沼气化利用在无害化处理的同时能够实现资源综合利用，成为农业废弃物（畜禽粪污、作物秸秆）循环利用的重要途径之一，其减污减排效果得到广泛认可[1]。沼气工程的快速发展会带来大量沼液，而沼液的高浓度有机物含量、复杂污染物组成及潜在病原菌风险，成为制约沼气工程可持续发展的关键问题。沼液资源化利用是农业可持续发展和环境保护的重要组成部分，如何高效、安全地利用沼液成为亟待解决的问题。
现有沼液处理技术主要有生物处理工艺[序批式活性污泥法（SBR）、厌氧—好氧工艺（A/O）、膜生物反应器（MBR）]、自然生态处理（人工湿地、稳定塘）及深度处理技术（膜浓缩、氨气提、高级氧化）。徐微等[2]研究表明，A/O工艺联合结晶磷回收对沼液化学需氧量（COD）去除率可达96.18%。自然生态处理技术成本低，但占地面积大且易受气候条件限制，不适用于中大型沼气工程配套应用；深度处理技术存在膜污染、高能耗、高成本等问题。沼液的资源化利用主要在农业种植和养殖领域。研究表明，沼液浸种可提高水稻发芽率[3]，辣椒增产率在5%～10%[4]。此外，沼液中的腐殖酸和微生物活性物质对土壤结构改良和重金属钝化具有一定效果，长期施用可提升土壤有机质含量[5]。沼液对葡萄、黄瓜等经济作物的病虫害防治效果显著[6-7]。在养殖业中，沼液经处理后可作为养殖用水或饲料添加剂。研究表明，适度稀释的沼液用于水产养殖可促进藻类生长，间接提升鱼类产量[8]。沼液资源化利用可减少化肥施用引发的氮磷流失，降低农业面源污染负荷，同时抑制甲烷等温室气体逸散。然而，病原菌残留和重金属积累风险仍需严格控制。
本文从农业种植和养殖两个方面对当前沼液的资源化利用取得的进展进行总结分析，探讨沼液资源化利用需重点关注的环节，在此基础上提出应对措施，为沼液的高效、安全利用提供参考。
1 沼液资源化利用的现状
1.1 肥料
沼液中含有丰富的大量元素（氮、磷、钾）和微量元素（钠、钙、铁、锰、锌等），能为作物生长提供所需的养分，同时还含有氨基酸、水解酶、维生素、生长素以及抑制病虫害的物质，可促进作物生长发育，防治病虫害，改善土壤结构，提高土壤肥力。
沼液作为有机肥料，广泛应用于农田作物灌溉、叶面喷施及追肥等场景。前期根据水稻需肥特性，在满足水稻正常生长需求情况下，减少化肥施用，增加沼液（规模化养猪场猪粪尿和水稻秸秆发酵的沼液）施用，发现沼液能显著提升水稻产量，其中75%沼液替代化肥处理的水稻产量最高，达到632.8 kg/667 m2，较常规施肥提高22.73%。此外，有机肥与沼液联合施用可促进上海青和结球生菜增产，以有机肥施用量52 500 kg/hm2、沼液施用量12～18 m3/hm2为宜[9]。张旭峰等[10]研究表明，沼液与化肥配施能提升土壤肥力，改善土壤环境质量，提高水稻产量，其中沼液氮量与化肥氮量比为5∶1处理的水稻产量最高，较纯化肥处理提高了13.2%。娄雨等[11]研究表明，浇灌高浓度沼液对小白菜生长和品质的促进效果明显优于叶面喷施低浓度沼液，高浓度沼液具有替代化肥的潜力，低浓度沼液可作为追肥补充作物养分。赵修忠等[12]研究表明，相较于常规施肥，沼液追肥30 000 kg/hm2，花生结荚率增加2.5%～3.0%，实际产量增加5.4%～12.2%。沼液经膜浓缩处理，可提高常规营养成分的浓度，而有害重金属含量仍在标准范围内，相较于原始沼液效果更好，其在柑橘、大豆等作物上施用表现出积极效果[13-14]。将沼液作为有机肥施入农田受众多因素影响，目前尚未实现大规模推广应用。
1.2 浸种液
沼液中的养分和活性物质在浸种过程中能够被种子吸收，激活种子体内酶活性，促进胚细胞分裂，进而刺激生长，提高发芽率与成秧率。刘勇等[15]研究表明，采用5%～25%沼液浸种72 h，对水稻萌发、幼苗芽和根的生长具有一定促进作用。史向远等[16]研究表明，沼液浓度在25%以内，适宜实验室控温条件下西瓜种子的萌发。李秀巧等[17]研究表明，用沼液浸种的辣椒产量较用清水浸种的辣椒产量高5.13%～8.97%。朱斌成等[18]研究发现，沼液浸种可以增强水稻秧苗的抗冷害能力，连续6 d处于6～7 ℃低温胁迫下的幼苗成苗率高于对照出苗率。目前，沼液浸种因技术要求较高、商品化拌种剂普及度广，尚未得到有效的推广应用。
