有机肥施用对稻麦轮作系统作物生产和土壤健康的影响

于宁波鄞州区进行有机肥施用田间试验,在小麦-晚稻轮作模式下,对比不施肥、全化肥,以及等养分总量条件下化肥配施不同用量有机肥(2 250、4 500、9 000 kg·hm^-2),对作物产量、作物和土壤中重金属含量、土壤微生物群落代谢多样性的影响。结果表明,施用有机肥可以部分替代化肥而不影响作物产量,有机肥施用量在2 250~9 000 kg·hm^-2作物产量无显著差异。有机肥用量2 250 kg·hm^-2处理的稻谷和小麦粒中的重金属含量与全化肥处理相比无显著差异,但用量在4 500 kg·hm^-2及以上,稻谷中Zn含量以及麦粒中As含量显著增加。有机肥施用增加了土壤中Zn、As和Pb含量,其中Zn和Pb垂直迁移趋势显著。不同施肥措施对土壤微生物群落代谢多样性无显著影响,但相比全化肥处理,配施有机肥提高土壤微生物对碳氮底物的利用能力。有机肥可部分替代化肥实现稻、麦增产,提高土壤微生物代谢活力,但高用量有机肥增加重金属污染风险。在本试验区配施有机肥2 250 kg·hm^-2,既能保证作物产量,又能确保农产品和环境安全。     

不同施肥种类对土壤及脐橙中的重金属含量的影响

为明确施用不同种类肥料后土壤及脐橙中的重金属含量的变化,特对种植年份为1997年和2002年的施用有机肥、化肥、沼肥后土壤及脐橙中的重金属Cr,Cu,Pb,Zn,As,Cd进行检测及相关性分析。结果表明：施用肥料后,有机肥区2002年的As,1997年的Cu和Pb,沼肥区2002年的Pb的含量高于对照;脐橙果实中只有重金属As和Cu存在显著差异(P<0.05),其中As的含量为有机肥区>化肥区>沼肥区,Cu含量为化肥区>有机肥=沼肥区;种植年份为1997年和2002年的土壤及脐橙中重金属的含量无显著差异;各施肥区土壤及脐橙中的重金属的含量均未超标。相关性分析显示,土壤—脐橙中Cu和Zn的含量在一定浓度范围内呈正相关,R2>0.9;As,Cr,Pb,Cd的含量未呈现规律性变化,R2<0.7     

有机肥施用对蔬菜—土壤体系中重金属迁移累积的影响

为探讨化肥(CK)和不同用量鸡粪有机肥(T1,3.75 t·hm~(-2);T2,7.50 t·hm~(-2);T3,15.00 t·hm~(-2))处理后,有机肥中主要重金属铜(Cu),锌(Zn),铅(Pb),铬(Cr),砷(As),汞(Hg),镉(Cd)等在蔬菜可食部分的累积及在土壤剖面的迁移行为,特开展西兰花—刀豆连作下的有机肥定位试验。结果表明,与CK相比,有机肥处理未显著影响第1茬西兰花中Pb,Cr,As,Hg,Cd含量,但T3处理导致第2茬刀豆中As和Pb显著增加。有机肥长期施用所带来的Cu,Zn,Pb,Cr,As累积主要集中在0—20 cm土层,第2茬刀豆收获时,土壤中重金属含量普遍高于第1茬西兰花收获时,其中,以Cu的积累量最大,Zn和Pb次之,Cr和As最小。有机肥处理主要影响0—20 cm土层Cu,Zn,Pb含量,但也可在一定程度上增加20—40 cm土层中Zn和40—60 cm土层中Cu含量;As和Cr没有明显的表层富集效应,有机肥施用仅提高0—20 cm土层中As含量,但可同时增加0—20cm和40—60 cm土层中Cr含量。综上,高用量有机肥的连续施用增加了菜田土壤环境重金属污染风险。     

