有機(jī)肥施用對(duì)蔬菜—土壤體系中重金屬遷移累積的影響

陳紅金，孫萬(wàn)春，林 輝，王 飛，王 斌，馬軍偉，*，符建榮

(1.浙江省種植業(yè)管理局，浙江 杭州 310020； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021； 3.寧波市種植業(yè)管理總站，浙江 寧波 315012； 4.鄞州區(qū)農(nóng)林局，浙江 寧波 315100)

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有機(jī)肥施用對(duì)蔬菜—土壤體系中重金屬遷移累積的影響

陳紅金1，孫萬(wàn)春2，林 輝2，王 飛3，王 斌4，馬軍偉2，*，符建榮2

(1.浙江省種植業(yè)管理局，浙江 杭州 310020； 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，浙江 杭州 310021； 3.寧波市種植業(yè)管理總站，浙江 寧波 315012； 4.鄞州區(qū)農(nóng)林局，浙江 寧波 315100)

為探討化肥(CK)和不同用量雞糞有機(jī)肥(T1，3.75 t·hm-2；T2，7.50 t·hm-2；T3，15.00 t·hm-2)處理后，有機(jī)肥中主要重金屬銅(Cu)，鋅(Zn)，鉛(Pb)，鉻(Cr) ，砷(As)，汞(Hg)，鎘(Cd)等在蔬菜可食部分的累積及在土壤剖面的遷移行為，特開(kāi)展西蘭花—刀豆連作下的有機(jī)肥定位試驗(yàn)。結(jié)果表明，與CK相比，有機(jī)肥處理未顯著影響第1茬西蘭花中Pb，Cr，As，Hg，Cd含量，但T3處理導(dǎo)致第2茬刀豆中As和Pb顯著增加。有機(jī)肥長(zhǎng)期施用所帶來(lái)的Cu，Zn，Pb，Cr，As累積主要集中在0—20 cm土層，第2茬刀豆收獲時(shí)，土壤中重金屬含量普遍高于第1茬西蘭花收獲時(shí)，其中，以Cu的積累量最大，Zn和Pb次之，Cr和As最小。有機(jī)肥處理主要影響0—20 cm土層Cu，Zn，Pb含量，但也可在一定程度上增加20—40 cm土層中Zn和40—60 cm土層中Cu含量；As和Cr沒(méi)有明顯的表層富集效應(yīng)，有機(jī)肥施用僅提高0—20 cm土層中As含量，但可同時(shí)增加0—20 cm和40—60 cm土層中Cr含量。綜上，高用量有機(jī)肥的連續(xù)施用增加了菜田土壤環(huán)境重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。

有機(jī)肥；土壤；重金屬；蔬菜連作

有機(jī)肥料具有很好的培肥效果，可以改良土壤，協(xié)調(diào)土壤中空氣與水分的比例，增加土壤生物活性，提高土壤質(zhì)量[1]。我國(guó)是傳統(tǒng)的有機(jī)肥料使用大國(guó)，“九五”以來(lái)，加大有機(jī)肥料投入已不僅成為我國(guó)農(nóng)業(yè)科研和生產(chǎn)部門大力提倡的技術(shù)措施，而且被各級(jí)政府作為一項(xiàng)支農(nóng)惠農(nóng)的政策措施和推動(dòng)生態(tài)建設(shè)的重要手段而大力支持[2]。

