畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响_潘霞

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畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征研究进展

畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征研究进展

畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征研究进展畜禽粪便是农业生产中不可避免的废弃物,其处理和利用成为当前环境保护和可持续发展的重要课题。

然而,在畜禽粪便的生物处理和土地利用过程中,存在着抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征,对环境和生态系统造成了潜在的威胁。

抗生素是畜禽养殖中常用的疾病控制手段,然而,其过度使用和滥用导致了抗生素在畜禽粪便中的赋存。

研究发现,在畜禽粪便中,抗生素残留可以抑制微生物的生长和代谢活性,降低生物处理效率。

同时,抗生素残留还能通过水环境和土壤中微生物的水平转移和传播,促进水生生态系统和陆地生态系统中抗生素抗性基因的扩散和维持。

抗生素抗性基因的转归特征引起了广泛的关注,特别是在畜禽粪便的生物处理和土地利用过程中。

研究表明,抗生素抗性基因主要以携带者微生物为载体,在携带者微生物和土壤中的交互作用下不断演化、繁殖和传播。

此外,抗生素抗性基因还可以通过转座子等遗传元件在微生物群落中水平转移和传播,从而对土壤微生物群落结构和功能产生影响。

另一方面,畜禽粪便中的重金属抗性基因也对土地利用和生物处理过程产生了潜在影响。

重金属是畜禽饲料和添加剂中的常见成分,对于调节瘦肉生长和提高养殖效益具有重要作用。

然而,重金属在畜禽粪便中的积累会导致重金属抗性基因的存在,并通过土壤微生物和植物系统相互作用的方式对土壤质量和生态系统功能产生影响。

近年来,针对畜禽粪便生物处理和土地利用过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征进行了广泛的研究。

研究结果表明,合理的抗生素使用和控制可以显著降低畜禽粪便中抗生素残留的水平,减少抗生素抗性基因的产生和传播。

此外,生物处理和土地利用技术的应用可以有效降低抗生素和重金属抗性基因的存在,并促进土壤微生物群落的平衡和功能的恢复。

然而,当前对于畜禽粪便生物处理和土地利用过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征研究还存在一些问题和挑战。

