河北省集约化养殖场畜禽粪便中重金属含量及变化特征

通过对河北省全省区域典型集约化养殖场的主要畜禽粪便采样,分析测定畜禽粪便中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、As、Hg、Ni 8种重金属含量并进行数据分析,结果表明河北省集约化养殖场畜禽粪便中8种重金属的含量（中位值）均符合德国腐熟堆肥标准和中国有机肥料标准,但数据离散且呈偏态分布。按德国腐熟堆肥标准和中国有机肥（NY 525-2012）的标准,河北省畜禽粪便的Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg和As超标率分别为41.73%、50.39%、31.50%、5.51%、0.79%、7.87%、4.63%和12.60%。鸡粪重金属超标率顺序为Zn > Cr > Cu > Ni > As > Cd > Pb > Hg,其中,Cu、Zn、Cr超标率分别为22.22%、40.74%和33.33%。猪粪重金属超标率顺序为Cu > Zn > Cr > As > Ni和Cd,其中,Cu、Zn、Cr和As超标率分别为80.43%、78.26%、30.43%和21.74%,Pb和Hg不超标。牛粪重金属超标率顺序为Cr > Hg > Zn,其他重金属均不超标。按施用量15 t·hm^-2推算出猪粪、鸡粪和牛粪的最严格土壤安全施用年限分别为26、79年和207年。因此,施用集约化畜禽粪便有机肥带来的环境风险需要引起足够的重视。     

长期施用猪粪源有机肥对蔬菜-土壤系统重金属积累的影响

为了解长期施用由集约化养殖场畜禽粪堆制的有机肥对蔬菜地土壤与蔬菜中重金属积累的影响,设计了对照（化肥）、化肥+猪粪堆肥、猪粪堆肥和2 倍猪粪堆肥等4 种施肥方法,进行了为期3 年的田间小区蔬菜试验。结果表明：施用猪粪堆肥可促进蔬菜地土壤养分的提高,减弱土壤酸化。但试验也表明虽然施用的猪粪堆肥符合中国有机肥的行业标准(NY 525—2012),当猪粪堆肥被单独作为肥源用于蔬菜地时,其可显著增加土壤和蔬菜中重金属的积累,重金属含量随猪粪堆肥用量和施用年限的增加而增加。连续施用猪粪堆肥3 年后土壤中Cu、Zn 和Cd 含量分别比试验前提高了31.2%、27.3%和14.0%,蔬菜中Cu、Zn、Pb 和Cd含量也均显著高于对照处理;连续施用2 倍猪粪堆肥3 年后,土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As 含量分别比试验前增加了67.4%、53.0%、13.1%、24.4%、25.9%和13.8%,蔬菜中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As 含量均显著高于对照处理;但化肥+猪粪堆肥配合施用的蔬菜产品中重金属含量与对照处理无显著差异。研究建议重视化肥与有机肥配施;在蔬菜地中应用富含有Cu和Zn 等重金属的畜禽粪时应严格控制用量,避免长期、连续施用富含有Cu和Zn等重金属的畜禽粪。     

晋北地区规模化养殖场畜禽粪便中养分和重金属含量分析

为了解畜禽粪便中的养分、重金属含量及分布情况,对山西省北部地区6个不同规模养殖场采集的65份畜禽粪便样品中氮(TN)、磷(P_2O_5)、钾(K_2O)以及铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、镍(Ni)、汞(Hg)含量进行室内试验分析。结果表明,畜禽粪便中的养分和重金属含量变化范围较大,鸡粪和猪粪中的TN、P_2O_5含量显著高于牛粪,而牛粪中的K_2O含量显著高于鸡粪。畜禽粪便电导率(EC)为2.64～2.81 mS/cm,pH值为7.82～8.85。Cu、Zn、Cd、Ni、As在猪粪中含量最高,鸡粪次之,牛粪最少,而Pb和Cr在鸡粪中含量最高;3种畜禽粪便中重金属平均含量的分布规律基本呈现出ZnCuCrNiPbAsCdHg的趋势。依照我国《农用污泥中污染物控制标准》进行判断,猪粪中Cu、Zn超标率均为100%,鸡粪中Zn超标率为21.05%,而As、Pb、Cd、Cr、Ni、Hg均未超标;依照《畜禽粪便安全使用准则标准(蔬菜)》进行判断,猪粪中Cu、Zn超标率分别为100%和76.19%;依照《德国腐熟堆肥中部分重金属限量标准》进行判断,猪粪中Cu、Zn超标率均为100%,鸡粪中Cu、Zn超标率分别为31.58%、36.84%。因此,将畜禽粪便用于农业生产之前,必须对其重金属含量进行严格控制。     

