沼液田间精准利用

1、沼沼液田间精准化应用技术研究进展液田间精准化应用技术研究进展李吉进李吉进 孙钦平孙钦平 许俊香许俊香北京市农林科学院植物营养与资源研究所北京市农林科学院植物营养与资源研究所汇报内容汇报内容一、课题总目标及技术路线一、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三、沼液滴灌技术研究与应用四、课题预算及执行情况四、课题预算及执行情况五、示范基地、论文、专利五、示范基地、论文、专利六、存在问题及建议六、存在问题及建议 通过盆栽和田间试验，以大中型沼气工程产生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的沼渣沼液为研究开

2、发对象研究开发对象，通过对不同原料来，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、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，并通沼液在蔬菜种植中的精准化应用进行研究，并通过水肥过水肥一体化（沼液滴灌）等一体化（沼液滴灌）等技术进行集成与示技术进行集成与示范。范。 一、课题总目标一、课题总目标技术路线技术路线 北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-45二、沼渣沼液肥效及其长期使用对二、沼渣沼液肥效及其长期使用对环境的影响环境的影响沼渣沼液肥效沼渣沼液肥

3、效处理处理底肥底肥追肥追肥肥料种类肥料种类施用量施用量（g/pot）肥料种类肥料种类施用量施用量(g/pot)CK-J鸡粪沼渣鸡粪沼渣267.31-N牛粪沼渣牛粪沼渣334.26-1/2J鸡粪沼渣鸡粪沼渣133.66鸡粪沼液鸡粪沼液114.431/2N牛粪沼渣牛粪沼渣167.13牛粪沼液牛粪沼液258.391/2JL鸡粪沼液鸡粪沼液114.43鸡粪沼液鸡粪沼液114.431/2NL牛粪沼液牛粪沼液258.39牛粪沼液牛粪沼液258.391/2F尿素尿素3.48尿素尿素3.48注：各处理按等氮量注：各处理按等氮量400kg/ha计算，折合成每盆含氮计算，折合成每盆含氮1.602g北京市农林科学院

4、植物营养与资源所2021-12-47（一）沼渣沼液肥效盆栽试验（一）沼渣沼液肥效盆栽试验不同物料沼气不同物料沼气发酵发酵残留物残留物（鸡粪、牛粪）养分含量（鸡粪、牛粪）养分含量 指标指标沼肥沼肥有机质有机质%全氮全氮%全磷全磷(P2O5) %全钾全钾(K2O) %铵态氮铵态氮%硝态氮硝态氮%PH鸡粪沼渣鸡粪沼渣牛粪沼渣牛粪沼渣鸡粪沼液鸡粪沼液牛粪沼液牛粪沼液21.2 55.7 -0.901.38 0.70 0.31 3.71 0.76 0.50 0.16 0.680.640.52 0.32 0.00140.0340.550.120.00630.0140.0330.0127.228.758.56

5、8.47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，而全磷含量均高于高于牛粪沼渣；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，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。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2021-12-4883%43% 空白空白鸡粪鸡粪沼渣沼渣鸡粪鸡粪沼液沼液鸡粪沼鸡粪沼渣沼液渣沼液化肥化肥油菜收获照片油菜收获照片不同来源的沼肥（鸡粪、牛粪）肥效对比试验不同来源的沼肥（鸡粪、牛粪）肥效对比试验胡萝卜收获

6、照片胡萝卜收获照片油菜产量油菜产量北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-410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、鸡沼液、鸡粪沼液处理产量分别比牛粪沼渣、牛粪沼渣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。鸡粪和牛粪的沼液处理均达到与化肥产量相当的水平。空白空白 牛粪沼渣牛粪沼渣 牛粪沼渣牛粪沼渣+沼液沼液 牛粪沼液牛粪沼液 鸡粪沼渣鸡粪沼渣 鸡粪鸡粪沼渣沼渣+沼沼液液 鸡粪沼液鸡粪