由于人們對(duì)有機(jī)肥資源不當(dāng)利用所可能造成的環(huán)境污染和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足，目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過(guò)量施用有機(jī)肥料的現(xiàn)象非常普遍。特別是在蔬菜生產(chǎn)上，蔬菜種植戶為了追求產(chǎn)量，往往在種植過(guò)程中施用過(guò)量的有機(jī)肥，施用量甚至可以達(dá)到數(shù)十噸每公頃。然而，隨著現(xiàn)代養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展，飼料添加劑大量使用，大規(guī)模集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便與傳統(tǒng)分散養(yǎng)殖的畜禽糞便在成分、性質(zhì)等方面都發(fā)生較大的變化，甚至導(dǎo)致一些有機(jī)肥料質(zhì)量發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變，其中，有機(jī)肥重金屬污染就是一項(xiàng)迫切需要解決的問(wèn)題[3-4]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年使用的微量元素添加劑約為15～18萬(wàn)t，大約有10萬(wàn)t左右未被動(dòng)物利用而隨畜禽糞便排出。這些殘留在畜禽糞便中的重金屬使得以其為原料的有機(jī)肥料產(chǎn)品中重金屬含量提高，并會(huì)伴隨有機(jī)肥施用進(jìn)入土壤[5]。目前，我國(guó)菜地土壤中重金屬超標(biāo)問(wèn)題已較為嚴(yán)重，據(jù)估計(jì)，全國(guó)約有24.1%的菜地Cd含量超標(biāo)，9.2%的菜地As含量超標(biāo)[6]。然而，目前對(duì)蔬菜—土壤系統(tǒng)中重金屬累積、遷移和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的研究還不系統(tǒng)，尤其是在大田條件下，不同用量有機(jī)肥對(duì)重金屬累積遷移行為的影響還不明確[7]。為此，本研究以田間小區(qū)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，分析蔬菜連作系統(tǒng)下不同用量有機(jī)肥對(duì)主要重金屬在作物中累積的影響，以及有機(jī)肥中高殘留金屬元素銅(Cu)，鋅(Zn)，鉛(Pb)，鉻(Cr) ，砷(As)，汞(Hg)，鎘(Cd)等在土壤剖面上的遷移行為，以期揭示有機(jī)肥料不同用量對(duì)蔬菜—土壤體系中重金屬遷移轉(zhuǎn)化的影響，為合理施用有機(jī)肥，保障土壤環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)設(shè)在余姚市，屬于亞熱帶季風(fēng)性氣候，試驗(yàn)地土壤為潮土。土壤基本理化性狀及重金屬含量為：pH 7.6，土壤有機(jī)質(zhì)含量12.3 g·kg-1，全氮含量1.28 g·kg-1，有效磷含量33.5 mg·kg-1，速效鉀含量123.0 mg·kg-1，全鎘含量0.14 mg·kg-1，全鉻含量27.8 mg·kg-1，全鉛含量13.2 mg·kg-1，全汞含量0.22 mg·kg-1，全砷含量4.5 mg·kg-1，全銅含量16.4 mg·kg-1，全鋅含量58.3 mg·kg-1。供試商品有機(jī)肥主要原料為雞糞，重金屬含量：Pb 9.2 mg· kg-1，Cr 52.3 mg·kg-1，Cd 0.09 mg·kg-1，Hg 0.07 mg·kg-1，As 3.3 mg·kg-1，Cu 183.6 mg·kg-1，Zn 321.2 mg·kg-1。供試化肥為復(fù)合肥(N-P2O5-K2O 15-15-15)，重金屬含量：Pb 1.8 mg·kg-1，Cr 51.3 mg·kg-1，Cd 0.11 mg·kg-1，As 1.0 mg·kg-1，Cu 8.1 mg·kg-1，Zn 19.4 mg·kg-1，Hg未檢出。栽培蔬菜分別為西蘭花和刀豆。

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)起始于2011年，設(shè)4個(gè)處理：(1)CK，施0.75 t·hm-2復(fù)合肥(N-P2O5-K2O 15-15-15)；(2)T1，施有機(jī)肥3.75 t·hm-2；(3)T2，施有機(jī)肥7.50 t·hm-2；(4)T3，施有機(jī)肥15.00 t·hm-2。各處理小區(qū)面積12 m2，隨機(jī)排列，每處理3個(gè)重復(fù)。各處理有機(jī)肥和化肥均作基肥施用。蔬菜連作，2011年10月—2012年3月種植西蘭花，2012年4月—6月種植刀豆。每季蔬菜種植前施入肥料，各處理每季施肥量相同。

1.3 樣品采集

在每季作物收獲期，在各試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)采集長(zhǎng)勢(shì)均勻的植株5～10株，采集其食用部分，于烘箱105 ℃殺青30 min后，60～80 ℃烘干去除水分，然后用不銹鋼剪刀切細(xì)，用研缽磨碎后過(guò)0.5 mm篩。同時(shí)在作物收獲后，按照土壤重金屬采樣規(guī)則，在每試驗(yàn)小區(qū)按照S形多點(diǎn)分別采集0—20，20—40，40—60 cm土層樣品，每個(gè)土樣1 kg。土壤樣品風(fēng)干后，采用四分法取壓碎樣的方式獲得粗磨樣品，隨后過(guò)孔徑20目尼龍篩，將過(guò)篩后的樣品進(jìn)一步磨細(xì)，過(guò)100目篩網(wǎng)后即可用于土壤元素全量分析。