连续施用有机肥对菜田土壤Cu和Zn积累及辣椒产量品质的影响

连续施用有机肥对菜田土壤Cu和Zn积累及辣椒产量品质的影响

第34卷第3期2020年6月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .34N o .3J u n .,2020收稿日期:2019-11-06资助项目:国家自然科学基金项目(41461075) 第一作者:关天霞(1984-),女,博士,副教授,主要从事土壤环境质量与农产品安全研究㊂E -m a i l :gu a n t i a n x i a 0405@126.c o m 连续施用有机肥对菜田土壤C u 和Z n 积累及辣椒产量品质的影响关天霞1,2,李彩霞1,马国泰1,2,景根茂1,费彩亮1,段玉仁1,刘芝妨1(1.河西学院生命科学与工程学院,甘肃张掖734000;2.甘肃省河西走廊特色资源利用重点实验室,甘肃张掖734000)摘要:采用田间随机区组试验,研究了不同用量鸡粪和猪粪有机肥(0,15,30,45和60t /h m2)施用后,重金属C u 和Z n 在土壤剖面迁移积累特征,及辣椒产量㊁品质和各器官(根㊁茎㊁叶和果实)C u 和Z n 含量的变化㊂结果表明,鸡粪和猪粪施用显著增加了耕层(0 20c m )土壤C u 和Z n 含量,与对照相比,C u 含量增幅分别达到22.60%~66.59%和36.13%~95.00%,Z n 含量增幅分别达到10.49%~39.27%和11.18%~51.94%,猪粪施用后耕层(0 20c m )土壤C u 和Z n 含量增幅大于鸡粪;鸡粪和猪粪带入的C u 和Z n 主要积累在耕层(0 20c m )土壤,C u 和Z n 含量最高分别为36.95,137.24m g /k g,尚未超出国家安全标准㊂高用量(60t /h m 2)鸡粪和猪粪中的C u 和Z n 存在明显向土壤深层迁移现象,与猪粪处理相比,鸡粪中带入的C u 和Z n 向下迁移的幅度小㊂鸡粪和猪粪施用显著提高了辣椒果实单果重及产量,在施用量为30t /h m 2时达到最大,产量比对照分别增加24.98%和29.04%,高用量(60t /h m 2)鸡粪和猪粪显著提高了辣椒V c 含量㊁蛋白质含量和可溶性糖含量,降低了硝酸盐含量,改善了辣椒品质㊂15t /h m 2鸡粪和60t /h m2猪粪显著提高了辣椒果实C u 含量,但均未超过20m g /k g ,可以安全食用㊂鸡粪和猪粪的施用对果实Z n 含量(16.35~20.87m g /k g)影响不显著㊂可以认为,合理施用鸡粪和猪粪有机肥在短期内能够改善土壤性质,提高作物产量和品质,虽然会造成C u 和Z n 在耕层(0 20c m )土壤的积累,但尚未引起土壤C u 和Z n 污染,也不影响辣椒果实的安全食用,但如果长期施用则有必要进行进一步监测㊂关键词:鸡粪;猪粪;C u ;Z n;土壤剖面;迁移;产量;品质中图分类号:S 147.35;X 502 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2020)03-0219-07D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2020.03.033E f f e c t s o fC o n t i n u o u sA p p l i c a t i o no fO r ga n i cF e r t i l i z e r o nC u a n dZ n A c c u m u l a t i o n i n S o i l a n d t h eY i e l d a n d Q u a l i t y o f P e p pe r (C a p s i c u mA n n u u m L .)G U A N T i a n x i a 1,2,L IC a i x i a 1,MA G u o t a i 1,2,J I N G G e n m a o1,F E IC a i l i a n g 1,D U A N Y u r e n 1,L I UZ h i f a n g1(1.S c h o o l o f L i f eS c i e n c e s a n dE n g i n e e r i n g ,H e x iU n i v e r s i t y ,Z h a n g ye ,G a n s u 734000;2.G a n s uK e y L a b o r a t o r y of H e x iC o r r i d o rR e s o u r c e sU t i l i z a t i o n ,Z h a ng ye ,G a n s u 734000)A b s t r a c t :B a s e do nt h er a n d o m i z e db l o c kt e s t w i t hd if f e r e n ta m o u n to fc h i c k e n m a n u r ea n d p ig ma n u r e a p p l i c a t i o n (0,15,30,45a n d 60t /h m 2),t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f a c c u m u l a t i o n a n dm i gr a t i o no f C u a n dZ n i n s o i l p r o f i l e ,t h e c h a n g e s i n y i e l d ,q u a l i t y ,a n d t h e c o n t e n t o f C u a n dZ n i nd i f f e r e n t o r g a n s o f p e p p e r (r o o t s ,s t e m s ,l e a v e s ,a n d f r u i t s )w e r e s t u d i e d .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e c o n t e n t o fC ua n dZ nw a s s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d i nt h e t i l l a g e l a y e r (0-20c m )a f t e rc h i c k e na n d p i g m a n u r ea p p l i c a t i o n .C o m p a r e dt oC K ,t h e i n c r e a s e o fC u c o n t e n t r e a c h e d 22.60%~66.59%a n d36.13%~95.00%r e s p e c t i v e l y ,a n d t h e i n c r e a s eo fZ n c o n t e n t r e a c h e d 10.49%~39.27%a n d 11.18%~51.94%r e s p e c t i v e l y .T h e i n c r e a s e o f s o i l C u a n dZ n c o n t e n t i n t h e t i l l a g e l a y e r (0-20c m )a f t e r a p p l i c a t i o no f p i g m a n u r ew a s g r e a t e r t h a n t h a t o f c h i c k e nm a n u r e .T h e c o n t e n t o f C u a n dZ n i n c h i c k e n a n d p i g m a n u r ew e r em a i n l y a c c u m u l a t e d i n t h e s o i l t i l l a g e l a y e r (0-20c m ).T h eh i g h e s t c o n t e n t o fC ua n dZ nw a s36.95m g /k g a n d137.24m g /k g,w h i c hd i dn o t e x c e e dt h en a t i o n a l s a f e t y l e v e l .T h em i g r a t i o no fC ua n dZ n t od e e p e r s o i lw a s s i g n i f i c a n t l y a f t e r 60t /h m 2c h i c k e na n d p i g m a -n u r ea p p l i c a t i o n .T h ed o w n w a r d m i g r a t i o no fC ua n dZ ni nc h i c k e n m a n u r ew a ss m a l l e r t h a n p i g ma n u r e t r e a t m e n t .T h e s i n g l e f r u i tw e i g h t a n d y i e l d o f p e p p e r s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d a f t e r c h i c k e n a n d p i g m a n u r e a p. All Rights Reserved.p l i c a t i o n,a n d r e a c h e d t h e h i g h e s t a t t h e30t/h m2a p p l i c a t i o n,t h e y i e l d i n c r e a s e d24.98%a n d29.04%c o m p a r e d t o C K.T h eV c c o n t e n t,t h e s o l u b l e s u g a r c o n t e n t,a n d t h e s o l u b l e p r o t e i nc o n t e n t s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d,b u t t h en i-t r a t e c o n t e n t s i g n i f i c a n t l y d e c r e a s e d a f t e r h i g h a m o u n t o f c h i c k e n a n d p i g m a n u r e(60t/h m2)a p p l i c a t i o n.A p p l i c a t i o n o f15t/h m2c h i c k e nm a n u r e a n d60t/h m2p i g m a n u r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e dC u c o n t e n t i n p e p p e r f r u i t s,b u t t h e C u c o n t e n t d i dn o t e x c e e d20m g/k g,w h i c hw a s a s a f e l e v e l f o r e a t i n g.T h e a p p l i c a t i o n o f c h i c k e n a n d p i g m a n u r e h a d n o s i g n i f i c a n t e f f e c t o n t h e c o n t e n t o f Z n i n t h e f r u i t s(f r o m16.35t o20.87m g/k g).I t c a nb e c o n c l u d e d t h a t r a-t i o n a l a p p l i c a t i o no f c h i c k e na n d p i g m a n u r e c a n i m p r o v e s o i l p r o p e r t i e s,i n c r e a s e c r o py i e l da n d q u a l i t y i na s h o r t t e r m.A l t h o u g h c h i c k e n a n d p i g m a n u r e a p p l i c a t i o n c a n c a u s e t h e a c c u m u l a t i o no f C u a n dZ n i n t h e t i l l-a g e l a y e r(0-20c m),i t h a sn o t c a u s e ds o i l p o l l u t i o no fC ua n dZ n,a n da f f e c t t h e s a f e t y o f p e p p e r f r u i t s, w h i l e f u r t h e rm o n i t o r i n g i s n e c e s s a r y i f l o n g-t e r ma p p l i c a t i o n.K e y w o r d s:c h i c k e nm a n u r e;p i g m a n u r e;C u;Z n;s o i l p r o f i l e;m i g r a t i o n;y i e l d;q u a l i t y集约化养殖场的快速发展导致了畜禽粪便的大量产生,2016年我国畜禽粪便排放量达到6.5亿t[1],将富含大量有机质和氮㊁磷等营养元素的畜禽粪便经堆肥处理后施用于农田土壤中,能够改善土壤结构,提高土壤肥力,增加作物产量和改良作物品质[2-4]㊂但在畜禽养殖业中,一些微量元素如C u㊁Z n 等被广泛应用于饲料添加剂中,用来促进畜禽生长和提高禽蛋产量,由于其生物利用率低,畜禽饲料中的重金属元素大部分被排出体外,使得畜禽粪便中大量积累㊂W a n g等[4]对江苏省80个猪饲料和65个鸡饲料样品,以及80个猪粪和65个鸡粪样品做了调查,结果发现,猪饲料和鸡饲料样品中,C u含量分别为0~392.1,3.8~198.7m g/k g,Z n含量分别为15.9~ 2041.8,5.6~296.3m g/k g;猪粪和鸡粪样品中,C u 含量分别达到8.4~1711.7,17.9~1726.3m g/k g, Z n含量分别为39.5~11378.9,73.0~1827.3m g/k g;赵睿等[5]对已发表的30篇文献中8种重金属的数据(超过2000个猪粪样品和1700个土壤样品)分析发现,猪粪中C u浓度多分布在300~750m g/k g,超标最严重,超标率达到100%,Z n次之,超标率为84%,且多集中在较低的超标浓度;农田土壤中C u和Z n 的超标率分别为10.26%和2.94%,累积不多,但是多来自猪粪㊂有研究[6-8]发现,长期施用鸡粪和猪粪会导致土壤的重金属含量有不同程度的积累,X u等[9]对沈阳生态试验站2002-2011年间施用猪粪后,土壤表层C u和Z n积累进行了研究,C u和Z n含量分别从118.67,183.42m g/k g增加到558.08,742.33m g/k g㊂菜地中重金属含量以Z n最高,其次为C u[10]㊂长期施用畜禽粪便有机肥后,C u㊁Z n㊁H g和A s等重金属主要聚集在土壤表层[11],但也有研究[12]发现,施用有机肥后设施菜地和露天菜地土壤Z n含量分别在40 60,60 80c m 土层出现峰值㊂何梦媛等[13]的研究则发现,施用60t/ h m2猪粪和鸡粪会使C u和Z n向深层土壤迁移㊂我国蔬菜中重金属超标与有机肥料盲目施用有很大关系,畜禽粪便中重金属可以在表层土壤积累,并且一部分可以通过植物根系,进入植物体内,造成植物体内重金属的积累,最终通过食物链传递,给动物和人体带来健康风险㊂许浩等[14]研究表明,施用猪粪和鸡粪有机肥显著增加了土壤有效态C u和Z n 含量,这有可能造成C u和Z n从土壤向植物体内的转移量增加;刘全东[8]研究表明,施用有机肥会显著增加芹菜食用部分C u和Z n的含量;殷山红等[15]研究发现,连续施用猪粪有机肥后,C u在土壤㊁青菜和空心菜中均有明显积累趋势㊂辣椒(C a p s i c u ma n n u u m L.)是一种重要的蔬菜和调味品,在甘肃省广泛种植,目前甘肃省蔬菜种植面积约59.6万h m2,其中辣椒种植面积为2.67~ 3.33万h m2,陇椒系列种植面积约2万h m2,且主要种植地在张掖[16]㊂本研究以田间小区试验为基础,研究了施用不同用量鸡粪和猪粪有机肥对辣椒产量和品质及土壤和辣椒各器官重金属C u和Z n的积累,以期为指导辣椒菜田土壤合理施肥,保障农产品质量和控制土壤重金属污染提供科学依据㊂1材料与方法1.1供试材料辣椒,品种为 陇椒3号 ;供试土壤试验地设于张掖市甘州区三闸镇三闸村,位于黑河附近(38ʎ60' 02ᵡN,100ʎ24'36ᵡE),海拔1454m,土壤由黑河沉积物受地下水运动和耕作活动影响而形成,为盐碱潮土土壤,p H为8.78,有机质含量为14.88g/k g,碱解氮含量为14.19m g/k g,速效磷含量为18.20m g/k g,速效钾含量为30.51m g/k g,全C u含量为19.04m g/ k g,全Z n含量为95.68m g/k g㊂供试鸡粪购买自当地养殖场,经二次翻堆通风发酵后,其理化性质为: p H为7.45,有机质含量为128.20g/k g,全N含量为8.04 g/k g,全P含量为18.58g/k g,全K含量为11.09g/k g,全C u含量为164.17m g/k g,全Z n含量为320.26m g/ k g;供试猪粪购买自当地养殖场,经二次翻堆通风发酵022水土保持学报第34卷. All Rights Reserved.后,其理化性质为:pH 为7.32,有机质含量为145.16g /k g ,全N 含量为12.52g /k g ,全P 含量为9.55g /k g,全K 含量22.23g /k g ,全C u 含量为190.52m g /k g,全Z n 含量为472.66m g /k g㊂1.2 试验设计试验采用田间随机区组试验设计,包括鸡粪和猪粪2种有机肥,每种有机肥设5个施用量,分别为0(作为对照),15,30,45,60t /h m 2㊂每个处理重复4次,小区面积为4.56m 2(1.2mˑ3.8m ),小区用田埂隔开㊂每个小区化肥常规施肥量为N150k g /h m 2,P 2O 590k g /h m 2,K 2O75k g /h m 2㊂辣椒播种密度为40c mˑ45c m ,小区播种24株,辣椒生长期间根据土壤墒情适时灌水㊁锄草等管理㊂本试验从2015年开始,每年均按照相同方案进行施肥处理㊂1.3 样品采集在辣椒盛果期(2018年8月2日)用 S形采样法采集耕层(0 20c m )和20 40c m 土层土样,风干,过1mm 筛后保存待测定土壤p H ,过0.25mm 筛后保存待测定土壤有机质含量和重金属C u 和Z n 含量㊂采集辣椒根㊁茎㊁叶和果实,用自来水冲洗附着的土壤,去离子水冲洗3遍,烘箱中105ħ杀青2h ,然后在70ħ下烘干至恒重,称重2g (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C u 和Z n 含量的测定㊂同时保留部分果实鲜样用于产量和品质指标的测定㊂1.4 测定项目及方法土壤p H 用酸度计法测定(水土比2.5ʒ1);有机质含量采用重铬酸钾法;土壤重金属C u 和Z n 含量的测定采用H C l-H N O 3-H F -H C l O 4消解[17-18],每批样品均加入相应土壤标样(N S T-2)做质量控制㊂辣椒各器官C u 和Z n 含量的测定采用干灰化法,火焰原子吸收分光光度计法[19-20];蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250法测定[21];可溶性糖含量采用苯酚法测定[21];维生素C 含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定[21];硝酸盐含量采用紫外吸收法测定[22]㊂1.5 数据处理所有试验数据均采用M i c r o s o f tE x c e l 2016进行计算,所得结果为4个重复的平均值和标准差㊂不同处理间参数的差异显著性通过S P S S 21.0,采用S S R 法(D u -c a n 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O r i g i n 8.0软件进行图形绘制㊂2 结果与分析2.1 有机肥施用对土壤p H 和有机质含量的影响图1为施用鸡粪和猪粪有机肥后土壤剖面p H 的变化,可以看出,中高用量(30,45,60t /h m2)鸡粪和猪粪施用显著降低了耕层(0 20c m )土壤p H (P <0.05),与对照相比,鸡粪各处理耕层(0 20c m )土壤p H 分别降低0.44,0.51,0.54个单位,而猪粪各处理则分别降低0.23,0.52,0.75个单位㊂猪粪的施用对耕层(0 20c m )土壤p H 降低幅度相比鸡粪更加明显㊂中高用量(30,45,60t /h m 2)鸡粪施用可以显著降低20 40c m 土层土壤p H (P <0.05),而猪粪施用对20 40c m 土层土壤p H 影响不明显㊂图1 有机肥施用后土壤剖面p H 的变化图2为施用鸡粪和猪粪有机肥后土壤剖面有机质含量的变化,可以看出,施用鸡粪和猪粪显著增加了耕层(0 20c m )土壤有机质含量(P <0.05),与对照相比,施用鸡粪后各处理耕层(0 20c m )土壤有机质含量分别增加9.89%,31.98%,50.82%,57.95%,而猪粪施用的处理增加幅度达到20.40%~65.57%㊂猪粪的施用对耕层(0 20c m )土壤有机质含量增加幅度相比鸡粪更加明显㊂鸡粪和猪粪的施用对20 40c m 土层有机质含量影响不明显㊂2.2 有机肥施用对土壤剖面C u 和Z n 含量的影响土壤中重金属的总量可以提供其富集程度的信息㊂图3为施用鸡粪和猪粪有机肥后土壤剖面C u含量的变化情况㊂从图3(a )和图3(b )可以看出,施用鸡粪和猪粪后,耕层(0 20c m )土壤C u 含量均显122第3期 关天霞等:连续施用有机肥对菜田土壤C u 和Z n 积累及辣椒产量品质的影响. All Rights Reserved.著增加(P<0.05),低用量(15t/h m2)鸡粪和猪粪处理可以显著提高耕层(0 20c m)土壤C u含量(P<0.05),与对照相比,鸡粪施用后耕层(0 20c m)土壤C u含量增幅为22.60%~66.59%,而施用猪粪后耕层(0 20 c m)土壤C u含量的增幅达到36.13%~95.00%;中高用量(30,45,60t/h m2)鸡粪施用后耕层(0 20c m)土壤C u含量差异不显著,而猪粪施用的处理差异显著(P<0.05);在相同施用量条件下,猪粪施用后的耕层(0 20c m)土壤C u含量高于鸡粪的处理㊂鸡粪和猪粪施用均可以在一定程度上提高20 40c m土层C u含量,鸡粪施用后,20 40c m土层C u含量增幅为13.80%~ 23.69%,在施用量为45t/h m2时达到最大,而猪粪施用后的C u含量增幅达到18.03%~26.99%,在施用量为30 t/h m2时达到最大㊂无论施用鸡粪还是施用猪粪,无论施用量的高低,耕层(0 20c m)土壤C u含量明显高于20-40c m土层,说明鸡粪和猪粪中的C u主要积累在土壤耕层(0 20c m),但也会迁移到20-40 c m土层,鸡粪中C u迁移的幅度相对较小㊂图2有机肥施用后土壤剖面有机质含量的变化图3有机肥施用后土壤剖面C u含量的变化图4为施用鸡粪和猪粪有机肥后土壤剖面Z n 含量的变化情况㊂从图4(a)和图4(b)可以看出,施用鸡粪和猪粪后耕层(0 20c m)土壤Z n含量均显著增加(P<0.05),而且随着施用量的增加而呈现逐渐增加趋势(P<0.05),与对照相比,鸡粪施用后耕层(0 20c m)土壤Z n含量增幅为10.49%~39.27%,而施用猪粪后耕层(0 20c m)土壤Z n含量增幅达到11.18%~51.94%;中高用量(30,45,60t/h m2)鸡粪和猪粪施用后耕层(0 20c m)土壤Z n含量差异均显著(P<0.05);在相同施用量条件下,猪粪施用后耕层(0 20c m)土壤Z n含量高于鸡粪的处理㊂高用量(60t/h m2)鸡粪和猪粪施用显著提高20~40c m土层Z n含量(P<0.05),比对照分别增加6.97%和9.05%㊂无论施用鸡粪还是施用猪粪,无论施用量的高低,耕层(0 20c m)土壤Z n含量明显高于20 40c m土层,说明鸡粪和猪粪中的Z n主要积累在耕层(0 20 c m)土壤,但也会迁移到20 40c m土层,鸡粪中Z n 迁移的幅度相对较小㊂2.3有机肥施用对辣椒产量及品质的影响由表1可以看出,鸡粪和猪粪的施用在一定程度上增加了辣椒单果重和辣椒产量,辣椒单果重随着鸡粪和猪粪施用量的增加呈现先增加后降低的趋势,在施肥量为30t/h m2时达到最大(P<0.05),鸡粪和猪粪施用后辣椒单果重分别达15.44,16.03g,分别比对照(13.06g)增加18.22%和22.68%㊂中高用量(30,45,60t/h m2)鸡粪和猪粪施用显著提高了辣椒产量(P<0.05),与对照(9.26t/h m2)相比,增幅分别为23.94%~24.98%和27.51%~29.04%,各有机肥处理之间差异不显著㊂将相同施用量的鸡粪和猪粪相比较,猪粪对辣椒单果重和产量的提高作用更加显著㊂222水土保持学报第34卷. All Rights Reserved.图4 有机肥施用后土壤剖面Z n 含量的变化表1 有机肥施用后辣椒产量及品质的变化有机肥类型施用量/(t ㊃h m -2)单果重/g产量/(t ㊃h m -2)V c 含量/(m g ㊃100g -1)蛋白质含量/(m g ㊃g -1)可溶性糖含量/%硝酸盐含量/(m g ㊃k g -1)0(对照)13.06ʃ0.71b 9.26ʃ0.58b 95.67ʃ3.99b44.30ʃ2.32b 2.58ʃ0.30b 196.3ʃ7.23a 1514.63ʃ1.15a b 10.29ʃ1.09a b 102.7ʃ8.08a b 47.46ʃ2.24a b 2.85ʃ0.13a b 186.7ʃ15.2a鸡粪3015.44ʃ1.80a 11.58ʃ1.13a 106.8ʃ8.73a b 49.21ʃ2.53a 3.21ʃ0.20a 173.7ʃ29.0a b 4515.01ʃ0.99a 11.48ʃ0.61a 106.4ʃ12.4a b 51.62ʃ3.44a 2.93ʃ0.47a b 152.1ʃ11.1b c 6015.31ʃ0.79a 11.52ʃ0.80a 110.6ʃ4.15a51.14ʃ2.67a 2.69ʃ0.44a b 138.0ʃ6.51c0(对照)13.06ʃ0.71b 9.26ʃ0.58b95.67ʃ3.99b44.30ʃ2.32b2.58ʃ0.30b 196.3ʃ7.23a1515.13ʃ2.11a b 11.10ʃ1.23a b 104.7ʃ4.65a b 50.99ʃ6.35a b 3.19ʃ0.45a b 189.3ʃ19.0a b 猪粪3016.03ʃ1.74a11.81ʃ1.48a 108.7ʃ6.83a 50.35ʃ2.54a b 3.99ʃ0.45a186.2ʃ22.8a b 4515.95ʃ1.98a b11.95ʃ1.52a111.0ʃ10.3a 52.29ʃ4.79a 3.70ʃ0.55a169.6ʃ24.1a b 6015.75ʃ1.96a b 11.87ʃ1.33a 108.8ʃ4.79a54.22ʃ5.99a3.11ʃ0.85a b158.9ʃ17.1b注:表中数据为平均值ʃ标准差;同一类型有机肥同列数据后小写字母不同表示差异显著(P <0.05)㊂ 中高用量(30,45,60t /h m 2)鸡粪和猪粪可以显著增加辣椒V c 含量和蛋白质含量(P <0.05)㊂与对照相比,鸡粪和猪粪对V c 含量的增幅为7.39%~16.05%,2种有机肥处理相差不大㊂鸡粪处理与对照相比,蛋白质含量增加7.14%~16.53%,而猪粪处理增幅达到13.67%~22.48%,增加幅度更加明显㊂辣椒可溶性糖含量随着鸡粪和猪粪施用量的增加均呈现先增加后降低的趋势,在施肥量为30t /h m 2时达到最大(P <0.05),鸡粪和猪粪施用的处理分别比对照增加24.42%和54.75%,在相同施用量条件下,猪粪施用的处理蛋白质含量高于鸡粪㊂60t /h m2鸡粪和猪粪施用显著降低了辣椒硝酸盐含量(P <0.05),分别比对照降低29.68%和19.07%,在相同施肥量条件下,鸡粪比猪粪处理更能降低硝酸盐含量㊂2.4 有机肥施用对辣椒各器官(根㊁茎㊁叶和果实)C u和Z n 含量的影响图5为施用鸡粪和猪粪有机肥后辣椒各器官(根㊁茎㊁叶和果实)C u 和Z n 含量的变化㊂鸡粪和猪粪施用对根㊁茎和叶中C u 和Z n 含量无显著影响㊂15t /h m 2鸡粪用量可以显著提高辣椒果实C u 含量,比对照提高9.34%㊂当猪粪用量达到60t /h m 2时,辣椒果实C u 含量比对照增加23.55%,其余用量无显著影响㊂当施肥量为45,60t /h m 2时,猪粪施用后辣椒果实C u 含量显著高于鸡粪施用㊂鸡粪和猪粪施用对辣椒果实Z n 含量影响不显著,果实Z n 含量变化范围为16.35~20.87m g /k g ㊂将辣椒各器官中C u 和Z n 含量的大小进行比较,C u 在各器官中的分布顺序为:茎㊁叶>根>果实,而Z n 在各器官中的分布顺序为:根>叶>茎>果实㊂3 讨论本研究中,鸡粪和猪粪施用显著增加了耕层(0 20c m )土壤C u 和Z n 的含量,与对照相比,C u 含量增幅分别达到22.60%~66.59%和36.13%~95.00%,Z n 含量增幅分别达到10.49%~39.27%和11.18%~51.94%,猪粪施用后耕层(0 20c m )土壤C u 和Z n 含量增幅均大于鸡粪,这主要与本试验中猪粪中C u 和Z n 含量均高于鸡粪有关㊂土壤C u 含量的增幅也明显高于Z n 含量,这可能因为鸡粪和猪粪中的C u 含量高出土壤7.62~9.01倍,而Z n 含量仅高出土壤2.35~3.94倍㊂鸡粪和猪粪带入土壤中的C u 和Z n主要积累在耕层(0 20c m )土壤,C u 和Z n 含量最高分别达36.95,137.24m g /k g ,尚未超出国家安全标准(‘土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准“(G B 15618-2018)“,土壤p H>7.5时,C u ɤ100m g /k g ,Z n ɤ300m g /k g)[17],高用量(60t /h m 2)鸡粪322第3期 关天霞等:连续施用有机肥对菜田土壤C u 和Z n 积累及辣椒产量品质的影响. All Rights Reserved.和猪粪施用后,土壤中C u和Z n可以向下迁移,已有研究[12-13]表明,有机肥中的C u和Z n有从土壤表层向土壤深层迁移的能力,这可能与本研究中鸡粪和猪粪施用后土壤p H的降低和有机质含量的增加有关㊂当土壤p H较低时,土壤胶体所带负电荷减少, H+的竞争作用增强,重金属吸附作用较弱,从而增强了重金属的迁移能力[23]㊂有机质含量的增加可以增加C u和Z n的结合位点,使土壤中C u和Z n形态从较易溶解的形态转化为更为稳定的形态[24],但是高量有机肥中大量的可溶性有机配合体与C u和Z n离子结合后其迁移能力增强[25]㊂与猪粪处理相比,鸡粪中带入的C u和Z n向下迁移的幅度小,这可能与猪粪对耕层(0 20c m)土壤p H的降低幅度和有机质含量的增加幅度比鸡粪更加明显有关,也可能与本试验中猪粪本身C u和Z n含量明显高于鸡粪有关㊂鸡粪和猪粪中Z n迁移的幅度明显高于C u,这可能是因为鸡粪和猪粪中的Z n含量远高于C u含量㊂图5有机肥施用后辣椒各器官C u和Z n含量的变化本研究发现,施用鸡粪和猪粪有机肥后辣椒果实产量有所提高,施用量为30t/h m2时辣椒产量比对照分别增加24.98%(鸡粪)和29.04%(猪粪),猪粪对辣椒果实产量的增加幅度更为明显,这可能是因为在相同鸡粪和猪粪施用量条件下,猪粪中含有较高的氮和钾㊂高用量(60t/h m2)鸡粪和猪粪显著提高了辣椒V c含量㊁蛋白质含量和可溶性糖含量,降低了硝酸盐含量,改善了辣椒的品质,这与前人[26]研究结果相似㊂15t/h m2鸡粪和60t/h m2猪粪显著提高了辣椒果实C u含量,当可食部分C u含量超过20m g/k g 时,会影响农产品品质,对人体健康带来潜在风险[25]㊂本研究中,鸡粪和猪粪施用后,辣椒果实C u 含量均未超过20m g/k g,果实Z n含量变化为16.35~ 20.87m g/k g,均未超过100m g/k g,可以安全食用[27]㊂辣椒各器官中果实C u和Z n积累最少,说明根部对C u和Z n具有一定的截留作用,当C u和Z n 上升至木质部时,可以与木质部汁液中的有机化合物结合形成较为稳定的络合物,从而减少C u和Z n向果实的转移[25],因此,C u和Z n在果实中的积累量很低㊂可以认为,虽然鸡粪和猪粪的施用导致了耕层(0 20c m)土壤C u和Z n的积累,但对辣椒各器官影响较小,这可能是因为有机肥的施用增加了辣椒整株生物量,从而辣椒C u和Z n含量并没有明显增加㊂4结论(1)本试验条件下,鸡粪和猪粪施用均能显著降低耕层(0 20c m)土壤p H,提高耕层(0 20c m)土壤有机质含量;中高用量(30,45,60t/h m2)鸡粪施用可以显著降低20 40c m土层土壤p H,猪粪施用却无明显影响,鸡粪和猪粪施用对20 40c m土层有机质含量无显著影响㊂(2)鸡粪和猪粪施用均能显著增加耕层(0 20c m)土壤C u和Z n含量,且猪粪施用后耕层(0 20 c m)土壤C u和Z n含量增幅均大于鸡粪;鸡粪和猪粪带入土壤中的C u和Z n主要积累在耕层(0 20c m)土壤,高用量(60t/h m2)鸡粪和猪粪中的C u和Z n422水土保持学报第34卷. All Rights Reserved.也会向下迁移,与猪粪处理相比,鸡粪中带入的C u 和Z n向下迁移的幅度小㊂(3)施用鸡粪和猪粪显著提高了辣椒果实单果重及其产量,高用量(60t/h m2)鸡粪和猪粪显著提高了辣椒V c含量㊁蛋白质含量和可溶性糖含量,降低了硝酸盐含量,改善了作物品质㊂(4)15t/h m2鸡粪和60t/h m2猪粪显著提高了辣椒果实C u含量,但均未超过20m g/k g,可以安全食用㊂辣椒果实Z n含量变化为16.35~20.87m g/ k g,鸡粪和猪粪的施用对果实Z n含量影响不显著㊂参考文献:[1]冯小亮,刘秀秀,吕动博.农业发展中的有机肥利用现状及问题[J].农业与技术,2017,37(22):2-3,11. [2]何浩,张宇彤,危常州,等.不同有机替代减肥方式对玉米生长及土壤肥力的影响[J].水土保持学报,2019,33(5):281-287.[3] B a i y e r i PK,O t i t o j uGT,A b uNE,e t a l.P o u l t r y m a-n u r e i n f l u e n c e d g r o w t h,y i e l da n dn u t r i t i o n a l q u a l i t y o fc o n t a i n e r i z e da r o m a t i c p e p p e r(C a p s i c u m a n n u u m L.,v a rN s u k k aY e l l o w)[J].A f r i c a nJ o u r n a l o fA g r i c u l t u r a lR e s e a r c h,2016,11(23):2013-2023.[4]W a n g H,D o n g Y H,Y a n g Y Y,e ta l.C h a n g e si nh e a v y m e t a l c o n t e n t s i na n i m a l f e e d s a n dm a n u r e s i na ni n t e n s i v e a n i m a l p r o d u c t i o nr e g i o no fC h i n a[J].J o u r n a lo fE n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s,2013,25(12):2435-2442.[5]赵睿.吴智书,罗阳,等.猪粪与农田土壤中重金属累积污染的相关分析[J].土壤,2017,49(4):753-759. 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《畜禽粪水还田对土壤中抗生素抗性基因的影响及机制研究》范文

