畜禽有机肥对土壤-番茄体系作物产量和重金属平衡的影响

以番茄(Solanum lycopersicum L.)为试材,研究等养分条件下,不同比例畜禽商品有机肥配施化肥对番茄产量、重金属(Cu、Zn、Cd、Pb)含量和重金属田间收支平衡状况的影响。试验设化肥(CK)、低量有机肥配施化肥(LOM)、中量有机肥配施化肥(MOM)、高量有机肥配施化肥(HOM)4个处理。结果表明,不同比例有机肥配施化肥对番茄的产量没有显著的影响作用。化肥和畜禽有机肥是重金属输入的主要来源,单施化肥会引起土壤-番茄体系Zn的亏缺,化肥处理和有机肥处理均有Cd、Pb的积累。4个处理番茄果实的Cd、Pb含量均低于国家的食品安全标准。说明适量畜禽商品有机肥配施化肥可取得与单施化肥相当的产量,保持微量元素Zn的平衡,同时也不会造成番茄果实Cd和Pb超标,是废弃物资源化利用的途径之一。     

商品有机肥对土壤-青菜体系重金属收支平衡的影响

以青菜(Brassica chinensis L.)为试材,通过田间试验研究等养分条件下,以猪粪为原料的商品有机肥与化肥配施对青菜产量、可食部重金属含量以及土壤-青菜体系重金属(Cu、Zn、Cd、Pb)收支平衡状况的影响。试验设置化肥(CK)、低量有机肥配施化肥(LOM,有机肥施用量2250 kg hm-2)、中量有机肥配施化肥(MOM,有机肥施用量4500 kg hm-2)、高量有机肥配施化肥(HOM,有机肥施用量6750 kg hm-2)4个处理。结果表明,不同比例畜禽商品有机肥配施化肥对青菜的产量没有显著的影响。过磷酸钙和有机肥是土壤-青菜体系重金属输入的主要来源,从收支平衡来看,所有处理的Cu、Zn、Cd和Pb的输入量均大于输出量,表现为盈余,盈余量随有机肥施用比例的增加而增加;4个处理青菜可食部的Cd、Pb含量均低于国家的食品限量指标。说明适量畜禽商品有机肥配施化肥可取得与单施化肥相当的产量,同时也不会造成青菜Cd和Pb的超标,可视为废弃物资源化利用的途径之一,但长期施用会给农产品带来一定的重金属安全风险。     

生物质炭与氮肥配施降低水稻重金属含量的盆栽试验

针对重金属污染严重的土壤,探索施用氮肥和生物质炭减少水稻重金属吸收的可行性。该研究采用盆栽试验,选用生物质炭、硫硝铵氮肥(简称普通氮肥)和含硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐的硫硝铵氮肥(简称3,4-dimethylpyrazolephosphate,DMPP氮肥),设置了5种处理包括对照即未添加氮肥和生物质炭、普通氮肥添加、DMPP氮肥添加、生物质炭+普通氮肥添加和生物质炭+DMPP氮肥添加,研究了不同处理对水稻华航丝苗(Oryza sativa L.)生长和重金属Cu、Zn和Cd吸收特性的影响。结果表明,不配施生物质炭时,DMPP氮肥对水稻籽粒产量无显著(P0.05)影响;生物质炭与普通氮肥或DMPP氮肥配施均能增加水稻籽粒产量:与单施普通氮肥相比,生物质炭与普通氮肥配施水稻籽粒产量显著(P0.05)增加20.3%;与单施DMPP氮肥相比,生物质炭与DMPP氮肥配施水稻籽粒产量显著(P0.05)增加49.3%。与不施肥对照相比,生物质炭与DMPP氮肥配施能降低籽粒Cu、Zn和Cd含量,其籽粒Cu、Zn和Cd质量分数分别显著降低20.0%、21.4%和11.6%。未配施生物质炭时DMPP促进Cu从秸秆向籽粒的转移,配施生物质炭时DMPP促进Cu和Cd从根向秸秆的转移;生物质炭与不同氮肥配施对水稻籽粒/秸秆和秸秆/根Cu、Zn和Cd转运系数的影响因配施氮肥品种不同而存在差异。综上,生物质炭与DMPP氮肥配施可降低籽粒中重金属Cu、Zn和Cd质量分数,促进水稻生长,增加水稻籽粒产量,适宜在多重金属污染稻田施用。     

