重金属在猪饲料-粪污-沼液中的变化特征

畜禽养殖使用饲料中普遍添加了含有重金属的添加剂,畜禽对重金属的利用率低,绝大部分残留于粪便中,对生态环境和人类健康存在潜在风险。调查分析了太湖流域西岸区域养猪场饲料、猪粪和沼气化的沼渣和沼液9种重金属（Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,As,Cd,Pb）,研究结果表明,猪饲料和猪粪中Cu,Zn,Pb,Cd和As重金属均超标严重,猪大小不同,使得猪饲料和猪粪中重金属含量差异较大。沼液中Cu,Zn,As含量分别为3.37,34.49,0.36 mg/L,均严重超标,沼渣中Cu,Zn,Pb,Cd和Ni,分别达到1 348.20,10 525.03,1 254.45,57.36和1 043.99 mg/kg,均也严重超标,沼气化工程后除了Pb,Cd和Co外,其他6种重金属可溶态含量都增大,因此沼肥均不宜直接施用农田,需通过相应处理实现沼肥安全农用。     

不同水平阿散酸粪肥对水稻生长发育及砷积累的影响

【目的】 饲料添加剂阿散酸是一种有机砷制剂,在动物肠道内吸收较少,绝大部分以原形随粪便排出体外。阿散酸中的砷可以随施用粪肥进入农田,对作物生长发育产生不利影响,并影响人类健康。本文研究了阿散酸进入土壤后,其所含砷在作物体内的迁移和积累,为粪肥合理施用提供依据。 【方法】 以水稻进行了盆栽模拟试验,供试土壤为褐土。将含有一定量阿散酸的动物粪便与供试土混匀,制成含阿散酸分别为30、75和150 mg/kg的试验用土样,按照每公顷22000 kg施用量,以无阿散酸污染的动物粪便为对照。在水稻分蘖期和开花期取样,分为根、茎、叶,成熟期样品分为根、茎、叶、稻壳和糙米,测定砷的含量和积累量。 【结果】 1) 与对照相比,30～150 mg/kg阿散酸各处理水稻根系长度、单株根数和株高无显著差异,150 mg/kg处理无效分蘖显著增加 (P < 0.05),75 mg/kg和150 mg/kg处理稻米产量显著降低 ( P < 0.05);2) 与对照相比,阿散酸各处理水稻分蘖期、开花期和成熟期根、茎和叶中砷含量显著增加 ( P < 0.05);与30 mg/kg阿散酸处理相比,150 mg/kg处理分蘖期、开花期和成熟期水稻根中砷含量显著增加了40.51%、46.25% 和53.1% ( P < 0.05),开花期和成熟期茎和叶中砷含量显著增加了56.1%、30.9% 和86.7% ( P < 0.05)、61.75% ( P < 0.05);阿散酸各处理水稻根中砷含量均在开花期达到最高,成熟期下降,阿散酸含量 ≤ 75 mg/kg时,水稻茎和叶中砷含量在开花期达到最高,成熟期下降,阿散酸添加量为150 mg/kg时,水稻茎和叶中砷含量为成熟期 > 开花期 > 分蘖期。3) 与对照相比,阿散酸处理籽粒砷含量显著增加 ( P < 0.05);与30 mg/kg阿散酸相比,75 mg/kg处理米糠和糙米中砷含量显著增加了138.5% 和126.1% ( P < 0.05),150 mg/kg处理颖壳、米糠、糙米和精米砷含量显著增加了24.6%、165.7%、158.7%和125.0% ( P < 0.05)。 【结论】 在褐土中施用含阿散酸非堆沤粪肥时,当阿散酸含量 ≥ 75 mg/kg时即对水稻产生毒害作用,并增加可食部砷污染风险,建议土壤阿散酸污染不得高于该值。      

重金属在猪饲料-粪便-土壤-蔬菜中的分布特征研究

本文调查分析了江西省余江县39个大型养猪场的饲料、猪粪、以及长期施用这些猪粪的菜地土壤及蔬菜的Cu、Zn、Pb、Cd含量,并对饲料、猪粪、土壤和蔬菜重金属含量进行了相关分析。结果表明,大猪和小猪饲料Cu含量超标率分别达81.6%和30.8%,Zn含量超标率分别达89.5%和94.9%,而Pb、Cd未超标。猪粪Cu、Zn含量亦严重超标,且饲料和猪粪中Cu、Zn、Pb、Cd含量呈显著正相关关系。土壤总Zn和总Cd含量分别有7.8%和5.2%的样品超过三级标准,污染较为严重。所有蔬菜样品Cu、Zn、Pb含量均未超过我国食品卫生质量标准,空心菜和芋头Cd含量超标。土壤总Cu、Zn、Cd含量与提取态呈显著正相关。     

