化养猪场和奶牛场内大型沼气工程的沼液样本进行了基本理化特性分析，发现 沼液中总氮(TN)含量分别集中在400 900 mg/L和200 400 mg/L，其中铵态氮占总氮量 的70%以上，总磷(TP)含量分別集中在30 100 mg/L和300 mg/L以上，可溶性磷含量变 异较大;总钾(TK)含量分别集中在100 500 mg/L和500 mg/L以上，且速效养分占比较 大。钟攀等14发现重庆地区沼液中TN、TP和TK含量的均值分别为448.1 mg/L、120.0 mg/L和630.3 mg/L，其中水溶性氮、磷和钾

32、的含量分别占其全量的69.4%95.1%、6.1% 91.8%和 60.8% 99.7%。吕锦萍等 1 5 研究新疆博州地区猪粪和牛羊粪为发酵原料的沼液， 发现沼液中 TN 为 687 705 mg/kg , TP 为 43 98 mg/kg , TK 为 417 3 540 mg/kg。倪中应 等16发现华东地区畜禽粪便沼液中的NH + 4 -N占TN的46.42% 92.86%;前人研究普遍发 现，发酵原料、沼气工程运行状况等对沼液理化性状影响显著，但目前尚未有全国范围内沼液 养分特征的研究。基于此，本研究收集了近二十年国内发表的关于沼液还田的研究论文，以猪 粪、牛粪、鸡粪等不同发酵原料的

33、沼气工程及农村户用沼气池所产生的沼液样本作为数据来 源，挖掘沼液中主要养分含量(TN、TP和TK)及其速效养分含量等理化指标，进一步分析 全国不同区域、不同发酵原料沼液的主要养分含量特征，旨在推动沼液资源化，减少化肥施用 17。1 材料与方法1.1 研究对象本研究以中文文献报道的入田沼液为研究对象，以其中的总氮、铵态氮(NH + 4 -N)、 硝态氮(NO - 3 -N)、总磷、溶解性磷(DP)、总钾和速效钾(DK)等养分含量为主要分析 指标。1.2数据来源及筛选本研究以中国知网(CNKI)作为研究数据来源，对中国近20年有关沼液还田的文献进行 检索。以“沼液”+“农业废弃物”为关键字和主题进

34、行检索，检索范围为全部期刊，时间范围为 2000年1月-2019年12月，共检索出文献750篇。在此基础上，删除与主题不相关或无沼液养 分含量信息的文献后，共获得有效文献282篇。其中，分析以猪粪、牛粪和鸡粪等畜禽粪便为 主要发酵原料的沼液的文献，分别有185篇、41篇和 19篇;少数发酵原料为农作物秸秆和人粪 尿等户用生活垃圾，它们通常作为混合发酵原料进入户用沼气池，此类文献共37篇。本研究 将沼液划分为4类，即以猪粪为发酵原料的沼液（PM）、以牛粪为发酵原料的沼液（DM）、 以鸡粪为发酵原料的沼液（CM）和以秸秆、人粪尿等户用生活垃圾混合物为发酵原料的沼液 （ MM）。Key words：

35、 biogas slurry; nutrient content; characteristic analysis农村沼气发展是推进各类农业有机废弃物资源化利用的有效途径，也是推进生态循环农 业发展，建设美丽乡村的重要抓手 1 。2016年以来，农业农村部结合农业绿色发展行动、有 机肥替代化肥行动，不断推动农村沼气转型升级，重点支持建设了 1 423 处规模化大型沼气工 程和64处生物天然气工程2-3。截至2017年底，全国建设的沼气工程达1.13X 10 5处，总 沼池容积为2.07X 10 7 m 3，年产沼气为2.61X 10 9 m 3，供气户数达到1.98x 10 7户，年发电 量为