《畜禽粪水还田对土壤中抗生素抗性基因的影响及机制研究》范文

《畜禽粪水还田对土壤中抗生素抗性基因的影响及机制研究》篇一一、引言随着畜禽养殖业的快速发展,畜禽粪水还田成为农业循环经济的一种重要手段。

然而,粪水中的抗生素抗性基因(ARGs)可能对土壤环境产生潜在影响,进而影响整个生态系统。

本文旨在研究畜禽粪水还田对土壤中抗生素抗性基因的影响及其机制,为科学合理利用畜禽粪水提供理论依据。

二、研究方法(一)实验设计本研究通过实验方法,采用实验室培养及野外实地观察相结合的方式,选取某地区不同规模的养殖场及其对应的农田作为研究对象。

实验设计分为以下几个阶段:畜禽粪水的收集、还田操作、土壤样本的采集及抗生素抗性基因的检测等。

(二)样品采集与处理采集畜禽粪水、还田后不同时间段的土壤样本,并对其进行处理和保存。

对每个样本进行分组,进行基因组提取、PCR扩增及测序等实验操作。

(三)数据分析采用生物信息学方法对测序结果进行分析,包括序列比对、OTU聚类、物种注释等,以揭示畜禽粪水还田对土壤中抗生素抗性基因的影响及机制。

三、研究结果(一)抗生素抗性基因的分布与变化通过测序分析发现,畜禽粪水中含有丰富的抗生素抗性基因。

在还田过程中,这些基因会逐渐进入土壤环境。

随着还田时间的推移,土壤中抗生素抗性基因的种类和数量均有所增加。

(二)影响机制分析研究发现,畜禽粪水中的抗生素抗性基因主要通过以下途径影响土壤环境:一是直接进入土壤微生物群落,改变其结构;二是通过水平基因转移等方式在微生物之间传播;三是影响土壤理化性质,如pH值、有机质含量等,间接影响抗生素抗性基因的存活与传播。

(三)环境因素对抗生素抗性基因的影响气候、土壤类型等环境因素也会影响抗生素抗性基因在土壤中的分布与传播。

例如,在高温、高湿等条件下,抗生素抗性基因的存活率较高;而不同土壤类型对抗生素抗性基因的吸附与解吸能力存在差异,从而影响其在土壤中的传播与扩散。

四、讨论与结论本研究表明,畜禽粪水还田过程中,抗生素抗性基因会进入土壤环境,并可能对土壤微生物群落产生影响。

畜禽粪肥对土壤和农产品重金属残留的影响

畜禽粪肥对土壤和农产品重金属残留的影响


要 : 国畜牧 业每年 产 生的大量 粪尿被 用作肥 料 , 中的重金 属会 对土壤 构成 污染 , 害农 产品安 全 , 而 我 其 危 进
危 害人 类 健 康 。 本 文 介 绍 了 畜 禽 粪 肥 施 用 对 农 业 土 壤 中 重 金 属 累积 以 及 对 蔬 菜 等 农 产 品 中 重 金 属 残 留 影 响 的
E o F r n c ~ a mi g
畜禽 粪 肥 对 土壤 和农产 品重 金 属 残 留 的影 响
汪开英 , 王福 山 周 斌 , 新梯 , 廖
( . 江大 学农业 生物环 境 工程 研 究所 , 江杭 州 30 5 ; 1浙 浙 10 8
. . 浙 10 0 3华南农 业 大学动 物科 学学 院 , 东广 州 50 4 ) 广 16 2
发 酵作 为有机 肥料施 用 于农 田, 土壤 重金 属有 积 对
1 畜禽粪 便重 金属 残 留现状
研 究 表 明 ,畜禽 粪 便 中 含有 大 量 的重 金 属 元 素 , 金属 含 量 明显 高 于饲 料 , 受 饲料 中相应 元 重 并
累 效应 。同时 , 由于 我 国农 业 复种 指 数 高 , 农作 物
土壤环境 的污染和 对农 产 品的危 害 , 有十分 重要 具
的意义 。
病 害 等 , 量 使 用 添 加 剂 , c 、n F 、 s , 大 如 u z 、e A 等 但 由于其 在畜 体 内的消化 吸 收利用 极低 , 导致 粪便 中 重 金属 元素 含 量较 高 。我 国畜 禽粪 便 经过 堆 肥
生 产量大 ,微量 元素 和重金 属元 素被 植物 吸 收 , 再 通过 不 同的途径 进入 人们 的食物 中 , 严重 威胁人 类