浙江省商品有机肥中重金属含量变化趋势及风险管控对策

  【目的】  有机肥是农业生产的重要肥源，了解有机肥质量安全现状，可为有机肥合理施用和管控提供参考。  【方法】  于2017年采集浙江省96家有机肥生产企业共99个商品有机肥样品，研究分析其Hg、As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni 8种重金属含量、分布特征、污染成因及施用风险。并与2013年文献进行比较，分析重金属含量的变化。  【结果】  1) 商品有机肥中Hg、As、Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni的平均含量分别为0.17、5.5、0.63、17.3、33.2、213.8、660.5、17.7 mg/kg，变异系数为54.9%～151.3%，含量差异较大。相比2013年，Cd、Pb、Cr、Hg和As含量在2017年均有所降低，降幅为23.0%～72.7%，其中Hg和As含量大体呈逐年下降趋势，2017年较2009年平均含量分别下降74.2%和51.8%，Cr和Pb平均含量较2010年分别下降74.9%和54.4%，Cd平均含量在近4年降幅明显，2017年较2013年下降72.7%。但商品有机肥中As仍有8.1%超标，Cu、Zn含量偏高，Ni含量有增加趋势。Cu、Zn、Ni是浙江省商品有机肥主要风险因子。2) 主成分和相关性分析表明，Cu-Zn、Cr-Ni-Hg、Cd-Pb重金属污染来源具有同源性。Cu、Zn、As以饲料添加来源为主，Cr、Hg、Ni主要来源于饲料原料本身，Cd、Pb则以饲料原料本身、生产粘结剂或生产环境来源为主。3) 商品有机肥成分配方复杂，猪粪原料占比较大，其次为鸡粪和牛粪。根据NY 525—2012有机肥重金属限量标准，以猪粪为主要原料的有机肥As超标率9.6%，以鸡粪、羊粪为主要原料的有机肥未出现重金属超标，根据德国腐熟堆肥重金属限量标准，以猪粪和鸡粪为主要原料的有机肥Cu、Zn超标样品较多，Ni只在以猪粪和鸡粪为主要原料的有机肥中出现超标。4) 长期施用含重金属商品有机肥，存在土壤重金属积累风险。按有机肥年施肥量30 t/hm2推算，Cu、Zn和Cd风险相对较大，安全使用年限分别为14、18、34 年。  【结论】  浙江省商品有机肥总体质量安全程度较高，有机肥中Cr、Pb、Hg、As、Cd含量近年来得到较好的控制，但Cu、Zn、Ni含量偏高，部分As含量超标，长期施用条件下存在土壤重金属累积风险，因此需加强对有机肥中重金属的管控，制定商品有机肥中Cu、Zn、Ni限量标准，以保障土壤长期可持续利用。     

华北地区饲料和畜禽粪便中重金属质量分数调查分析

为加强重金属的源头控制,进一步形成农产品产地有机肥源重金属阻控体系,该文对华北地区畜禽饲料和粪便中重金属质量分数进行采样调查分析,结果表明,华北地区畜禽粪便超标以Cu、Zn为主,Pb、Cr和As次之,Cd、Ni和Hg不超标。各种畜禽粪便以猪粪和肉鸡粪的超标情况最为严重,肉牛粪、蛋鸡粪次之,奶牛粪不超标。猪粪的Cu、Zn超标率分别高达100%、91.67%,肉鸡粪主要以Cr、Cu、Zn污染为主,超标率分别为50%、66.67%和50%,而蛋鸡粪仅有Cu超标,超标率为11.11%。不同畜禽饲料中重金属的超标情况以猪饲料和肉牛饲料最为严重,肉鸡饲料及奶牛饲料次之。按照农业部1224公告对Cu、Zn的标准,猪饲料中Cu、Zn超标率为66.67%、80.00%,肉鸡饲料中Zn超标62.50%;按照饲料卫生标准对Cr、Pb的标准,肉牛中Cr、Pb超标83.33%、66.67%,奶牛饲料中Cr超标60.00%,蛋鸡饲料中Pb超标53.85%,不同畜禽饲料中Cd的质量分数均不超标。畜禽粪便中重金属Cd、Cr、Cu、Zn的质量分数与饲料中重金属质量分数呈极显著正相关(P0.01),Pb、As与饲料中重金属呈显著相关性(P0.05)。该调查研究有助于掌握华北地区重金属饲料-畜禽粪便污染现状,揭示了对于畜禽粪便或有机肥的重金属超标问题应从源头控制。     

