摘要:采用田间随机区组试验设计,研究了施用不同量(0、15、30、45、60t/hm2)猪粪对辣椒不同生育时期土壤和辣椒各器官(根、茎、叶和果实)重金属Cd和Pb积累的影响。结果表明,土壤Cd和Pb的含量随着猪粪有机肥施用量的增加而增加,随着辣椒生长发育进程有所下降,Cd和Pb含量的最大值分别为0.3603、29.11mg/kg,均未超过土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618—2018)。在相同猪粪施用量条件下,辣椒根和茎中的Cd和Pb含量随着生育进程而增加,各器官中Cd和Pb的含量分布由大到小依次为根、叶、茎、果实。辣椒果实中Cd的含量为0.0233~0.0490mg/kg,Pb含量为0.0627~0.0865mg/kg,均未超过食品安全国家标准食品中污染物限量(GB2762—2017),可安全食用。虽然猪粪有机肥的施用导致了土壤Cd和Pb的积累,但对辣椒各器官影响较小。辣椒根对重金属的富集能力为Cd>Pb,说明Cd更容易从土壤向辣椒中转移,对辣椒造成的危害可能会更大。
随着人们对蔬菜产品的需求越来越多,蔬菜的安全生产越来越受到人们的关注[1]。影响蔬菜安全问题的原因有很多,重金属污染是主要威胁之一。重金属在蔬菜中富集累积,可以通过食物链危害人体健康和生命安全[2],其中Cd和Pd是我国蔬菜的主要重金属污染物[3],全国约有24.1%的菜地Cd含量超标[4]。王婷等[5]研究表明,甘肃白银土壤中Cd含量0.170~82.400mg/kg,属重度污染;陈同斌等[6]研究表明,北京市蔬菜基地的土壤Pb是背景值的1.21倍,猪粪有机肥中Cd的超标率为51.7%[7,8];王飞等[9]发现,猪粪有机肥Pb超标率高达80.56%;刘荣乐等[10]研究发现,有机肥Pb和Cd超标率为1.2%和67.9%,长期施用重金属超标的猪粪会导致土壤的重金属含量有不同程度的积累[11,12]。刘赫等[13]的研究表明,长期施用猪粪有机肥会增加土壤中重金属Cd和Pb的含量,分别对比照增加了1.23mg/kg和9.66mg/kg;唐政等[14]研究表明,在有机蔬菜辣椒生产中施用猪粪有机肥使果实中Cd等重金属元素超标。长沙市各主要蔬菜基地生产的13个蔬菜种类Cd和Pb超标率分别为51%和60%[15]。李富荣等[16]研究发现,茄果类蔬菜均有Cd超标现象。茹淑华等[17]研究了重金属在番茄植株各器官中的积累情况,发现Cd和Pb等在番茄各器官的含量为根>茎叶>果;李非里等[18]对贵阳某市郊菜园辣椒不同器官Cd元素含量的研究中发现,根部对Cd元素有明显的富集作用,其次为茎叶,果实中Cd元素的含量最少,仅为茎叶的0.42~0.51倍。因此,如何安全施用畜禽粪便有机肥,不仅是实现有机肥良性循环的需要,也是保障土壤、环境、蔬菜质量的迫切需要。
辣椒是人们最喜爱的蔬菜之一,其营养价值高,富含多种营养成分,近年来,种植面积和年产量不断增长,在生产中施用畜禽粪便十分普遍,是生产中一项重要的农艺措施。我们以辣椒为材料,以灌漠土为研究对象,采用田间随机区组试验设计,研究了施用不同量的猪粪有机肥后重金属Cd和Pb在土壤和辣椒各器官中的积累情况,为科学合理施用猪粪有机肥及辣椒安全生产提供参考。
1、材料与方法
1.1供试材料
供试辣椒品种为陇椒3号。试验地位于张掖市新墩镇城儿闸村(北纬38°54′43″,东经100°24′43″),土壤类型为灌漠土。供试猪粪购买自当地养殖场,工艺为二次翻堆通风发酵。土壤和猪粪基本理化性质见表1。