36、7.6x 10 8 kWh 4。这对优化国家能源结构、增强国家能源安全保障能力发挥了积极作 用。畜禽粪便、作物秸秆、尾菜、农产品加工剩余物和农村生活垃圾及污水等有机废弃物是沼 气发酵原料的主要来源。十三五期间，全国每年可用于沼气生产的农业废弃物资源总量超过 1.4x 10 9 t,可产生天然气7.36x 10 10 m 3，可替代约8.76x 10 7 t标准煤2。沼气发酵后的液体和固体残留物分别称为沼液和沼渣 5。据测算，截至2019年，中国年 产沼液及沼渣已超过4x 10 8 t。沼液占发酵残留物总量的90%以上，由于其产生数量大、储运 成本高、达标处理难、商品化价值低等特点,存在严重的二

37、次污染等问题,沼液的处理和利用 一直以来都是国内外研究的重点与难点 6-8。沼液具有资源属性,含有大量的氮、磷和钾等 营养元素、丰富的微量元素及对作物有益的物质,因此可用于生产有机肥,适时适量还田利用 有利于保障农田可持续生产能力 9 。国内外大量研究结果表明,沼液还田可提升农产品品 质,改善土壤条件 10,部分或全量替代无机肥料 11,是实现种养结合循环农业的重要桥 梁。尽管近年来有关中国沼液农田利用的研究逐年增加,但现有沼气工程面临着原料保障难、 工程科技含量不高、资源综合利用率低等瓶颈 12,导致各地区沼气发酵原料种类、发酵工 艺及沼液贮存方式多样,入田沼液的理化性质（特别是养分含量）差

38、异巨大。因此,全面掌握 全國尺度的沼液主要养分含量特征,对于准确评估区域环境承载力、有效防控区域环境污染具 有重要意义。近年来,国内在地区尺度上对沼液理化特性开展了一些研究。例如,靳红梅等13对江 苏省21个规模化养猪场和奶牛场内大型沼气工程的沼液样本进行了基本理化特性分析,发现 沼液中总氮（TN）含量分别集中在400 900 mg/L和200 400 mg/L，其中铵态氮占总氮量 的70%以上，总磷（TP）含量分别集中在30 100 mg/L和300 mg/L以上，可溶性磷含量变 异较大;总钾（TK）含量分别集中在100 500 mg/L和500 mg/L以上，且速效养分占比较 大。钟攀等1

39、4发现重庆地区沼液中TN、TP和TK含量的均值分别为448.1 mg/L、120.0 mg/L和630.3 mg/L，其中水溶性氮、磷和钾的含量分别占其全量的69.4% 95.1%、6.1% 91.8%和60.8% 99.7%。吕锦萍等15研究新疆博州地区猪粪和牛羊粪为发酵原料的沼液， 发现沼液中 TN 为 687 705 mg/kg，TP 为 43 98 mg/kg，TK 为 417 3 540 mg/kg。倪中应 等16发现华东地区畜禽粪便沼液中的NH + 4 -N占TN的46.42% 92.86%;前人研究普遍发 现，发酵原料、沼气工程运行状况等对沼液理化性状影响显著，但目前尚未有全国范

40、围内沼液 养分特征的研究。基于此，本研究收集了近二十年国内发表的关于沼液还田的研究论文，以猪 粪、牛粪、鸡粪等不同发酵原料的沼气工程及农村户用沼气池所产生的沼液样本作为数据来 源，挖掘沼液中主要养分含量(TN、TP和TK)及其速效养分含量等理化指标，进一步分析 全国不同区域、不同发酵原料沼液的主要养分含量特征，旨在推动沼液资源化，减少化肥施用 17。1 材料与方法1.1 研究对象本研究以中文文献报道的入田沼液为研究对象，以其中的总氮、铵态氮(NH + 4 -N)、 硝态氮(NO - 3 -N)、总磷、溶解性磷(DP)、总钾和速效钾(DK)等养分含量为主要分析 指标。1.2数据来源及筛选本研究以