7、沼液 化肥化肥油菜油菜Vc含量含量 施用牛粪沼肥的处理在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；沼渣做含量上均高于施用鸡粪沼肥的处理；沼渣做底肥底肥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含量含量最低；施用化肥的最低；施用化肥的Vc含量与其它处理相比最低。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2021-12-411油菜硝酸盐含量油菜硝酸盐含量 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

8、中沼液一半底肥一半追肥含量最高，沼渣做底肥显著水平，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。沼液做追肥次之，沼渣全部做底肥含量最低。 北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-412在本试验条件下，鸡粪沼肥氮素利用率比牛粪沼肥高，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，化肥氮素利用率介于牛粪沼肥和鸡粪沼肥之间，为15%。氮素利用效率氮素利用效率北京

9、市农林科学院植物营养与资源所2021-12-414沼液的长期施用下环境效应沼液的长期施用下环境效应 长期施用的环境效应长期施用的环境效应 盐分累积盐分累积 重金属累积重金属累积 氨、氨、 N2O排放排放（一）玉米沼液长期施用下土壤盐分累积玉米地上部生物量土壤水溶性盐含量（二）沼渣沼液对大白菜生长的影响试验（二）沼渣沼液对大白菜生长的影响试验处理处理底肥底肥 (N kg/ha)追肥追肥(N kg/ha)氮素氮素总量总量(kg/ha)沼渣沼渣沼液沼液1st2ndCK0000Z138400384Z1+L1384159159701Z276800768Z1+L23843173171018Z1+L3384

10、475.5475.51335北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-419施氮量施氮量递增递增大白菜沼渣沼液配施小区试验大白菜沼渣沼液配施小区试验北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-421Y=2.05x+5456 (x1055)Y=7619 (x1055)R2=0.61收获后Nmin残留（0-90cm），kg/ha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，收获后土量的增加，大白菜的产量并不增加，而呈平台反应。随施肥量

11、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。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。氮肥用量，kg/ha产量（干重），kg/ha施肥量与大白菜产量及收获后土壤残留无机氮的关系长期施用沼渣下土壤重金属含量北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-422不施沼渣低量沼渣高量沼渣重金属累计重金属累计 d bc cd b b a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。 高量施用沼渣沼液氮高量施用沼渣沼液氮素损失达到素损失达到

12、20%以上以上，表现在氨挥发、，表现在氨挥发、氧化亚氮损失和氮素淋溶，环境影响明显氧化亚氮损失和氮素淋溶，环境影响明显0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 25/Apr30/Apr5/May10/May15/May20/May氨每日挥发量，kg/haCKN1N2施肥施肥灌水灌水灌水灌水灌水灌水三、沼液滴灌技术研究与应用三、沼液滴灌技术研究与应用全国沼气工程数量与产气量全国沼气工程数量与产气量北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-426全国沼气工程数量与产气量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，近年来国内沼气产业发展十分迅速，截至截至201120

13、11年年3 3月，月，已建成已建成大中型沼气大中型沼气工程工程2.262.26万处万处，每年的沼渣、沼液产量高达每年的沼渣、沼液产量高达4 4亿吨。亿吨。仅北京市就有仅北京市就有164164处。处。北京市北京市20122012年大中型沼气站产生沼液年大中型沼气站产生沼液200200余万吨，余万吨，80%80%未得到未得到资源化利用。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根据沼液养分含量计算，北京市每年因沼液排放造成的N N向环向环境迁移境迁移0.50.5万吨，万吨，P P为为0.20.2万吨，万吨，K K为为0.30.3万吨，造成了上万吨养万吨，造成了上万吨养分资源浪费。

14、分资源浪费。北京市每年因沼液排放北京市每年因沼液排放CODCOD达达7 7万吨，万吨，BODBOD为为2 2万吨，给农村环万吨，给农村环境带来了很大的面源污染压力。境带来了很大的面源污染压力。北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-428沼气发酵残留物的可能用途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2021-12-429沼肥沼肥全氮全氮%全磷全磷(P2O5)%全钾全钾(K2O)%总养分总养分（NPK）%鸡粪沼液鸡粪沼液0.540.250.521.33猪粪沼液猪粪沼液0.410.20.311.22牛粪沼液牛粪沼液0.310.160.320.79沼液中富含各类养分沼液中富