表1土壤和猪粪基本理化性质
1.2试验设计
采用田间随机区组试验设计,共设5个猪粪施用量水平,分别为0(CK)、15、30、45、60t/hm2,小区面积4.56m2(1.2m×3.8m),重复4次。化肥常规施肥量为N150kg/hm2、P2O590kg/hm2,K2O75kg/hm2。辣椒株行距为40cm×45cm,每小区播种24株。辣椒生长期间根据土壤墒情适时灌水、锄草。试验从2015年开始,每年均按照相同方案进行施肥处理。
1.3样品采集
在辣椒幼苗期(2017年6月11日)、开花坐果期(2017年7月11日)、辣椒盛果期(2017年8月15日)、收获期(2017年9月23日)按照“S”形采样法采集耕层(0~20cm)土样,自然风干后用全自动磨土机处理,过0.25mm筛保存,测定土壤重金属Cd和Pb含量。采集植株辣椒样品(包括根、茎、叶和果实),用自来水冲洗附着的土壤,用去离子水冲洗3遍,烘箱中105℃杀青2h,然后在70℃下烘干至恒重,称重(精确到0.0001g),研磨过0.25mm筛,装入无色聚乙烯样品袋备用,并做好标签,贮存在干燥器中,用于重金属Cd和Pb含量测定。
1.4测定指标与方法
土壤全量Cd和Pb含量采用HCl-HNO3-HF-HClO4消解,火焰原子吸收分光光度测定[19,20];植物样品全量Cd和Pb含量采用干灰化法,火焰原子吸收分光光度法测定[21,22]。
1.5数据处理与分析
所有试验数据均采用MicrosoftExcel2016进行计算,所得结果为4个重复的平均值和标准差。不同处理间参数的差异显著性通过SPSS21.0,采用Ducan检验进行统计分析,在P<0.05条件下认为存在显著性差异。用Origin8.0软件进行图形绘制。
2、结果与分析
2.1施用猪粪对土壤Cd和Pb含量的影响
从表2可知,在幼苗期,施用60t/hm2猪粪有机肥与对照相比,Cd增加了9.98%,显著提高了土壤Cd含量(P<0.05),但猪粪有机肥不同施用量处理间差异不显著。随着辣椒生长发育期的推进,土壤重金属Cd含量有所下降。在收获期,施用猪粪有机肥显著降低了土壤Cd含量,施用量15、30、45、60t/hm2比对照分别降低了4.91%、7.37%、7.50%、7.09%。在施肥量为60t/hm2时,与幼苗期相比,收获期Cd含量下降了18.15%。
从表3可知,在幼苗期,施猪粪45、60t/hm2均可以显著增加土壤中的Pb含量(P<0.05),分别比对照增加了20.34%、19.80%,但猪粪有机肥各施用量处理间差异不显著。在开花坐果期和盛果期,施用45t/hm2猪粪有机肥可以显著提高土壤Pb含量(P<0.05),分别比对照提高了12.61%、12.47%。随着辣椒生长发育,土壤重金属Pb含量有所下降,施用60t/hm2猪粪时,收获期Pb含量比幼苗期下降11.90%。
表2猪粪不同施用量处理的灌漠土Cd含量
表3猪粪不同施用量处理的灌漠土Pb含量
2.2对辣椒各器官Cd和Pb积累的影响
2.2.1根部
如图1所示,在幼苗期、开花坐果期和收获期,施用猪粪有机肥60t/hm2可以显著提高辣椒根部Cd含量(P<0.05),比对照分别增加了18.25%、23.51%、15.58%,但施猪粪有机肥30、45、60t/hm2处理间差异不显著。随着辣椒生长发育,辣椒根部的Cd含量逐渐增加,在收获期达到最大,为0.0976mg/kg,比幼苗期增加了28.86%。