猪粪堆肥过程中养分和重金属含量的动态变化

【目的】规模化、集约化畜禽养殖业饲料中,存在滥用或超剂量使用微量元素如Cu、Zn、Fe、As添加剂的现象,导致畜禽粪便以及以畜禽粪便为来源的有机肥重金属的积累。研究堆肥过程中养分和重金属含量的动态变化,对于畜禽粪便有机肥产业的可持续发展具有重要意义。【方法】鲜猪粪在阴凉通风处风干到含水率在60%左右,用于进行55天的好氧堆肥。猪粪∶砻糠比例为6∶1 (鲜重)混匀,每周翻堆一次,每天测定温度,分别在堆肥第1、13、23、28、41和55天的上午10:00—11:00,取样测定含水量、pH值、全氮、总有机碳(TOC)、全磷、全钾以及Cr、Cd、Cu、Mn、Ni、Zn、Pb、Hg、As总量和有效态Cu、Mn、Zn含量。【结果】1)随着堆沤进程的延长,全氮先升高再下降,其峰值出现在第23～28天,之后缓慢下降;全磷与全钾逐渐升高,其峰值均在第41天、之后趋于稳定;TOC不断减少,28天以后趋于平稳。C/N先下降,第23天以后保持稳定,堆肥结束时维持在15.12、达到腐熟要求。2) 9种金属元素的总量变化各不相同,含量分别为Cr6.99～10.43 mg/kg、Cu 106.01～120.81 mg/kg、Mn 663.51～899.48 mg/kg、Ni 11.32～20.67 mg/kg、Zn1245.18～1552.13 mg/kg、Pb 0.09～0.56 mg/kg、As 0.58～1.25 mg/kg,Cd、Hg未检测出。Cr和Ni先下降、升高、再下降直至平稳,其峰值均在第23天,第28天以后趋于平稳。Cu、Mn和Zn不断升高到后期显著升高、其峰值均在第41天。As先下降再升高、在第28天以后基本平稳。Pb总体是下降,在第13天和23天其含量分别比第1天显著下降61.22%和81.63%,在第41天以后其含量未检出。有效Cu、Mn、Zn的含量远低于元素总量,分别在2.35～5.79 mg/kg、17.82～20.28 mg/kg和47.39～70.29 mg/kg。有效Cu、有效Zn总体先升高、再下降直至平稳,峰值都在第13～23天,第28天显著下降但是此后基本平稳。有效Mn总体变化不大,只在第41天显著上升。3)有效Cu与有效Zn、有效Zn与有效Mn之间呈极显著正相关关系。全钾、全磷、Cu、Zn、Mn与TOC之间呈极显著负相关关系(P <0.01),说明全钾、全磷、Cu、Zn与Mn含量的升高由堆肥过程中有机质的矿化引起。而有效Cu、有效Zn、有效Mn与TOC不存在相关关系。【结论】从23天到28天,高温的平均温度和持续时间符合畜禽粪便无害化的要求,C/N和全氮都维持在相对理想的水平,大量元素、微量元素和重金属含量基本达到稳定,表明28天是堆肥腐熟的关键时间节点。     

北京集约化养殖畜禽饲料Zn含量及粪便Zn残留特征研究

针对集约化养殖中大量使用含Zn饲料添加剂及其在畜禽粪便中的残留问题,采集北京6个郊区县集约化养殖场208个猪、奶牛、鸡饲料样品和204个粪便样品,分析测定了其中Zn含量。结果表明,北京地区集约化养殖饲料和粪便中Zn含量差异很大,猪饲料和猪粪中Zn含量远高于奶牛和鸡。猪、奶牛、鸡饲料中Zn的含量范围分别为72．77～3170．37mg·kg^-1、13．63—471．39mg·kg^-1、32．64—344．67mg·kg^-1,平均含量分别为347．57、86．44、138．76mg·kg^-1;猪、奶牛、鸡粪便Zn的平均含量分别为2333．97、119．41、391．01mg·kg^-1,含量范围分别在458．21—14031．79、10．36～502．39、73．15～678．91mg·kg^-1之间。猪饲料和猪粪Zn超标率分别为9．3％和15．0％,奶牛、鸡的饲料和粪便均未超标。畜禽粪便中Zn含量与其饲料中zn含量之间呈显著或极显著正相关（P〈0．05）,猪、奶牛、鸡粪便中Zn的平均含量分别是其饲料的6．7倍、1．4倍、2．8倍,表现出一定的“浓缩”效应,其中断奶仔猪饲料和粪便中zn的平均含量最高,分别为645．37和5133．64mg·kg^-1,“浓缩系数”高达6．61。高Zn含量的畜禽粪便在土地利用时可能会带来土壤污染风险。     