1.3 培养基/液
沼液除在大田栽培中对作物产量和品质具有积极作用外，在基质栽培中也能够发挥较好的作用。无土栽培因不受地域限制而对外部环境的依赖越来越低，生产体系逐步完善，被广泛应用于现代农业。目前常采用化学合成液作为无土栽培的营养液，但其配制程序较复杂且成本高。黄栋栋等[19]研究表明，施用含250 mL沼液、3 g尿素、2 g KH2PO4、1 g CaCl2、2 g MgSO4和2 mL微量元素储备液的沼液营养液肥，无土栽培小白菜产量、叶绿素含量及对人体有益的Zn、Cu、Mn元素含量均较高，且小白菜中硝酸盐含量较低。钟艳等[20]研究表明，奶牛粪便沼液作为营养液对有机基质无土栽培的青菜生长和净菜产量提升均有明显促进作用，试验组净菜产量较清水对照组增加24.90%～36.87%。利用沼液作无土栽培营养液，在草莓、番茄上也表现出类似效果[21-22]。
1.4 养殖饲料
当前，对沼液的利用主要集中在农业种植方面，其在养殖业方面也有独特优势，沼液用作畜禽饲料及用于养鱼的相关技术，已开展诸多探索。沼液养猪能够促进生猪生长，缩短育肥期，提高饲料转化率，降低料肉比，提高经济效益；用沼液替代一部分水供鸡食用，能够促进鸡的生长发育，有效刺激母鸡排卵，提高产卵能力[26]。沼液是良好的饲料添加剂，可为鱼类补充生长发育过程中所需的氨基酸、维生素、矿物质、微量元素等物质，其还能为鱼塘中的浮游生物提供营养，增加浮游生物产量，丰富鱼类饵料[27]。陈一良等[27]研究发现，沼液提高了养殖池塘水中的溶解氧含量，氨氮、总磷含量有所提高，但未超过国家标准，重金属含量在国家标准范围内，鱼产量增加，鱼肉品质无明显变化。
2 沼液资源化利用需重点关注的环节
2.1 高值化利用技术
2.2 沼液产量与农业需求的时空差异
另一方面，农业对沼液的需求呈现显著的季节性，沼液的持续产出与农业需求的阶段性高峰存在时间错配，导致非农忙期沼液积压，而高峰期可能供应不足。同时，不同作物对沼液的施用要求不同，也会带来沼液产量与农业需求的时空差异问题。
2.3 重金属污染
沼液中可能含有铜、锌、铁、砷等重金属，沼液安全、高效利用的前提是保证土壤和农林作物重金属含量不超标。艾平等[32]利用Meta方法，分析了沼肥施用对土壤和不同作物重金属累积风险，结果表明，施用沼肥后粮食、经济作物的平均目标危险指数（THQ）均在标准值内，无健康风险。尽管目前沼液农用对作物本身未表现出重金属危害，但沼肥施用可能使土壤中重金属含量增加，存在潜在环境污染风险。
2.4 市场需求
当前沼液资源化已形成市场导向的引导机制。浙江省依托沼液就地消纳、异地配送、纳管处理等多元利用途径，构建起企业为主体、市场化运作的多元协同体系。但由于沼液养分低、使用不便等因素，农户对其接受度不高，市场需求不足，限制了沼液资源化利用的规模和效益。
3 应对措施
3.1 利用新技术，提高沼液品质
通过物理、化学、生物等技术手段，对沼液进行浓缩、除臭、除重金属等处理，提高其养分含量和品质，开发高附加值产品，扩大运输半径，降低储运成本以缓解沼液产量与农业需求的时空差异问题。同时，可结合物联网、大数据和人工智能等技术，不断完善全沼液资源化利用的监测体系，定期监测和评估沼液的成分、施用量和施用效果，及时发现和解决沼液利用存在的问题，确保沼液安全有效利用。