在幼苗期,施用猪粪有机肥60t/hm2可以显著提高辣椒根部Pb含量(P<0.05),比对照增加了15.11%;在开花坐果期和收获期,辣椒根部Pb含量在施用量为15t/hm2时最低。随着辣椒生长发育推进,辣椒根中Pb的含量逐渐增加,收获期茎根中Pb含量达最大,为0.3798mg/kg,比幼苗期增加了38.14%。
图1猪粪不同施用量对辣椒根部Cd和Pb含量的影响
2.2.2茎部
如图2所示,在辣椒的整个生育时期,施用猪粪有机肥对辣椒茎部Cd含量影响不显著。辣椒茎部的Cd含量变化范围为0.0560~0.0945mg/kg,在收获期达到最大。随着辣椒生长发育,辣椒茎中Cd的含量逐渐增加,收获期茎中Cd含量达最大,为0.0928mg/kg,比幼苗期增加了44.65%。
在收获期,施用猪粪有机肥60t/hm2显著提高了辣椒茎部Pb含量(P<0.05),比对照增加了8.86%;而在幼苗期、开花坐果期和盛果期,施用猪粪有机肥对辣椒茎部Pb含量影响不显著。随着辣椒生长发育,Pb含量逐渐增加,收获期Pb含量比幼苗期增加了47.93%。
图2猪粪不同施用量对辣椒茎部Cd和Pb含量的影响
2.2.3叶片
如图3所示,在幼苗期,施猪粪有机肥45、60t/hm2显著提高了辣椒叶片Pb含量(P<0.05),分别比对照提高了34.88%、3.98%。在辣椒的整个生长发育时期,辣椒叶片Cd含量变化范围为0.0544~0.0875mg/kg,无论猪粪有机肥施用量多少,辣椒叶片中的Cd含量由高到低表现为幼苗期、盛果期、收获期、开花坐果期。
施用猪粪有机肥可以在一定程度上降低辣椒叶片Pb含量(P<0.05),但在收获期并没有明显影响。在辣椒的整个生长发育时期,辣椒叶片Cd含量变化范围为0.1302~0.1909mg/kg,无论猪粪有机肥施用量多少,辣椒叶片Pb的含量由高到低表现为收获期、开花坐果期、盛果期、幼苗期。
图3猪粪不同施用量对辣椒叶片Cd和Pb含量的影响
2.2.4果实
如图4所示,在开花坐果期,施用猪粪有机肥60t/hm2显著提高了辣椒果实Cd含量(P<0.05),比对照增加了14.20%,但猪粪有机肥各施用量处理间差异不显著。而在收获期,施用猪粪有机肥15t/hm2后辣椒果实Cd含量比对照显著提高了16.68%(P<0.05)。在辣椒整个生长发育时期,辣椒果实Cd含量变化范围为0.0233~0.0490mg/kg,无论猪粪有机肥施用量多少,辣椒果实Cd含量由高到低表现为收获期、开花坐果期、盛果期。
在辣椒的整个生长发育期,施用猪粪有机肥对辣椒果实Pb含量影响不显著,Pb含量变化范围为0.0627~0.0865mg/kg,无论猪粪有机肥施用量多少,果实中Pb含量由高到低表现为收获期、开花坐果期、盛果期。
图4猪粪不同施用量对辣椒果实Cd和Pb含量的影响
2.3对辣椒Cd和Pb富集系数的影响
富集系数是蔬菜根部重金属含量与相应的土壤重金属含量之比,反映蔬菜从土壤中吸收重金属的能力[23]。从表4可以看出,施用猪粪有机肥在幼苗期和收获期均可以提高Cd的富集系数,Cd富集系数的变化范围为0.1841~0.3309,而Pb富集系数的变化范围为0.0074~0.0175。在同一猪粪用量下,随着辣椒生长发育,辣椒根部对重金属Cd和Pb的富集能力大小均有所上升。无论猪粪有机肥施用量多少,Cd富集系数远大于Pb,说明Cd更容易从土壤进入植物根部,但Pb和Cd的富集系数始终小于1。
表4猪粪不同施用量处理的辣椒Cd和Pb富集系数
3、结论与讨论
