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畜禽粪便源环境风险物质在土壤中的变化特征研究

张健  
【摘要】:畜禽粪便在农业利用中的价值较大,但其所含的有害物质也会影响到土壤环境和植物生长。有关畜禽粪便中所含环境风险物质的研究,已经开始引起重视,国内外已相继开展了对动物性有机物料中所含的环境风险物质的种类、数量,以及在发酵腐熟处理过程中数量变化的相关研究工作,并取得了一定进展,但是随畜禽粪便进入土壤后的动态变化过程以及对土壤环境影响方面的研究尚需加强。开展畜禽粪便中抗生素等环境风险物质在土壤中的动态变化及消解途径的研究,对畜禽粪肥使用中控制污染有一定的实际指导意义。 本论文选取鸡粪与猪粪为供试材料,以棕壤为研究对象,采用室内模拟培养和定期取样相结合的方法,研究了鸡粪与猪粪中部分环境风险物质在土壤中的动态变化和消解途径。主要研究结论如下: 1.畜禽粪便中尿囊素和马尿酸进入土壤后迅速进入降解期,降解速度较快,不易在土壤中累积。20d左右时降解速率最大。鸡粪中尿囊素和马尿酸在土壤中的平均半衰期为20.87d和15.51d,而猪粪处理则需的24.38d和17.74d,可见马尿酸在土壤中的降解快于尿囊素,且鸡粪中的马尿酸和尿囊素易降解。 2.畜禽粪便中3种四环素类抗生素在土壤中数量的动态变化趋势呈“L”型,在培养前期迅速下降,后期逐渐平稳。初始时降解速率最大。根据半衰期,鸡粪中土霉素、四环素在土壤中的降解快于猪粪,而猪粪中金霉素的降解快于鸡粪。3种四环素类抗生素中,金霉素在土壤中最易降解,四环素最难降解。 3.马尿酸和尿囊进入土壤中,微生物降解和非生物学降解均对其产生作用,其中微生物降解效果较好,微生物作用分别占到降解总量的69.56%,78.02%。 4.随畜禽粪便进入土壤的抗生素在土壤中的数量变化,很大程度上与畜禽粪便有关。在土壤中通过微生物降解,土壤颗粒吸附和光降解三种途径发生消解。其中土壤微生物的降解作用不明显。光降解对四环素的影响较大,土壤微生物对土霉素的影响相对较大,颗粒吸附对金霉素影响较大。随着培养时间的延长,光降解作用逐渐减弱,颗粒吸附与微生物作用逐渐增强。 5.畜禽粪便的加入在一定程度上可提高四环素类抗生素的降解效果,随畜禽粪便进入土壤的外源微生物的影响较明显,而畜禽粪便产生的有机质等一些有利于土壤降解抗生素的物质产生作用有限。其中对土霉素降解的影响最明显,降解提高的程度最大。 6.畜禽粪便进入土壤后能改变其所含重金属铜的生物活性和毒性,且猪粪中重金属铜在土壤中的毒性降低效果好于鸡粪。 7.土壤中各碳组分数量对畜禽粪便所含马尿酸,尿囊素和四环素类抗生素在土壤中的降解有很大的影响,尤其是土壤总有机碳,易氧化有机碳,微生物生物量碳的影响较大,相关系数基本达极显著水平(P<0.01),而对重金属铜各形态间转化的影响相对较小,只有水溶性有机碳和颗粒有机碳的相关系数基本达到显著水平(P<0.05),且对鸡粪处理的影响较明显.


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