畜禽粪便中铜、锌、砷在土壤—蔬菜系统的迁移和富集

【摘要】： 规模化畜禽养殖业快速发展，随之产生大量畜禽粪便，已成为我国农村主要的面源污染物，将畜禽粪便通过生物发酵生产有机肥料并用于农田是治理畜禽粪便污染、提高土壤肥力的重要途径。然而，随着含高Cu、高Zn、高As等饲料添加剂在畜禽养殖中的广泛使用，加之畜禽对微量元素的低利用率，导致畜禽粪便的重金属污染。本研究在对福建省4种主要禽畜粪便(猪粪、牛粪、鸡粪和鸭粪)的基本性状及重金属含量进行分析测试的基础上，研究了猪粪中Cu、Zn、As在土壤-蔬菜系统的迁移和富集。主要结果如下： (1)畜禽粪便中含有丰富的有机质及营养元素，4种畜禽粪便的有机质、N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn和B的全量变幅分别为340.81～751.25g·kg~(-1)、6.97～48.02g·kg~(-1)、8.82～89.81g·kg~(-1)、3.84～16.45g·kg~(-1)、3.12～37.67g·kg~(-1)、4.12～18.21g·kg~(-2)、1281.71～6999.55mg·kg~(-1)、105.15～676.09mg·kg~(-1)和3.52～53.38mg·kg~(-1)。从平均含量看，4种畜禽粪便中猪粪和鸡粪的养分较高。 (2) 4种畜禽粪便均存在Cu、Zn、As、Cd、Cr和Pb中一种或几种重金属的超标问题，其中以猪粪Cu、Zn、As超标最为严重。参照我国“农用污泥中污染物控制标准”(GB4284-84)和德国“腐熟堆肥中部分重金属限量标准”，猪粪中Cu含量的超标率为93.56％～98.39％，Zn含量的超标率为91.94％～95.16％，参照我国“有机肥料行业标准”(NY525-2002)，猪粪As含量的超标率为38.71％。 (3)土壤Cu全量、有效态含量和菜心Cu含量随猪粪施用量增加而提高。施用猪粪明显降低了土壤残留态Cu含量，提高了土壤交换态、松结有机态、紧结有机态和固体颗粒态Cu含量，其中尤以交换态、松结有机态Cu的增加最为明显。菜心Cu含量与土壤各形态Cu含量的逐步回归分析表明，交换态和松结有机态Cu是菜心吸收Cu的主要来源。 (4)施用猪粪可明显提高土壤Zn全量、有效态含量及菜心Zn含量，连续2茬施用猪粪达到或超过40g·kg~(-1)时，土壤和菜心均出现Zn污染。施用猪粪提高了土壤的松结有机态、紧结有机态和固体颗粒态Zn的含量，而交换态和残留态随猪粪用量的增加而出现下降趋势。菜心Zn含量与土壤各形态Zn含量的逐步回归分析表明，交换态和松结有机态Zn是菜心吸收Zn的主要来源。猪粪处理土壤的松结有机态Zn的含量和分配系数均高于交换态Zn，尤其是猪粪施用量大的处理差异就更加明显，表明松结有机态Zn对提高菜心Zn的贡献远高于交换态Zn。 (5)施用猪粪明显提高了土壤As全量、有效态含量和菜心As含量。相关分析表明，菜心As含量与土壤有效态As含量具有极显著的正相关，表明施用猪粪提高土壤有效态As含量是菜心As含量增加的原因。