猪粪是一种有机质含量较高的有机肥,经常被施入农田土壤中,用于改善土壤理化性质,提高土壤肥力[24],但近年来也有很多学者发现猪粪中重金属超标的现象。参照我国农业行业标准,有机肥料(NY525—2012)中重金属限量标准(Pb≤50mg/kg,Cd≤3mg/kg)[25],本试验供试猪粪有机肥中Cd和Pb含量(Cd为0.4105mg/kg,Pb为37.89mg/kg)均在限量范围之内,属于达标有机肥。研究结果表明,土壤重金属Cd和Pb的含量随着猪粪有机肥施用量的增加而增加。土壤中Cd和Pb的最大含量分别为0.3603mg/kg和29.11mg/kg,均未超过土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618—2018,pH>7.5时,Cd含量≤0.60mg/kg,Pb含量≤170mg/kg)[19],可以认为短期施入猪粪源有机肥不会造成土壤重金属污染,但长期施用则有可能造成土壤Cd和Pb的污染,有必要进行进一步监测。
施用不同量的猪粪有机肥后,辣椒各器官Cd和Pb的含量由高到低均表现为根、叶、茎、果实,说明根部对Cd和Pb具有一定的截留作用[26]。辣椒果实中Cd含量变化范围为0.0233~0.0490mg/kg,Pb含量变化范围为0.0627~0.0865mg/kg,均未超过食品安全国家标准食品中污染物限量(GB2762—2017,Cd含量≤0.05mg/kg,Pb含量≤0.1mg/kg)[27],可以安全食用。可以认为,虽然猪粪有机肥的施用导致了土壤Cd和Pb的积累,但对辣椒各器官影响较小,这可能是因为猪粪有机肥的施用增加了辣椒整株生物量,从而使Cd和Pb含量并没有明显增加,说明短期施用有机肥一般不会导致辣椒果实Cd和Pb含量的超标。辣椒对重金属的富集能力为Cd>Pb,说明辣椒根对Cd的富集能力强于Pb,因此Cd更容易被辣椒吸收进而进入植物体内,进而通过食物链传递,增加人体健康风险。
参考文献:
[1]李燕燕,李章平,熊海灵,等.重庆市街道灰尘重金属污染的健康风险评价[J].西南大学学报,2015,34(2):18-23.
[2]周辉,张志转.中国蔬菜农业污染现状、污染来源及污染防控[J].农业灾害研究,2013(5):27-38.
[3]李书幻,温祝桂,陈亚茹,等.我国蔬菜重金属污染现状与对策[J].江苏农业科学,2016(8):231-235.
[4]曾希柏,李莲芳,梅旭荣.中国蔬菜土壤重金属含量及来源分析[J].中国农业科学,2007,40(11):30-36.
[5]王婷,南海.白银区东大沟流域农田土壤Cd分布及其影响因素[J].甘肃农业科技,2015(7):9-12.
[6]陈同斌,宋波,郑袁明,等.北京市菜地土壤和蔬菜铅含量及其健康风险评估[J].中国农业科学,2006,39(8):1589-1597.
[7]单英杰,章明奎.不同来源畜禽粪的养分和污染物组成[J].中国生态农业学报,2012,20(1):80-86.
[8]潘寻,韩哲,贲伟伟.山东省规模化猪场猪粪及配合饲料中重金属含量研究[J].农业环境科学学报,2013(1):160-165.
[9]王飞,赵立欣,沈玉君,等.华北地区畜禽粪便有机肥中重金属含量及溯源分析[J].农业工程学报,2013,29(19):202-208.
[10]刘荣乐,李书田,王秀斌,等.我国商品有机肥料和有机废弃物中重金属的含量状况与分析[J].农业环境科学学报,2005,4(2):392-397.