长期施肥对稻田土壤镉锌铜积累及其有效性的影响

为明确长期不同施肥方式对稻田土壤Cd、Zn和Cu积累及其有效性的影响,以设立于1986年的长期定位施肥试验为对象,对比分析不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、秸秆还田配施化肥(ST)、低量有机肥配施化肥(LM)、高量有机肥配施化肥(HM)5个处理耕层土壤重金属全量、有效态、形态分布以及水稻各部位重金属含量变化,结合土壤理化性质变化,探讨了长期施肥下重金属累积效应及其有效性变化机理。结果表明,NPK和ST处理对土壤全量及有效态Cd、Zn和Cu均无显著提高效应。而施用低量和高量有机肥30 a后,土壤Cd、Zn和Cu全量显著提高35.00%～80.00%、63.91%～82.55%、118.41%～180.21%,有效态显著提高28.57%～71.43%、407.12%～783.15%、336.59%～573.17%,稻米Cd、Cu则提高100.00%～150.00%、63.30%～85.64%。相关分析结果证实,有机肥中较高的重金属含量是造成稻田土壤Cd、Zn和Cu累积和有效性显著提高的主要原因,同时其改变的土壤理化性质,尤其是P也会影响重金属的有效性,但其作用机理有待深入研究。总体来看,长期施用有机肥具有更好的培肥效应,但会造成土壤Cd、Zn和Cu的富集以及稻米吸收量的增加,虽然目前稻米重金属含量尚未超出国家食品卫生标准限值,其风险仍不可忽视,在采取有机肥培肥土壤的过程中应严格控制其中的Cd、Zn和Cu等重金属含量。     

土壤调理剂与微生物有机肥配施对黄潮土区重茬大蒜土壤改良及产量的影响

为探讨经高温无害化处理的微生物有机肥(发酵羊粪)配施土壤调理剂对黄潮土区重茬大蒜土壤的改良效果,以常规施用化肥+旋耕(CK)为对照,研究常规施用化肥+旋耕+土壤调理剂(T1)、常规施用化肥+旋耕+微生物有机肥(T2)、常规施用化肥+旋耕+微生物有机肥+土壤调理剂(T3)、常规施用化肥+深耕+微生物有机肥(T4)对重茬土壤养分含量、理化性质、酶活性和大蒜病情指数、生物学性状及产量的影响.结果表明,与常规施用化肥+旋耕(CK)相比,施用土壤调理剂、微生物有机肥可以改善土壤理化性质,增加养分含量,提高酶活性,从而促进大蒜生长发育,降低病害病情指数,提高产量.其中,常规施用化肥+旋耕+微生物有机肥+土壤调理剂(T3)处理效果最好,与常规施用化肥+旋耕(CK)相比,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高22.06％、13.47％、18.80％、14.89％,土壤粉粒显著提高,土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶、脲酶活性显著增强,菌核病、叶枯病、根腐病的防效分别达到63.36％、66.47％、60.15％,大蒜株高、茎粗及蒜头直径也得到提高,并增产25.64％.综上,常规施用化肥+旋耕基础上配施土壤调理剂与微生物有机肥(T3)对重茬大蒜土壤改良以及大蒜病害防治、增产效果较好.     