连续施用鸽粪对菜心产量及重金属含量的影响

为提高饲料报酬,养殖业普遍使用微量元素添加剂,致使禽畜粪中重金属残留较高。根据养殖场鸽粪含氮量计算其用量,进行连续4茬菜心施用鸽粪田间试验,探讨其对菜心产量及重金属含量的影响。结果表明,与单施无机肥处理相比,鸽粪单施或与无机肥配施处理均降低第1茬和第3茬菜心产量,显著提高第2茬产量,对第4茬产量则影响不大。各施用鸽粪处理4茬菜心总产量比单施无机肥处理提高4．5％～17．4％。同时,施用鸽粪对菜心不同重金属含量影响不一。与单施无机肥处理相比,施用鸽粪处理提高了菜心As、Cu和Zn含量,降低了Pb、Cr和Cd含量。且菜心As和Pb含量随鸽粪施用茬数的增加而提高,Cd含量则显著下降,不同茬别间Cr、Cu、Zn平均含量则未表现出明显规律。建议在无公害或绿色农产品生产中避免一次性大量施用或连续施用养殖场禽畜粪肥。     

不同钾肥用量对生姜生长和营养品质的影响

采用田间试验研究不同施钾量对生姜生长、钾素吸收、营养品质及经济效益的影响。结果表明,施用适量钾肥能明显促进生姜生长发育,提高块茎产量、植株含钾量和钾素吸收量,改善营养品质,提高施肥经济效益。2年2地试验结果表明,施钾生姜块茎产量增长13.0%~27.2%和22.3%~37.7%,平均增产22.5%和28.7%,中等钾肥用量的K450处理获得了最高产量;块茎产量与施钾量间呈一元二次抛物线关系。施用不同数量钾肥后,生姜茎叶、姜块和全株含钾量分别提高33.4%~210.7%、2.9%~70.8%和18.4%~139.9%,钾素吸收量增加64.5%~342.2%、31.3%~118.7%和48.5%~209.0%。施用适量钾肥后,生姜块茎粗蛋白质、Vc和可溶性糖含量相应提高,K450处理最高。施钾增收13 626~23 286元/hm2,施用钾肥的产投比高达(2.27~12.60)︰1。     

不同施肥处理对番茄产量品质及土壤有效态重金属含量的影响

以露地番茄（Solanum lycopersicom L.）为试材,进行了施用有机肥、无机肥及有机无机肥配施对番茄产量、品质和土壤有效态重金属含量的影响研究。结果表明,在施氮量相同条件下,有机肥与无机肥配施番茄产量增幅较大,以6∶4养分配施比例产量最高,总产量比对照提高了15.6%。施用无机肥番茄果实可溶性糖含量和可滴定酸含量较高,维生素C含量以施用有机肥处理的最高;番茄果实的营养品质和口感以施用有机肥处理的最佳。番茄果实中可溶性糖、酸和维生素C含量的变化规律与肥料施用无相关性,可能是受番茄产量高低的影响。施用有机肥番茄果实硝酸盐含量明显低于施用无机肥和有机无机肥配施处理,亚硝酸盐含量则以施用无机肥和低有机肥配施量处理的含量较低。施肥有明显降低番茄果实Hg含量的作用,但却提高了Pb和As含量,对Cu、Zn和Cd含量的影响较小;施用有机肥可显著降低番茄果实Cr含量。施肥提高了土壤有效态Zn和Cd含量,降低了土壤有效态Pb含量,对土壤有效态Cr和As含量的影响较小;施用有机肥使土壤有效态Cu含量显著降低,而使土壤有效态Hg的含量提高;施用无机肥可提高土壤有效态Cu的含量。不同施肥处理番茄果实重金属含量变化与土壤有效态重金属含量变化不一致的主要原因,可能是由于施肥改变了番茄的生物产量,从而产生对植株吸收重金属元素的生物稀释作用造成。各试验处理番茄果实硝酸盐和亚硝酸盐及重金属含量均远低于国家蔬菜或食品中污染物限量标准,说明合理施用有机肥、无机肥和有机无机肥配施不会造成番茄果实硝酸盐、亚硝酸盐以及重金属污染。     