遵义市部分烟区烤烟中、微量元素含量及其空间分布

【目的】作为烟草生长发育所必需的营养元素,中、微量元素对于协调烟株生理机能、烤烟产量、品质的形成和增强抗病能力有着大量元素不可替代的作用。本研究基于野外取样与室内检测所获得的烟叶养分信息,旨在探求遵义市部分烟区烤烟烟叶中微量元素特征与空间分布情况,为该地烤烟生产养分分区管理、配方施肥技术和化肥减量提效提供科学参考。 【方法】运用经典统计学方法,初步对研究区烤烟烟叶中微量元素的丰缺状况进行分析评价,并结合 GPS 定位,以地统计学的半变异函数为工具,定量分析了研究区烟叶中微量元素的空间变异特征,采用 Kriging 插值法,得到烟叶中微量元素含量的空间分布格局。 【结果】1) 研究区 C₃F 等级烟叶 7 种中微量元素含量平均值分别为 Ca 20.3 g/kg、Mg 3.7 g/kg、Cu 4.42 mg/kg、Zn 34.85 mg/kg、Fe 229.81 mg/kg、Mn 205.43 mg/kg、Mo 0.25 mg/kg,含量范围分别为 Ca 14.7～27.3 g/kg、Mg 1.3～8.0 g/kg、Cu 1.69～8.83 mg/kg、Zn 12.31～56.11 mg/kg、Fe 141.62～339.00 mg/kg、Mn 66.21～426.11 mg/kg、Mo 0.06～0.60 mg/kg,各元素变异系数在 12.8%～48.7% 之间,均表现为中等强度变异;参照烟叶中微量营养元素分级标准,研究区烟叶适宜范围内钙占 95.2%,高水平锰含量占 65.1%,低水平镁、铜、锌、铁含量分别占 26.5%、55.4%、32.5%、20.5%,适宜水平镁、铜、锌、铁分别占 48.2%、25.3%、63.9%、79.5%,烟叶钼含量总体较缺乏。2) 研究区烟叶中 Ca、Mg、Zn 和 Fe 符合正态分布,Cu、Mn、Mo 经对数转化后均符合正态分布,分别选择指数模型作为 Ca、Cu、Fe、Mo 的最优拟合理论模型,Mg、Zn、Mn 为高斯模型,得出烟叶中 Ca、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn、Mo 7 种元素各项异性比均大于 1,块金系数分别为 43.8%、26.9%、31.0%、58.4%、69.0%、32.6%、42.7%,变程分别为 148.099、137.407、15.554、18.723、25.624、88.770、74.749 km。 【结论】研究区烟叶 Ca 含量基本在适宜范围内,Mn 含量总体较高,Mg、Cu、Zn、Fe 含量基本在低–适宜水平,Mo 较缺乏。地统计分析表明:7 种元素均具有空间各向异性;空间变异指标块金系数大小顺序为 Fe > Zn > Ca > Mo > Mn > Cu > Mg,均为中等空间相关性;空间自相关范围由大到小依次为 Ca、Mg、Mn、Mo、Fe、Zn、Cu。采用地统计插值绘制的空间分布图,直观地反映了研究区烟叶中微量营养元素的含量分布状况。     

不同水分条件下秸秆生物炭对高粱生长和养分含量的影响

【目的】 研究不同水分条件下秸秆生物炭对高粱生长、养分含量以及土壤理化性质和养分含量的影响,以探明秸秆生物炭对高粱生长的作用效果。 【方法】 以高粱“晋杂34号”为供试作物,石灰性褐土为供试土壤进行盆栽试验。试验设3个水分处理,分别为正常供水,田间持水量的85% (W₁);轻度胁迫,田间持水量的65%(W₂);重度胁迫,田间持水量的45% (W₃)。设5个秸秆生物炭添加量,分别占土壤干重的0、0.5%、1%、3%和6%。高粱出苗后70天调查株高,采集地上部 (茎和叶),测定生物量、N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn的含量,同时采集土样测定pH值、EC、有机质、全氮、有效磷、速效钾、交换性Ca和Mg、有效Fe、Mn、Cu和Zn的含量。 【结果】 干旱胁迫显著降低了高粱生物量和株高;施用0.5%秸秆生物炭显著增加了重度干旱胁迫条件下高粱生物量,但是当施用量 > 1%时不同水分条件下高粱生物量和株高均显著降低。干旱胁迫降低了高粱P含量,增加了K、Ca、Mn和Zn的含量;秸秆生物炭提高了高粱K和Zn含量,降低了N、P和Mg的含量;随着水分含量的减少,作物收获后土壤有效Mn和有效Zn含量降低;添加生物炭显著提高了土壤速效K和有效Zn的含量,但是当施用量大于1%时,土壤交换性Mg、有效Fe和有效Mn的含量显著降低。 【结论】 供试条件下,施用0.5%秸秆生物炭能够提高高粱钾和锌的含量,促进干旱胁迫条件下 (45%田间持水量) 高粱的生长,但过量施用 (> 1%) 会对高粱生长产生抑制作用。      