施用鸡粪菜田的土壤重金属含量状况研究

植物必需的微量元素Cu和Zn以及人体必需的Cu、Zn和Cr元素均属于重金属之列。在动物饲料中添加的部分重金属元素对畜禽生长发育和生殖有重要作用,而畜禽对重金属元素利用率很低,绝大部分随畜禽粪便排出体外。如果长期大量无节制地使用畜禽粪便作为有机肥,有可能对土壤环境带来重金属污染的潜在风险,并通过饲料添加—禽畜吸收—禽畜排泄—施入土壤—作物吸收—进入人类食物链,最终将影响人类健康。在石家庄郊区和藁城市,选取不同鸡粪（规模化养殖场鸡粪）施用量与施用年限的设施菜田和露地菜田为研究对象,以藁城市秸秆还田小麦-玉米轮作农田（不施用鸡粪）作为对照,对土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr和Cd含量进行了测定,分析施用鸡粪对菜田土壤重金属含量的影响,可为农业生产上科学施用鸡粪提供参考。结果表明：除处理4与处理1（CK）的Cd含量基本持平,其余各处理的重金属含量均是菜田高于农田;且随着鸡粪施用量和施用年限的增加,土壤Cu、Zn、Pb、Cr和Cd含量有明显的累积增加趋势。按照国家土壤重金属污染评价标准（GB 15618—1995）,除处理9的Cd含量超标14%,属轻度污染外,其余各处理的重金属含量均未超标。按照国家无公害蔬菜产地环境质量标准（GT18407.1—2001）,取样菜田土壤Cu、Cd的超标率分别为66.7%和8.3%,Zn、Pb和Cr含量均不超标。与河北省土壤环境背景值相比,取样菜田土壤Cu和Pb的含量均高于土壤背景值,其中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd最高含量分别超过背景值2.1倍、1.9倍、4.8倍、1.6倍和9.1倍。     

我国部分城市畜禽粪便中重金属含量及形态分布

通过对部分城市集约化养殖场的畜禽粪便取样调查,分析了其中重金属含量状况及其形态分布。结果表明,畜禽粪便中重金属Cu、Zn、Cd、As、Ni、Cr、Pb和Hg含量分布差异较大,其平均值分别为377.5、1 610.4、0.72、7.79、9.77、22.51、6.31 mg·kg-1和0.06mg·kg-1。不同类型畜禽粪便比较,猪粪中Cu、Zn、Cd、As含量显著高于鸡粪、鸭粪和牛粪,而鸡粪中Cr含量则高于猪粪和牛粪。参照国家农用污泥污染物控制标准,猪粪中Cu、Zn的超标率分别达59.84%和95.08%,As超标率为3.28%,而Cd、Ni、Cr、Pb和Hg的含量则均低于控制标准。根据畜禽粪便安全使用准则中在蔬菜地使用限量标准,猪粪中Zn、Cu、As超标率分别为78.69%、74.59%和9.84%,鸡粪、鸭粪中Zn、Cu、As含量也存在超标现象。对乳猪粪、育肥猪粪和种猪粪的重金属含量和形态分析发现:乳猪粪中Cu和Zn含量高于育肥猪粪,而种猪粪则较低;育肥猪粪中As含量高于乳猪粪和种猪粪;种猪粪的Cd含量高于乳猪粪和育肥猪粪。猪粪中Cu、As水溶态含量分别占总量的30.47%和12.19%,EDTA提取态Cu、Zn含量分别占总量的35.96%和48.93%,猪粪中Cu、Zn、As较高的活性会在一定程度上增加其向环境中流失的风险。     

石灰及其后效对玉米吸收重金属影响的田间实例研究

通过田间试验方法,研究了在铅锌矿废水污染的土壤上施用石灰1 a后,继续施用石灰和石灰后效处理对后续第1、2季低累积玉米(Zea mays)的产量以及重金属Cd、Pb、Zn 和Cu 含量的影响,并分析了土壤pH、土壤DTPA 提取态重金属含量和土壤重金属全量的变化.结果表明,连续施用石灰和石灰后效均显著提高玉米产量,其中连续施用石灰处理效果最佳,第1 季籽粒产量是对照(无石灰)的6 倍,第2 季是对照的3.8倍.与对照相比,连续施用石灰处理显著降低了2 季玉米籽粒Cd、Pb、Zn 和Cu 含量,石灰后效只能降低第2 季玉米茎叶Cd、Pb 和Cu 含量,而籽粒Cd、Pb 含量与对照相比略有升高,说明石灰后效能维持一年半左右.对照处理土壤Cd和Zn 全量显著低于石灰处理,可能是土壤中Cd 和Zn 随着雨水的淋洗向下层迁移造成的.施用石灰可防止Cd 和Zn对地下水的污染.     