施用猪粪有机肥对土壤环境质量的影响

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种猪粪有机肥对土壤有机质含量、p H值、重金属含量的影响。结果表明:施用有机肥T11[下标数字分别表示有机肥种类(1、2、3)和施用量(1表示1 875 kg/hm2,2表示3 750 kg/hm2),下同]、T12、T22、T31、T32处理较对照(施用普通复合肥)土壤有机质含量均有不同程度的增加,增幅为5.34%~13.50%。且增量施用有机肥,土壤有机质含量会随之增加,但T21处理土壤有机质较对照下降19.36%。与对照相比,各处理p H值没有较为一致的变化规律。除铅(Pb)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增加,其中汞(Hg)、砷(As)在0~10 cm层增幅分别为0~232.70%、15.79%~238.35%,Pb、铜(Cu)、锌(Zn)在0~20 cm层增幅分别为6.27%~32.41%、10.14%~34.39%、12.95%~45.85%,铬(Cr)在0~40 cm层增幅为14.03%~26.82%;深层土壤重金属含量较对照显著减小,Pb在90~100 cm降幅为56.37%~71.01%,Zn在60~70 cm、90~100 cm层降幅分别为10.51%~36.24%、27.71%~49.36%,镉(Cd)在70~90 cm层降幅为29.36%~46.63%。多因素方差分析表明,Cr、Pb、Hg、As含量与有机肥施用量的关系极显著,Cu、Zn、Cd不显著;Cr、As、Zn含量与有机肥种类的关系极显著,Pb、Hg、Cu、Cd不显著。综合分析表明,施用3种有机肥对土壤特别是表层土壤有较强的潜在重金属污染风险。     

连续施用有机肥的田间土壤和果蔬重金属风险评估

为比较施用有机肥替代化肥对果蔬产量品质及果蔬和土壤中重金属含量的影响，采用田间小区试验，连续三季蔬菜（小白菜、萝卜、辣椒）和多年柑橘（马家柚）施用有机肥。以不施肥（CK）和施用化肥（CF）为对照，设置2种有机肥的化肥等氮量施用处理（OF1、OF2）。结果显示：与CF处理相比，OF1、OF2处理均能保证前两季蔬菜以及马家柚的产量不下降，并显著提高马家柚可溶性固形物以及蔬菜土壤有机质的含量。前两季蔬菜不同处理间重金属含量差异不显著，但OF1、OF2处理的萝卜可食部Pb含量已临近限量标准；在第三季蔬菜中，OF1、OF2处理的辣椒可食部Cr、As、Cu、Zn含量较CF处理均出现显著积累。OF1处理的马家柚果肉与果皮Pb含量已超出限量标准，OF2处理也已接近限量标准。蔬菜土壤各项重金属含量远低于风险管控值，但Pb、Cd、Hg较CF处理均出现了显著性积累，其中Hg含量积累速度最快。结果表明，2种等氮有机肥施用均能在短期内提高果蔬的产量及品质，改善土壤理化性质，但同时也会增加土壤重金属的积累。因此，连续施用有机肥，将存在果蔬重金属含量超标的风险。     

宁夏养鸡场粪污及周边土壤重金属和细菌群落特征研究

为了解宁夏蛋鸡养殖场粪污和周边土壤中重金属及细菌群落状况,在宁夏最大的蛋鸡养殖区采集了不同养殖期新鲜鸡粪和相关土壤样品,测定了7种重金属含量和细菌群落组成及多样性。结果表明:该地区鸡粪中Cu、Cd、Cr、Pb、Hg和As含量低于全国平均值26.83%～93.23%,而Zn含量高于全国平均值28.74%,与德国有机肥料中重金属限量标准相比Zn超标6.94%。随着养殖期的推移,鸡粪中Cu、Cd、As含量均先减少后增加;育雏期Cu、Zn、Cd、Hg含量在全养殖期都相对最高,育成期鸡粪Cu、Zn、Cr、Pb和As含量均最低。鸡粪重金属综合污染指数除育成期属于安全水平外,其他4个时期均属于警戒限水平;高产期鸡粪重金属综合污染指数最高。养殖场周边土壤和施用了鸡粪的土壤Cu、Zn含量均高于对照土壤;各土壤重金属综合污染指数均处于安全水平。鸡粪中优势菌门是Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes。土壤中相对丰度较高的是Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Acidobacteria和Planctomycetes。施用鸡粪后土壤细菌在门水平上数量发生变化,但并不显著。在鸡粪基本理化性质中,pH和全钾对细菌群落多样性和优势菌门有显著的促进作用,重金属中Zn的影响较大。土壤基本理化性质中有机质对土壤细菌优势菌门丰度影响最大,重金属中Cu和Zn对细菌多样性和优势菌门普遍具有显著影响。     