1.4 作物及土壤中重金屬測(cè)定

土壤樣品嚴(yán)格按照NY/T 1613—2008中規(guī)定方法進(jìn)行測(cè)試，利用王水回流消解法進(jìn)行消解。植株樣品采用微波消解法消解。采用石墨爐—原子吸收分光光度法測(cè)定Zn，Cu，Pb，Cd，Cr全量。參照GB/T 22105.2—2008，采用原子熒光法測(cè)定Hg和As總量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用SPSS 15.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)蔬菜可食部分重金屬含量的影響

由表1可知，不同處理的西蘭花可食部分中As，Hg，Cr，Cd，Pb含量均沒(méi)有顯著差異，且從重金屬含量平均值來(lái)看，也未發(fā)現(xiàn)西蘭花可食部分中重金屬含量有隨有機(jī)肥用量增加而增加的潛在趨勢(shì)。類似地，各施肥處理對(duì)刀豆可食部分中大部分重金屬含量也無(wú)顯著影響。值得注意的是，從重金屬含量平均值上來(lái)看，隨著有機(jī)肥用量的升高，刀豆中As，Cr，Pb含量有增加的趨勢(shì)。T3處理下，刀豆可食部分中As和Pb的含量均顯著高于CK和T1處理。由此可以推測(cè)，隨著有機(jī)肥施用次數(shù)的增加，長(zhǎng)期施用高水平的有機(jī)肥可能會(huì)導(dǎo)致土壤中重金屬水平持續(xù)增加，從而增加作物對(duì)重金屬的吸收。施肥次數(shù)的增加可能是刀豆可食部分As，Pb含量顯著增加的原因之一。當(dāng)然，由于不同作物品種對(duì)重金屬的富集和選擇性吸收能力不同，也可能會(huì)導(dǎo)致作物中重金屬累積情況對(duì)不同有機(jī)肥用量的響應(yīng)有所差異。

2.2 對(duì)菜地土壤中Cu和Zn累積和遷移的影響

從圖1可看出，不同施肥處理對(duì)本試驗(yàn)土壤中Cu和Zn累積的影響基本一致。第1茬作物西蘭花收獲后，表層土壤中Cu和Zn含量?jī)H有T3處理顯著高于其他處理，但T1，T2處理與CK差異不顯著。第2茬作物刀豆收獲后，各有機(jī)肥處理的表層土壤Cu和Zn含量均顯著高于CK，并隨著有機(jī)肥用量的增加，表層土壤中Cu和Zn含量呈明顯的遞增趨勢(shì)。由此可知，高用量有機(jī)肥的連續(xù)施用使得菜地耕作層土壤中Cu和Zn累積明顯。

為了明確經(jīng)過(guò)1年2茬作物后，金屬元素在

表1 不同處理對(duì)蔬菜作物可食部分(鮮樣)中重金屬殘留量的影響(單位：mg·kg-1)

Table 1 Effect of different treatments on residual content of heavy metals in edible parts of vegetables (Unit: mg·kg-1)

作物處理AsHgCrCdPb西蘭花CK0.021a0.005a0.036a0.010a0.026aT10.022a0.005a0.034a0.010a0.031aT20.023a0.004a0.034a0.010a0.031aT30.022a0.005a0.033a0.010a0.032a刀豆CK0.014b0.001a0.071a0.005a0.030bT10.013b0.002a0.069a0.005a0.030bT20.014b0.001a0.073a0.006a0.040abT30.016a0.001a0.074a0.005a0.050a

注：同一作物同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同小寫字母的表示差異顯著(P<0.05)。

圖1 西蘭花和刀豆收獲后不同處理表層土壤(0—20 cm)中Cu，Zn含量Fig.1 Contents of Cu and Zn in topsoil (0-20 cm) under different treatments at the harvest time of broccoli and sword bean， respectively