模拟酸雨对菜园土壤施用猪粪后重金属释放的影响

    采用平衡培养方法,研究模拟酸雨对菜园土壤施用富含重金属猪粪后重金属释放的影响结果表明,pH 36的模拟酸雨培养10 d可导致菜园土壤明显酸化,土壤溶液中Cu、Zn、Cd、Pb等重金属浓度和累积释放量显著高于pH 56的对照溶液,其中Zn和Cd的差异尤为明显,As的情况则相反尽管施用富含重金属的猪粪能缓解土壤的酸化,但菜园土壤培养液中重金属浓度显著高于对照,尤其是Zn和Cd可见,在酸雨沉降频繁的地区大量施用富含重金属的畜禽粪便,将会增加重金属对蔬菜和生态环境污染的风险     

长期施肥对土壤重金属积累和有效性的影响

以红壤稻田和红壤旱地长期定位施肥试验土壤为材料,对长期施肥后土壤Cu、Zn、Pb和Cd的含量及其有效性进行了研究,旨在为常规农业管理条件下农田重金属污染提供更多可靠及有用信息。结果表明:红壤稻田土壤Cu、Zn、Pb含量分别为27.2~34.4、83.8~96.1、41.0~62.0 mg·kg~(-1),不同施肥处理土壤Cu、Zn、Pb含量均未超过土壤环境质量二级标准;土壤Cd含量为0.49~1.04mg·kg~(-1),Cd含量均超过土壤环境二级标准。红壤旱地土壤Cu、Zn、Pb全量范围分别为34.6~88.3、79.4~173.7、56.7~81.1 mg·kg~(-1),其中施加有机肥处理的土壤Cu超过土壤环境二级标准,Cd为0.14~1.35 mg·kg~(-1),超标率为42.9%。通过红壤稻田和旱地各处理土壤Cd有效性比较,施用猪粪旱地(33.8%)高于稻田(23.9%),而施用化肥旱地土壤Cd有效性最高处理(NP 14.8%)低于稻田最低处理(NPK 31.2%)。从红壤稻田和红壤旱地长期施肥试验结果看出:长期施用化肥和稻草还田未见明显的重金属积累,但施用猪粪处理的土壤中Cd有显著积累。红壤稻田施用Ca肥可明显降低土壤Cd的有效性;施用猪粪在增加土壤Cd全量的同时,也提高了旱地红壤Cd的有效性。     

矿物改良剂对污染土壤中重金属多目标有效性的影响

通过培养试验比较研究磷灰石、农用石灰、坡缕石、钙镁磷肥、沸石和氢氧化铁等6种矿物改良剂对酸性和石灰性等2种污染土壤中重金属的稳定性及其可溶性、植物有效性和生物可接受性的影响。吸附和解吸试验表明,6种矿物改良剂本身对Cd、Cu、Zn和Pb等4种重金属均有强烈的吸持作用,吸持率在97.2%以上;2次解吸后被保留在矿物上的重金属比例仍在96.8%以上。施用改良剂后,土壤中交换态重金属逐渐向碳酸盐结合态、氧化物结合态和残留态转化,但不同改良剂的转化方式和程度有较大差异。施用改良剂对降低土壤中水溶性重金属的效果最为明显,其次为植物有效态重金属,但降低生物可接受态重金属的效果较弱。酸性土壤上施用改良剂的效果明显高于石灰性土壤。总体上,各类改良剂在降低水溶性重金属的效果上较为相似,以施用钙镁磷肥、坡缕石或磷灰石为佳;在降低植物有效性重金属的效果上因重金属种类不同有所差异,Cd以施用钙镁磷肥为佳,Cu以施用坡缕石为佳,Zn以施用钙镁磷肥或坡缕石为佳,Pb以施用农用石灰、磷灰石或坡缕石为佳。施用氢氧化铁、沸石和钙镁磷肥对生物可接受态重金属有一定的降低作用。     