有机无机肥配施对大白菜产量、品质及重金属含量的影响

以大白菜为试材,进行了有机肥与无机肥不同配比施用对大白菜产量、营养品质、安全品质以及重金属含量的影响研究。结果表明,在施氮量相同条件下,有机肥与无机肥配施可以提高大白菜的营养品质、安全品质和产量,综合评价以有机肥与无机肥质量分数为4∶6时的效应最佳。大白菜硝酸盐含量随无机肥配施比例增加而提高,相关性达到极显著水平;各处理大白菜亚硝酸盐含量差异不显著。不同施肥处理对大白菜中Cu、Zn和Cd含量的影响作用较小;施肥处理可使大白菜中Pb含量显著低于不施肥处理,有机肥和无机肥处理分别降低了24.3%和16.2%;施用有机肥比不施肥处理的As和Hg含量分别增加26.4%和21.1%;无机肥处理使大白菜Cr、As和Hg含量分别增加19.0%、16.2%和174.3%,特别是随无机肥配施量的增加有使Hg含量提高的趋势。     

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。     

有机无机肥配施对蔬菜轮作系统重金属污染和产品质量的影响

采用田间试验方法,研究了等氮、磷、钾量条件下,单施化肥和禽畜商品有机肥与化肥配合施用对番茄萝卜青菜轮作系统中的重金属污染和农产品质量的影响。结果表明,中、低量有机肥与化肥配合施用（T2和T3）使蔬菜作物轮作试验中第一季作物番茄的果实产量显著降低,但无机有机肥配施处理使后续作物萝卜和青菜的产量高于单施化肥处理。不同施肥处理番茄果实和青菜地上部的重金属含量和积累量没有显著差异,低量和中量有机肥与化肥配施处理（T2和T3）萝卜肉质根铅含量和所有有机无机肥配施处理（T2、T3和T4）的铅积累量显著低于单施化肥处理。各处理蔬菜可食部分的镉、铅含量均低于食品中污染物限量标准（GB18406.12001）。单施化肥会引起铜的亏缺,配施商品有机肥可有效地减少土壤中铅的积累。因此适量有机肥与化肥配合施用可在一定程度上防止铜和锌等微量营养元素的亏缺,也可有效地降低重金属铅、镉的污染。     

钾、氮配施对生姜产量和品质及钾素利用的影响

采用田间试验研究钾氮配施对生姜产量和品质及钾素吸收利用的影响。结果表明,不同K、N配施对生姜生长及品质有明显的影响,适宜的K、N用量及配合施用能明显促进生姜生长发育,增加根茎产量,改善营养品质,提高钾肥利用率。施钾量在450 kg/hm2以下,生姜根茎产量及产量构成因素随钾肥用量的增加而增加。两种氮肥水平下,株高、分枝数、茎粗及茎叶干重和单株姜根茎重均是中等钾肥用量K450处理最高,所有处理中N450K450获得了最高产量。品质分析结果显示,适宜的钾氮配施能有效提高生姜根茎维生素C和糖分含量,降低硝酸盐含量,改善营养品质。与不施钾的对照相比,施钾处理生姜根茎维生素C含量显著提高,以中等钾肥用量K450下最高;增加氮肥施用量对根茎Vc含量没有显著影响。施钾提高了生姜根茎可溶性糖和蔗糖含量,但不同钾氮配施处理提高幅度不同。K0和低钾条件下,增施氮肥会明显提高生姜根茎硝酸盐含量,施钾则能降低其含量;不同钾氮用量降低程度不同,适宜钾氮配施处理N375K375和N450K450硝酸盐含量最低。施用钾肥的处理,生姜茎叶、根茎和全株含K量明显提高,K素养分吸收量显著增多;同一钾肥用量下,增加氮肥用量,茎叶、根茎和全株含K量也明显提高,各部位K素积累量相应增加。钾素农学效率,低氮水平下随钾肥用量的增加而下降,高氮N450条件下,K450处理达最大值。钾肥利用率,两种氮肥水平下均是K450处理最高,高氮高钾的N450K525处理钾肥利用率也较高。     

海泡石改良土壤效果研究

通过连续三季盆栽试验研究海泡石提高油菜生物量,降低油菜Cd、Pb、Cu、Zn浓度及土壤Cd、Pb、Cu、Zn有效态浓度的效果。结果表明:海泡石在不同程度上提高了三季油菜的生物量,适量的海泡石可降低油菜中Cd、Pb、Cu、Zn浓度及土壤Cd、Pb、Cu、Zn有效态浓度。海泡石降低油菜中重金属浓度效果,第一季,Zn>Pb>Cd>Cu,第二季,Pb>Zn>Cd>Cu,第三季,Zn>Cd>Pb>Cu;降低有效态浓度的效果,第一季,Cd>Cu>Pb>Zn,第二季,Cu>Cd>Zn>Pb,第三季,Pb>Cd>Cu>Zn。因此,海泡石可用于土壤改良,提高油菜生物量,降低油菜中Cd、Pb、Cu、Zn浓度及土壤中Cd、Pb、Cu、Zn有效态浓度。海泡石降低油菜中重金属浓度总效果为Zn>Pb>Cd>Cu;降低土壤重金属有效态浓度总效果为Cd>Cu>Pb>Zn。     