[11]刘全东.有机肥源重金属在土壤-蔬菜体系中累积迁移的研究[D].南宁:广西大学,2014.
[13]刘赫,李双异,汪景宽.长期施用有机肥对棕壤中主要重金属积累的影响[J].生态环境学报,2009,18(6):2177-2182.
[14]唐政,邱建军,陈小香,等.有机种植中施肥引发的重金属累积风险研究[J].广东农业科学,2012(16):95-97.
[15]沈彤,刘明月,贾来,等.长沙地区蔬菜重金属污染初探[J].湖南农业大学学报(自然科学版),2005(1):87-90.
[16]李富荣,李敏等.茄果类蔬菜对其产地土壤重金属的吸收富集与安全阈值研究[J].农产品质量与安全,2018(1):52-58.
[17]茹淑华,张国印,贡冬梅,等.铜、锌、铅和镉复合污染对番茄生长和重金属累积规律的影响[J].华北农学报,2013(2):564-566.
[18]李非里,刘丛强,杨元根,等.贵阳市郊菜园土-辣椒体系中重金属的迁移特征[J].生态与农村环境学报,2007(4):52-56.
[19]生态环境部国家市场监督管理总局.土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准:GB15168—2018[S].北京:中国标准出版社,2018:1-4.
[20]国家环境保护局.土壤质量铅、镉的测定火焰原子吸收分光光度法:GB/T17141—1997[S].北京:中国标准出版社,1998:97-98.
[21]国家食品药品监督管理总局.食品中镉的测定:GB5009.15—2014[S].北京:中国标准出版社,2015:1-4.
[22]国家食品药品监督管理总局.食品中铅的测定:GB5009.12—2017[S].北京:中国标准出版社,2017:4-6.
[23]陈玉梅,周根娣,胡洁,等.土壤重金属复合污染对茄果类蔬菜的影响研究[J].杭州师范大学学报(自然科学版),2016(5):495-501.
[24]贾武霞.畜禽粪便施用对土壤中重金属累积及植物有效性影响研究[D].北京:中国农业科学院,2016.
[25]中华人民共和国农业部.有机肥料:NY525—2012[S].北京:中国标准出版社,2012:2.
[26]黎佳佳,付庆灵,吕意,等.辣椒对灰潮土重金属全Cd全Pb污染的反应与矿质元素吸收[J].农业环境科学学报,2005(2):236-241.
[27]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会,国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准食品中污染物限量:GB/T2762—2017[S].北京:中国标准出版社,2017:1-17.
马国泰,杜红艳,刘芝妨,杨继刚,张昊,梁军,马利利,关天霞.猪粪施用量对土壤和辣椒中Cd和Pb积累的影响[J].甘肃农业科技,2021,52(01):28-34.