有机肥中重金属含量分析及在土壤—蔬菜中的累积状况评估（英文）

对湖南省54个有机肥料样品中的重金属含量进行了检测,并设计田间小区试验研究了不同施肥方式下鸡粪源有机肥中重金属在土壤及蔬菜中的累积状况。结果表明:(1)抽取有机肥中Pb、Cd、Cr、As、Hg、Cu、Zn、Ni含量的平均值分别为8.18、0.77、17.80、2.80、0.83、70.36、198.84、81.48mg/kg,其中Cu、Zn超标较多,其次是As、Hg、Cd、Cr。(2)不同原料生产的有机肥中,重金属含量最高的原材料是工业污泥,其次是畜禽粪便、饼粕、作物秸秆。(3)只施用化肥对土壤中重金属的累积影响较小,但易导致土壤pH值下降;化肥与鸡粪肥配合施用,土壤pH值提高而重金属累积不明显,可以作为施肥的首选方式;施用2倍鸡粪肥,土壤中8种重金属均增加,且Cd、Cu、Zn的累积比较明显,累积程度明显高于1倍鸡粪肥。(4)2年田间小区试验表明,施用有机肥对蔬菜中重金属的累积影响不明显,但呈略微增加的趋势。     

不同有机物料对灌漠土重金属累积特征及作物效应的影响

【目的】 探讨长期施用有机物料对灌漠土中重金属含量、形态赋存特征及作物重金属含量的影响,为有机物料农业安全利用及土壤有机培肥中重金属累积控制提供理论依据和技术支持。【方法】 利用田间长期定位试验,研究鸡粪、牛粪、猪粪、菌渣、污泥和沼渣对灌漠土几种典型重金属元素含量、赋存形态及小麦植株中重金属含量的影响。【结果】 长期（7年）施用鸡粪、猪粪、污泥的处理显著增加了灌漠土中Cu、Zn含量,增加量为猪粪＞鸡粪＞污泥,其中Cu含量分别增加了62.20%、20.10%和10.26%,Zn含量分别增加了79.98%、39.24%和18.31%,并与施用年限呈显著正相关关系。3种有机物料施用下Cu平均每年累积速率为4.16、1.25和0.97 mg·kg ^-1·a ^-1,Zn平均每年累积速率为11.04、4.86和2.59 mg·kg ^-1·a ^-1。但施用上述3种有机物料对Cd、Cr、Pb和Ni含量没有显著影响。施用牛粪、菌渣和沼渣对灌漠土中重金属含量亦无显著影响。施用鸡粪、猪粪、污泥还显著影响了土壤中Cu、Zn赋存形态,增加了土壤中Cu、Zn各有效赋存形态的含量和占总量的比例,显著提高了灌漠土中Cu、Zn有效态的含量,显著增加了小麦根和秸秆中Cu、Zn的含量,其中猪粪影响最大。【结论】 猪粪、鸡粪、污泥长期施用可导致灌漠土中Cu、Zn快速累积并提高Cu、Zn的生物有效性,其中猪粪的作用尤为明显。在施用有机物料培肥土壤时,要特别关注其中Cu、Zn的含量,以确保土壤健康和可持续利用。     

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。     

模拟酸雨对施用猪粪的菜园土壤重金属有效性的影响

采用室内培养方法,研究了酸雨对施用富含重金属的猪粪后菜园土壤重金属有效态含量的影响.结果表明,酸雨可显著降低菜园土壤pH值,但有机肥处理对酸雨有一定的缓冲作用.土壤Cu,Zn,Cd和Pb的有效态含量均随酸雨处理H~+浓度的提高而有不同程度的增加,有效态As含量则随H~+浓度的提高而降低,添加猪粪处理(M)与无机重金属处理(HM)的重金属有效态含量没有明显的差异,但含量均高于对照(CK).可见,除了As外,源于有机肥的重金属与无机重金属的有效性同样受到酸雨的促进作用.具有一定的环境风险.因此,在酸沉降频繁的南方地区,长期大量施用富含重金属的猪粪在改善菜园土壤养分状况的同时也增加了土壤环境和蔬菜的重金属污染的风险.     