长期不同施肥对钙质紫色水稻土重金属累积及有效性的影响

为探讨长期不同施肥对石灰性紫色水稻土重金属累积及有效性的影响,以四川省农业科学院土壤肥料研究所长期定位试验为依托,研究了8种不同施肥条件下[不施肥(CK)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)、有机肥(M)、有机肥+氮肥(M+N)、有机肥+氮磷肥(M+NP)和有机肥+氮磷钾肥(M+NPK)]土壤理化性质、重金属全量及有效量的变化。结果表明:长期施用氮磷、氮磷钾肥会降低土壤pH、CEC含量,提高土壤有机质、碱解氮及速效磷含量,改善土壤肥力,且与有机肥配施效果更优。长期施用化肥,土壤Fe、Mn、Cu、Zn、Pb和Cd含量变化不明显,有机肥及其与化肥配施后土壤Fe、Mn、Pb含量变化也不明显,Cd略有增加,Cu、Zn含量显著提高,但均低于我国农用地土壤环境质量风险筛选值(GB 15618—2018)。化肥对Cu、Zn、Pb和Cd的有效量影响不明显,磷肥可显著提高有效Fe含量,降低有效Mn含量,而有机肥提高Cu、Pb、Cd有效量,对其有活化效应。相关分析结果表明,土壤重金属有效量与理化性质、元素总量间的相关性因元素的不同而异。研究表明,长期施用化肥及有机肥不会造成石灰性紫色水稻土重金属含量超标的风险。     

长期施肥对黄土旱塬农田土壤微生物量碳、氮、磷的影响

为研究长期不同施肥方式对土壤微生物量碳、氮、磷含量的影响,以国家黄土高原农业生态试验站长期定位施肥试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(NM)、磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)8个处理,应用氯仿熏蒸-浸提法和生态化学计量比,研究了30 a不同施肥方式下土壤微生物量碳、氮、磷含量变化及其与土壤基本理化性状的关系。结果表明:长期施肥较CK处理均能提高土壤微生物量氮、磷含量;与CK相比,施用化肥处理的微生物量碳含量均有所降低,而微生物量氮、磷含量显著提高;除NM处理外,施用有机肥处理的土壤微生物量碳、氮、磷含量较CK处理均显著提高。长期单施化肥、有机肥和化肥有机肥配施处理的微生物量C∶N显著低于CK处理,等量施磷处理(P、NP、PM、NPM)的微生物量C∶P、N∶P均低于CK和其余施肥处理,而NM处理的微生物量C∶P、N∶P显著高于其余处理。冗余分析显示,土壤全氮(F=13.9,P=0.002)对土壤微生物生物量影响最大,解释了微生物量变化的5.3%,各理化性质的影响顺序为全氮全磷pH有机质;相关性分析表明,土壤微生物量碳、磷分别与土壤有机质、全氮、全磷呈显著正相关,土壤微生物量氮与有机质、全氮呈显著正相关。长期单施化肥使土壤酸碱度发生改变,对微生物的生命活动产生抑制作用。而长期化肥配施有机肥能不同程度提高土壤养分含量,促进土壤微生物的生长繁殖,进而增强微生物对碳、氮、磷等元素的吸收利用,对于提高土壤肥力和肥料利用率具有重要意义。     