【word】鸡粪和垃圾有机肥对苋菜生长及土壤重金属积累的影响

【word】鸡粪和垃圾有机肥对苋菜生长及土壤重金属积累的影响

鸡粪和垃圾有机肥对苋菜生长及土壤重金属积累的影响农业环境科学2010,29(7):1302—1309 JournalofAgro—EnvironmentScience鸡粪和垃圾有机肥对苋菜生长及土壤重金属积累的影响吴清清.一,马军伟,姜丽娜,叶静,王强2,汪建妹2,俞巧钢z,孙万春z,符建荣z(1.浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华321004;2.浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所,杭州310021)摘要:采用盆栽试验,在红壤和潮土中分别施入土壤重量5%,10%和15%的鸡粪或垃圾有机肥,研究其对苋菜(Amamnthus tricoclorL.)生长,土壤化学性状及重金属含量的影响.结果表明,与对照相比,施入鸡粪或垃圾有机肥显着增加苋菜的鲜重,主根长和株高;土壤有机质,EC值,速效磷和速效钾含量均大幅增加,但土壤全氮含量无明显变化.与对照相比,潮土中施用两类有机肥使苋菜植株Cu和zn含量分别增加26.3%~36.O%和1.2%~20.3%,但未超出国家食品卫生标准对cu和zn的允许含量;Cd,Cr和Pb含量都较对照降低,没有出现积累现象.红壤施用两类有机肥,苋菜植株中Zn,Cd和Pb分别下降42.7%一59.9%,0~48.9%和4.1%一71.3%,达到显着水平.有机肥的施人量为5%时,两类土壤中重金属都没有出现明显积累;当施入量为10%和15%时,两类土壤的cu,cd,cr和Pb含量显着增加,出现明显积累趋势,其中除了施用鸡粪使土壤有效cu含量下降外,两种有机肥均增加了两类土壤中重金属zn,Cd,cr和Ph的有效态含量.试验结果提示,从土壤培肥与环境质量安全综合考虑,有机肥的用量应控制在一个适宜范围内.关键词:鸡粪;生活垃圾;重金属积累;苋菜(AmaranthustricoclorL.)中图分类号:X171.5文献标志码:A文章编号:1672—2043(2010)07—1302—08 EffectofPoultryandHouseholdGarbageManureoHtheGrowthofAmaranth tricolorL.andHeavyMetalAccumulationinSoilsWUQing—qing”,MAJun-wei,JIANGLi-na2,YEJing~,WANGQiang~,W ANGJian—mei,YUQiao-gang~,SUNWan-ehun2,FUJian-mng2(1.CollegeofChemistryandLifeScience,ZhejiangNormalUniversity,Jinhu a321004,China;2.InstituteofEnvironmentalResourceandSoil Fertilizer,Zh~iangAcademyofAgriculturalSciences,Hangzhou310021,C hina)Abstract:Excessiveapplicationoforganicmanurecouldresultinpotentialthr eattoenvironment.Thisstudywasconductedwithpotculture onredearthandfluvo-aquicsoilreceivedpoultryandhouseholdgarbagemanurewiththeratesof5%.10%and15%ofsoilweightinorder toexploretheeffectsofpoultryandhouseholdgarbagemanureonthegrowtho famaranth(AmaranthustricoclorL.)andsoilchemicalpmper- tiesaswellassoilheavymetalcontent.Theresultsshowedthatalmostal1thetr eatmentsreceivedorganicmanureobviouslyincreasedthe fleshleafyield,mainrootlengthandplantheightofamaranthaswellasOM,EC ,availablePandexchangeableKinsoilsexceptofsoiltotalN.TheCuandZnconcentrationsinamaranthplantsonfluvo—aquicsoilincre asedby26.3%-36.0%and1.2%-20.3%,respectively,ascon- paredwithcontrol,buttheconcentrationsdidn’texceedNationalFoodStanda rdforthepermissionofCuandZncontentinvegetables,while theconcentrationsofPb,CrandCdinamaranthplantsdecreased.Theconcentr ationsofZn,PbandCdinamaranthplantsinthetreatments receivedorganicmanureonredearthdecreasedby42.7%-59.9%,0-48.9%an d4.1%-71_3%,respectively,ascomparedwithcontrol(P&lt;0.05).Whenthetreatmentsreceived5%organicmanureonredearthandfluvo —aquicsoilnoobviousheavymetalaccumulationinamaranth plantswasfound.Onthecontrary.thetreatmentsreceived10%and15%organ icmanurecouldobviouslyincreasethecontentsofavailableZn,Cd,CrandPbinredearthandfluvo—aquicsoil,exceptofavailableCuinth etreatmentreceivedpoultryontwosoils.Fromthecompre- hensiveconsiderationofsoilfertilityandenvironmentalqualitysafety,aproperapplicationrateoforganicmanureisnecessary.Keywords:poultry;householdgarbage;heavymetalaccumulation;Amamnt htricolorL.收稿日期:2009—12—10基金项目:浙江省重大科技专项社会发展重点项目(2006C13036);国际科技合作项目(2006DFA92920)作者简介:吴清清(1986一),女,浙江永嘉人,在读硕士,主要从事植物营养与施肥研究.E—mail:*******************通讯作者:符建荣E—mail:************.zj.cll第29卷第7期农业环境科学禽畜粪和生活垃圾用作有机肥在我国具有悠久的历史,在农业生产中发挥着重要的作用.随着现代农业的发展和人民生活水平的提高,禽畜粪和生活垃圾排放量不断增加,但利用率却不断下降n1.畜禽粪和生活垃圾中可腐解部分含有丰富的作物所需的养分,将其施入农田是最直接,最有效的资源化利用措施,不仅能够提高土壤肥力,实现养分再循环,而且对于减少化肥的施用,保护生态环境,推动农业可持续发展具有十分重要的意义.随着集约化养殖的发展和人民生活水平的提高,禽畜粪和生活垃圾的成分已发生明显变化.李书田园调查结果表明,与上个世纪90年代相比,现在的鸡粪,猪粪,牛粪中氮素含量变化不大,磷和钾含量明显增加,Cu和Zn含量在猪粪和鸡粪中增加尤为明显, 最大增加幅度达到了12倍,其农用可能对作物和土壤造成的危害已引起学者的广泛关注.生活垃圾成分复杂,其中重金属污染是生活垃圾农用的最大风险. 不少研究认为长期施用畜禽粪和生活垃圾会导致Cu,Zn和Pb等重金属在土壤中的累积【.但以往研究大多集中在施有机肥对土壤重金属总量积累的影响,而对施人土壤中重金属有效性变化的探讨相对较少.为此,本试验以土壤pH差异较大的红壤和潮土为材料,采用盆栽试验研究鸡粪和垃圾有机肥不同施用量对苋菜生长,土壤理化性状的影响,同时探讨两类土壤一植物系统中重金属累积及有效性变化,为有机肥的合理施用提供理论依据.1材料与方法1.1试验土壤与有机肥供试土壤分别取自浙江衢州柯城区的红壤及慈溪市的潮土.红壤pH5.35,有机质13.1mg?kg~,全氮0.242%,全磷0.11%,全钾1.51%;潮土pH8.5,有机质12.5mg?kg~,全氮0.156%,全磷0.094%,全钾1.394%.土壤经风干,磨碎,过1mm筛作盆栽试验.试验所用的鸡粪有机肥为慈溪市中慈生态肥料有限公司按生物发酵法堆制的鸡粪商品有机肥.垃圾有机肥制作于丽水莲都区碧湖镇垃圾中转站.生活垃圾经分拣去除金属,玻璃,瓦砾和塑料等杂物后,其主要成分是粉尘,厨余垃圾和植物残体等,然后将分选后的可腐解垃圾用破碎机打碎,再通过混化酸解无害化处理,最终形成黑色颗粒状有机肥.供试两种有机肥的基本性状如表1所示.1.2供试蔬菜品种供试蔬菜品种为一点红苋菜.1.3试验设计盆栽试验于2009年5月13日至2009年6月19日在浙江省农科院的玻璃房内进行.试验设8个处理:化肥(NPK)按当地常规施肥;低量鸡粪有机肥(LOM1);中量鸡粪有机肥(MOM1);高量鸡粪有机肥(HOM1);低量垃圾有机肥(LOM2);中量垃圾有机肥(MOM2);高量垃圾有机肥(HOM2);CK(不施肥).盆栽试验前,取未混人肥料的红壤和潮土原始土样作为种植前(Initia1)土样;然后用塑料盆每盆装土5kg,化肥处理每盆施人尿素4.7过磷酸钙4.3g和硫酸钾2.4g;而低量,中量和高量分别是加入风干土壤重量5%,10%,15%的有机肥,不施化肥.土壤与肥料充分混匀后装盆,加水至田间持水量70%,平衡1周后,采用点播法播种.期间不再施肥,各处理日常管理一致.1.4取样与项目测定方法取样方法:苋菜收获后,取苋菜植株样品和盆栽土壤样品.土壤样品中有少量施用的鸡粪有机肥未完全融合于土壤中,在土壤测定时挑去;而由于垃圾有机肥经过打碎和酸解处理,为细颗粒状,因此能较好地融合于土壤.此外,试验期为5月至6月,温室保持较高的温度,这对于促进有机肥的分解起了一定作用.苋菜农艺性状的测定:苋菜收获后,每盆取5株有代表性的苋菜分别测定株高,主根长和鲜重.株高和主根长的测定采用直接测定法,用小铲子把植株挖出来,然后用直尺量取苋菜株高和主根长.土壤pH值采用(水土比2.5:1)电位法测定;EC值采用(水土比5:1)DDS一307电导率仪测定;有机质测定采用重铬酸钾一容量法;全氮测定采用开氏法;速效磷测定采用碳酸氢钠法;速效钾测定采用乙酸铵提取,PerkinElmerAAS800原子吸收仪测定.苋菜植株重金属Cu,zn,Cd,Cr和Pb的测定采表1供试有机肥基本性状Table1Basicpropertiesoforganicmanuresused1304吴清清等:鸡粪和垃圾有机肥对苋菜生长及土壤重金属积累的影响2010年7月用硝酸一高氯酸消解;土壤重金属Cu,zn,cd,Cr和Pb 总量的测定采用硝酸一氢氟酸一高氯酸消解[51, PerkinElmerAAS800原子吸收仪测定.土壤重金属Cu,Zn,Cd,Cr和Pb有效态的测定采用Tessier连续提取法[61,分别用MgC1:,NaAc和含NH:OH?HC1的HAc溶液提取交换态,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态重金属,PerkinElmerAAS800原子吸收仪测定.由于这3种形态的重金属较不稳定, 取三者之和作为重金属有效态含量.1.5统计分析所有数据采用Excel和SPSS分析,平均数采用LSD比较.2结果与分析2.1两种有机肥对苋菜农艺性状的影响已有的研究表明,施用鸡粪或垃圾有机肥能增加土壤肥力,为植株生长提供充足养分,因而利于作物的生长;但同时也有报道指出,禽畜粪中含有抗氧化剂,霉菌抑制剂和抗生素等有机物质,不当施用对微生物具有毒性,对土壤产生不良影响,从而抑制作物生长口1.本试验结果表明,不同施肥处理对苋菜生长有较大影响,不施肥对照处理的苋菜长势矮小,茎杆细弱;而施化肥和两种有机肥处理的苋菜植株相对高大,茎杆相对粗壮.由表2可见,红壤和潮土中所有施肥处理苋菜鲜重均显着高于对照,且随着有机肥施人量的增加而增加,其中15%有机肥处理苋菜鲜重最高,分别比对照处理增加7.45和5.49倍.垃圾有机肥与鸡粪有机肥比较,效果略差.从根长上看,两类土壤中,所有施肥处理苋菜根长较无肥对照处理都显着增长.从株高上看,与无肥对照相比,两类土壤中所有施肥处理的苋菜株高出现不同程度的增加.2.2两种有机肥对土壤化学性状的影响施用有机肥对土壤pH的影响因土壤种类不同而有差异.从总体趋势看,与未混入肥料的种植前原始土壤(Initia1)相比,潮土施用有机肥后其pH下降(表3),这是因为有机肥中含有机酸等多种功能结构基团,使得潮土壤pH下降.此外,苋菜生长过程中,其根系分泌物对土壤pH下降也起一定作用.与无肥对照相比,潮土施用10%和15%的鸡粪有机肥后其pH略有下降,而施用垃圾有机肥后其pH显着增加, 这是因为垃圾有机肥本身高pH对土壤pH产生直接的作用.红壤施用鸡粪和垃圾有机肥后其pH较对照都显着提高,其中施用垃圾有机肥处理pH增加更为明显,这与红壤本身pH偏低,施用有机肥对其pH产生较大的直接影响有关.可见,施用有机肥能将土壤pH矫正到适合作物生长的范围.表3表明,除5%用量外,两类土壤施有机肥处理后有机质含量都显着提高.15%鸡粪处理潮土和红壤有机质含量分别是对照处理的3.67和4.18倍,而15%垃圾处理潮土和红壤有机质含量分别是对照的1.56和1.90倍,这与鸡粪肥中有机质含量较高有关.施肥对土壤全氮含量无显着影响,而土壤有效磷,有效钾含量显着增加.值得注意的是,15%鸡粪肥处理的潮土和红壤有效磷达80.0mg?kg和90.1mg?kg~,分别是种植前的8.6倍和1.6倍之多.这与Eghball等研究结果类似,超量施用粪便有机肥有发生磷污染的危险.综上所述,施用鸡粪或垃圾肥都能增加土壤有机质,速效钾含量,改善土壤肥力.但如果施用量过大或施用不当,鸡粪中含量过高的磷易造成土壤磷富集,并易通过渗透及地表径流造成地下水,地表2施用有机肥对苋菜农艺性状的影响Table2Effectoforganicmanureontheagronomiccharactersofamaranth 注:不同大,小字母表示处理间差异达1%和5%显着水平,下同. Note:DifferentcapitalandloweaselettersrDeansignificant1%and5%level, respectively.TheSalTlebelow第29卷第7期农业环境科学1305表水的污染.2-3两种有机肥对土壤EC的影响不同施肥处理土壤EC值如图1所示.收获后,施化肥和有机肥处理土壤的EC值均较无肥对照大幅增加,且随着施肥量增加而显着上升.施人15%鸡粪肥和15%垃圾肥的潮土EC值分别达1.145mS?cm和1.197mS?cm-lo研究表明,EC值过高会使土壤发生盐渍化【l3J,使植物受到损伤,甚至出现植物根系的死亡.土壤正常EC值为1~4mS?cm~,本试验中,虽然施肥土壤EC值较对照显着升高,但即使施入15%的有机肥,土壤EC值仍在正常范围.2.4两种有机肥对苋菜重金属含量的影响植物对土壤重金属的吸收受多方面因素的影响,包括土壤重金属含量,重金属有效态含量,土壤pH和有机质含量等【l4J.施有机肥对作物重金属含量增加或减少的情况都有报道.本次试验中,不同施肥处理苋菜重金属含量如表4所示.与对照相比,潮土中施人5%,10%和15%鸡粪和垃圾有机肥均增加苋菜植株中重金属Cu和zn的含量,分别增加26.3%一蓍吕登36.0%和1.2%~20.3%.Cu和Zn是植物生长的必需微量元素,但过量的Cu和zn也会对作物产量和品质产生影响.国家食品卫生标准对cu和zn的允许含量分别是10mg?kg-和20mg?kg~,本试验苋菜植株中cu和zn都没有超标.随着施肥量的增加,苋菜植株中Pb,cr和Cd含量呈增加趋势,但与对照相比,其含量均有降低.其中施10%的鸡粪或垃圾肥的苋菜Pb含量最低,比对照分别下降68.8%和71.9%.红壤中生长的苋菜植株重金属含量受施肥影响更为明显.鸡粪处理苋菜cu含量与对照相当,但10% 和15%垃圾处理使苋菜cu含量显着下降,且随着垃圾施人量的增加而降低;施两类有机肥都显着降低苋菜zn,Pb和Cd的含量,分别下降42.7%~59.9%,0~48.9%和4.1%~71.3%;各处理Cr含量差异不显着.两类有机肥使红壤苋菜zn,Pb和Cd的含量显着下降,可能原因是:两类有机肥显着增加红壤pH,使重金属被钝化,从而使其活性降低;施用有机肥增加苋菜生物量,进而使苋菜重金属含量得到一定稀释.2.5两种有机肥对土壤重金属含量的影响InitialCKNPKLOM1MOM1HOM1LOM2MOM2HOM2 不同施肥处理图l施用有机肥对土壤EC值的影响Figure1EffectoforganicmanureontheECinsoil2O86420110OO001306吴清清等:鸡粪和垃圾有机肥对苋菜生长及土壤重金属积累的影响2010年7月CKNPKL0M1MOMlHOM1LOM2M0M2HOM20.524b0.608b0.584b0.662ab0.713a0.61Ob0.582b0.572b11.8l1a6.769c 5.625e 4.786g 6.298e 5.054f 4.742g 1.259a 1.108a 1.193a 1.257a 0.858b 0.782bc 0.855ab 0.585ab 0.457a 0.291be 0.190c 0.259be 0.249be O.32Ob O_320b0.013ab0.013aO.Ol1b0.010b0.010b0.010b0.010b0.010bO.122a0.07lC0.035d0.O8lb0.090ab0.078C0.117ab0.117ab鸡粪有机肥和垃圾有机肥本身含有重金属,施入土壤可能会引起土壤中重金属的积累【l5】.苋菜收获后,各处理土壤的cu,zn,Pb,Cr和Cd含量如表5所示.除重金属zn外,施有机肥特别是15%有机肥显着增加土壤Cu,Ph,Cr和cd含量.这可能是因为苋菜生长过程中吸收的zn大于肥料带人土壤的zn,而苋菜对cu,Ph,cr和cd吸收的量少于肥料引入的相应重金属含量.土壤重金属含量随施肥量增加而增加.将两类有机肥处理土壤重金属含量进行比较,土壤cr含量增量为鸡粪处理高于垃圾处理;而土壤cu,zn,Pb和Cd元素增量为垃圾处理高于鸡粪处理, 这与垃圾肥中重金属Cu,zn,Pb和Cd含量较高,而鸡粪中Cr含量较高有关.施10%和15%鸡粪或垃圾有机肥处理都造成土壤有害重金属Pb,cr和Cd不同程度的积累.国家土壤环境质量标准对Pb,cr,cd含量的二级标准分别是250,150,0.30mg?kg-.对照此标准,收获后两类有机肥处理的土壤Pb和Cr含量虽有增加,但都在标准之内;而部分土壤Cd含量超过0.30mg?kg的标准,其中施用10%和15%鸡粪或垃圾肥处理土壤cd含量增加明显.15%垃圾肥分别使红壤和潮土中Cd含量增加0.085mg?kg一和0.244mg?kg一.因此,从作物生长和环境质量结合考虑,垃圾有机肥由于cd含量较高,在农田中需谨慎施用.2.6两种有机肥施用后土壤重金属有效态含量的变化土壤重金属有效态一般认为是指土壤中理化性质活泼,易被植物吸收的那部分重金属.测定土壤重金属有效态含量可以预测重金属的生物有效性和毒性.Tessier连续提取法6】_黾分析重金属形态的经典方法,将重金属分为交换态,碳酸盐结合态,铁锰氧化物结合态,有机结合态和残渣态5种.本文根据Tessier的观点,将其中交换态,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态统称为重金属的有效态『19】.土壤有效态cu,zn,Pb,Cr和Cd含量如图2所示.苋菜收获后与种植前土壤比较,无论是施用鸡粪或是垃圾有机肥,两种土壤中有效态Cu的含量均有所降低,最大降幅分别达53.3%和51.9%.与不施肥的对照比较,施用鸡粪处理两类土壤中有效态Cu含表5施用有机肥对土壤重金属含量的影响Table5Effectoforganicmanureontheheavymetalconcentrationinsoil aaaaaaaa622407533853633543344344OOO0OO0O如_蠹_昌如曲昭nCCCCCbab似嗽3aaaababb21887551%舛’.∞0OOOn第29卷第7期农业环境科学1307InitialCKNPKLOM1MOM1HOM1LOM2MOM2HOM2不同施肥处理aaal——.......霉InitialCKNPKLOM1MOMIHOM1LOM2MOM2HOM2不同施肥处理f.廓『]..劬....InitialCKNPKLOM1MOM1HOM1LOM2MOM2HOM2 不同施肥处理4.5rr1广.0.24O-220.20O.18O.160.140.120.10O.080.060.04O.O2O.0oInitialCKNPKLOM1MOM1HOM1LOM2MOM2HOM2不同施肥处理aInitialCKNPKLOM1MOM1HOM1LOM2MOM2HOM2不同施肥处理圈潮土口红壤图2施用有机肥对土壤重金属有效态含量的影响Figure2Effectoforganicmanureontheavailableheavymetalconcentrationi nsoil8642O8642O眦/咖如较∞踟加∞如∞如加m0.爿眦,唧如口群叫如加巧mO.暑Lu,咖如臀刊÷∞眦/咖如子群1308吴清清等:鸡粪和垃圾有机肥对苋菜生长及土壤重金属积累的影响2010年7月量明显较低,降幅分别为37.3%~47.1%和15.6%~33.0%;垃圾处理土壤有效态Cu含量比对照有所增加,增幅分别为7.7%~15.5%和21.1%~25.1%.供试的两种有机肥含cu量接近.造成上述差异的原因可能与施用鸡粪的苋菜生物量大于施用垃圾处理,随作物带走的有效Cu量大有关.土壤Zn,Pb,Cd的有效态含量的变化情况类似,总的趋势是,与不施肥处理比较,施用有机肥后土壤重金属zn,Pb,Cd的有效态含量增加,而且随着肥料用量的增加而增加的趋势明显,这与姚丽贤[9]试验结果一致.与种植前比较,施用鸡粪有机肥后土壤中zn,Pb,cd的有效态含量与种植前持平或略有下降,而垃圾有机肥施用后,上述3种重金属有效态均有明显增加,尤其是高量施用有机肥处理,一方面是由于垃圾有机肥中这3种重金属含量较鸡粪高,另一方面与鸡粪的肥效高于垃圾肥,较高的作物生物量携走较多重金属量有关.有机肥对土壤中有效态cr含量的影响与其他重金属有所不同,苋菜收获后,与未混入肥料的种植前原始土壤相比,鸡粪处理的两类土壤有效态cr含量升高,而垃圾处理的土壤有效态cr含量则较种植前下降.与对照相比,5%和10%的垃圾有机肥处理土壤有效Cr含量与对照无显着差异,而15%垃圾有机肥和所有鸡粪处理的两类土壤有效Cr含量均显着提高.这一结果与鸡粪有机肥中cr的含量比垃圾有机肥要高是相互印证的.3讨论禽畜粪和生活垃圾等有机物料农用是实现农业生态系统连续性的重要措施.但当前禽畜粪和生活垃圾中含有较多的重金属,抗生素和有害生物等,若不经无害化处理,直接应用于农业生产,绿色农业和无公害产品就无从谈起㈣.本试验施用的鸡粪和垃圾有机肥均显着增加苋菜的生物量,株高和主根长,即使施人土壤质量15%的鸡粪或垃圾有机肥,苋菜生长也没有出现抑制现象.这可能是因为试验所用鸡粪和垃圾有机肥已经过高温堆肥和化学法无害化处理,其对作物生长抑制作用较小.施用有机肥对土壤结构和理化性质产生影响,进而影响土壤中重金属的迁移转化.已有研究表明,施用有机肥对土壤中重金属的生物有效性有两个截然相反的影响.一方面,有机肥中的腐殖质通过络合,螯合反应,固定重金属,进而降低重金属对作物的有效性.华珞研究表明,有机肥中的胡敏酸,胡敏素与金属离子形成的络合物是不易溶的,能显着降低植物吸收土壤中的重金属元素.Changcf2指出牛粪能降低土壤重金属有效性,因为重金属与有机物质形成不可溶性盐,如磷酸盐或其他.另~方面,施用有机肥料具有提高土壤重金属有效性的作用.因为有机肥本身携带的重金属的生物有效性较强,且有机物腐解过程对土壤强结合态重金属具有活化效应.陈同斌研究了水溶性有机质(DOM)对土壤中镉吸附行为的影响,发现DOM对土壤中Cd的吸附行为具有明显的抑制作用.也有研究表明,富里酸与重金属形成的络合物较易溶,而且新生的腐殖质络合物比老化的腐殖质易溶.畜禽粪便能增加土壤重金属的移动性,因为其所含有机酸能与金属结合形成水溶性化合物或胶体;而且有机酸能降低土壤pH,增加金属可溶性.本次试验中,施用鸡粪和垃圾有机肥均增加潮土和红壤中有效态zn,Cd,Cr和Pb含量,这与上述施用有机肥对土壤重金属有效性分析中第二个方面的影响效应一致.可见,虽然施高量鸡粪或垃圾有机肥能获得较高产量,但显然不能仅以产量来确定有机肥料的合理用量.由于现代集约化养殖畜禽粪和生活垃圾含有多种有害重金属,计算其施用量时应对其主要组分可能对作物和环境产生的效应进行全面考虑.4结论(1)施用鸡粪和垃圾有机肥对两类土壤中苋菜生长均有明显的促进作用,鸡粪有机肥肥效高于垃圾有机肥.潮土中生长的苋菜可食部分所含微量元素Cu和zn含量增加,有害重金属Cd,Cr和Pb并没有出现积累.(2)施用鸡粪和垃圾有机肥都降低碱性潮土的pH,提高红壤pH.施用鸡粪和垃圾肥都能增加土壤有机质,有效磷,速效钾含量.但鸡粪中磷含量较高,若连续大量施用大量鸡粪会造成土壤磷过量富集.(3)施用鸡粪或垃圾肥对土壤Zn含量影响不大,但显着增加土壤Cu,Cd,cr和Pb含量.一季作物施入土壤重量5%的鸡粪或垃圾有机肥,土壤中cu,cd,Cr和Pb总量与对照无显着差异,当用量超过10%时,土壤cu,Cd,Cr和Pb总量显着提高,出现明显积累的趋势.除鸡粪处理土壤有效Cu含量下降外,施有机肥均增加了两类土壤有效态zn,Cd,Cr和Ph的含量.第29卷第7期农业环境科学1309参考文献:[1]孙永明,李国学,张夫道,等.中国农业废弃物资源化现状与发展战略『J1.农业工程,2005,21(8):169—173.SUNY 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ZHANGQing,LIJu-mei,XUMing-gang,eta1.Effectsofamendments onbioavailabilityofcadmiumandzinicincompoundcontaminatedredsoil[J].JouofAgro-EnvironmentScience,2006,25(4):861-865.【17】GB15618--1995土壤环境质量标准【s].GB15618—1995Environmentalqualitystandardsforsoil[S].[18]顾继光,周启星.镉污染土壤的治理及植物修复【JJ.生态科学, 2002,21(4):352—356.GUJi—guang,ZHOUQi-xing.CleaninguptroughphytoremediationIn reviewofCdcontaminatedsoils[J].EcologicScience,2002,21(4):352-356.【19】PukpainP,SirisukhodomS,Carbinell—BarrachinaA.Hevaymetals andnutrientsinsewagesludgeamended。

生物有机肥施用对黄泛冲积区贫瘠土壤养分、酶和微生物多样性的影响

生物有机肥施用对黄泛冲积区贫瘠土壤养分、酶和微生物多样性的影响

生物有机肥施用对黄泛冲积区贫瘠土壤养分、酶和微生物多样性的影响作者:张奇张振华卢信来源:《江苏农业学报》2020年第02期摘要:为了探究不同类型有机肥及施用量对黄泛冲积区贫瘠土壤的改良作用,以江苏省滨海县黄泛冲积区贫瘠土壤为供试土壤,研究了普通有机肥与生物有机肥分别在0 kg/hm2、2 250 kg/hm2、4 500 kg/hm2、6 750 kg/hm2施用量水平下对土壤的养分含量、土壤酶活性、生物多样性及玉米产量的影响。

结果表明:在一个生长季内,相同施肥量水平下两种有机肥对土壤养分的作用效果无差异;苗期施用有机肥的土壤中速效养分含量较对照有所提升,且在一定范围内施肥量与土壤速效养分含量呈正相关关系。

收获期各处理土壤蔗糖酶活性没有显著差异,但生物有机肥BOF2处理脲酶和碱性磷酸酶活性均较对照(CF)显著提高。

土壤脲酶活性与碱解氮、速效钾、有机质含量呈显著正相关关系;土壤碱性磷酸酶活性与速效磷和速效钾含量呈显著正相关。

施用普通有机肥及生物有机肥都可以提高土壤中微生物的丰富度,而生物有机肥的提升效果更为显著。

生物有机肥在施用量2 250 kg/hm2及以上时可显著改变土壤微生物种群结构,而普通有机肥在施用量达6 750 kg/hm2时才会显著改变。

生物有机肥BOF3(生物有机肥6 750 kg/hm2)处理与对照(CF)达到显著差异。

可见,施用有机肥,特别是施用生物有机肥能改善黄泛冲积区贫瘠土壤养分性状,提高土壤酶活及土壤微生物多样性,最终实现作物增产的目的。

关键词:生物有机肥;土壤养分;土壤酶活;土壤生物多样性中图分類号:S156.93文献标识码:A文章编号:1000-4440(2020)02-0325-11Abstract: In order to investigate the effects of organic fertilizers on the improvement of the barren soil in Yellow River alluvial region, the soil in Binhai County, Jiangsu province was used as experimental soil. Effects of common organic and bioorganic fertilizer at different application levels (0 kg/hm2, 2 250 kg/hm2, 4 500 kg/hm2, 6 750 kg/hm2) on soil nutrient contents,enzyme activities, microbial diversity and maize yield were studied. The results showed that theapplication of two organic fertilizers produced similar effects on soil nutrients under the same application level in a growing season. The content of available nutrient in the soil applied with organic fertilizer at the seedling stage was higher than that of the control, and there was a positive correlation between the fertilizer amount and the content of available nutrient in a certain range. No significant difference was found in soil invertase activities during harvest stage, but the enzyme activities in the treatment of bio-organic fertilizer BOF2 were significantly higher than those in control. Urease activities were positively correlated with the contents of alkaline hydrolytic nitrogen,available potassium and organic matter. The alkaline phosphatase activities were significantly correlated with the contents of available phosphorus and available potassium. The application of organic fertilizer and bio-organic fertilizer increased the abundance of microorganisms in the soil,and the bio-organic fertilizer was more effective. When the application amount of bio-organic fertilizer was 2 250 kg/hm2 and above, the soil microbial population structure would be significantly changed. When the application amount of common organic fertilizer was 6 750 kg/hm2, the soil microbial population structure would be significantly changed. There was significant difference between the treatment of 6 750 kg/hm2 BOF3 and the control. It can be concluded that the application of organic fertilizer in the barren soil in Yellow River alluvial area, especially the application of bio-organic fertilizer, can significantly improve soil nutrients, increase soil enzyme activities and soil microbial diversity, and ultimately achieve the purpose of increasing crop production.Key words:bio-organic fertilizer;soil nutrients;soil enzyme activity;soil microbial diversity截至2014年,中国的耕地面积仅为1.585 5×109 hm2,远低于2006年设定的1.8×109 hm2耕地红线[1]。

