沼液田间精准利用

技术路线
沼液资源化利用 沼液利用现状调查
不同来源沼液养分特点与肥效
沼液田间精确化应用
蔬菜产量、品质监测 养分利用效率 土壤养分残留 产量高、品质优和环境友好的蔬菜生产 相关示范、培训和推广
二、沼渣沼液肥效及其长期使用对 环境的影响
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
5
沼渣沼液肥效
2020/3/1
11
油菜硝酸盐含量
硝 酸 盐 (mg/kg)
7000 6000
a
a
a
5000
b
4000
c 3000
2000 d
d
d
1000
0 CK JZ NZ JZ+JY NZ+NY JY NY HF 施肥处理
在硝酸盐含量上施用鸡粪沼肥处理均高于施用牛粪沼肥处理，且均达 显著水平，在同种沼肥中沼液一半底肥一半追肥含量最高，沼渣做底肥 沼液做追肥次之，沼渣全部做底肥含量最低。
1000
800
6000
600
Y=2.05x+5456 (x≤1055)
4000
Y=7619 (x＞1055) R2=0.61
400
2000
200
0
0
0
300
600
900
1200
1500
氮肥N 用Ap量plie，d（kgkg//hhaa）
在施肥量不足的情况下，增施氮肥可以增加蔬菜产量。但在过量施肥后，随施肥
用不锈钢网替代尼龙网，延长了筛网的使用寿命， 提高了固液分离效率
离心式与传统挤压式固液分离机比较
能耗 效率
离心式
7.5 kw 6 m3/小时
挤压式
7.5 kw 3 m3/小时
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
100%
40
留民营沼液滴灌示范工程
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
37
固固液液混分合物离机的筛选与改进
把传统的挤压式固液 分离机改成离心式固 液分离机，过滤效率 更加高效；
沼渣
北京市农林科学院植物营养 与资源所
沼液
固液分离后的沼液可
达到60目甚至更高的
沼渣 过滤水平。
2020/3/1
38
离心式沼渣沼液固液分离技术开发应用
2020/3/1
384
701
768
1018
1335
施氮量 递增
19
大白菜沼渣沼液配施小区试验
施肥量与大白菜产量及收获后土壤残留无机 氮的关系
D产ry量Yie（ld干（k重g/h）a），kg/ha 收获后Nmin残留N（mi0n-（9k0gc/ham)），kg/ha
10000 8000
产量 产土量壤无机氮
干样重(g/pot)
100
胡萝卜 茄子
80
a
ab
a
ab
ab
60 d
40
bc cd
20
0
CK
JZ
NZ JZ+JY NZ+NY JY
NY
HF
施肥处理
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
14
沼液的长期施用下环境效应
• 长期施用的环境效应
– 盐分累积 – 重金属累积 – 氨、 N2O排放
（一）玉米沼液长期施用下土壤盐分累积
（二）沼渣沼液对大白菜生长的影响试验
处理
底肥 (N kg/ha) 沼渣
追肥 (N kg/ha)
沼液
1st 2nd
氮素 总量
(kg/h a)
CK
0
0
0
0
Z1
384
Z1+L1
384
Z2
768
Z1+L2
384
Z1+L3
384
北京市农林科学院植物营养与资源所
0 159
0 317 475.5
0 159
0 317 475.5
北京市农林科学院植物营养与资源所
2020/3/1
12
氮素利用效率
氮素利用率(%)
25
20
15 d
10
5
a ba bc dc
e
f 0
JZ
NZ JZ+JY NZ+NY JY
NY
HF
-5
施肥处理
在本试验条件下，鸡粪沼肥氮素利用率比牛粪沼肥高，JZ、JZ+ZY、ZY、 NZ、NZ+NY、NY处理的氮素利用率分别为11%、19%、18%、-2%、6%、 12%，化肥氮素利用率介于牛粪沼肥和鸡粪沼肥之间，为15%。
鸡粪沼渣 21.2 0.90 牛粪沼渣 55.7 1.38 鸡粪沼液 - 0.70 牛粪沼液 - 0.31
全磷 (P2O5) %
3.71 0.76 0.50 0.16
全钾 铵态氮 硝态氮 PH
(K2O) % %
%
0.68 0.0014 0.0063 7.22
0.64 0.034 0.014 8.75
80
60
40
20
0 全铬
全铅
全铜
全锌