冻融作用对猪粪模拟施肥条件下东北黑土中重金属铜锌活性的影响

随着规模化养殖场的发展和饲料添加剂中Cu和Zn的添加, 畜禽粪便中重金属Cu和Zn含量较高, 通过畜禽粪便施肥可能造成土壤重金属污染。畜禽粪便施肥和冻融作用均可能影响土壤中重金属的活性, 进而改变土壤重金属的环境效应。本文针对东北气候特点, 通过实验室模拟, 研究了猪粪施肥和冻融作用对黑土中重金属Cu和Zn活性(可交换态和碳酸盐结合态)的影响。结果表明:同未施肥的对照比, 猪粪施肥初期, Cu和Zn的可交换态含量均明显增加, 而Cu和Zn的碳酸盐结合态含量则略有下降;同低施肥量比, 高施肥量下, Cu和Zn的可交换态含量略有增加, 而Cu和Zn的碳酸盐结合态含量下降;同施肥初期比(1周), 随施肥时间延长(1个月)土壤中可交换态Cu和Zn含量下降, 而碳酸盐结合态Cu和Zn含量增加;高低不同施肥量相比, 高施肥量下可交换态Cu和Zn含量均高于低施肥量, 而碳酸盐结合态Cu和Zn含量则低于低施肥量;随冻融温度下降, 土壤中可交换态Cu和Zn含量、碳酸盐结合态Cu和Zn含量均显著增加, 且在高施肥量下的含量均大于低施肥量。由此可见, 猪粪施肥和冻融作用对黑土中Cu和Zn活性均有不同程度的影响, 总的看是随施肥量的增加和施肥时间的延长, 黑土中Cu和Zn活性不同程度地下降, 但冻融作用可以使猪粪施肥的黑土中Cu和Zn的活性增加, 且随冻融温度下降Cu和Zn活性增加的幅度增大。     

长期施用猪粪和化肥对稻田土壤Cu、Zn和Cd含量及有效性的影响

为研究有机肥与化肥处理下稻田土壤Cu、Zn、Cd含量之间的差异,并探明关键影响因子,本研究利用持续了35 a的长期定位试验,分析了土壤重金属全量及有效态、土壤理化性质和水稻产量,并利用多种统计分析方法研究了猪粪组和化肥组土壤Cu、Zn和Cd与土壤理化指标之间的关系。结果表明：与对照（不施肥）相比,长期施用猪粪使土壤Cu、Zn、Cd全量和有效态含量分别提高了134%~239%、57%~124%、58%~171%和191%~380%、285%~811%、61%~184%,并显著提升了土壤有机质（SOM）、阳离子交换量（CEC）及氮磷养分含量;而化肥处理对土壤重金属全量及有效态含量无显著影响,对土壤理化指标的提升相对较小。冗余分析（RDA）发现,猪粪组土壤全氮（TN）、CEC和速效磷（AP）分别解释了重金属方差变异的89.1%、6.4%和2.0%,化肥组土壤pH和全磷（TP）分别解释了方差变异的45.0%和22.2%,达到显著水平。进一步通过偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析发现,猪粪对重金属有效态的贡献远大于化肥,主要通过影响土壤重金属全量和CEC从而影响重金属有效性,其路径系数分别为0.621 7和0.295 3,均达到显著水平。猪粪组土壤重金属与理化指标之间由于“同源”关系呈显著正相关,而化肥组两者的关系受水稻生长活动等因素影响较大。研究表明,长期施肥可以通过调控土壤理化指标等影响重金属有效性,施用猪粪进行稻田土壤培肥的同时,需要注意土壤重金属的累积风险。     

长期定位施肥下设施土壤重金属积累及生态风险的研究

为了了解在长期不同施肥处理下改良设施土壤的同时,设施土壤中重金属的含量与污染状况,本文以长期定位施肥的设施土壤(建于2009年)为供试土样,研究了不同施肥处理对设施土壤中重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)积累的影响,并对其进行重金属污染及潜在生态风险评价。结果表明,不同施肥处理下,土壤中除Cd以外的其他5种重金属在土壤中的含量均未达到污染水平。Cd、Cr、Zn在鸡粪、秸秆、K_2SO_4、生石灰与复合肥共同施入时积累速率最大,Cu、Ni、Pb在鸡粪、秸秆与复合肥同时施入时积累速率最大。目前,Cd仅在CK处理下无污染,其他处理均产生污染,其中在鸡粪、秸秆、K_2SO_4、生石灰与复合肥5者共同施入时污染最严重,且20年后污染将加剧。同时该处理下的土壤Zn将于近20年后超标,造成污染。该处理下土壤的综合污染状况也最为严重。而不同施肥处理均可增加土壤重金属生态风险,其中5者同时施入时生态风险最强。研究表明,鸡粪、秸秆、K_2SO_4、生石灰与复合肥不同组合的长期施入可导致设施土壤重金属不同程度的积累,产生污染,增加其生态风险。     