15、含各类养分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2021-12-430但如何适应沼气工程规模越来越大，但如何适应沼气工程规模越来越大，农业集农业集约化约化越来越强、农业现代化越来越高的需求？越来越强、农业现代化越来越高的需求？传统农户的沼液施用传统农户的沼液施用国外沼液的大规模应用北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-431由于氨挥发比例太高（由于氨挥发比例太高（75%），目前表面撒施施用沼液的），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。方式已经在一

16、些发达国家被禁用。软管注射施肥北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-432施用大型农机，适用于农场耕作管理施用大型农机，适用于农场耕作管理沼液实际应用状况不容乐观，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其随意排放加重了农村面源污染北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-43420%（2010调查结果）q农业部统计：全国每年产生沼液农业部统计：全国每年产生沼液4 4亿吨亿吨。q调查显示，目前北京市有调查显示，目前北京市有80%80%的大中型沼气的大中型沼气工程没有对沼液进行利用，而剩余的工程没有对沼液进行利用，而剩余的20%20%也也均为简单利用，存在应用不完全

17、和不科学的均为简单利用，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问题。沼液的随意排放造成了严重的环境污染问题。染问题。q研究发现，沼气发酵残留物（沼渣沼液）排研究发现，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。不能利用的主要原因。80%绝大部分的沼气工程都没有对发酵残留物进行科学应用绝大部分的沼气工程都没有对发酵残留物进行科学应用目前沼液利用的难点沼液无堵塞过滤沼液无堵塞过滤与水配比混合与水配比混合灌溉施肥灌溉施肥沼气发酵残留物沼气发酵残留物养殖场养殖场沼气站沼气站农业园区农业园区养殖废弃物

18、养殖废弃物发酵残留物发酵残留物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。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2021-12-435 北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-436q 固液分离机的筛选与改进固液分离机的筛选与改进q 沼液滴灌沼液滴灌/管灌工艺的研究管灌工艺的研究传统挤压式固液分离机北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-437固液分离机的筛选与改进北京市农林科学院植物营养与

19、资源所2021-12-438固液混合物沼渣沼渣沼液把传统的挤压式固液把传统的挤压式固液分离机改成离心式固分离机改成离心式固液分离机，过滤效率液分离机，过滤效率更加高效；更加高效；固液分离后的沼液可固液分离后的沼液可达到达到60目甚至更高的目甚至更高的过滤水平。过滤水平。离心式沼渣沼液固液分离技术开发应用 用不锈钢网替代尼龙网用不锈钢网替代尼龙网，延长了筛网的使用寿命，延长了筛网的使用寿命，提高了固液分离效率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北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-440能耗能耗7.5 kw 7.5 kw效率效率6 m3/小时小时 3 m3/小时小时100

20、%离心式离心式挤压式挤压式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2021-12-441按照沼液的流动顺序按照沼液的流动顺序自主设自主设计的主体工程计的主体工程分三个部分：分三个部分：A沼液过滤池部分；沼液过滤池部分；B过滤、配比主体控制系统。过滤、配比主体控制系统。C沼液灌溉施肥。沼液灌溉施肥。工程流程图工程流程图曝气管二级过滤沼液注入口曝气管曝气管曝气管曝气管曝气管曝气管曝气管一级过滤工 作 房清水池沼液流动清水流动20目过滤目过滤60目过滤目过滤A过滤池过滤工艺 沼气池过滤为二级过沼气池过滤为二级过滤，从沼液沉淀池到滤，从沼液沉淀池到过渡池过滤规格为过渡池过滤规格为2020