吉林省畜禽粪便自然堆放条件下粪便/土壤体系中Cu、Zn的分布规律

本文通过对不同养殖场鸡、猪、牛粪便自然堆放条件下粪便和土壤样品的采集和实验室分析,研究了吉林省部分养殖场不同类型畜禽粪便Cu、Zn含量,以及粪便自然堆放对土壤Cu、Zn含量的影响。结果表明,鸡粪、猪粪和牛粪中Cu的含量范围和均值分别为7.12～26.04mg·kg-（1风干样,下同）（均值18.24mg·kg-1）、87.99～463.7mg·kg-（1均值243.6mg·kg-1）、3.95～27.63mg·kg-（1均值12.28mg·kg-1）;Zn的含量范围和均值分别为179.2～340.8mg·kg-（1均值276.9mg·kg-1）、140.5～455.8mg·kg-（1均值381.8mg·kg-1）、150.5～292.3mg·kg-（1均值188.1mg·kg-1）。不同类型粪便中Cu、Zn含量均是猪粪〉鸡粪〉牛粪,但不论是哪种类型的畜禽粪便重金属含量均是Zn〉Cu。在自然堆放条件下,鸡粪和猪粪中的Cu可从粪便向底土迁移,迁移量随粪便中Cu含量的增加而增加,并主要积累在土壤表层,而牛粪在自然堆放过程中对底土的Cu含量影响不显著,粪底土Cu含量分布规律为猪粪底土〉鸡粪底土〉牛粪底土;鸡粪、猪粪和牛粪中的Zn也可向底土迁移,使粪底土Zn含量有不同程度的增加,但主要积累在粪底土的表层,且不同类型粪便底土Zn含量差异不明显。     

丛枝菌根真菌对玉米锌、磷拮抗作用的影响

【目的】 利用丛枝菌根 (arbuscular mycorrhizal fungi,AM) 真菌与作物互利共生的关系来提高作物对锌的吸收是缓解锌、磷拮抗作用的途径之一,本试验在不同锌、磷浓度条件下,研究了接种AM真菌对玉米侵染和锌、磷吸收的影响,以期为揭示AM真菌影响锌、磷拮抗作用的机理提供理论依据。 【方法】 采用盆栽试验,设置三个施磷水平 (0、200 、400 mg/kg),两个施锌水平 (0、5 mg/kg),2个接菌水平[接菌 (+AM)和不接菌 (–AM)],共12个处理,每个处理4次重复。利用生物镝灯补充光照,在人工光照植物培养室内植株生长50天后,地上部与根部分别收获,测定其生物量、锌磷的含量和吸收量。 【结果】 施磷和接种AM真菌都显著提高了玉米植株生物量,不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到400 mg/kg,玉米植株地下部和地上部生物量分别提高6.67倍、9.30倍。接种处理对玉米植株生物量的影响也有相同的趋势。在锌水平为5 mg/kg、磷水平为200 mg/kg的条件下,接种AM真菌玉米植株地下部磷的吸收量和含量分别增加了110%、55%;在同一锌、磷供给条件下,接种AM真菌显著提高了玉米对锌的吸收量,地下部和地上部分别是未接种处理的1.71倍和1.68倍。随着施磷水平的不断提高,玉米植株的锌含量会逐渐下降。不施锌条件下,施磷从0 mg/kg增加到200 mg/kg,玉米植株地上部锌含量降低36%,与之相反,接种AM真菌后地上部锌含量增加35%。但在高磷条件 (400 mg/kg) 下,接种AM真菌对玉米植株锌磷含量和吸收量影响均不显著。 【结论】 在本试验条件下,施磷抑制玉米对锌的吸收,接种AM真菌可提高玉米锌磷的含量和吸收量,有效缓解玉米锌磷拮抗作用,改善玉米的锌营养状况。      

养殖废水灌溉下施用生物质炭和果胶对土壤养分和重金属迁移的影响

【目的】 养殖废水中含有丰富的养分,但也含有一定的重金属。本文研究了生物质炭和果胶对养殖废水灌溉下的土壤–植物系统养分和重金属迁移规律的影响,以利用养殖废水中的养分,并对其重金属进行调控。 【方法】 选取新乡市郊区农田土壤为供试土壤,采用根箱试验方法种植玉米。设置根箱土壤中添加1%的生物质炭和果胶,分别灌溉蒸馏水和养殖废水发酵产生的沼液。测定了土壤中养分和重金属的含量,探讨了其在土壤–植物系统的迁移规律。 【结果】 沼液灌溉的植株地上部生长与蒸馏水灌溉无显著差异。果胶相比于生物质炭可以促进植株生长。沼液灌溉时,果胶处理的根系和地上部生物量分别比对照增加了25.38%和31.21%。沼液灌溉普遍降低了根际和非根际土壤的pH,生物质炭处理和果胶处理与对照根际和非根际土壤的pH均无显著差异。沼液灌溉增加了非根际土壤的电导,生物质炭相比于果胶增加了土壤的电导。沼液灌溉增加了土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量。果胶根际土壤的全磷、碱解氮、有效磷、有效Fe、有效Mn均高于生物质炭处理,生物质炭处理根际和非根际土壤的全钾和速效钾含量均高于果胶处理。沼液灌溉相比于蒸馏水灌溉,增加了植株根、茎中N含量和Ca含量。生物质炭处理植株根茎叶N含量、根茎P含量、茎K含量、根茎叶Ca含量、根茎Mg含量高于果胶处理,但果胶处理养分的转运系数较高。养殖废水灌溉增加了根际和非根际土壤中有效Cu和Zn尤其是Zn的含量。与对照相比,生物质炭降低了根际土壤Cu、Pb、Ni的含量,而果胶增加了它们的含量。沼液灌溉增加了植株根茎叶中Cu、Zn、Pb含量,果胶处理植株根系Cu、Zn、Pb、Cd、Ni含量最高,但向地上部转运较少。 【结论】 在北方碱性土壤灌溉养殖废水发酵产生的沼液时,施用生物质炭和果胶可以提高土壤肥力和植株养分含量,生物质炭通过减少土壤中有效态重金属含量以减少重金属在植物体内累积,果胶虽然增加土壤有效态重金属含量,但可以降低其向地上部的转运,避免了重金属在植物体内的累积。      