三元复混肥和鸡粪肥中重金属含量特征分析与评价

为了解施肥对山东寿光市设施蔬菜土壤重金属输入的影响,采用随机取样的方法在寿光市收集了10个氮磷钾三元复混肥和21个鸡粪肥样品,测定了肥料中重金属Cu、Zn、Cd、Pb的含量.结果表明:鸡粪肥中Cu、Zn、Cd、Pb含量高于氮磷钾三元复混肥,但与中国有机-无机复混肥标准(GB18877-2002)相比,鸡粪肥中Cd未超标...     

猪场粪水施用对设施白菜及土壤重金属的影响

为了研究养殖粪水在农田施用过程中对重金属含量积累、有效性增强以及形态变化等产生的影响,采取田间小区试验,探究了猪场粪水施用对设施白菜地上部重金属含量和土壤重金属全量、有效态含量及形态的影响。结果表明：粪水施用后,低量粪水施用处理与优化施肥（NOPT）处理白菜地上部Cu、Zn、Cr、Cd含量无显著差异,白菜地上部Cu、Zn、Cr、Pb、As、Cd含量均未超出《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2017）安全限值要求。经过4茬设施白菜种植后,相较于NOPT处理,561kg·hm^-2粪水施用处理显著增加了土壤Cu、Zn、Cr含量,281 kg·hm^-2粪水施用处理土壤中Cu、Zn（0~20 cm土层除外）、Pb、Cr、Cd、As含量与NOPT处理差异不显著,且含量均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）安全限值。施用化肥和粪水显著提高了土壤有效态Cu、Zn含量,施用粪水处理对土壤中Cr、Pb、As、Cd形态影响较小,但显著增加了铁锰结合态Zn含量。相关分析表明,土壤有效态Cu、Zn、Cr、Cd、Pb含量与土壤有机质、速效磷、全氮、硝态氮含量存在显著正相关关系,与pH值呈显著负相关关系。研究表明,连续4茬施用猪场粪水未造成设施白菜和土壤中重金属含量超标,显著增强了Cu、Zn的有效性且显著增加了铁锰结合态Zn含量。     

有机肥配施生物炭对设施番茄产量、品质及土壤养分和重金属累积的影响

为了解不同添加量下有机肥配施生物炭对设施蔬菜品质、产量及氮、磷、重金属在土壤中迁移累积的影响。以设施番茄为试验对象，设5个处理：CK（1 500 kg·hm^-2生物炭）、T1（1 500 kg·hm^-2生物炭+ 7 500 kg·hm^-2鸡粪肥）、T2（1 500 kg·hm^-2生物炭+15 000 kg·hm^-2鸡粪肥）、T3（1 500 kg·hm^-2生物炭+22 500 kg·hm^-2鸡粪肥）、T4（1 500 kg·hm^-2生物炭+30 000 kg·hm^-2鸡粪肥），测定番茄产量，可溶性糖、维生素C、硝酸盐、可滴定酸含量及土壤样品中的硝态氮、速效磷、全Cu和Pb含量。结果发现：相对于CK，T2的番茄产量增加49.31%，可溶性糖和维生素C含量达2.275 mg·kg^-1和0.219 mg·kg^-1，表明T2处理能够提高番茄产量和品质；同时，T2处理降低土壤中0~100 cm土层硝态氮、速效磷以及0~30 cm土层重金属Cu和Pb的累积及迁移；T1、T3和T4加重土壤中氮磷及重金属的累积与迁移。表明设施蔬菜种植过程中有机肥与生物炭的合理配施可以减少有机肥的氮磷和重金属的污染，提高设施菜地土壤质量，保证蔬菜食品安全性。     