41、中国知网(CNKI)作为研究数据来源，对中国近20年有关沼液还田的文献进行 检索。以“沼液”+“农业废弃物”为关键字和主题进行检索，检索范围为全部期刊，时间范围为 2000年1月-2019年12月，共检索出文献750篇。在此基础上，删除与主题不相关或无沼液养 分含量信息的文献后，共获得有效文献282篇。其中，分析以猪粪、牛粪和鸡粪等畜禽粪便为 主要发酵原料的沼液的文献，分别有185篇、 41篇和19篇;少数发酵原料为农作物秸秆和人粪 尿等户用生活垃圾，它们通常作为混合发酵原料进入户用沼气池，此类文献共37篇。本研究 将沼液划分为4类，即以猪粪为发酵原料的沼液(PM)、以牛粪为发酵原料的沼液(D

42、M)、 以鸡粪为发酵原料的沼液(CM)和以秸秆、人粪尿等户用生活垃圾混合物为发酵原料的沼液( MM)。Key words： biogas slurry; nutrient content; characteristic analysis農村沼气发展是推进各类农业有机废弃物资源化利用的有效途径，也是推进生态循环农 业发展，建设美丽乡村的重要抓手 1。 2016年以来，农业农村部结合农业绿色发展行动、有 机肥替代化肥行动，不断推动农村沼气转型升级，重点支持建设了 1 423处规模化大型沼气工 程和64处生物天然气工程2-3。截至2017年底，全国建设的沼气工程达1.13x 10 5处，总 沼池容积

43、为2.07x 10 7 m 3，年产沼气为2.61x 10 9 m 3，供气户数达到1.98x 10 7户，年发电 量为7.6x 10 8 kWh 4。这对优化国家能源结构、增强国家能源安全保障能力发挥了积极作 用。畜禽粪便、作物秸秆、尾菜、农产品加工剩余物和农村生活垃圾及污水等有机废弃物是沼 气发酵原料的主要来源。十三五期间，全国每年可用于沼气生产的农业废弃物资源总量超过 1.4x 10 9 t,可产生天然气7.36x 10 10 m 3，可替代约8.76x 10 7 t标准煤2。沼气发酵后的液体和固体残留物分别称为沼液和沼渣 5 。据测算，截至2019年，中国年 产沼液及沼渣已超过4x 1

44、0 8 t。沼液占发酵残留物总量的90%以上，由于其产生数量大、储运 成本高、达标处理难、商品化价值低等特点,存在严重的二次污染等问题,沼液的处理和利用 一直以来都是国内外研究的重点与难点 6-8。沼液具有资源属性,含有大量的氮、磷和钾等 营养元素、丰富的微量元素及对作物有益的物质,因此可用于生产有机肥,适时适量还田利用 有利于保障农田可持续生产能力 9。国内外大量研究结果表明,沼液还田可提升农产品品 质,改善土壤条件 10,部分或全量替代无机肥料 11,是实现种养结合循环农业的重要桥 梁。尽管近年来有关中国沼液农田利用的研究逐年增加,但现有沼气工程面临着原料保障难、 工程科技含量不高、资源综

45、合利用率低等瓶颈 12,导致各地区沼气发酵原料种类、发酵工 艺及沼液贮存方式多样,入田沼液的理化性质（特别是养分含量）差异巨大。因此,全面掌握 全国尺度的沼液主要养分含量特征,对于准确评估区域环境承载力、有效防控区域环境污染具 有重要意义。近年来,国内在地区尺度上对沼液理化特性开展了一些研究。例如,靳红梅等13对江 苏省21个规模化养猪场和奶牛场内大型沼气工程的沼液样本进行了基本理化特性分析,发现 沼液中总氮（TN）含量分别集中在400 900 mg/L和200 400 mg/L，其中铵态氮占总氮量 的70%以上，总磷（TP）含量分别集中在30 100 mg/L和300 mg/L以上，可溶性磷

46、含量变 异较大;总钾（TK）含量分别集中在100 500 mg/L和500 mg/L以上，且速效养分占比较 大。钟攀等14发现重庆地区沼液中TN、TP和TK含量的均值分别为448.1 mg/L、120.0 mg/L和630.3 mg/L，其中水溶性氮、磷和钾的含量分别占其全量的69.4%95.1%、6.1% 91.8%和 60.8% 99.7%。吕锦萍等 1 5 研究新疆博州地区猪粪和牛羊粪为发酵原料的沼液, 发现沼液中 TN 为 687 705 mg/kg , TP 为 43 98 mg/kg , TK 为 417 3 540 mg/kg。倪中应 等16发现华东地区畜禽粪便沼液中的NH +