长期不同施肥对棕壤AM真菌群落结构的影响

【目的】 探明长期不同施肥条件下玉米–大豆轮作棕壤丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal, AM) 真菌群落结构的变化及其影响因素。 【方法】 以沈阳农业大学棕壤肥料长期 (38年) 定位试验耕层土壤 (0—20 cm) 为材料,于2016年4月选取其中6个施肥处理:1) 不施肥 (CK);2) 单施化学氮肥 (N);3) 施用化学氮磷肥 (NP);4) 施用化学氮磷钾肥 (NPK);5) 单施有机肥 (M);6) 有机肥和化学氮磷肥配施 (MNP)。采用PCR-DGGE和克隆测序,分析了棕壤AM真菌群落结构,并结合环境因素进行冗余分析和典型对应分析。 【结果】 施用有机肥处理土壤有机碳 (TOC)、全氮 (TN)、全磷 (TP)、全钾 (TK)、碱解氮 (AHN)、有效磷 (AP)、速效钾 (AK)、可溶性有机碳 (DOC) 含量显著高于单施化肥和不施肥处理,且趋势表现为有机肥处理 > 化肥处理 > CK;与CK相比,单施化肥处理显著降低了土壤pH值,施用有机肥处理显著提高了土壤pH值。长期施肥显著改变了土壤中的AM真菌孢子密度,施用有机肥处理的孢子密度显著高于单施化肥处理和不施肥处理。冗余分析结果表明,土壤pH与AM真菌多样性指数和均匀度均呈显著负相关,而孢子密度与AP、TK、AHN呈显著正相关,AM真菌多样性指数与孢子密度则不相关。聚类分析表明长期不同施肥将棕壤中AM真菌分为两大类群,分别为不施肥区和施肥区,其相似度仅为42%。通过割胶克隆测序得出从土壤样品中分离的AM真菌种群主要为球囊霉菌,典型对应分析表明AP、AK、TOC、NH ₄+-N显著影响AM真菌的群落组成。 【结论】 长期定位施肥改变了棕壤的理化性质,从而对AM真菌的群落结构产生了显著影响。      

氮锌配施对冬小麦根土界面锌有效性及形态分级的影响

【目的】 氮能够促进冬小麦根系对锌的吸收及在籽粒中的积累。研究氮锌配施对冬小麦根土界面锌有效性及形态分级的影响,有助于探究氮锌配施促进冬小麦吸收锌的可能机制,为合理施用氮肥来提高冬小麦籽粒锌含量提供一定的理论依据。 【方法】 以冬小麦为试材进行了根箱培养试验。分别设置三个氮水平 (0、0.2和0.4 g/kg) 和两个锌水平 (0和10 mg/kg),分析了冬小麦地上部锌含量、根际土和非根际土有效锌含量、pH以及六种锌形态含量。 【结果】 氮锌配施 (N_0.2Zn₁₀和N_0.4Zn₁₀) 处理显著提高了冬小麦地上部干物质重和锌含量。在不施锌 (Zn₀) 条件下,N_0.4处理显著提高根际土壤的有效锌含量;在Zn₁₀条件下,N_0.4和N_0.2处理均显著降低根际土有效锌含量,却提高了非根际土有效锌含量。无论施锌与否,N_0.4和N_0.2处理均显著降低根际土壤的pH,但对非根际土壤的pH影响不大。在Zn₀条件下,N_0.4和N_0.2处理显著降低了根际土壤交换态锌、碳酸盐结合态锌及非根际土氧化物结合态锌含量,提高了非根际土交换态锌、根际与非根际土壤残渣态锌含量。在Zn₁₀条件下,N_0.4和N_0.2处理显著提高了根际和非根际土交换态锌、非根际土松结有机态和紧结有机态锌及根际土残渣态锌含量,降低了根际土松结有机态、碳酸盐结合态锌及根际与非根际土壤残渣态锌含量。 【结论】 氮锌配施提高冬小麦锌含量,促进冬小麦锌的吸收,可能是由于氮锌配施与冬小麦根系共同作用降低了根际土壤pH,促进土壤中锌从松结有机态和碳酸盐结合态向交换态转化,从而提高了土壤锌的有效性。      