21、目目。从过渡池到清夜。从过渡池到清夜池过滤规格设为池过滤规格设为6060目。目。 经过二级过滤的沼液经过二级过滤的沼液被抽到工作房进行三被抽到工作房进行三级过滤级过滤120120目目。 为防止过滤网的堵塞，为防止过滤网的堵塞，在过滤网的底部，采在过滤网的底部，采用用高压微泡曝气清洗高压微泡曝气清洗过滤网过滤网。高压微泡曝气清洗过滤网高压微泡曝气清洗过滤网曝气除臭并增加水溶氧曝气除臭并增加水溶氧B：主控制系统北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-445清水沼液混合液沼液排污排污逆止阀过滤器气动阀气动阀沼液电动调节阀气动阀气动阀过滤器气管清水电动调节阀逆止阀逆止阀加压泵曝气孔曝气孔控制系

22、统混合沼液出口气动阀由任由任由任由任由任由任由任加压泵气动阀沼液输出泵北京市农林科学院营资所全自动沼液过滤灌溉系统流程图气动阀污物出口污物出口污物出口弯头弯头弯头混合沼液清水沼液沼液清水排污气泵进水科学配比科学配比混合液出混合液出沼液进入沼液进入清水进入清水进入120目叠片式过滤器目叠片式过滤器沼液反冲洗沼液反冲洗清水反冲洗清水反冲洗120目叠片式过滤器目叠片式过滤器B 主控制系统工艺流程图主控制系统工艺流程图沼液进沼液进沼液出沼液出气水联合反冲洗气水联合反冲洗未通过过滤的物质未通过过滤的物质被反冲洗至过滤池被反冲洗至过滤池北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-448使用三年的滤芯的

23、情况使用三年的滤芯的情况C沼液灌溉施肥q与水配比混合后，通过专用施肥与水配比混合后，通过专用施肥管道输送至每一个大棚温室。管道输送至每一个大棚温室。q根据不同的作物需求，选择滴灌根据不同的作物需求，选择滴灌或者管灌方式进行灌溉施肥。或者管灌方式进行灌溉施肥。延庆小丰营沼液滴灌系统北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-450在留民营沼液滴灌的基础上，延庆小丰营进行简易化在留民营沼液滴灌的基础上，延庆小丰营进行简易化的改进，目前能覆盖的改进，目前能覆盖120个蔬菜大棚，使用效果良好。个蔬菜大棚，使用效果良好。密云技术推广站沼液滴灌工程北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-451

24、经济、生态环境和社会效益分析沼液滴灌技术应用后，可提高蔬菜产量10-15%，按照蔬菜现行价格，每亩会增收1000元左右；施用沼液之后，有机肥的用量可以减少一半，每年每个大棚可以节省有机肥2吨，按目前市场价格500元/吨计算，每亩净节省开支1000元，因此每亩蔬菜共增收节支2000元左右；应用沼液滴灌工程后，可防止因为沼液无序排放造成的农村环境污染问题，而且可以解决有机农业追肥难题，提高作物种植中水分、养分利用效率，显著提高蔬菜的产量和品质，从而增加农民收入。可见，沼渣、沼液的资源化利用具有显著的经济、生态及社会效益。沼液滴灌设备换代，技术更新沼液滴灌设备换代，技术更新留民营沼液滴灌设备（1.0

25、）小丰营沼液滴灌设备（2.0）小丰营沼液滴灌设备（3.0）灌溉能力设备集成度混合精准度成本一代60方/套低低50万/套二代100方/套高低30万/套三代150方/套高高20万/套 农业部、科技部、环保部、北京市领导先后多次观摩了我所 “沼液滴灌技术示范工程”，充分肯定了沼液滴灌技术在农民增收和防治农业面源污染中的作用。沼液滴灌技术还得到农民群众认可农民日报、科技日报、北京电视台、中央电视台对沼液滴灌技术进行了报道北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-458京津冀在行动科技主题展京津冀在行动科技主题展中国土壤学会科技奖中国土壤学会科技奖沼液滴灌技术研究与应用2021-12-459沼液滴