畜禽粪便有机肥制备及其对土壤营养和西红柿品质的影响

畜禽粪便有机肥制备及其对土壤营养和西红柿品质的影响

畜禽粪便有机肥制备及其对土壤营养和西红柿品质的影响李涛;仲惟;赵君;刘欢龙;李立军【期刊名称】《山东科学》【年(卷),期】2024(37)3【摘要】以畜禽养殖粪便为主要原料,以玉米秸秆糠为调理剂,通过生物+纳米复合分子膜静态堆肥分别生产出符合标准NY 884—2021的品质优良有机肥(OF)产品及生物有机肥(BOF)。

设计5组平行西红柿栽培试验,即CK组(不施肥)、CF组(100%硫酸钾型复合肥,400 kg/hm^(2))、COF组(80%硫酸钾型复合肥+20%OF 3000 kg/hm^(2))、CBO组(80%硫酸钾型复合肥+20%BOF 3000 kg/hm^(2))、COB 组(70%硫酸钾型复合肥+20%OF 2000 kg/hm^(2)+10%BOF 1000kg/hm^(2))5种施肥方式,试验结束后进行土壤有机质、全氮、速效钾等养分质量分数及果实品质指标,如可溶性糖、维生素C质量分数等的测定。

结果发现:配施有机肥可使土壤中的速效氮、磷、钾相对提高,且化肥减施20%~30%对番茄产量影响不大。

有机无机配施与单施化肥相比可显著提高果实品质,如提高可溶性糖和维生素C质量分数的同时有效降低可滴定酸及硝酸盐的质量分数(p<0.05)。

通过对土壤耕层理化指标影响主成分进行分析,发现各施肥方式对土壤耕层理化指标影响由大到小排序依次为:CBO、COB、COF、CK、CF。

采用冗余分析对土壤耕层理化指标与番茄品质相关性进行分析,发现土壤耕层6个理化指标均与番茄品质显著相关。

【总页数】7页(P48-54)【作者】李涛;仲惟;赵君;刘欢龙;李立军【作者单位】河南科技大学应用工程学院;三门峡职业技术学院【正文语种】中文【中图分类】S-3【相关文献】1.畜禽粪便来源的有机肥对辣椒品质的影响2.3种畜禽粪便有机肥施用对黄瓜地土壤重金属含量的影响3.畜禽粪便有机肥与氮肥配施对小麦土壤理化性状及酶活性影响4.不同类型畜禽粪便有机肥对辣椒产量及根际土壤酶活性的影响5.γ-聚谷氨酸生物有机肥制备及其对土壤营养和青菜品质的影响因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

有机肥料中重金属含量对农田土壤的影响

有机肥料中重金属含量对农田土壤的影响
l ,3~2 ,9~ 5 3 31 92 3 ,5—7 ,5~10 m) 57 2c 。
2 结果与讨论
2 1 土壤 质量 .
土壤肥力对作物的营 养非常重 要 , 土壤肥 力取决 于土壤 中 有多少可利用养分。表 2显示的是调查 土壤 的化学 成分。结果 显 示 , 碱 和低 盐 更 适 合 于植 物 生 长 。 如 所 期 望 , 殖 质 的 含 量 低 腐 有一个最适宜的值( 对于正常生长 的植 物为 2 一 % ) % 4 。在 0~ 1c 3 m深 的土壤样品为 3 2 , . % 随土层加深递减至 0 9 % 。 .5
金属通 过作物 影响 土壤功 能 , 有害 于牲畜 和人 类的健 康 。 并 这些 重金属可能在肥料的反 复施 用中累积起来 。由于重 金属对
土壤 的影 响是未知 的 , 一些 国家 已制 定 了土壤重金 属添加剂 的
限度 , 这些限定主要针对于植物根系活动 的耕作层 ( 距地表 2 0~
atn i n l ta c p e o olp l t n a d t e a e u e rs i q ai mp o e n . t t i c e td f rs i ol i n h y c n b s d f ol u t i r v me t e o mi uo o l y Ke r s h c e n r s e v t s o l y wo d :c ik n ma u e ;h a y me a ;s i l

1 ・ 9 2
广州化工
2 1 年 3 卷第 l 期 00 8 2
有机 肥料 中重金 属 含量 对 农 田土壤 的 影 响
田 野, 刘善江 , 陈桂梅 , 孙 昊, 杨, 白 卯 丹
( 京市农林科 学院植 物 营养与 资源研 究所 ,北京 北

抗生素在有机肥料-土壤-农作物系统中的转化及影响的研究进展

抗生素在有机肥料-土壤-农作物系统中的转化及影响的研究进展

抗生素在有机肥料-土壤-农作物系统中的转化及影响的研究进展李洁;刘善江【摘要】The article reviewed the advance in researching into the transformation and impact of antibiotics in an organic fertilizer-soil-crop system at home and abroad in order to provide reference for reducing antibiotic harm.The researches at home and abroad suggested that before animal wastes from mass feeding ground were used as organic fertilizers and applied to farmland,the degradation of antibiotics should be taken into account during the harmless treatment,otherwise there were potential risks for antibiotics to enter food chain ;Antibiotic residues in organic fertilizers would affect soil microorganism and soil enzyme activity and so influence soil fertility indirectly;Antibiotics would be absorbed and accumulated by some crops,thus bringing about unpredictable threat to human health.%综述了国内外对抗生素在“有机肥-土壤-农作物”系统中的转化及其影响的研究状况,旨在为降低抗生素危害提供参考.国内外研究表明:规模养殖场产生的畜禽粪便作为有机肥料施入农田土壤前,无害化处理过程需考虑抗生素降解效果,否则存在抗生素进入食物链的潜在风险;土壤微生物、土壤酶活性会受到有机肥料中残留抗生素的影响,间接影响土壤肥力;部分农作物在生长发育过程中受残留抗生素的影响,且会吸收抗生素,使抗生素在食物链中迁移累积,给人类健康带来不可预知的威胁.【期刊名称】《上海农业学报》【年(卷),期】2013(029)004【总页数】4页(P128-131)【关键词】抗生素;粪肥;有机肥料;土壤;农作物;综述【作者】李洁;刘善江【作者单位】北京市农林科学院植物营养与资源研究所,北京100097;北京市农林科学院植物营养与资源研究所,北京100097【正文语种】中文【中图分类】S482.2抗生素是一类由微生物产生,能在低微浓度下选择性地抑制或影响其他生物生命活动的次级代谢产物或其人工衍生物[1]。

畜禽有机肥对土壤-番茄体系作物产量和重金属平衡的影响

畜禽有机肥对土壤-番茄体系作物产量和重金属平衡的影响

畜禽有机肥对土壤-番茄体系作物产量和重金属平衡的影响鲁洪娟;李江遐;陈海燕;李静;倪吾钟【期刊名称】《水土保持学报》【年(卷),期】2014(28)4【摘要】以番茄(Solanum lycopersicum L.)为试材,研究等养分条件下,不同比例畜禽商品有机肥配施化肥对番茄产量、重金属(Cu、Zn、Cd、Pb)含量和重金属田间收支平衡状况的影响。

试验设化肥(CK)、低量有机肥配施化肥(LOM)、中量有机肥配施化肥(MOM)、高量有机肥配施化肥(HOM)4个处理。

结果表明,不同比例有机肥配施化肥对番茄的产量没有显著的影响作用。

化肥和畜禽有机肥是重金属输入的主要来源,单施化肥会引起土壤-番茄体系Zn的亏缺,化肥处理和有机肥处理均有Cd、Pb的积累。

4个处理番茄果实的Cd、Pb含量均低于国家的食品安全标准。

说明适量畜禽商品有机肥配施化肥可取得与单施化肥相当的产量,保持微量元素Zn 的平衡,同时也不会造成番茄果实Cd和Pb超标,是废弃物资源化利用的途径之一。

【总页数】6页(P237-242)【关键词】畜禽商品有机肥;土壤-番茄体系;番茄产量;重金属平衡【作者】鲁洪娟;李江遐;陈海燕;李静;倪吾钟【作者单位】安徽农业大学资源与环境学院;浙江大学环境与资源学院;中国农业大学动物科技学院【正文语种】中文【中图分类】S147.35;X50【相关文献】1.3种畜禽粪便有机肥施用对黄瓜地土壤重金属含量的影响 [J], 邵劲松;黄小洋2.稻油轮作体系施用有机肥对作物产量及土壤综合肥力的影响 [J], 厉宝仙;章日亮;刘晓霞3.商品有机肥对作物产量及土壤与农产品中重金属积累的影响 [J], 谢国雄;王京文;张丹;倪中应;叶永青;徐君4.畜禽商品有机肥与化肥配施对土壤-萝卜系统重金属平衡影响 [J], 孔文杰5.有机肥和土壤调理剂组合对设施土壤氮素和番茄产量的影响 [J], 任立军;赵文琪;陈松岭;李嘉琦;邹洪涛;张玉龙因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

畜禽粪便堆放地土壤中抗生素抗性基因和细菌群落的垂直分布特征

畜禽粪便堆放地土壤中抗生素抗性基因和细菌群落的垂直分布特征

DOI: 10.12357/cjea.20210475韩婉雪, 王凤花, 柏兆海, 李文彦, 王新珍, 马林. 畜禽粪便堆放地土壤中抗生素抗性基因和细菌群落的垂直分布特征[J]. 中国生态农业学报 (中英文), 2022, 30(2): 268−275HAN W X, WANG F H, BAI Z H, LI W Y, WANG X Z, MA L. Vertical distribution of antibiotic resistance genes and bacterial communities in soil of livestock manure stacking site[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2022, 30(2): 268−275畜禽粪便堆放地土壤中抗生素抗性基因和细菌群落的垂直分布特征*韩婉雪1,3, 王凤花2**, 柏兆海1, 李文彦1,3, 王新珍1, 马 林1(1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/中国科学院农业水资源重点实验室/河北省土壤生态学重点实验室 石家庄 050022; 2. 河北师范大学地理科学学院/河北省环境演变与生态建设实验室/河北省环境变化遥感识别技术创新中心/河北省地理科学实验教学示范中心 石家庄 050024; 3. 中国科学院大学 北京 100049)摘 要: 本文通过对养殖场猪粪和鸡粪堆放地0~100 cm 土壤样品的采集和分析, 研究了长期堆放畜禽粪便对土壤中抗生素抗性基因(简称“抗性基因”)和细菌群落结构垂直分布的影响。

定量PCR 结果表明, 与对照土壤相比, 猪粪和鸡粪堆放增加了0~100 cm 土壤中四环素类抗性基因(tetC 、tetG 、tetL 、tetW )、磺胺类抗性基因(sulI 、sulII )以及整合酶基因(intI1)的检出率和检出丰度, 说明粪肥堆放造成堆放地土壤中抗性基因污染。

有机肥对土壤重金属生物有效性影响研究进展

有机肥对土壤重金属生物有效性影响研究进展

有机肥对土壤重金属生物有效性影响研究进展
黄文粤;张清海;林绍霞;何腾兵;林昌虎
【期刊名称】《天津农业科学》
【年(卷),期】2017(023)002
【摘要】随着土壤重金属污染的日益严重,土壤重金属污染问题受到人们广泛关注.如何降低土壤重金属毒害,是现今需要研究的重要问题,而重金属生物有效性是所需研究的重要指标.施肥和耕作方式对重金属生物有效性的影响已有很多研究,但关于有机肥对重金属生物有效性的影响研究还比较少.本文参考了近年来关于有机肥与土壤重金属的相关文献,对土壤重金属生物有效性的概念,生物有效性的影响因素以及有机肥对土壤重金属生物有效性的影响进行了归纳总结,并对今后开展有机肥与土壤生物有效性的研究提出了展望.
【总页数】6页(P26-30,34)
【作者】黄文粤;张清海;林绍霞;何腾兵;林昌虎
【作者单位】贵州大学农学院,贵州贵阳550025;贵州医科大学,贵州贵阳550025;贵州省分析测试研究院,贵州贵阳550025;贵州大学农学院,贵州贵阳550025;贵州医科大学,贵州贵阳550025
【正文语种】中文
【中图分类】X53
【相关文献】
1.生物炭影响土壤重金属生物有效性的研究进展 [J], 朱永琪;董天宇;宋江辉;杨光;陈建华;王海江
2.理化性质对土壤–农作物系统重金属生物有效性影响研究进展 [J], 袁园;
3.土壤胶体对重金属迁移及生物有效性影响的研究进展 [J], 杨士; 卢陈彬; 刘祖文; 张军; 吴梦; 蔡泽祥
4.畜禽粪便有机肥中重金属在不同农田土壤中生物有效性动态变化 [J], 张云青;张涛;李洋;苏德纯
5.蚯蚓对土壤中重金属化学行为及生物有效性影响的研究进展 [J], 周明亮;戴万宏;曹玉红
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禽畜废弃物中的抗生素及其在蔬菜等农作物的富集

禽畜废弃物中的抗生素及其在蔬菜等农作物的富集

禽畜废弃物中的抗生素及其在蔬菜等农作物的富集王虹;蒋卫杰;余宏军;杨学勇【摘要】有机肥作为重要的肥源在有机及可持续农业生产中占有重要地位.但是近些年来,抗生素在畜牧业中的大量使用导致了其在禽畜废弃物中的过量残留,这使得抗生素在“饲料—禽粪—土壤”这一环节中的积累逐渐加重,并通过植物的吸收等方式进入食物链,从而成为威胁人类健康的潜在因素.抗生素含量很可能成为“绿色壁垒”的重要指标,并成为限制我国蔬菜等农产品出口的因素之一.本文综述了禽畜废弃物中的主要抗生素及其降解方式和降解周期,阐述了抗生素对植物生长的影响及在蔬菜等农作物中的富集,并进一步探讨了今后的研究方向.%Organic fertilizer is one of the most important fertilizer sources and plays an important role in sustainable agriculture production. However, recently a large number of antibiotics used in stockbreeding has led excessive residue in livestock wastes. So the antibiotics were accumulated in the circle of feed-manure-soil and came into the food chain through plants absorption. Therefore they became a potential factor threatening human health. The contents of antibiotics may become important index of ' green barrier' and one of the factors limiting the export of vegetable and other agriculture products produced in China. This paper expounds the major antibiotics in the livestock wastes and their degradation pattens and periods. It also expatiates the effects of antibiotics on plant growth and development, and the enrichment of antibiotics in vegetable crops. In addition, the paper further discusses about the research orientation in the future.【期刊名称】《中国蔬菜》【年(卷),期】2011(000)012【总页数】5页(P11-15)【关键词】抗生素;有机肥料;蔬菜作物;综述【作者】王虹;蒋卫杰;余宏军;杨学勇【作者单位】中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京 100081;中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京 100081;中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京 100081;中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】S63我国几千年的农业文明见证了有机肥料在农业中的特殊地位,其在维持土壤肥力、改良土壤结构、提供作物养分等方面起着重要的作用(罗安程和章永松,1999;徐阳春等,2002;赵月平等,2006;周保等,2007)。

畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征研究进展

畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征研究进展

畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征研究进展一、本文概述近年来,随着畜禽养殖业的快速发展,畜禽粪便的产生量也在急剧增加。

这些粪便中往往含有一定量的抗生素和重金属,这些物质的存在不仅会对环境造成污染,还会对人类的健康产生潜在威胁。

特别是,畜禽粪便中还可能携带抗生素和重金属抗性基因,这些抗性基因有可能通过环境介质传播给人体致病菌,增加疾病治疗的难度。

因此,研究畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征,对于评估畜禽粪便的环境风险,指导畜禽粪便的合理利用,保障人类健康和生态环境安全具有重要的理论和实践意义。

本文综述了畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征研究进展。

介绍了畜禽粪便中抗生素和重金属的来源、种类及其环境风险;阐述了畜禽粪便生物处理过程中抗生素和重金属抗性基因的赋存与转归特征,包括堆肥、厌氧消化等生物处理技术的原理、影响因素及其对抗生素和重金属抗性基因的影响;再次,分析了畜禽粪便土地利用过程中抗生素和重金属抗性基因的迁移、转化及其对土壤微生物和植物的影响;探讨了畜禽粪便生物处理与土地利用全过程中抗生素和重金属抗性基因的环境风险及其防控措施。

通过本文的综述,旨在为畜禽粪便的生物处理与土地利用提供科学依据和技术支持,促进畜禽养殖业的可持续发展,保障人类健康和生态环境安全。

二、畜禽粪便中抗生素和重金属抗性基因的来源与分布畜禽粪便中的抗生素和重金属抗性基因主要来源于畜禽养殖过程中使用的抗生素和重金属。

在畜禽养殖中,为了预防和治疗疾病、促进生长,抗生素被广泛使用。

然而,这些抗生素并不能完全被动物体吸收,部分通过粪便和尿液排出,从而进入环境。

饲料和饮水中添加的重金属,如铜、锌、砷等,也会通过类似途径进入环境。

这些抗生素和重金属在畜禽粪便中的分布受到多种因素的影响,包括动物的种类、饲养方式、饲料成分、抗生素和重金属的种类和用量等。

不同有机肥对日光温室土壤剖面硝态氮含量动态变化的影响

不同有机肥对日光温室土壤剖面硝态氮含量动态变化的影响

不同有机肥对日光温室土壤剖面硝态氮含量动态变化的影响肖辉;程文娟;王立艳;潘洁;高贤彪【期刊名称】《植物营养与肥料学报》【年(卷),期】2012(018)001【摘要】采用田间小区试验,研究了不同有机肥对日光温室土壤硝态氮累积、分布及季节性变化的影响。