矿山生态型水蓼对施用猪粪土壤中磷的吸取净化效果

【目的】 针对猪粪不合理利用导致土壤中磷过剩和磷流失的突出问题,明确磷富集植物矿山生态型水蓼 (Polygonum hydropiper) 对施用猪粪土壤磷的吸取净化效果,为高效提取施用猪粪土壤中的过量磷,降低磷素的流失风险提供科学依据。 【方法】 采用微区模拟试验,根据农田磷肥安全用量 (< 200 kg/hm2),设1、2、3 kg/m2共3个猪粪用量,以不施猪粪为对照 (CK),共4个处理,每处理3次重复。在矿山生态型水蓼收获期 (移栽后3个月) 采集植物地上部,采用微波消解仪 (CEM MARS5, USA) 消解—全自动间断化学分析仪 (AQ2, UK) 测定植株磷含量,分析矿山生态型水蓼对猪粪处理土壤中磷的富集能力。在矿山生态型水蓼移栽前和收获后按5点采样法分别采取0—20 cm和20—40 cm土层土壤样品,测定土壤样品中的水溶性磷和有效磷含量,分析种植矿山生态型水蓼前后猪粪处理土壤中易溶性磷含量的变化情况。 【结果】 不同用量猪粪处理下,矿山生态型水蓼地上部生物量较不施猪粪处理分别显著增加了18.4、24.6和42.0 g/株,最大时高达不施猪粪处理的2.16倍。各猪粪处理矿山生态型水蓼地上部磷含量显著高于不施猪粪处理,较不施猪粪处理分别增高了0.60、0.91和1.49 g/kg,最高为施猪粪处理的1.53倍。矿山生态型水蓼地上部磷积累量随猪粪用量的增加而显著增大,较不施猪粪处理分别增加了P 84.0、124和236 mg/株,最高为不施猪粪处理的3.32倍。各处理下,种植矿山生态型水蓼后0—20 cm土层中的水溶性磷和有效磷含量与种植前相比均显著降低,水溶性磷含量降低了74.9%～81.5%,有效磷含量降低了48.9%～60.0%;20—40 cm土层的水溶性磷和有效磷含量均无明显变化。 【结论】 种植矿山生态型水蓼能显著减少表层土壤中水溶性磷和有效磷量,高效吸取净化猪粪带入土壤中磷。因此,在高磷含量的土壤上种植、收获矿山生态型水蓼,是降低土壤磷素流失风险的有效生物手段。      

云南曲靖烟区优质烤烟的适宜土壤有效硫和烟叶硫含量研究

【目的】 为了探明土壤–烤烟系统硫素对烟草燃烧性指标元素及其有关指数的影响,找出适宜的烟叶硫含量区间,以便指导调控烤烟硫素营养。 【方法】 选取了2009—2011年间曲靖烟区9个植烟县区的3507份土壤样品和对应的烟叶样品,分析了土壤有效硫含量和烟叶硫、钾和氯含量,研究了土壤有效硫含量与烟叶硫含量以及烟叶硫含量与其钾、氯含量、钾氯比值和有机钾指数的关系。 【结果】 1) 曲靖烟区植烟土壤有效硫含量丰缺不均,土壤有效硫含量和烟叶氯含量变异较大;2) 随着土壤有效硫含量的增加,烟叶硫含量递增,且两者之间呈极显著正相关 (P < 0.01);3) 烟叶硫含量对烟叶钾含量及有机钾指数有重要影响,随着烟叶硫含量的增加,烟叶钾含量和有机钾指数均呈现先增后减的变化趋势;4) 烟叶硫含量对烟叶氯含量亦有重要影响,随着烟叶硫含量的增加,烟叶氯含量呈现先降低后增加的变化趋势。 【结论】 对曲靖烟区而言,要保持较高的烟叶钾含量和较适宜的氯含量,适宜的土壤有效硫和烟叶硫含量范围分别为3.84～48.53 mg/kg和0.3%～0.6%。      