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
22
重金属累计
Biomass Cd content ( freshmattermg/kg)
0.040 0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000
d
bc
cd
b
b
a
地上部干重，g/盆
玉米地上部生物量
250.0
200.0
150.0
100.0
50.0
0.0 对照 沼液3千 沼液1万 沼液2万 保水剂 沸石 秸秆 化肥
土壤水溶性盐，g/kg
土壤水溶性盐含量
1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00
对照 沼液3千 沼液1万 沼液2万 保水剂 沸石 秸秆 化肥
（一）沼渣沼液肥效盆栽试验
处理
CK J N 1/2J 1/2N 1/2JL 1/2NL 1/2F
底肥
肥料种类 -
施用量 （g/pot）
-
鸡粪沼渣
267.31
牛粪沼渣
334.26
鸡粪沼渣
133.66
牛粪沼渣
167.13
鸡粪沼液
114.43
牛粪沼液
258.39
尿素
3.48
追肥 肥料种类 施用量(g/pot)
0.52
0.55 0.033 8.56
0.32
0.12 0.012 8.47
83% 43%
可以看出，鸡粪沼渣在有机质和全氮含量上低于牛粪沼渣，而全磷含量均
高于牛粪沼渣；在鸡粪沼液中的铵态氮、硝态氮含量明显高于鸡粪沼渣，
牛粪沼液中铵态氮、硝态氮也比牛粪沼渣中高。
北京市农林科学院植物营养与资源所
2020/3/1
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
32
沼液实际应用状况不容乐观， 其随意排放加重了农村面源污染
绝大部分的沼气工程都没有对发酵残留物进行科学应用
农业部统计：全国每年产生沼液4亿吨。
调查显示，目前北京市有80%的大中型沼 气工程没有对沼液进行利用，而剩余的 20%也均为简单利用，存在应用不完全和 不科学的问题。沼液的随意排放造成了严重 的环境污染问题。
41
工程流程图
C
B
按照沼液的流动顺序自主设 计的主体工程分三个部分：
A 沼液过滤池部分； B 过滤、配比主体控制系 统。 C 沼液灌溉施肥。
灌溉施肥
由于沼气发酵残留物过于粘稠，难以规模化应用到农业园区，因此完善 以沼气为纽带的循环农业的模式的关键是实现沼液的无堵塞过滤。
北京市农林科学院植物营养与资源所
2020/3/1
35
固液分离机的筛选与改进 沼液滴灌/管灌工艺的研究
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
36
传统挤压式固液分离机
油菜施用鸡粪沼肥比施用牛粪沼肥产量高，鸡粪沼渣、鸡粪沼渣+沼液、鸡
粪沼液处理产量分别比牛粪沼渣、牛粪沼渣+沼液、牛粪沼液处理分别增产
40%，23%，11%。鸡粪和牛粪的沼液处理均达到与化肥产量相当的水平。
北京市农林科学院植物营养与资源所
2020/3/1
10
油菜Vc含量
Vc含量 (mg/100g)
60
100000
200000
80000 60000
沼气数 年产气量
160000 120000
万立方
40000
80000
20000
40000
0
0
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
全国沼气工程数量与产气量
近年来国内沼气产业发展十分迅速，截至2011年3月，已建成大中型沼气工 程2.26万处，每年的沼渣、沼液产量高达4亿吨。仅北京市就有164处。
• 北京市每年因沼液排放COD达7万吨，BOD为2万吨，给农村 环境带来了很大的面源污染压力。
沼气发酵残留物的可能用途
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
28
沼液中富含各类养分
沼肥
鸡粪沼液 猪粪沼液 牛粪沼液
全氮
%
0.54 0.41 0.31
全磷(P2O5)
%
0.25 0.2 0.16
8
不同来源的沼肥（鸡粪、牛粪）肥效对比试验
油菜收获照片
空白
鸡粪 沼渣
鸡粪沼 渣沼液
鸡粪 沼液
化肥
胡萝卜收获照片
油菜产量
油 菜 产 量 (g/pot)
20
18
16
ab
14
a a
ab
bc
ab
12 cd
d
10
8
6
4
2
0
空C白K J牛Z 粪沼NZ渣 牛JZ+粪JY沼N渣Z+N+Y沼液JY 牛粪N沼Y 液 HF 鸡粪沼渣 鸡粪沼施渣肥+处沼理液 鸡粪沼液 化肥