长期定位施肥对棕壤重金属全量及其有效性影响

以沈阳农业大学长期定位试验为基础,选取（0～20cm）不同年限土壤样品,分析了无肥对照（CK）、单施化肥（N4P2）、中量有机肥（M2）、高量有机肥（M4）和高量有机肥＋化肥（M4＋N2P1）5个处理下土壤重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd全量及其有效态含量的变化。结果表明,20多年的定位施肥增加了土壤中重金属元素Cu、Zn、Pb和Cd全量,虽然有所波动但总的趋势明显,其中以M4＋N2P1处理对Cu和Zn增加最为明显,而Pb和Cd在M4处理增长量最大,单施N4P2处理对4种重金属元素全量影响不明显。施有机肥能显著提高Cu、Zn和Cd有效态含量,与对照相比分别平均提高61.28%、169.3%和123.7%,不同施肥处理土壤中Cd含量已超标,属污染水平。有效态Pb在N4P2处理要显著高于其他各处理,而各年份M4处理有效态Pb的含量要低于CK处理。20年来有效态Pb含量相对于CK平均降低了4%。土壤中4种重金属全量与其有效态含量相关性表明：Cu、Zn和Cd全量与其有效态含量呈极显著正相关关系,全量Pb与有效态Pb呈显著负相关而与有效态Cu和Zn不显著相关。     

小麦根际Cr(Ⅵ)的还原

Reduction of Cr(Ⅵ) to Cr(Ⅲ) was studied in a fresh wheat rhizosphere soil (kuroboku, high humic Andosol) pretreated with a basal fertilizer consisting of (NH₄)₂SO₄, P₂O₅ and KH₂PO₄ and with K₂Cr₂O₇ by using a rhizobox system. The rhizosphere exerted a positive effect on Cr(Ⅵ) reduction. Part of the reason was the decrease of pH in the rhizosphere due to application of (NH₄)₂SO₄, implying that application of physiologically acid fertilizers would reduce Cr(Ⅵ) toxicity to plants.     

长期化肥配施不同有机肥对土壤和玉米中重金属累积的影响

  【目的】  明确长期化肥配施有机肥对重金属元素在土壤和农作物籽粒、秸秆中积累的影响及其环境效应,为安全高效施肥提供科学依据。  【方法】  在北京市农林科学院新型肥料长期定位试验站进行了为期10年的田间试验,其种植模式为冬小麦–夏玉米轮作,试验处理为不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、氮磷钾 + 鸡粪堆肥的有机肥料 (NPKJF)、氮磷钾 + 污泥堆肥的有机肥料 (NPKWN)、氮磷钾 + 垃圾堆肥的有机肥料 (NPKLJ) 和氮磷钾 + 秸秆粉碎还田 (NPKJG) 共6个处理,施肥处理依据等氮量施肥原则,每季作物施 N 180 kg/hm2、P₂O₅ 90.0 kg/hm2、K₂O 90.0 kg/hm2。在玉米收获后测定了玉米秸秆、籽粒和0—20 cm耕层土壤中重金属全量。  【结果】  添加污泥处理显著提高了土壤中Cd、Hg、As、Cu、Zn的含量,单因子污染指数分别比对照提高了45.10%、150.00%、104.00%、44.60%、65.80%。不同施肥处理对土壤中全量Cd、Cr、Hg、Cu、Zn存在一定的富集效果。各处理重金属单项污染指数在0.02～0.46,远小于1,综合污染指数为0.23～0.36,均小于0.7,试验区土壤重金属均为无污染等级。施用有机废弃物堆肥的处理玉米籽粒Cd、Cu、Zn含量比对照显著增加,各处理间Hg、As、Cr、Pb、Ni含量差异不显著,连续10年定位施肥后试验站土壤以及玉米籽粒中重金属含量均未超标。同一作物不同部位对重金属的富集能力不同,玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤Pb、Cu、Zn含量存在正相关性,玉米秸秆中Cd、Hg、Cr、Ni含量与土壤中Cd、Hg、Cr、Ni含量呈正相关或者显著负相关。  【结论】  在施氮总量不变的前提下,连续施用供试有机堆肥10年后,土壤重金属含量均未超标,土壤重金属单项污染指数在0.02～0.46,综合污染指数为0.23～0.36,无污染风险。只有污泥堆肥需要加强土壤Cd的监测。玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒。玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤相应重金属含量存在正相关性,秸秆中Cd、Pb、Hg、Zn与Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈正相关,而秸秆中Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈负相关。     