两种外源性有机物料对设施土壤磷变化的影响

采用室内强化模拟试验研究了90 d培养期内稻草和草炭2种外源性有机物料对设施菜地土壤磷素转化的影响。结果显示,与对照相比,添加量为2 g C·kg-1和4 g C·kg-1的稻草处理土壤微生物生物量磷分别增加111.1%~310.0%和197.7%~356.3%,草炭处理分别增加23.7%~54.6%和63.2%~157.1%;添加量为2 g C·kg-1和4 g C·kg-1的稻草处理土壤有效磷平均降低了15.0%和20.2%,草炭处理土壤有效磷与对照差异在前期(45 d)并不显著;土壤易解吸磷30 d后持续降低,培养结束时稻草和草炭处理土壤易解吸磷均值分别降低了21.3%和10.9%。以培养结束时各组分磷占全磷的比例来看,稻草和草炭均可促进土壤无机态的Al-P、Fe-P、O-P及有机态的MLOP、HROP等组分向有机态的LOP和MROP转化,土壤微生物生物量磷、有效磷和易解吸磷均与Fe-P呈显著线性相关。研究表明,添加稻草和草炭有利于设施土壤磷素的管理,且稻草的效果总体上比草炭的要好;Fe-P是调控设施土壤磷素周转与流失的重要形态。     

混合无机改良剂对酸性多重金属污染土壤的改良效应

为筛选适合于治理和修复酸性多金属污染土壤的无机混合改良剂,通过正交土壤培育实验,研究了不同剂量的石灰石、沸石和羟基磷灰石组配的混合改良剂对广东省韶关市大宝山周边的酸性多金属污染土壤的改良作用,根据其提高土壤p H和固定土壤Cu、Zn、Pb、Cd的效果,从中筛选出效果较好的6种混合改良剂配方,并以红油麦菜为供试植物进行盆栽试验。土壤培育实验显示,15种混合改良剂均显著提高了土壤p H,对土壤中Cu、Zn、Pb、Cd有很好的固定效果。统计分析显示,混合改良剂对土壤中Pb、Cd、Zn固化效果的影响依次为石灰石>羟基磷灰石>沸石,对Cu固化效果影响依次为石灰石>沸石>羟基磷灰石。盆栽试验发现:6种无机混合改良剂显著增加了土壤p H值,降低了Cd、Cu、Zn、Pb的有效态含量,且土壤p H值和Cd、Cu、Zn的有效态含量呈显著负相关。当土壤p H为6~7时,红油麦菜的生长健康,其中混合改良剂(4 g·kg-1沸石+2 g·kg-1石灰石+6 g·kg-1羟基磷灰石)处理后,红油麦菜可食部分的生物量最高。当土壤施加改良剂的用量过大、土壤p H过高时(处理A与B),植物的生长状态较差。虽然混合改良剂显著降低了土壤中Pb、Cd的有效态含量,但红油麦菜地上部的Cd含量均显著超过食品卫生标准,Pb含量超过或接近食品卫生标准。因此,石灰石、沸石和羟基磷灰石混合无机改良剂在改善红油麦菜的生长和提高产量上有很大效果,但不能保障红油麦菜在大宝山周边的酸性多金属污染土壤上的安全生产。     

不同有机肥种类及用量对芹菜产量和品质的影响

通过田间试验研究了不同有机肥品种及其用量对芹菜产量和品质的影响。结果表明:油枯、鸡粪、猪粪3种有机肥均能改善芹菜的外观形态和生理活性,从而提高芹菜的产量和改善其品质。在提高芹菜产量方面,其影响程度为鸡粪>油枯>猪粪;在增加芹菜Vc和可溶性糖含量方面,其影响程度为:鸡粪>猪粪>油枯。有机肥还能显著降低芹菜茎硝酸盐含量,其影响程度表现为:鸡粪>猪粪>油枯,但油枯和鸡粪处理芹菜硝酸盐含量均随着施肥水平的上升而上升,而猪粪处理则随着施肥水平的上升而下降。施用有机肥后,芹菜未产生重金属污染,其叶片和茎重金属含量均低于国家卫生标准,但其Zn、Cu含量随猪粪施用量的增加而增加,由此推断长期大量施用猪粪可能会造成芹菜Cu、Zn元素的污染。     

规模化养殖场猪配合饲料和粪便中重金属含量研究

对广西规模化养殖场10个猪配合饲料和12个猪粪样品进行Cu、Zn、Cr和Cd含量测定分析。结果表明,猪配合饲料与猪粪中的重金属含量差异较大,猪配合饲料中Cu、Zn、Cr和Cd的平均含量分别为153.4、194.9、5.6、0 mg/kg,猪粪中的Cu、Zn、Cr和Cd含量分别为760.7、1042.6、18.9和1.3 mg/kg。按照中国猪饲养标准和德国腐熟堆肥中重金属限量标准,猪配合饲料和猪粪中的Cu、Zn含量严重超标。猪粪与猪配合饲料中的Cu、Zn、Cr含量呈正相关或极显著正相关。因此,须严格控制猪配合饲料中重金属的含量,减少猪粪有机肥的重金属含量,降低土壤重金属污染,增加农产品质量安全。