灌水
灌水
氨每日挥发量，kg/ha
25.0
CK
N1
N2
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0 25/Apr
30/Apr
5/May 10/May 15/May 20/May
高量施用沼渣沼液氮素损失达到20%以上，表现在氨挥发、 氧化亚氮损失和氮素淋溶，环境影响明显
三、沼液滴灌技术研究与应用
全国沼气工程数量与产气量
研究发现，沼气发酵残留物（沼渣沼液）排 放量巨大，且较为粘稠，沼渣、沼液不分是 不能利用的主要原因。
20%
利用 未利用
80%
（2010调查结果）
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
34
目前沼液利用的难点
养殖场
养殖废弃物
沼气站
沼液无堵塞过滤
沼气发酵残留物
发酵残留物
与水配比混合
农业园区
沼液田间精准化应用技术研究进展
李吉进 孙钦平 许俊香
北京市农林科学院植物营养与资源研究所
汇报内容
一、课题总目标及技术路线 二、沼渣沼液肥效及长期施用的环境效应 三、沼液滴灌技术研究与应用 四、课题预算及执行情况 五、示范基地、论文、专利 六、存在问题及建议
一、课题总目标
通过盆栽和田间试验，以大中型沼气工程产生的 沼渣沼液为研究开发对象，通过对不同原料来源 的沼渣沼液的养分供应特点、协调作物产量、品 质与环境效应的应用等方面的研究等，对沼渣沼 液在蔬菜种植中的精准化应用进行研究，并通过 水肥一体化（沼液滴灌）等技术进行集成与示范。
约化越来越强、农业现代化越来越高的需求？
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
30
国外沼液的大规模应用
由于氨挥发比例太高（75%），目前表面撒施施用沼液的 方式已经在一些发达国家被禁用。
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1Βιβλιοθήκη Baidu
31
软管注射施肥
施用大型农机，适用于农场耕作管理
量的增加，大白菜的产量并不增加，而呈平台反应。随施肥量的增加，收获后土
壤无机氮在开始并不增加，但在过量施用后，土壤无机氮开始迅速增加。
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
21
长期施用沼渣下土壤重金属含量
土壤重金属含量，mg/kg
120
N不0 施沼渣 N低1 量沼渣 N高2 量沼渣
100
50
a
a
40
b
30
20
bc
bc
bc
bc
c
10
0 CK JZ NZ JZ+JY NZ+NY JY NY HF 施肥处理
施用牛粪沼肥的处理在Vc含量上均高于施用鸡粪沼肥的处理；沼渣做 底肥Vc含量高于沼渣做底肥、沼液做追肥处理和沼液一半底肥一半追肥Vc 含量最低；施用化肥的Vc含量与其它处理相比最低。
北京市农林科学院植物营养与资源所
鸡粪沼液 牛粪沼液 鸡粪沼液 牛粪沼液 尿素
114.43 258.39 114.43 258.39 3.48
注：各处理按等氮量400kg/ha计算，折合成每盆含氮1.602g
北京市农林科学院植物营养与资源所
2020/3/1
7
不同物料沼气发酵残留物 （鸡粪、牛粪）养分含量
指标 沼肥
有机质 全氮 %%
Control Cattle.C Biogas.R Chicken.1 Chicken.2 Chicken.3 Treatments
➢ 有机肥长期施用3年，经过8茬作物后，高量有机肥投入下芹菜中Cd含量显著高于其他 处理。虽然离国家标准（0.2 mg/kg）还比较远，但长期累积效应值得研究。
施肥 灌水
全钾(K2O)
%
0.52 0.31 0.32
总养分
（NPK）%
1.33 1.22 0.79
沼液中除含有较高的氮磷钾等大量元素外，一般还都含有铁锰 铜锌钙等微量元素，另外还含有氨基酸、生长素、赤霉素等多 类复杂的生物活性物质。
北京市农林科学院植物营养 与资源所
2020/3/1
29
传统农户的沼液施用
但如何适应沼气工程规模越来越大，农业集
北京市农林科学院植物营养与资源所
2020/3/1
26
北京市沼液废弃物排污量的估算：
• 北京市2012年大中型沼气站产生沼液200余万吨，80%未得 到资源化利用。
• 根据沼液养分含量计算，北京市每年因沼液排放造成的N向环 境迁移0.5万吨，P为0.2万吨，K为0.3万吨，造成了上万吨养 分资源浪费。