长期定位施肥对土壤重金属含量的影响

[目的]探讨耕层土壤重金属含量变化,为合理施肥和调控土壤环境提供依据。[方法]在15年长期定位试验研究基础上,分析5种施肥处理(无肥、N、NPK、N+M和N+S)对0～20 cm土层中6种土壤重金属(Cu、Zn、Cd、Cr、Hg和As)的含量变化。[结果]6种元素含量都呈现增加趋势。N+M处理的Zn含量超过土壤环境质量标准2级(pH值6.5～7.5)的限界,Hg含量增加幅度较大,比试验基础值(0.084 mg/kg)增加了114%,比不施肥处理增加了50%。单施N肥(尿素)对土壤重金属影响不大,施用P肥使土壤重金属含量增加。畜禽排泄物为原料的有机肥可使土壤重金属含量提高,特别是Cu、Zn、Hg增加幅度较大。[结论]施肥是影响土壤重金属含量变化的重要因素;对畜禽排泄物为原料的有机堆肥也要合理施用。     

红壤稻田长期施用猪粪的生态效益及承载力评估

【目的】有机粪肥还田是实现废弃物资源循环利用的重要途径之一,大量研究证实,猪粪还田施用可以显著提高土壤肥力和作物产量,但是,由于饲料添加剂含有较高的Cu、Zn、As等重金属元素,再加上养猪业中饲料添加剂的广泛应用,猪粪长期还田也可能导致土壤中重金属元素大量累积,从而威胁土壤质量和粮食安全。因此,利用长期定位探讨和综合评价长期施用猪粪下红壤稻田的生态效益就显得十分重要。【方法】以始于1981年的红壤性水稻土有机肥定位试验为载体,分析了长期施用猪粪30年间红壤稻田的水稻产量和土壤有机碳含量影响,以期明确猪粪对水稻产量的增产幅度和对土壤有机碳的贡献潜力,同时分析不同猪粪施用年限（包括试验前、试验5年、16年、22年和30年）的土壤重金属Cu、Zn、Cr和As等含量变化,基于国家土壤质量二级标准（GB 15618-1995）的土壤重金属含量的临界值,利用本研究中土壤重金属的累积速率对红壤稻田施用猪粪的超标时间进行估算,并进一步探讨猪粪的安全用量。【结果】施用猪粪显著提高了水稻产量和土壤有机碳含量,与施化肥处理（NPK）相比,产量增加了10.3%-12.0%,土壤有机碳含量增加了18.8%-23.7%,但是猪粪施用对红壤稻田的酸化阻控作用较小。在试验30年后,分别在早稻和晚稻施用猪粪的处理（OM1和OM2）的土壤pH值与未施肥对照无显著差异。此外,施用猪粪的土壤Cu、Zn、Cr和As含量亦显著增加,与施用化肥处理相比,OM1和OM2的Cu、Zn、Cr和As含量分别增加了72.0%-82.6%、29.1%-55.2%、194.8%-262.6%和90.5%-192.7%,但是未超过国家土壤环境质量二级标准（GB15618-1995）。按照现行猪粪施用量（22.5 t•hm-2•a-1）推算,土壤Cu、Zn、Cr和As含量确保安全水平的施用时间分别还有22、67、44和14年。若确保连续施用猪粪50年土壤Cu、Zn、Cr和As含量不超标,则红壤稻田每公顷最多猪粪施用量应不超过6.40 t•hm-2•a-1。【结论】在红壤稻田上,猪粪长期还田虽然能够显著提高稻米产量和土壤肥力（尤其是土壤有机碳含量）,但也同时导致土壤Cu、Zn、Cr和As含量大幅增加,从而可能引起土壤出现重金属污染风险,进而威胁稻米质量和人类安全。因此,权衡稻田长期施用猪粪对作物产量、土壤肥力和重金属累积的生态效益,确定土壤对猪粪的最大环境承载力将为科学合理的利用猪粪以实现区域农业的可持续发展提供依据。