结果表明,有机肥对设施土壤硝态氮的影响不同季节呈现不同特点,夏季高量有机肥的施用会引起硝酸盐在土壤、蔬菜中的累积,并加剧了硝酸氮向土壤深层的迁移;而冬季却相反,高量有机肥能够降低土壤及蔬菜中硝酸盐的含量,减少硝酸氮向土壤深层迁移。

以猪粪用量(干基)22.5t/hm2的处理为例,在夏季(番茄季),硝态氮在土壤表层(0-10cm)、0—80cm土层和蔬菜中的累积量分别比化肥处理高出56.69%、31.48%和23.94%;而在冬季(芹菜季),比化肥处理降低了67.38%、61.74%和6.26%。

3种有机肥与化肥相比,引起土壤硝态氮周年变化幅度大小顺序为鸡粪〉猪粪〉商品有机肥〉化肥。

因此,有机肥的施用要依据季节性的不同而有所差异,设施土壤对于春季施肥夏季收获的蔬菜有机肥用量不宜过高,而秋季施肥冬季收获的蔬菜有机肥用量可适当增加。

%A field plot experiment was conducted to study the effects of different organic manures on greenhouse soil NO;-N accumulation, distribution and seasonal changes. The results show that the impacts on greenhouse soil NO3 -N are varied with seasons under the application of the organic manures. In summer, high levels of the organ- ic manure applications lead to NO3 -N accumulation in soil and vegetables, and promote the NO3 -N migration to the lower soil depths. On the contrary,high levels of organic manures reduce the NO~ -N contents of soil and vege- tables, and reduce NO3 -N migration to the subsoil in winter. Take the treatment of swine manure with 22.5 t/ha as an example, in 0 -10 cm, 0-80 cm soil depth and tomato, the accumulation of NO3- -N are increased by 56. 69% , 31.48% and 23.94% , respectively, compared with the chemical fertilizer treatment, in summer. But in winter, the accumulation of NO; -N are reduced by 67.38% , 61.74% and 6.26% , in 0 -10 era, 0 -80 cm soil depth and edible celery parts, respectively. Different treatments have different magnitudes of annual variations of soil nitrate. The order from high to low is chicken manure 〉 swine manure 〉commercial organic fertilizer 〉 chemi- cal fertilizer. Therefore, the application amounts of organic manures should be different in different seasons. The vegetable harvested in summer should be appropriate to reduce the application amount. On the contrary, the vegeta- ble harvested in winter could be appropriate to increase the application amount.【总页数】9页(P106-114)【作者】肖辉;程文娟;王立艳;潘洁;高贤彪【作者单位】天津市农业资源与环境研究所,天津300192;天津市农业资源与环境研究所,天津300192;天津市农业资源与环境研究所,天津300192;天津市农业资源与环境研究所,天津300192;天津市农业资源与环境研究所,天津300192【正文语种】中文【中图分类】S158.5;X53【相关文献】1.不同氮肥水平对黄瓜产量、土壤硝态氮累积及土壤水溶液硝态氮含量的影响 [J], 蔡万涛;陈阜;张海林;雷杰;文新亚2.不同有机肥对烤烟叶片硝态氮含量的影响 [J], 魏蒙关;黄平俊;张会芳;张莉3.不同有机肥用量对土壤硝态氮含量及氮素利用率的影响 [J], 井永苹;李彦;张英鹏;罗加法;薄录吉;孙明;仲子文4.氮肥施用对冬小麦氮肥利用率及土壤剖面硝态氮含量动态分布的影响 [J], 刘敏超;曾长立;王兴仁;张福锁5.不同有机肥用量对京郊设施西瓜产量及土壤硝态氮含量累积的影响 [J], 刘立娟; 吴甜甜; 刘慧; 史鑫蕊; 焦玉英; 陈文钊; 孙超因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

3种畜禽粪便有机肥施用对黄瓜地土壤重金属含量的影响

3种畜禽粪便有机肥施用对黄瓜地土壤重金属含量的影响

3种畜禽粪便有机肥施用对黄瓜地土壤重金属含量的影响邵劲松;黄小洋【期刊名称】《江西农业学报》【年(卷),期】2018(030)004【摘要】为研究畜禽粪便有机肥的施用对土壤造成的潜在重金属污染,采用大田模拟试验,研究了3种畜禽粪便有机肥对黄瓜地土壤重金属含量的影响.结果表明:除汞(Hg)外,施用有机肥处理浅层(0~40 cm)重金属含量较对照均有不同程度的降低,其中铅(Pb)和锌(Zn)在0~10 cm层降幅分别为6.95%~40.28%和19.62%~41.57%,镉(Cr)和铜(Cu)在10~20 cm 层降幅分别为5.29%~24.77%和20.69%~47.44%,铬(Cd)和砷(As)在0~20 cm 层降幅分别为18.72%~49.96%和11.62%~29.93%,Cr在30~40 cm层降幅为8.85%~14.23%;在深层(40~100 cm)土壤,重金属Hg含量降幅为43.74%~73.32%;As在40~50 cm层降幅为5.40%~32.71%;Pb在50~70 cm层降幅为29.83%~41.51%,在90~100 cm 层降幅为14.68%~37.03%,Cd 在50~60 cm 和90~100 cm 层降幅分别为1.56%~34.19%和39.84%~60.86%.多因素方差分析表明,Pb、Hg、As、Cd含量与有机肥施用量的关系极显著;Cr、Cu含量与有机肥种类的关系极显著.【总页数】6页(P29-34)【作者】邵劲松;黄小洋【作者单位】农业部农产品质量安全监督检验测试中心,江苏南京210036;苏州农业职业技术学院,江苏苏州215008【正文语种】中文【中图分类】X53【相关文献】1.不同有机肥施用对小青菜产量和土壤重金属含量的影响 [J], 范学臻;胡文友;冒维维;柏文军2.施用沼渣对设施黄瓜及土壤重金属含量的影响 [J], 杨军芳;史建硕;黄少辉;邢素丽;冯伟;李孝兰3.有机肥施用对蔬菜及其土壤环境中重金属含量的影响及健康风险评估 [J], 王忠林;虞轶俊;王紫艳;杨桂玲4.施用生物有机肥对芥蓝及土壤重金属含量影响的研究 [J], 郑少玲;陈琼贤;马磊;梅凤娴;谭炽强5.长期施用有机肥对稻田土壤重金属含量及其有效性的影响 [J], 王开峰;彭娜;王凯荣;谢小立因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

农业土壤中镉污染现状及污染途径分析

农业土壤中镉污染现状及污染途径分析

农业土壤中镉污染现状及污染途径分析庞荣丽;王瑞萍;谢汉忠;郭琳琳;李君【摘要】我国工农业的迅猛发展,对土壤环境造成了不同程度的污染,尤其是镉污染问题已经引起全球的高度重视.本文分析了我国土壤中镉污染现状及镉污染的危害,指出了土壤环境镉评价指标及我国对植物性食品中镉的规定;概括了土壤中镉污染的主要途径,并对减少土壤中镉污染途径提出了建议,以便更好地推动重金属污染土壤的修复与治理技术研究的发展.【期刊名称】《天津农业科学》【年(卷),期】2016(022)012【总页数】5页(P87-91)【关键词】农业土壤;镉;危害;污染途径【作者】庞荣丽;王瑞萍;谢汉忠;郭琳琳;李君【作者单位】中国农业科学院郑州果树研究所,农业部果品质量安全风险评估实验室(郑州),河南郑州450009;中国农业科学院郑州果树研究所,农业部果品质量安全风险评估实验室(郑州),河南郑州450009;中国农业科学院郑州果树研究所,农业部果品质量安全风险评估实验室(郑州),河南郑州450009;中国农业科学院郑州果树研究所,农业部果品质量安全风险评估实验室(郑州),河南郑州450009;中国农业科学院郑州果树研究所,农业部果品质量安全风险评估实验室(郑州),河南郑州450009【正文语种】中文【中图分类】S156土壤是生态环境的重要组成部分,也是人类赖以生存的物质基础。

然而,随着我国工农业的快速发展,矿产资源的不合理开采,以及农业生产中污水灌溉、化肥的不合理使用、畜禽养殖等,导致了土壤重金属的污染逐步加剧。

镉是环境中毒性最强的5毒(汞、铅、镉、砷、铬)元素之一,同时由于镉在土壤中不易迁移,镉对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程,土壤一旦受到镉污染就很难恢复,对镉污染土壤及修复的研究目前是土壤环境研究的热点[1-2]。

本研究拟从土壤镉污染现状及评价指标、土壤镉污染的危害及我国对植物性食品中镉的规定、土壤中镉污染的主要途径等方面着手,全面分析农业土壤中镉污染来源及其危害性,并对减少土壤中镉污染途径提出建议,以期为更好地推动重金属镉污染土壤的修复与治理技术研究提供参考依据。