47、4 -N占TN的46.42% 92.86%;前人研究普遍发 现，发酵原料、沼气工程运行状况等对沼液理化性状影响显著，但目前尚未有全国范围内沼液 养分特征的研究。基于此，本研究收集了近二十年国内发表的关于沼液还田的研究论文，以猪 粪、牛粪、鸡粪等不同发酵原料的沼气工程及农村户用沼气池所产生的沼液样本作为数据来 源，挖掘沼液中主要养分含量（TN、TP和TK）及其速效养分含量等理化指标，进一步分析 全国不同区域、不同发酵原料沼液的主要养分含量特征，旨在推动沼液资源化，减少化肥施用 17。1 材料与方法1.1 研究对象本研究以中文文献报道的入田沼液为研究对象，以其中的总氮、铵态氮NH + 4 -N）、

48、 硝态氮（NO - 3 -N）、总磷、溶解性磷（DP）、总钾和速效钾（DK）等养分含量为主要分析 指标。1.2 数据来源及筛选本研究以中国知网（CNKI）作为研究数据来源，对中国近20年有关沼液还田的文献进行 检索。以“沼液”+“农业废弃物”为关键字和主题进行检索，检索范围为全部期刊，时间范围为 2000年1月-2019年12月，共检索出文献750篇。在此基础上，删除与主题不相关或无沼液养 分含量信息的文献后，共获得有效文献282篇。其中，分析以猪粪、牛粪和鸡粪等畜禽粪便为 主要发酵原料的沼液的文献，分别有185篇、 41篇和19篇;少数发酵原料为农作物秸秆和人粪 尿等户用生活垃圾，它们通常作

49、为混合发酵原料进入户用沼气池，此类文献共37篇。本研究 将沼液划分为4类，即以猪粪为发酵原料的沼液（PM）、以牛粪为发酵原料的沼液（DM）、 以鸡粪为发酵原料的沼液（CM）和以秸秆、人粪尿等户用生活垃圾混合物为发酵原料的沼液 （ MM）。Key words： biogas slurry; nutrient content; characteristic analysis农村沼气发展是推进各类农业有机废弃物资源化利用的有效途径，也是推进生态循环农 业发展，建设美丽乡村的重要抓手 1 。2016年以来，农业农村部结合农业绿色发展行动、有 机肥替代化肥行动，不断推动农村沼气转型升级，重点支持建设了

50、1 423处规模化大型沼气工 程和64处生物天然气工程2-3。截至2017年底，全国建设的沼气工程达1.13X 10 5处，总 沼池容积为2.07X 10 7 m 3，年产沼气为2.61X 10 9 m 3，供气户数达到1.98x 10 7户，年发电 量为7.6x 10 8 kWh 4。这对优化国家能源结构、增强国家能源安全保障能力发挥了积极作 用。畜禽粪便、作物秸秆、尾菜、农产品加工剩余物和农村生活垃圾及污水等有机废弃物是沼 气发酵原料的主要来源。十三五期间，全国每年可用于沼气生产的农业废弃物资源总量超过 1.4x 10 9 t,可产生天然气7.36x 10 10 m 3，可替代约8.76x

51、 10 7 t标准煤2。沼气发酵后的液体和固体残留物分别称为沼液和沼渣 5。据测算，截至2019年，中国年 产沼液及沼渣已超过4x 10 8 t。沼液占发酵残留物总量的90%以上，由于其产生数量大、储运 成本高、达标处理难、商品化价值低等特点,存在严重的二次污染等问题,沼液的处理和利用 一直以来都是国内外研究的重点与难点 6-8。沼液具有资源属性,含有大量的氮、磷和钾等 营养元素、丰富的微量元素及对作物有益的物质,因此可用于生产有机肥,适时适量还田利用 有利于保障农田可持续生产能力 9。国内外大量研究结果表明,沼液还田可提升农产品品 质,改善土壤条件 10,部分或全量替代无机肥料 11,是实现