分享:
近年来,我国农业工作者一直在研发高效优质缓释肥品种,以期通过缓释肥的施用,提高农业生产中的肥料利用率[1]。但是,缓释肥既具有肥效长、损失小等优点,又具有生产成本高、肥效见效慢[2]的缺点,故其在农业生产中不能完全替代常规速效化肥,如何结合化肥和缓释肥的各自优势进行配合施用已成为研究重点。
2023-11-27首先,有机肥与化肥相比,其不仅为农作物提供了更加全面且充足的养分,而且在改善土壤营养结构方面也发挥着积极的作用。但是,就目前来说,我国很多地区都存在着农业生产过程中有机肥施用比例小、秸秆还田政策落实不到位、化肥过量施用等问题,这些问题已成为严重阻碍和制约我国农业产业发展的重要因素之一。
2021-08-05在瓜州县南岔镇进行的棉花“3414”肥料试验结果表明:试验田块肥力中等,N元素对产量的影响明显,增施氮肥和钾肥有利于提高棉花产量,但不是施的越多越好,氮肥、磷肥和钾肥科学合理搭配可增加棉花产量。过量施肥不仅不能提高作物产量,还会造成肥料浪费,增加投入成本,严重时还会导致土壤污染和地下水污染。
2021-07-28化肥可有效促进农作物增产增收,但化肥的科学合理施用需进行相关试验和测算,不合理的施用不仅会造成浪费,还会造成一系列的生态污染问题,导致土地丧失肥力。测土配方施肥技术能有效解决上述问题。本文在分析测土配方施肥技术优势的基础上,提出了测土配方施肥技术的推广对策。
2021-07-26目前,中国农业中化肥的过量施用,不仅关系到农业投入的巨大浪费,更关乎农业的可持续发展和生态安全。为此,2016年农业部提出化肥零增长目标,福建省也出台了化肥减量化行动方案,通过推广绿肥种植、施用有机肥、秸秆还田、配方施肥等措施,减少化肥投入的同时,促进农业增产、农民增收和生态环境安全。
2021-04-01硼是植物生长和发育必需的微量元素之一。硼在植物中的直接功能是参与植物细胞壁建成,桥接细胞壁和细胞膜;间接功能有参与糖类的运输、核酸的合成、生长素代谢、花粉管的发育、细胞膜的稳态以及光合作用等。缺硼会导致植物出现新叶枯死,老叶扭曲、变脆,叶脉木栓化破裂,花而不实,果实流胶等症状,增施硼肥能够有效提高玉米。
2021-03-29铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)是植物吸收的主要氮形态,介质pH对植物根系吸收不同形态氮素有重要影响。刺梨(Rosaroxburghii)是原产中国西南地区的特有树种,果实营养丰富,在食品开发中具有重要利用价值,近年来种植规模日益扩大。以往的研究发现,在微酸性介质环境中刺梨对硝态氮的吸收表现出明显的偏好。
2021-03-26甜菜是我国重要的糖料作物,在我国主要有东北、华北及西北三大产区,其中华北地区已成为我国甜菜种植面积最大的区域,2018年和2019年的菜种植面积分别达到了14.07万hm2和13.67万hm2,内蒙古是华北甜菜的主要产区,其2018年和2019年的种植面积达到了12.67万hm2和13.07万hm2。
2021-03-24随着人民生活水平的提高,对优质蔬菜的需求也日渐增多。结球生菜因营养价值较高,含有大量膳食纤维和VC,富含水分,清脆爽口,深受消费者欢迎。结球生菜的产量和品质与氮肥施用量关系密切,过量施用氮肥会造成结球生菜中硝酸盐积累和营养品质下降[1]。因此,在大兴区魏善庄镇开展不同氮肥施用量试验,研究氮肥用量对结球生菜产量、品质和对土壤养分的影响,为结球生菜合理施肥提供参考。
2021-02-23为了明确花生增施中微量元素化肥的效果,特于2020年进行相关试验。结果表明:增施硼、钼肥后,可促进花生根瘤菌的形成,光合优势强,为花生高产奠定了基础;在推荐配方的基础上可以减少氮、磷、钾20%的用量,既可减少化肥投入,又可获得最佳产量;将硼、钼肥作基肥施用后,最好再进行1次叶面喷肥,硼肥作基肥的喷钼肥,钼肥作基肥的喷硼肥,交叉使用效果最佳。
2021-02-23人气:6429
人气:4106
人气:3482
人气:3168
人气:3075
我要评论
期刊名称:中国土壤与肥料
期刊人气:2278
主管单位:中华人民共和国农业部
主办单位:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,中国植物营养与肥料学会
出版地方:北京
专业分类:农业
国际刊号:1673-6257
国内刊号:11-5498/S
邮发代号:2-559
创刊时间:1964年
发行周期:双月刊
期刊开本:大16开
见刊时间:一年半以上
影响因子:0.287
影响因子:1.181
影响因子:0.599
影响因子:2.217
影响因子:0.072
400-069-1609
您的论文已提交,我们会尽快联系您,请耐心等待!
你的密码已发送到您的邮箱,请查看!