畜禽粪便有机肥中重金属在水稻土中生物有效性动

畜禽粪便有机肥中重金属在水稻土中生物有效性动

第36卷第2期2016年2月环㊀境㊀科㊀学㊀学㊀报㊀ActaScientiaeCircumstantiaeVol.36,No.2Feb.,2016基金项目:国家自然科学基金项目(No.41271488);公益性行业(农业)科研专项(No.200903015)SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.41271488)andtheSpecialFoundforAgro⁃scientificResearchinthePublicInterest(No.200903015)作者简介:董同喜(1991 ),女,E⁃mail:dongtongxi@cau.edu.cn;∗通讯作者(责任作者),E⁃mail:dcsu@cau.edu.cnBiography:DONGtongxi(1991 ),female,E⁃mail:dongtongxi@cau.edu.cn;∗Correspondingauthor,E⁃mail:dcsu@cau.edu.cnDOI:10.13671/j.hjkxxb.2015.0450董同喜,张涛,李洋,等.2016.畜禽粪便有机肥中重金属在水稻土中生物有效性动态变化[J].环境科学学报,36(2):621⁃629DongTX,ZhangT,LiY,etal.2016.Bioavailabilitydynamicsofheavymetalsinmanureandtheireffectonuptakeofrice[J].ActaScientiaeCircumstantiae,36(2):621⁃629畜禽粪便有机肥中重金属在水稻土中生物有效性动态变化董同喜,张涛,李洋,苏德纯∗中国农业大学资源与环境学院,北京㊀100193收稿日期:2015⁃03⁃30㊀㊀㊀修回日期:2015⁃05⁃04㊀㊀㊀录用日期:2015⁃05⁃04摘要:通过土壤淹水培养试验和土壤淹水培养不同时间后同时开始的水稻生物盆栽试验,研究不同畜禽粪便有机肥中Cu㊁Zn㊁Cd㊁Pb在水稻土中生物有效性动态变化以及与等量重金属无机盐的差异,明确不同畜禽粪便有机肥中不同重金属生物有效性差异及动态变化规律.结果表明,水稻土施入畜禽粪便有机肥后30 60d内,畜禽粪便有机肥处理土壤溶液中重金属含量显著低于等量重金属无机盐处理,重金属无机盐处理土壤溶液中Cu㊁Zn㊁Cd㊁Pb的含量分别是鸡粪处理的2.4倍㊁3.1倍㊁3.9倍和327.3倍,分别是猪粪处理的2.0倍㊁2.2倍㊁15.6倍和4.0倍.60d后畜禽粪便有机肥处理和对应等量重金属无机盐处理土壤溶液中Cu㊁Zn㊁Cd㊁Pb的含量变的无差异.不同施用时间的畜禽粪粪便有机肥处理水稻体内Cu㊁Zn㊁Pb含量均显著低于对应的等量重金属无机盐处理,施用畜禽粪肥处理降低了土壤中Cu的生物有效性.畜禽粪便有机肥中重金属的生物有效性随施用后不同时间的变化呈现先升高后降低再升高规律,在施用后2个月时畜禽粪便有机肥中重金属的生物有效性最低,只相当于对应的等量重金属无机盐的13.0% 30.0%.关键词:畜禽粪便有机肥;水稻土;重金属;生物有效性;动态变化文章编号:0253⁃2468(2016)02⁃621⁃09㊀㊀㊀中图分类号:X53㊀㊀㊀文献标识码:ABioavailabilitydynamicsofheavymetalsinmanureandtheireffectonuptakeofriceDONGTongxi,ZHANGTao,LIYang,SUDechun∗CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193Received30March2015;㊀㊀㊀receivedinrevisedform4May2015;㊀㊀㊀accepted4May2015Abstract:BioavailabilitydynamicsofCu,Zn,CdandPbinmanureandthedifferencesbetweendifferentmanuresandinorganicsaltswerestudiedindifferentincubationtimeinpaddypotexperiments.Resultsindicatedthattheamountofheavymetalsinsoilsolutionofinorganicsalttreatmentsweresignificantlyhigherthanthecorrespondingtreatmentsamendedwithmanurewithin30 60days.Forchickenmanuretreatment,theconcentrationsofCu,Zn,CdandPbinsoilsolutionofinorganicsaltstreatmentwere2.4,3.1,3.9and327.3timesthemanuretreatmentduringincubation,respectively.Forswinemanuretreatment,concentrationsofCu,Zn,CdandPbinsoilsolutionofinorganicsalttreatmentwere2.0,2.2,15.6and4.0timestheswinemanuretreatmentduringincubation,respectively.Therewerenosignificantdifferencesbetweeninorganicsaltstreatmentandmanuretreatmentafter60days.ConcentrationsofCu,ZnandPbinriceofinorganicsalttreatmentweresignificantlyhigherthanthecorrespondingtreatmentsamendedwithmanure.Thebioavailabilityofmajorheavymetalsinmanurewaslessthanthatinsalts.ApplicationoforganicmanurereducedthebioavailabilityofCuinsoil.Itwasfoundthatconcentrationsofheavymetalsinplantincreasedfirstandthendecreased,andfinallyincreasedagainwiththeincubationtime.Theconcentrationreducedtominimumintheorganicfertilizationtreatmentat2monthsoftreatment,anditwasonlyabout13.0% 30.0%ofinorganicsalttreatment.Keywords:pigandchickenmanure;paddysoil;heavymetal;bioavailability;dynamic环㊀㊀境㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀学㊀㊀报36卷1㊀引言(Introduction)规模化集约化养殖中普遍使用含有重金属元素的饲料添加剂,由于畜禽对于重金属的吸收利用率极低,饲料添加剂中大部分重金属会随粪便排出体外(Kornegayetal.,1976;Cangetal.,2004;LiandChen,2005).有研究表明,我国农田土壤中重金属的重要来源之一为畜禽粪便有机肥的施用(Luoetal.,2009),我国鸡粪中Zn㊁Cu㊁Cr㊁Cd㊁Ni的超标率为21.3% 66.0%,猪粪中超标率为10.3% 69.0%,牛粪中超标率为2.4% 38.1%(刘荣乐等,2005).研究表明,畜禽粪便有机肥的施用对土壤以及植物体中重金属有显著影响(Zhouetal.,2005),植物对有机肥中不同重金属元素的吸收富集能力也存在显著差异.被作物吸收的部分重金属会经食物链最终进入人体,从而对人类健康产生威胁.近年来 镉米 等事件的发生,水稻土的重金属污染状况备受关注,有研究表明,在水稻田上施用猪粪带入土壤的Cd可达到0.14mg㊃kg-1,使水稻精米中Cd含量超过食品安全标准,但不同土壤上稻米重金属超标时土壤猪粪负荷存在明显差异(Lietal.,2009).水稻土特殊的土壤条件和有机肥种类都会对重金属的生物有效性产生影响,研究表明,稻田淹水导致土壤Cd由交换态向低活性组分转化,添加有机物料可增强土壤还原作用,进一步降低Cd的活性(KashemandSingh,2004),从而显著降低水稻糙米中Cd的含量.Garcia(Garcia⁃mina,2006)的研究也指出,有机质中的胡敏酸等固相大分子能提供更多与Cd的吸附位点从而固定Cd,降低其迁移性和生物有效性.但也有研究表明,水田土壤中施用有机肥会带入大量的DOM,它与Cd2+的螯合则提高了Cd的活性和在土壤中的迁移能力,施用有机肥后,能够显著增加根际及土壤中交换态及有机结合态Cd含量,是对照的2倍之多(姚丽贤等,2008).王艮梅等的盆栽试验也表明,施用绿肥和猪粪后,黑麦草体内的Cu含量明显提高(王艮梅和周立祥,2003).葛滢等的研究则表明,Cd的活性在添加有机物料的淹水土壤中因土壤类型㊁有机物料成分㊁嫌气分解时段等不同而不同(葛滢等,2009).外源有机物料对水稻土中重金属生物有效性的影响不同研究结果存在显著差异,需要进一步的深入探究.畜禽粪便有机肥中的重金属存在于有机物中,随有机物在土壤中的逐步分解,其中的重金属与有机物结合形态及生物有效性也会发生与进入土壤的重金属无机盐有明显区别的转化.本文采用不同时间的培养试验和后续的生物盆栽试验,研究不同畜禽粪便有机肥中的重金属在水稻土中的生物有效性随时间的动态变化以及与等量重金属无机盐的差异,明确不同畜禽粪便有机肥中重金属在水稻土中的生物有效性差异及随时间的动态变化规律,为安全利用畜禽粪便有机肥,降低水稻对重金属的吸收,科学确定土壤由不同有机肥料带入的重金属的负荷,客观评价畜禽粪便有机肥中重金属进入土壤后的生态风险提供依据.2㊀材料与方法(Materialsandmethods)2.1㊀试验材料供试水稻土取自湖南长沙县干杉乡(113ʎ12ᶄ00ᵡE,28ʎ08ᶄ18ᵡN),土壤为红黄泥,土壤机械组成2 0.2mm4.99%㊁0.2 0.02mm28.57%㊁0.02 0.002mm37.69%㊁﹤0.002mm28.75%.试验用畜禽粪便有机肥采自河北石家庄集约化养殖场;土壤和堆沤腐熟后的畜禽粪便有机肥分别风干并过4mm筛备用.土壤和有机肥的基础理化性质及重金属含量见表1.表1㊀供试土壤和有机肥料的基础理化性质及重金属含量Table1㊀Physico⁃chemicalpropertiesandheavymetalcontentsofthesoilsandmanures有机肥料pH有机质/(g㊃kg-1)Cu/(mg㊃kg-1)Zn/(mg㊃kg-1)Pb/(mg㊃kg-1)Cd/(mg㊃kg-1)土壤6.033.332.6114.036.30.27鸡粪7.1312.9106.64485.0144.82.53猪粪8.6317.7236.0522.025.13.482.2㊀试验设计2.2.1㊀土壤培养试验㊀风干过筛的水稻土上分别施入质量分数为2%的猪粪㊁2%的鸡粪和与2%的猪粪和鸡粪中重金属含量相同的用CuSO4㊁ZnSO4㊁2262期董同喜等:畜禽粪便有机肥中重金属在水稻土中生物有效性动态变化CdSO4㊁C4H6O4Pb配成的重金属无机盐溶液4个处理,每个处理3次重复,每盆装土1kg,在长㊁宽㊁高分别为13cm㊁13cm㊁16cm的塑料盆中进行淹水培养180d.培养前把每盆的土壤与施入的有机肥或重金属无机盐溶液充分混匀,实验开始前在盆中预先埋入土壤溶液提取器取样探头(荷兰RhizosphereResearchProducts公司,19.21.21F),培养期间每隔30d抽取各处理土壤溶液.2.2.2㊀水稻生物盆栽试验㊀风干过筛的水稻土上分别施入2%的猪粪㊁2%的鸡粪和与2%的猪粪和鸡粪中重金属含量相同的用CuSO4㊁ZnSO4㊁CdSO4㊁C4H6O4Pb配成的重金属无机盐溶液,在长㊁宽㊁高分别为13cm㊁13cm㊁16cm的塑料盆中进行不同时间的淹水预培养,每盆装土1kg.把每盆的土壤与施入的有机肥或重金属无机盐溶液充分混匀,进行不同时间的预培养后同时开始水稻生物盆栽试验,对照和无机盐处理种水稻前不进行预培养.试验共设13个处理,分别为:①对照,不施有机肥和重金属无机盐(CK);②施与2%鸡粪(质量分数,下同)等量重金属水溶性无机盐(JY);③施鸡粪2%,预培养0d(J0);④施鸡粪2%,预培养1个月(J1);⑤施鸡粪2%,预培养2个月(J2);⑥施鸡粪2%,预培养4个月(J4);⑦施鸡粪2%,预培养6个月(J6);⑧施与2%猪粪(质量分数,下同)等量重金属水溶性无机盐(ZY);⑨施猪粪2%,预培养0d(Z0);⑩施猪粪2%,预培养1个月(Z1); 施猪粪2%,预培养2个月(Z2); 施猪粪2%,预培养4个月(Z4); 施猪粪2%,预培养6个月(Z6).每个处理3次重复.为保证水稻生长有充足养分,各处理土壤均施入尿素㊁KCl和Ca(H2PO4)2,加入量分别为N:0.15g㊃kg-1,K2O:0.15g㊃kg-1,P2O5:0.1g㊃kg-1.水稻土保持淹水状态.对照和各预培养后的土壤上同时种植水稻(OryzasativaL.),水稻品种为准两优608,每盆5株.水稻生长时保持土壤淹水,水面1cm,温室温度控制在20 28ħ.2.3㊀样品采集土壤溶液采集:培养试验开始时和之后每隔30d,分别抽取无机盐溶液处理和畜禽粪肥处理的土壤溶液10mL,加入10%优级纯硝酸10mL并充分混匀冷藏待测.植物样品采集:水稻生长60d后收获,收取地上部分鲜样称重后,用自来水和去离子水洗净,90ħ杀青1h,65ħ烘干至恒重.称干重后,粉碎混匀,待测.2.4㊀测定项目与方法土壤溶液中重金属含量的测定,将所提取土壤溶液过0.4μm滤膜,然后用4%硝酸(优级纯)稀释5倍,用电感耦合等离子体质谱法(安捷伦ICP⁃MS7700)测定溶液中Zn㊁Cu㊁Cd㊁Pb含量.水稻收获后,测定其鲜重㊁干重㊁水稻植株中重金属含量,重金属的测定方法:称取样品0.250xg于消解罐,加浓硝酸(优级纯)8mL,加盖浸泡过夜,用微波消解仪(美国CEM公司,MARS5)消解后,完全转移至50mL容量瓶中,用去离子水定容,1%硝酸(优级纯)稀释5倍,电感耦合等离子体质谱法(安捷伦ICP⁃MS7700)测定溶液中Zn㊁Cu㊁Cd㊁Pb含量.样品分析测试过程加入空白及国家标准植物样(GBW10046)进行质量控制.2.5㊀数据分析数据分析软件采用MicroExcle2003㊁SASV8.0和SigmaPlot10.0.3 试验结果(Results)3.1㊀施用不同畜禽粪便有机肥后水稻土土壤溶液中重金属含量动态变化重金属在土壤溶液中通常以离子和络合离子形态存在,易被植物直接吸收利用(Lietal.,2009),土壤溶液中的重金属含量高低直接反映重金属的生物有效性高低.图1a是水稻土施用不同畜禽粪便有机肥和对应等量重金属无机盐后不同时期土壤溶液中Cu含量的动态变化,由图看出,随培养时间延长,猪粪和鸡粪处理土壤溶液中Cu含量均呈现逐渐降低的规律,与之对应的重金属无机盐处理土壤溶液中Cu含量在培养的前30 60d内迅速下降,这说明水稻土对水溶态重金属Cu离子的吸附转化主要发生在培养初期.培养开始时与猪粪等量重金属无机盐处理土壤溶液中Cu含量是猪粪处理的2.0倍,30d时只有猪粪处理的1.6倍,说明在培养初期,两个处理的相对变化幅度都很大.培养60d后,猪粪处理与对应无机盐处理的土壤溶液中Cu含量变的无明显差异,此时两个处理土壤溶液中的Cu绝大部分被土壤吸附或转化成了络合态,溶液中Cu离子含量均很低;培养开始时与鸡粪等量重金属无机盐处理土壤溶液中Cu含量是鸡粪处理的2.4倍,培养开始后的30d内,与鸡粪等量重金属无机326环㊀㊀境㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀学㊀㊀报36卷盐处理的土壤溶液中Cu含量迅速下降,培养30d时,鸡粪处理与对应等量重金属无机盐处理的土壤溶液中Cu含量已无明显差异.由于鸡粪比猪粪中Cu含量低1倍多,使得与鸡粪等量重金属无机盐处理的土壤溶液中Cu含量下降比与猪粪对应等量重金属无机盐相比更为迅速.与培养开始时相比,培养180d时猪粪处理㊁鸡粪处理㊁与猪粪等量重金属无机盐处理㊁与鸡粪等量重金属无机盐处理土壤溶液中的Cu含量分别比开始时降低了81%㊁98%㊁90%和83%.施用畜禽粪便有机肥后土壤溶液中Cu含量下降主要是固相有机物和土壤对其有吸附作用所致(王艮梅和周立祥,2003).图1 水稻土施用不同畜禽粪便有机肥后土壤溶液中重金属含量的动态变化Fig.1㊀Variationsofheavymetalsinsoilsolutionduringincubation㊀㊀图1b是不同处理土壤溶液中Zn含量的动态变化,由图看出,随培养时间延长,猪粪和鸡粪处理土壤溶液中Zn含量均呈现先降低然后波动性趋于平稳的规律.与之对应的等量重金属无机盐处理土壤溶液中Zn含量在培养的前30 60d内迅速下降,之后和对应有机肥一样,随培养时间延长也呈平稳的波动性变化.与培养开始时相比,培养180d时猪粪处理㊁鸡粪处理㊁与猪粪等量重金属无机盐㊁与鸡粪等量重金属无机盐处理土壤溶液中的Zn含量比开始时分别降低了71%㊁60%㊁70%和66%.在培养0㊁30㊁60㊁90㊁120㊁150㊁180d时,与猪粪等量重金属无机盐处理土壤溶液中Zn含量分别是猪粪处理的2.2㊁6.0㊁0.9㊁0.7㊁0.4㊁2.4㊁2.3倍.与鸡粪等量重金属无机盐处理土壤溶液中Zn含量是鸡粪处理的3.1㊁1.5㊁2.4㊁2.3㊁1.9㊁1.0㊁2.7倍.即使在培养试验的末期,各处理土壤溶液中Zn含量仍较高.这主要是由于各处理Zn的施入量较大(见表1),同时土壤对Zn吸附能力相对较弱所致;图1c是不同处理土壤溶液中Cd含量的动态变化,由图看出,随培养时间的延长,猪粪和鸡粪处理土壤溶液中Cd含量均呈平稳降低的规律.培养开始时与猪粪等量重金属无机盐处理㊁与鸡粪等量重金属无机盐处理的土壤溶液中Cd含量分别是对应猪粪处理和鸡粪处理的15.6㊁3.9倍,之后的30d内土壤溶液中Cd含量迅速下降,培养30d时与对应有机肥处理的土壤溶液中Cd含量无明显差异.这主要是由于水稻土在淹水的还原性条件下,外源Cd易产生难溶性CdS,从而降低了土壤溶液中Cd含量(戴树桂,2006).与培养4262期董同喜等:畜禽粪便有机肥中重金属在水稻土中生物有效性动态变化开始时相比,培养180d时猪粪处理㊁鸡粪处理㊁与猪粪等量重金属无机盐处理㊁与鸡粪等量重金属无机盐处理土壤溶液中的Cd含量分别降低了89%㊁80%㊁99%和97%,无机盐处理的土壤溶液中Cd含量的降低幅度均高于畜禽粪便有机肥处理,这可能是由于有机肥产生的DOM抑制了土壤对Cd的吸附,增加了Cd以水溶态存在的比例(陈同斌和陈志军,2006).图1d是不同处理土壤溶液中Pb含量的动态变化,由图可看出,随着时间的延长,猪粪和鸡粪处理土壤溶液中Pb含量呈平缓的波动性变化.对应无机盐处理土壤溶液中Pb含量则在培养的前60d内迅速下降或波动性下降,之后和对应有机肥一样随培养时间延长呈平稳的波动性逐渐降低.培养开始时与猪粪等量重金属无机盐处理的土壤溶液中Pb含量是猪粪处理的4.0倍,培养60d后,猪粪处理与对应等量重金属无机盐处理的土壤溶液中Pb含量变的无差异;培养开始时与鸡粪等量重金属无机盐处理土壤溶液中Pb含量是鸡粪处理的327.3倍,培养60d后,鸡粪处理与对应等量重金属无机盐处理的土壤溶液中Pb含量变的无明显差异.与培养开始时相比,培养180d时,与猪粪等量重金属无机盐处理和与鸡粪等量重金属无机盐处理的土壤溶液中Pb含量分别降低了45%㊁85%.猪粪㊁鸡粪处理的土壤溶液中已检测不到Pb的存在.3.2㊀施用不同种类和不同培养时间畜禽粪便有机肥对水稻生长的影响表2为水稻土壤上分别施用预培养不同时间的不同畜禽粪便有机肥和等量的对应重金属无机盐水稻生长60d时地上部鲜重和干重.从表2可以看出,预培养1到6个月的鸡粪处理及对照处理水稻地上部干重之间差异不显著,预培养2个月的鸡粪处理地上部干重高于无机盐处理和不预培养的处理.预培养不同时间的猪粪处理水稻地上部干重之间差异也不显著,但除不预培养的处理外均显著高于对照和无机盐处理.水稻地上部鲜重也有相似的规律,但不同处理间变化更大.虽然所有土壤上均施用了无机养分,但除个别不预培养的有机肥处理外,施用2种畜禽粪便有机肥处理水稻苗期地上部鲜重和干重都比重金属无机处理增加.表明有机肥的施用促进了水稻生长.相同重金属含量的土壤上,植物的生物量对重金属含量会产生影响,生物量增加会对植物体内重金属含量产生稀释效应,降低则会产生浓缩效应.本试验中水稻地上部干重除个别不预培养的有机肥处理外,其它不同有机肥处理间差异不显著,因此水稻体内重金属含量的差异可以反映其被植物吸收的能力和土壤中重金属的生物有效性差异.表2 施用不同畜禽粪便有机肥和等量重金属无机盐对水稻生物量的影响Table2㊀Effectofdifferentmanuretreatmentsonthebiomassofriceg㊃pot-1不同处理与培养时间鸡粪处理猪粪处理鲜重干重鲜重干重CK11.3ʃ1.6c2.6ʃ0.2ab11.3ʃ1.6b2.6ʃ0.2b无机盐14.1ʃ1.5bc2.5ʃ0.4b13.8ʃ0.2b2.7ʃ0.1b0个月11.2ʃ2.0c1.8ʃ0.3c15.6ʃ1.6ab2.9ʃ0.4ab1个月16.1ʃ1.3ab2.6ʃ0.4ab19.4ʃ0.9a3.1ʃ0.1a2个月20.3ʃ1.0a3.3ʃ0.3a17.4ʃ0.4a3.3ʃ0.1a4个月14.3ʃ1.1b2.6ʃ0.7ab15.3ʃ1.2ab3.1ʃ0.3a6个月15.7ʃ0.7ab2.7ʃ0.4ab18.9ʃ2.6a3.4ʃ0.1a㊀㊀注:相同土壤㊁相同有机肥及对应无机盐比较,无共同字母表示差异达到显著性(α=0.05),Differentlatterinthesametreatmentrepresentsignificantdifference(α=0.05).3.3㊀施用不同种类和不同培养时间畜禽粪便有机肥对水稻吸收重金属的影响图2是施用不同畜禽粪便有机肥并预培养不同时间处理和等量对应重金属无机盐处理水稻体内不同重金属含量变化.在生物量无显著差异条件下,水稻植株体内重金属含量的变化可以反映所施畜禽粪便有机肥中重金属生物有效性的高低.图2a是不同畜禽粪便有机肥处理水稻体内Cu的含量变化,从图中可以看出,施用与畜禽粪便有机肥中重金属含量相同的水溶性重金属无机盐处理的水稻体内Cu含量最高,施用畜禽粪便有机肥后分别预培养0㊁1㊁2㊁4㊁6个月的处理,水稻体内Cu含量随有机肥预培养时间的延长呈现先升高然后下降到最低,之后又再升高的规律.在相同Cu施用量条件下,施用鸡粪后预培养不同时间的处理水稻体内Cu含量为对应无机盐处理的17% 55%,施用鸡粪预培养4个月的处理水稻体内Cu含量最低,仅相当于对应无机盐处理的17%,培养2个月的处理与4个月无显著差异,且均显著低于不是有机肥和重金属无机盐的对照;施用猪粪处理的水稻体内Cu含量分别是对应无机盐处理的28% 92%,施用猪粪预培养2个月的处理中水稻体内重金属含量最低,仅相当于对应无机盐处理的28%.这表明在水稻土上鸡粪和猪粪中Cu的生物有效性均小于等量Cu无526环㊀㊀境㊀㊀科㊀㊀学㊀㊀学㊀㊀报36卷机盐,施用后不同时间段生物有效性也存在显著差异,施用后2 4个月时2种有机肥中Cu的生物有效性最低.图2 不同畜禽粪便有机肥处理对水稻吸收不同重金属的影响(同种有机肥不同预培养时间㊁对应无机盐以及对照之间比较,无共同字母表示差异达到显著性(α=0.05))Fig.2㊀Effectsofdifferentmanuretreatmentsonheavymetalsuptakebyriceinpaddysoil(Differentlettersinthesametreatmentrepresentsignificantdifference(α=0.05))㊀㊀图2b是不同畜禽粪便有机肥处理水稻体内Zn的含量,从图中可以看出,施用与畜禽粪便有机肥中重金属含量相同的水溶性重金属无机盐处理的水稻体内Zn含量最高.施用鸡粪培养0㊁1㊁2㊁4㊁6个月的处理,水稻体内Zn含量随预培养时间延长呈现先降低后升高的规律,施用鸡粪预培养不同时间的处理水稻体内Zn含量是对应无机盐处理的20% 75%,在培养2个月时为最低值20%,培养2个月㊁空白对照和培养4个月的处理之间差异不显著;施用猪粪预培养处理的水稻体内Zn含量是对应无机盐处理的24% 39%,培养2个月的处理水稻体内Zn含量最低,仅是对应无机盐处理的24%.这表明在水稻土上鸡粪和猪粪中Zn的生物有效性也均小于等量Zn无机盐,施用后不同时间段生物有效性也存在显著差异,施用后2个月时鸡粪和猪粪中Zn的生物有效性最低.图2c是不同畜禽粪便有机肥处理水稻体内Cd的含量,从图中可以看出,与鸡粪等量重金属无机盐处理的水稻体内Cd含量与施用鸡粪并培养4㊁6个月的处理水稻体内含Cd量无明显差异,均显著高于其他处理.施用鸡粪不预培养的处理水稻体内Cd含量最低,仅相当于与对应无机盐处理的12%.施用鸡粪预培养4个月处理的水稻体内Cd含量最高;施用猪粪预培养不同时间的水稻体内Cd含量是对应无机盐处理的17% 266%.施用猪粪不预培养的处理水稻体内Cd含量最低,仅相当于对应无机盐处理的约11%.对照㊁施用猪粪不预培养和培养2个月处理的水稻体内Cd含量无显著差异.施用猪粪预培养4和6个月的处理水稻体内Cd含量显著增加,预培养6个月处理中水稻体内Cd含量达到最高值.这表明,在水稻土上未培养的鸡粪和猪粪中Cd的生物有效性低于等量Cd无机盐,而培养6个月的鸡粪和猪粪中Cd的生物有效性高于等量Cd无机盐,施用后4㊁6个月时鸡粪中Cd的生物有效性最高,施用后6个月时猪粪中Cd的生物有效性最高.图2d是不同畜禽粪便有机肥处理水稻体内Pb的含量,从图中可以看出,施用与畜禽粪便有机肥中重金属含量相同的水溶性重金属无机盐处理的水稻体内Pb含量最高,显著高于其他处理.施用鸡6262期董同喜等:畜禽粪便有机肥中重金属在水稻土中生物有效性动态变化粪预培养2个月处理水稻体内Pb含量最低,仅相当于对应无机盐处理的25%,施用鸡粪预培养不同时间的处理水稻体内Pb含量是与鸡粪等量重金属无机盐处理的25% 67%.施用猪粪预培养0㊁1㊁2㊁4㊁6个月的处理,水稻体内Pb含量随预培养时间延长呈现先降低后升高的规律,施用猪粪预培养不同时间的水稻体内Pb含量为对应无机盐处理28%72%,施用猪粪预培养4个月的处理水稻体内Pb含量最低,仅相当于对应无机盐处理的28%,施用猪粪预培养2个月处理水稻体内Pb含量也很低,与预培养4个月的无显著差异.这表明水稻土上鸡粪和猪粪中Pb的生物有效性均小于等量Pb无机盐,施用后不同时间段生物有效性也存在显著差异,施用后2个月时鸡粪中Pb的生物有效性最低,施用后4个月时猪粪中Pb的生物有效性最低.4 讨论(Discussion)4.1㊀施用畜禽粪便有机肥和对应重金属无机盐后水稻土土壤溶液中重金属含量及生物有效性差异土壤溶液中的重金属可以直接被植物吸收利用,其含量高低表示可被植物直接吸收的重金属的多少.重金属的无机盐施入水稻土后,其土壤溶液中重金属含量在培养初期远远高于对应等量重金属含量的畜禽粪便有机肥处理,这是因为畜禽粪便有机肥中重金属主要是以有机结合态㊁碳酸盐结合态㊁铁锰氧化物结合态等形式存在(王玉军等,2009),水溶态所占比例很小.随着培养时间的延长,重金属无机盐处理土壤溶液中重金属含量及其生物有效性随时间延长而降低,是外源重金属在土壤中的重新分配即 老化 过程所致(McLaughlin,2001;LockandJanssen,2003).本试验培养期内,重金属无机盐处理的土壤溶液中Cu㊁Zn㊁Cd含量先是迅速降低,然后是缓慢下降,最终降至与对应畜禽粪便有机肥处理无明显差异.有研究表明,培养初期可交换Cu迅速减少,180d后不再有明显变化,外源Cu由表面易提取形态逐渐向内转化生成难提取状态(周世伟,2007).外源可溶性重金属进入土壤后,先是向交换态和碳酸盐结合态转化,然后向铁锰氧化物结合态转化,最后转化为有机结合态等(莫争等,2002).畜禽粪便有机肥中重金属进入土壤后则不同,由于其本身所含水溶态重金属比例较小,培养初期土壤溶液中含量明显低于对应无机盐处理,之后缓慢降低或小幅波动性变化.这种平缓的变化是有机肥中重金属随有机肥矿化向土壤溶液中缓慢释放金属离子再 老化 的综合结果.不同培养时间的畜禽粪便有机肥处理水稻体内重金属含量普遍低于对应无机盐处理,这与土壤溶液中的规律一致,表明无机盐中重金属的生物有效性均高于不同施用时间段的畜禽粪便有机肥中重金属的生物有效性.不同形态重金属的植物有效性依次为水溶态>可交换态>有机络合态>>残渣态(钱进等,1995),水溶性无机盐中重金属进入土壤后,经历 老化 过程,虽然水溶态含量下降,但转化生成的可交换态也可以被植物直接吸收利用,而因此在本试验中,虽然施用有机肥和对应重金属无机盐培养30 60d后土壤溶液中重金属含量已无显著差异,但生物盆栽试验中无机盐处理水稻体内重金属含量仍是最高.4.2㊀畜禽粪便有机肥中重金属的生物有效性畜禽粪便有机肥中大部分的Cd㊁Cu㊁Zn是以有机结合态形式存在的,水溶态㊁交换态含量一般很低(Bolanetal.,2003a;JacksonandBertsch,2001).有研究发现,猪粪有机肥中Cu㊁Zn㊁Pb㊁Cd交换态分配系数分别为10.4%㊁0.30%㊁10.8%和2.50%,结合态的分配系数依次为30.36%㊁52.31%㊁26.8%%和54.2%(郑国砥等,2005).根据重金属被植物吸收的难易程度,通常将水溶态㊁交换态归为生物可利用形态,结合态归为潜在可利用形态,残渣态则为不可利用形态(雷鸣等,2007).图2中,畜禽粪便有机肥处理的水稻体内的Cu㊁Zn㊁Pb含量均低于对应等量重金属无机盐处理,其中有机肥处理的水稻体内Cu㊁Zn㊁Pb含量仅相当于无机盐处理的17% 92%.图2a中施用畜禽粪便有机肥处理的水稻体内Cu含量除培养1个月外均低于不添加任何重金属的对照,表明施用有机肥还降低了原土壤中Cu的生物有效性;有研究也表明施用畜禽粪便有机肥后促进土壤对重金属离子的吸附和络合,降低了重金属的生物有效性(Bolanetal.,2003b).1g厌氧发酵的消化粪便固体可以固定1.4mmolCu和0.6mmolZn,从而降低其移动性和生物可利用性(Artolaetal.,2000).胡美玲等的小麦盆栽试验结果表明,施用1%㊁3%有机肥对Cu具有稳定化作用,降低其生物有效性,并且1%有机肥的稳定化作用最显著,本试验施用2%有机肥介于中间(胡美玲等,2012).但也有一些研究结果与之相反,长期施用猪厩肥明显726。