正渗透（FO）技术与需要外界压力驱动的RO过程相比，无需外加压力，仅依靠渗透压驱动，具有能耗小、膜污染相对较轻等优势。采用FO技术处理猪粪、秸秆发酵沼液，对沼液的浓缩倍率最高可达到24倍，经浓缩后的沼液，有机质含量从370 mg/L浓缩至6 950 mg/L，腐植酸含量从215 mg/L浓缩至4 030 mg/L，氮、磷、钾等主要肥料的营养物质浓缩了2.1～7.4倍，符合GB/T 40750—2021《农用沼液》的指标要求，沼液浓缩成本约5.34元/t。范蓓蓓[33]利用沼液10倍浓缩液开发中量元素型的氨基酸配方叶面肥和大量元素型腐植酸配方冲施肥，各项指标均符合NY 1106—2010《含腐植酸水溶肥料》、NY 1429—2010《含氨基酸水溶肥料》标准，田间试验显示，浓缩沼液开发的氨基酸肥、腐植酸肥的综合肥效优。此外，建立跨区域的沼液产品交易平台，通过市场化手段优化资源配置，也可缓解供需矛盾。
3.2 拓展应用领域，开发资源利用新途径
积极探索沼液在种植业、林业、养殖业等领域的新应用，如用于无土栽培、水产养殖、藻类培养、制氢等。管会博等[34]利用沼液培养微藻，在收获藻生物质的同时回收碳、氮、磷养分，试验结果表明，蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）在沼液中表现出最佳的生物量及养分去除优势，培养7 d生物量可达1.51 g/L，为光合自养的5.4倍，沼液中COD、氨态氮（NH4 +-N）、总氮（TN）、总磷（TP）去除率较光合自养分别提高20%、36%、41%和32%。韩晓坦[35]研究发现，兼养微藻可减少光依赖，增强光合活性，提高光合效率并促进生长，且沼液兼养培养蛋白核小球藻生物量较光合自养相提高11.45倍，对TN、TP、NH4 +-N、COD的去除率也有所提高。肖文静[36]等将TiO2催化剂加入预处理后的沼液中，经紫外光照进行光催化反应，可降解沼液的COD和腐殖酸等有机物，处理后的沼液几乎透明，可作为光解水制氢的水源，产生的氢气可作为制甲烷的氢源，进而实现生物甲烷制取过程中甲烷的高效转化。将光催化沼液处理装置与沼气工程结合，有望成为沼液资源化利用的新途径。
3.3 注重源头控制，加强基础监测
建立畜禽粪便、秸秆等原料的准入标准，优先选择重金属含量低的原料，避免工业废料混入。优化厌氧发酵工艺，通过微生物活动促进重金属钝化。
依据GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》、区域重金属背景值，结合NY/T 525—2021《有机肥料》和GB 5084—2021《农田灌溉水质标准》，建立沼液年施用量与重金属输入限值。针对不同作物（叶菜类、块茎类）开展重金属累积特性研究，确定敏感作物清单，对高累积作物（菠菜、莴苣等），实施更严格的施用量控制。
通过田间定位试验模拟沼液连续施用场景，结合重金属输入—输出平衡模型，预测5～10年土壤重金属累积趋势，应用地理信息系统（GIS）技术绘制风险分区图，划分禁止施用区、限制施用区和安全施用区。
3.4 加大扶持力度，加强宣传引导
结合区域适配性，加大对沼液资源化利用项目的扶持力度，引导市场主体基于技术可行性主动参与，依托技术适配性提升推广实效。同时，通过举办培训班、现场观摩会等形式，加强对沼液资源化利用的宣传和推广，提高农户对沼液资源的认识和接受度，引导其积极参与沼液资源化利用。同时，加强科普教育，提高公众对沼液资源化利用重要性的认识。
4 结论与展望
沼液资源化利用具有广阔的发展前景，其可作为肥料、浸种液、培养基/液和养殖饲料，在提升作物产量与品质、改善畜禽与鱼类生产性能等方面发挥重要作用。然而，应用过程中面临高附加值转化技术有待提升，产量和成分易受原料供应和类型影响，存在铜、锌等重金属污染风险，养分低、使用不便等引起的市场需求不足等挑战。通过加强技术研发、拓展沼液应用领域、加大扶持力度和加强宣传引导等措施，可有效推动其持续健康发展。未来，随着技术的不断进步，沼液资源化利用将会在农业可持续发展和环境保护中发挥更加重要的作用。