52、種养结合循环农业的重要桥 梁。尽管近年来有关中国沼液农田利用的研究逐年增加,但现有沼气工程面临着原料保障难、 工程科技含量不高、资源综合利用率低等瓶颈 12,导致各地区沼气发酵原料种类、发酵工 艺及沼液贮存方式多样,入田沼液的理化性质（特别是养分含量）差异巨大。因此,全面掌握 全国尺度的沼液主要养分含量特征，对于准确评估区域环境承载力、有效防控区域环境污染具 有重要意义。近年来，国内在地区尺度上对沼液理化特性开展了一些研究。例如，靳红梅等13 对江 苏省 21个规模化养猪场和奶牛场内大型沼气工程的沼液样本进行了基本理化特性分析，发现 沼液中总氮(TN)含量分别集中在400 900 mg/L和2

53、00 400 mg/L，其中铵态氮占总氮量 的70%以上，总磷(TP)含量分别集中在30 100 mg/L和300 mg/L以上，可溶性磷含量变 异较大;总钾(TK)含量分别集中在100 500 mg/L和500 mg/L以上，且速效养分占比较 大。钟攀等14发现重庆地区沼液中TN、TP和TK含量的均值分别为448.1 mg/L、120.0 mg/L和630.3 mg/L，其中水溶性氮、磷和钾的含量分别占其全量的69.4% 95.1%、6.1% 91.8%和 60.8% 99.7%。吕锦萍等 1 5 研究新疆博州地区猪粪和牛羊粪为发酵原料的沼液， 发现沼液中 TN 为 687 705 mg/k

54、g , TP 为 43 98 mg/kg , TK 为 417 3 540 mg/kg。倪中应 等16发现华东地区畜禽粪便沼液中的NH + 4 -N占TN的46.42% 92.86%;前人研究普遍发 现，发酵原料、沼气工程运行状况等对沼液理化性状影响显著，但目前尚未有全国范围内沼液 养分特征的研究。基于此，本研究收集了近二十年国内发表的关于沼液还田的研究论文，以猪 粪、牛粪、鸡粪等不同发酵原料的沼气工程及农村户用沼气池所产生的沼液样本作为数据来 源，挖掘沼液中主要养分含量(TN、TP和TK)及其速效养分含量等理化指标，进一步分析 全国不同区域、不同发酵原料沼液的主要养分含量特征，旨在推动沼液资

55、源化，减少化肥施用 17。1 材料与方法1.1 研究对象本研究以中文文献报道的入田沼液为研究对象，以其中的总氮、铵态氮(NH + 4 -N)、 硝态氮(NO - 3 -N)、总磷、溶解性磷(DP)、总钾和速效钾(DK)等养分含量为主要分析 指标。1.2数据来源及筛选本研究以中国知网(CNKI)作为研究数据来源，对中国近20年有关沼液还田的文献进行 检索。以“沼液”+“农业废弃物”为关键字和主题进行检索，检索范围为全部期刊，时间范围为 2000年1月-2019年12月，共检索出文献750篇。在此基础上，删除与主题不相关或无沼液养 分含量信息的文献后，共获得有效文献282篇。其中，分析以猪粪、牛粪和鸡粪等畜禽粪便为 主要发酵原料的沼液的文献，分别有185篇、 41篇和19篇;少数发酵原料为农作物秸秆和人粪 尿等户用生活垃圾，它们通常作为混合发酵原料进入户用沼气池，此类文献共37篇。本研究 将沼液划分为4类，即以猪粪为发酵原料的沼液(PM)、以牛粪为发酵原料的沼液(DM)、 以鸡粪为发酵原料的沼液(CM)和以秸秆、人粪尿等户用生活垃圾混合物为发酵原料的沼液 ( MM)。