有机肥对土壤中抗生素降解的促进作用的研究的论文

有机肥对土壤中抗生素降解的促进作用的研究的论文

有机肥对土壤中抗生素降解的促进作用的研究的论文有机肥对土壤中抗生素降解的促进作用的研究的论文随着抗生素应用范围和使用频率的不断增加,抗生素对环境的污染问题逐渐受到人们的重视。

众多研究表明,农田土壤是人类处方药抗生素和兽用抗生素的主要归宿地,抗生素主要通过排泄物、生活垃圾、污水、城市污泥和伺养场垃圾等作为肥料伴随施用进人土壤。

据报道,土壤中检测出抗生素的残留量可在μg/kg 级至g/kg级之间变化。

一些调查与试验表明,农田土壤中的抗生素可被作物吸收,并可能对作物生长产生影响。

另外,进人土壤等环境中的抗生素还可致环境微生物产生抗药性,对人类的公共健康构成潜在威胁。

因此,防止农田土壤中抗生素的污染、加速进人土壤中抗生素的降解是避免抗生素对农作物和人类产生危害的重要途径。

抗生素属于有机物,可通过各种方式降解,但其降解速率与抗生素种类、环境条件等有关。

一些试验表明,残留在畜禽粪便中的抗生素可在堆肥过程中发生显著的降解。

微生物是环境中抗生素降解的主要推手,施肥是农田培肥的重要措施,施用有机肥常可增强土壤微生物活性,从而有可能影响土壤中抗生素的降解。

为此,设置了施用不同量有机肥的盆栽试验,以探讨有机肥施用对土壤中抗生素降解的可能作用。

1材料与方法1. 1试验材料供试土壤采自浙江省绍兴市柯桥区,为青紫泥田(属水稻土土类),采样深度为0~15cm。

该土样有机碳含量为19.2 g/kg,pH为6. 13,质地为粘壤土,土壤有效P含量为8.76 mg/kg,有效K为98 mg/kg。

检测表明,试验前土壤无恩诺沙星、磺酸二甲嘧啶和泰乐菌素等抗生素检出,但含少量土霉素残留(含量为38. 6 μg/kg)。

土样在试验前风干、混匀,过5 mm土筛。

1.2试验方法试验共设4个处理,分别为(I ) CIA(对照):不添加抗生素,未施用有机肥;(II) ANT抗生素处理):添加土霉素、恩诺沙星、磺酸二甲嘧啶和泰乐菌素等4种抗生素各25mg/kg,未施用有机肥;(III ) ANT + 0. 5 OM(抗生素+0. 5%有机肥处理):添加土霉素、恩诺沙星、磺酸二甲嘧啶和泰乐菌素等4种抗生素各25 mg/kg,同时施用0. 5%有机肥;(1V)ANT+1.0 OM(抗生素+1. 0%有机肥处理):添加土霉素、恩诺沙星、磺酸二甲嚓陡和泰乐菌素等4种抗生素各25 mg/kg,同时施用1. 0%有机肥。

一种快速降解兽药抗生素的堆肥方法及有机肥料[发明专利]

一种快速降解兽药抗生素的堆肥方法及有机肥料[发明专利]

专利名称:一种快速降解兽药抗生素的堆肥方法及有机肥料专利类型:发明专利
发明人:李艳霞
申请号:CN201110106475.5
申请日:20110427
公开号:CN102757280A
公开日:
20121031
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及一种有机肥料,以及一种利用快速降解畜禽粪便中抗生素的堆肥方法。

所述有机肥料是由制肥基料、有机调理剂、抗生素降解氧化剂制备得到,所述制肥基料与有机调理剂的体积比为1∶1~3,所述抗生素降解氧化剂的重量为制肥基料与有机调理剂总重的3~5‰。

本发明主要利用好氧堆肥工艺,通过调整填充料的比例,添加易于降解抗生素的氧化剂,达到彻底降解畜禽粪便中兽药抗生素,生产出优质有机肥料的目的。

申请人:北京师范大学
地址:100875 北京市新外大街19号
国籍:CN
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生态与农村环境学报2012,28(5):518-525Journal of Ecology and Rural Environment畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响潘霞1,2,陈励科1,卜元卿3,章海波1,吴龙华1①,滕应1,骆永明1,4(1.中国科学院南京土壤研究所/土壤环境与污染修复重点实验室,江苏南京210008; 2.中国科学院研究生院,北京100049; 3.环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京210042; 4.中国科学院烟台海岸带研究所,山东烟台264003)摘要:采集不同类型的畜禽有机肥及施用后的土壤,测定其重金属浓度,同时利用超声波提取-SPE-LC/MS/MS方法分析土壤中14种抗生素的污染特征,研究长期施用畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响。

结果表明,猪粪、羊粪、鸡粪3种畜禽有机肥中最易造成土壤污染的是猪粪,Cu、Zn和Cd含量分别为197.0、947.0和1.35mg·kg-1。

不同土地利用方式下,施用有机肥均使重金属在土壤剖面呈现表聚现象,以设施菜地最为突出,Zn和Cd积累明显,0 20cm土层含量分别为203和0.48mg·kg-1。

不同土地利用方式下,14种抗生素的含量与组成在土壤剖面上存在明显分异,随土层深度增加含量迅速下降,但在>80 100cm土层仍有检出;设施菜地表层土壤抗生素含量为39.5μg·kg-1,积累和残留明显高于林地和果园,特别是四环素类和氟喹诺酮类,含量分别为34.3和4.75μg·kg-1。

可见,农田土壤长期大量施用畜禽有机肥可引起重金属和抗生素的复合污染,具潜在生态风险。

关键词:畜禽有机肥;蔬菜地;果园;土壤剖面;重金属;抗生素中图分类号:X53文献标志码:A文章编号:1673-4831(2012)05-0518-08Effects of Livestock Manure on Distribution of Heavy Metals and Antibiotics in Soil Profiles of Typical Vegetable Fields and Orchards.PAN Xia1,2,CHEN Li-ke1,BU Yuan-qing3,ZHANG Hai-bo1,WU Long-hua1,TENG Ying1,LUO Yong-ming1,4(1.Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation/Nanjing Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing210008,China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China;3.Nanjing Institute of Environmental Sciences,Ministry of Environmental Protection,Nanjing210042,China;4.Yantai Institute of Coastal Zone Research,Chinese Academy of Sciences,Yantai264003,China)Abstract:Samples of different kinds of animal and poultry manures and of soils from typical vegetable fields and orchards of Hangzhou area that had been applied with these manures,were collected separately for analysis of concentrations of heavy metals and pollution of14selected antibiotics to study the effects of long-term application of the manures on distribu-tion of heavy metals and antibiotics in soil profiles of these fields.Results show that of the three kinds of livestock and poultry manures,pig manure was the most liable to soil pollution,for it contained197.0mg·kg-1of Cu,947.0mg·kg-1of Zn and1.35mg·kg-1of Cd.Among the lands under different patterns of land use,greenhouse vegetable lands were the most prominent in having heavy metals accumulated in the surface soil,especially Zn and Cd,being203and0.48mg·kg-1,respectively,in the0-20cm soil layer.The14selected antibiotics,including tetracycline(TC),oxy-tetracycline(OTC),chlortetracycline(CTC),doxycycline(DXC),sulfadiazine(SD),sulfamethoxazole(SMZ),sulfa-methazine(SMX),norfloxacin(NFC),ofloxacin(OFC),enythromycin-H2O(ETM-H2O),roxithromycin(RTM),chloramphenicol(CPC),thiamphenical(TPC)and florfenicol(FFC),varied significantly in concentration and distribu-tion in soil profiles with land use pattern.They decreased rapidly in concentration with soil depth,but some of them were still detectable in the80-100cm soil layer.Compared to orchards,the vegetable lands had more antibiotics accumulated in the surface soil layer as residue,which was39.5μg·kg-1in concentration and composed mainly of TCs and fluoroquin-olones antibiotics,reaching34.3and4.75μg·kg-1,respectively.Obviously,long-term application of livestock manure in收稿日期:2012-03-19基金项目:国家自然科学基金重点项目(40930739);中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2-YW-G053);环保公益性行业科研专项(201109018-4-2)①通信作者E-mail:lhwu@issas.ac.cn第5期潘霞等:畜禽有机肥对典型蔬果地土壤剖面重金属与抗生素分布的影响·519·farmland might result in the combined pollution of heavy metals and antibiotics,and is apparently a potential ecological risk.Key words:livestock and poultry manure;vegetable garden;orchard;soil profile;heavy metal;antibiotics畜禽有机肥因富含有机质及农作物生长所需的氮、磷等营养物质而被广泛应用于农业生产[1-2]。

但由于大量含重金属元素的饲料添加剂和抗生素类兽药的使用[3-6],使畜禽有机肥成分发生了质的变化,有害物质因其生物利用率较低,绝大多数会随粪尿排出[7-9]。

因此,需要重新研究和评估畜禽有机肥施用带来的潜在生态环境风险[10-12]。

饲料中添加的重金属主要是Cu、Zn和Cd[13-14]。

随着饲料中Cu和Zn添加量的增加,其在粪便中的排泄量几乎呈直线上升,畜禽粪中Cu、Zn和Cd占重金属排泄量的95%以上,只有少量通过尿液排泄[15]。

畜禽粪肥已成为农业土壤中Cu、Zn和Cd等重金属的重要来源之一,在土壤中施用猪粪会导致重金属元素积累,Cu和Zn的积累尤其明显[10,16],其对土壤Cu和Zn积累的年贡献率分别为37% 40%和8% 17%[17]。

畜禽有机肥中的Cd 也极易在土壤中积累,长期施用会增加农田土壤的生态风险[18]。

但传统观念认为有机肥比化肥安全,从而忽视了畜禽有机肥施用带来的环境风险。

畜禽养殖过程中,抗生素等兽药也会通过饲料添加和防疫注射等途径大量使用。

据报道,美国用于动物生产的抗生素量为11200t·a-1,欧共体每年在养殖业上的消耗量达5000t以上。

对畜禽动物使用的抗生素等兽药有60% 90%以母体药物的形式随粪便排出体外[19],并通过农用途径直接进入土壤和水体环境,从而触发抗性基因污染等一系列生态效应[20]。

在长期施用动物粪便的表层土壤中,土霉素和氯四环素的最大残留量分别高达32.3和26.4mg·kg-1[21]。

张慧敏等[22]对比施用与未施用畜禽粪便的土壤中四环素类抗生素残留量,发现施用畜禽粪便土壤中抗生素含量提高了十几乃至几十倍。

针对畜禽有机肥农用带来的潜在重金属和抗生素污染问题,笔者采集杭州周边地区(富阳和余杭)规模化养殖场畜禽有机肥样品以及施用这些有机肥的农田土壤样品,探讨多年施用畜禽有机肥土壤中的重金属和抗生素复合污染情况,以期为畜禽有机肥农用的安全性评估及其相关标准的制定提供科学依据。

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