影响山核桃林地土壤生产性能的主要肥力因子及其临界区间

【目的】土壤养分是植物生存的必要条件,探讨山核桃(Carya cathayensis Sarg.)主产区林地土壤肥力因子及其对土壤生产性能的影响,为山核桃的栽植和可持续发展、土壤培肥提供科学依据。【方法】在浙江省山核桃主产区,随机选择58个典型乡镇的山核桃林采集土样,测定了pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、有效钙、有效镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼12个肥力因子水平,运用主成分分析和回归分析方法,分析了它们对山核桃生长、感病等级、产量等级的影响以及丰缺临界区间。【结果】主成分分析前5个因素(PC1、PC2、PC3、PC4、PC5)的累计贡献率达78.49%。PC1的主要荷载为土壤pH、有效钙和有效镁含量,PC2的主要荷载是微量元素和有效磷含量,PC3是有机质和碱解氮含量,PC4和PC5分别是有效硼和速效钾含量。林分生长性状中,生长势等级与pH、速效钾、有效钙、有效镁、有效铜、有效锌显著负相关(P <0.01),干腐病感病等级与pH、有效钙、有效镁显著负相关(P <0.01),产量等级与pH、有效钙、有效镁、有效磷、有效锌显著正相关(P <0.01)。回归模型分析得出,土壤pH、速效钾和有效钙、有效镁、有效铜、有效锌是当前栽培措施水平下影响山核桃生长的关键土壤肥力因子。综合评价后发现,研究区现有约57%的山核桃林地土壤综合肥力低于平均水平。【结论】对山核桃林地土壤生产性能影响最大的因素是土壤pH、有效钙和有效镁含量,其次是微量元素和有效磷含量,有机质、速效钾含量也有一定的影响。山核桃主产区的林地土壤关键指标丰缺范围:pH 5.19~5.70、速效钾87~129 mg/kg、有效钙817~1374 mg/kg、有效镁93~145 mg/kg、有效铜1.36~4.39 mg/kg、有效锌0.78~2.33 mg/kg。     

不同叶面肥对烤烟Cd吸收及烟叶品质的影响

【目的】 农田土壤Cd污染已经成为影响烟草安全生产的主要影响因素之一。降低烟叶Cd吸收转运及Cd污染,对烟叶品质的影响研究对低危害烟草的生产具有重要意义。本文研究不同叶面肥对烟草Cd吸收及烟叶品质的影响,以期为植烟区Cd污染农田的安全利用提供理论依据。 【方法】 选取了南方植烟区的红泥田 (Cd 0.515 mg/kg)、黄泥田 (Cd 1.862 mg/kg) 及青紫泥田 (Cd 1.145 mg/kg),以南方主栽烤烟云-87和K-326为测试品种,进行了盆栽试验。以喷施蒸馏水为对照,选择了有机络合Zn叶面肥、腐植酸络合K型叶面肥、硅溶胶铁型叶面肥三种叶面肥 (编号分别为FI-1、FI-2、FI-3) 进行试验,在烟草移栽后第21、36和49天进行喷施,每次连续喷施三天。调查了烟草生物量、烟叶Cd含量和烟草品质指标。 【结果】 1) 与对照 (喷施蒸馏水,CK) 相比,在烟草苗期、团棵期和旺长期喷施3种不同叶面肥对云-87与K-326的烟叶干重有明显增加作用,其中,FI-1对烟叶干重增加效果最好,云-87与K-326的烟叶干重分别增加了24.4%和30.8%;不同叶面肥在三种不同性质土壤中对烟叶增重效果顺序为FI-1 > FI-2 ≈ FI-3;2) 不同叶面肥处理可明显降低云-87与K-326中部烟叶Cd含量。与对照相比,在红泥田 (A) 土中,云-87与K-326烟叶Cd含量分别降低18.0%～35.7%、26.2%～40.2%;在黄泥田 (B) 中,云-87与K-326烟叶Cd含量分别降低10.3%～36.1%和24.8%～42.2%;在青紫泥田 (C) 土壤中,云-87与K-326烟叶Cd含量分别降低26.1%～33.0%和19.4%～30.8%。不同叶面肥对三种不同性质土壤上烟叶Cd降低的总体效果为FI-1 > FI-2 > FI-3。3) 三种叶面肥处理烟叶中总氮、钾含量比对照有明显增加,其中FI-1、FI-2处理与对照 (CK) 相比均差异显著 ( P < 0.05) ;而与对照相比,不同叶面肥均在一定程度降低了烟叶中烟碱与氯的含量 ( P < 0.05) ,其中FI-1、FI-2处理烟叶中烟碱与氯含量显著降低,而FI-3处理效果不明显;三种不同叶面肥均在不同程度提高了烟叶中钾氯比、糖碱比和氮碱比,其中FI-1和FI-2效果更显著。除了青紫泥田土壤中,FI-3处理K-326烟叶中的还原糖偏高外,总体而言,喷施不同叶面肥处理的烟叶化学成分大部分均处于适宜范围内,其中,FI-1、FI-2处理对提高烟叶品质指标具有显著效果。 【结论】 三种叶面肥对降低烟草Cd的吸收和运转都具有显著效果,有机络合Zn型和腐植酸络合K型叶面肥还有效提高了烟叶的品质。因此,喷施有机络合Zn型和腐植酸络合K型叶面肥可作为Cd污染土壤上进行烟草安全高效生产的有效措施。