26、灌技术获得大北农科技奖国际同行纷纷前来参观考察交流四、课题预算及执行情况四、课题预算及执行情况 到位经费：国拨40万元。 经费支出 24.4 万元。北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-462（2）试制设备费（3）设备改造与租赁费（一）直接费用1、设备费（1）购置设备费6、会议费7、国际合作与交流费8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费9、劳务费2、材料费3、测试化验加工费4、燃料动力费5、差旅费10、专家咨询费11、其他支出（二）间接费用21.821.81.81.81.81.80 00 04.624.620 07.27.22.72.71.21.20 00.60.60.480.48

27、1.21.22 22.62.6科目科目预算批复数预算批复数累计支出累计支出其中：本年支出其中：本年支出结余结余专项经费专项经费自筹经费自筹经费合计合计专项经费专项经费自筹经费自筹经费合计合计专项经费专项经费自筹经费自筹经费合计合计专项经费专项经费自筹经费自筹经费合计合计经费支出合计经费支出合计80800 0808024.424.40 024.424.424.424.40 024.424.455.655.60 055.655.6（一）直接费用70700 0707021.821.80 021.821.821.821.80 021.821.848.248.20 048.248.21、设备费10100

28、 010101.81.80 01.81.81.81.80 01.81.88.28.20 08.28.2（1）购置设备费3.23.20 03.23.21.81.80 01.81.81.81.80 01.81.81.41.40 01.41.4（2）试制设备费5 50 05 50 00 00 00 00 00 05 50 05 5（3）设备改造与租赁费1.81.80 01.81.80 00 00 00 00 00 01.81.80 01.81.82、材料费16160 016164.624.620 04.624.624.624.620 04.624.6211.3811.380 011.3811.383

29、、测试化验加工费0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 04、燃料动力费20200 020207.27.20 07.27.27.27.20 07.27.212.812.80 012.812.85、差旅费6.646.640 06.646.642.72.70 02.72.72.72.70 02.72.73.943.940 03.943.946、会议费4.64.60 04.64.61.21.20 01.21.21.21.20 01.21.23.43.40 03.43.47、国际合作与交流费1.681.680 01.681.680 00 00 00 00 00 01.68

30、1.680 01.681.688、出版/文献/信息传播/知识产权事务费2 20 02 20.60.60 00.60.60.60.60 00.60.61.41.40 01.41.49、劳务费2 20 02 20.480.480 00.480.480.480.480 00.480.481.521.520 01.521.5210、专家咨询费3.83.80 03.83.81.21.20 01.21.21.21.20 01.21.22.62.60 02.62.611、其他支出3.283.280 03.283.282 20 02 22 20 02 21.281.280 01.281.28（二）间接费用10

31、100 010102.62.60 02.62.62.62.60 02.62.67.47.40 07.47.4其中：绩效支出3 30 03 31 10 01 11 10 01 12 20 02 2北京市农林科学院植物营养与资源所2021-12-464五、示范基地、论文、专利五、示范基地、论文、专利p落实示范基地12个，辐射蔬菜种植面积2600亩，年消纳沼液5万余方取得显著经济效益、生态和社会效益。p发表论文3篇,其中EI两篇，核心期刊一篇。p获得国家发明专利1项。p培养研究生4名，本科生6名。推广路线留民营核心区西芦各庄辐射区河津营示范区长子营镇安定镇北新庄村示范区密云平头延庆小丰营、绿富隆等朝阳蟹岛推广模式：科研院所+公司（园区）+农户昌平兴寿南口 通州漷县围绕留民营、小丰营、绿富隆循环农业基地建设，完善循环农业链条，建立以沼气为纽带的循环农业技术体系。重点推广沼液滴灌技术，实现示范区内物质良性循环、资源充分利用、环境得到保护、生态经济协调发展、示范能力明显提升，辐射带动全区乃至京郊循环农业的可持续发展。在留民营、小丰营、绿富隆等蔬菜生产基地进行节点技术推广、 完善