湖泊底泥与无机肥配施对土壤化学性质和冬小麦籽粒重金属Cd的影响

采用盆栽试验,探讨了湖泊底泥与无机肥料配合施用对土壤化学性质和冬小麦籽粒重金属Cd的影响。结果表明,二者交互不同处理均能增加土壤养分含量,虽然重金属Cd、Pb、Cu、Zn含量有所增加,但土壤仍清洁或尚清洁,不同处理小麦籽粒中Cd含量未超出我国食品中重金属限量卫生标准,本试验条件下,湖泊底泥以200 t/hm^2和无机肥料以150 kg/hm^2（尿素）＋150 kg/hm^2（磷酸二铵）配合施用为安全经济施肥量。     

肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响

本文对肥料中重金属的含量状况以及施肥对土壤和农作物重金属累积影响的研究进展进行了系统分析和总结。过磷酸钙中锌（Zn）、 铜（Cu）、 镉（Cd）、 铅（Pb）含量高于氮肥、 钾肥和三元复合肥,有机-无机复混肥料中的Pb含量高于其他化肥。有机肥如畜禽粪便、 污泥及其堆肥中的重金属含量高于化肥,猪粪中的Cu、 Zn、 砷（As）、 Cd含量明显高于其他有机废弃物,鸡粪中铬（Cr）含量高;污泥和垃圾堆肥中Pb或汞（Hg）含量高。商品有机肥Zn、 Pb和镍（Ni）含量高于堆肥,Hg含量高于畜禽粪便。多数研究表明,氮磷钾配施与不施肥相比土壤Cd和Pb含量增加,施用有机肥比不施肥提高土壤Cu、 Zn、 Pb、 Cd含量。施用化肥对农作物重金属富集的影响不明确,而施用有机肥可提高作物可食部位Cu、 Zn、 Cd、 Pb 的含量,影响大小与有机肥种类、 用量、 土壤类型和pH以及作物种类等有很大关系。在今后的研究中应着重以下几个方面, 1）典型种植体系下土壤重金属的投入/产出平衡; 2）不同种植体系下长期不同施肥措施对土壤重金属含量、 有效性影响的动态趋势; 3）典型种植体系和施肥措施下土壤对重金属的最高承载年限; 4）现有施肥措施下肥料中重金属的最高限量标准。     

不同有机物料对土壤改良和烤烟产质量的影响

为改良土壤,提高烟叶质量,实现烟叶生产可持续发展,采用田间试验的方法,研究了不同有机物料(普通商品有机肥、生物有机肥、生物质炭)与化肥配施对土壤改良和烤烟产质量的影响。结果表明:与常规施肥(100%化肥)相比,有机物料与化肥配施能够提高土壤酶活性、微生物多样性、烤后烟叶含钾量,促进烟叶化学成分更为协调,从而能够提高烟叶均价、上等烟比例和经济效益,其中以生物质炭与生物有机肥联合施用的效果最佳。     

赤泥对重金属污染红壤修复效果及其评价

以赤泥作为原位固定剂,采用盆栽试验从土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn有效态含量,菜心(Brassicaparachinensis)生长及吸收积累Cd、Pb、Cu、Zn含量3个方面探讨不同赤泥用量对重金属污染红壤的固定修复效果,并用毒性淋出试验TCLP法对其生态风险进行评价。结果表明:菜心在未加赤泥的重金属污染土壤中生长受到严重抑制,在加入赤泥的土壤下生长良好,生物产量显著提高,茎叶干重与赤泥量呈二次相关,5.0mg/kg赤泥处理下菜心产量最大。土壤pH值随赤泥用量的增加而升高,二者呈显著正相关。土壤Cd、Pb、Cu、Zn有效态含量均与赤泥用量呈显著负相关关系;与未加赤泥相比,土壤Cd、Pb、Cu、Zn有效态含量降低范围分别为0.9%～34.2%,29.8%～96.8%,59.9%～96.4%,41.1%～92.7%。加入赤泥显著降低菜心茎叶重金属含量,其重金属含量随赤泥用量的增加而降低;与未加赤泥处理相比,茎叶Cd、Pb、Cu、Zn含量降低分别为68.6%～88.6%,87.3%～96.1%,76.6%～80.3%,79.1%～93.3%。2.5mg/kg赤泥处理下土壤生态风险最小。