土壤剖面的遷移情況，特測(cè)定第2茬作物刀豆收獲后不同土層的Cu，Zn含量(圖2)。由圖2可知，Cu和Zn含量的垂直分布隨土壤剖面深度增加總體呈降低趨勢(shì)，表現(xiàn)出表層富集效應(yīng)。不同施肥處理對(duì)土壤中Cu和Zn累積的影響隨著土壤深度的變化而變化。在土壤表層(0—20 cm)，施用有機(jī)肥顯著增加了土壤中Cu的含量，并隨著有機(jī)肥用量的增加而增加；在20—40 cm土層，T2處理的土壤Cu含量最高，顯著高于T3處理和CK，但與T1處理無(wú)顯著差別；在40—60 cm土層，有機(jī)肥處理的土壤Cu含量顯著高于對(duì)照，但不同用量的有機(jī)肥處理間差異不顯著。對(duì)土壤Zn含量而言，第2茬作物刀豆收獲后，在土壤表層(0—20 cm)，有機(jī)肥處理的Zn含量顯著高于CK，并隨著有機(jī)肥用量的增加而增加；在20—40 cm土層，有機(jī)肥處理的Zn含量均顯著高于CK；但在40—60 cm土層，各處理間Zn含量差異不顯著。

2.3 對(duì)菜地土壤中Pb累積和遷移的影響

從圖3可看出，第1茬作物西蘭花收獲后，土壤中Pb含量隨著有機(jī)肥用量的增加而增加，T3處理的土壤Pb含量顯著高于其他處理。種植第2茬作物刀豆后，各有機(jī)肥處理的土壤Pb含量均顯著高于CK，土壤Pb含量也有隨有機(jī)肥用量增加而增加的趨勢(shì)，T1處理下土壤Pb含量顯著低于T2和T3處理，但T2與T3處理間差異不顯著。

圖2 刀豆收獲后不同土層Cu，Zn含量Fig.2 Contents of Cu and Zn in different soil layers at the harvest time of sword bean

圖3 蔬菜收獲后不同處理土壤中Pb的累積和遷移情況Fig.3 Accumulation and transfer of Pb in soil samples under different treatments at the vegetable harvest time

此外，土壤表層(0—20 cm)的Pb含量明顯高于其他土層，Pb在土壤表層富集明顯，向下遷移的趨勢(shì)不明顯。在土壤表層(0—20 cm)，各有機(jī)肥處理的Pb含量均顯著高于CK，但在20—40 cm和40—60 cm土層，各處理間Pb含量差異不顯著。由此可知，有機(jī)肥施用會(huì)顯著增加0—20 cm土層的Pb含量。

2.4 對(duì)菜地土壤中Cr累積和遷移的影響

從圖4可以看出，第1茬作物西蘭花種植后，與CK相比，有機(jī)肥處理的土壤Cr含量沒(méi)有顯著差異；第2茬作物刀豆收獲后，有機(jī)肥處理的土壤Cr含量顯著高于CK，但不同有機(jī)肥用量間差異不顯著。對(duì)第2茬刀豆收獲后土壤中重金屬在土壤剖面的遷移進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，不同土層中Cr含量沒(méi)有明顯隨深度增加而降低的趨勢(shì)，表明Cr的表層富集效應(yīng)不強(qiáng)。0—20 cm和40—60 cm土層中有機(jī)肥處理的Cr含量均顯著高于CK，但不同有機(jī)肥用量間差異不顯著；在20—40 cm土層，各處理的Cr含量差異不顯著。

圖4 蔬菜收獲后不同處理土壤中Cr的累積和遷移情況Fig.4 Accumulation and transfer of Cr in soil samples under different treatments at the vegetable harvest time

2.5 對(duì)菜地土壤中As累積和遷移的影響

第1茬作物西蘭花收獲后，各處理之間土壤表層(0—20 cm)As含量無(wú)顯著差異(圖5)。第2茬作物刀豆收獲后，土壤表層(0—20 cm)As含量相比第1茬西蘭花收獲后有明顯提高，特別是施用有機(jī)肥的各處理，其土壤As含量均顯著高于CK，但不同有機(jī)肥用量間差異不顯著。從圖5還可以看出，不同土層As含量差異較小，無(wú)明顯表層富集趨勢(shì)。與CK相比，僅0—20 cm土層As含量因有機(jī)肥施用而顯著增加，其他土層各處理間土壤As含量無(wú)顯著差異，表明有機(jī)肥處理更易導(dǎo)致土壤表層(0—20 cm)As含量的增加。

圖5 蔬菜收獲后不同處理土壤中As的累積和遷移情況Fig.5 Accumulation and transfer of As in soil samples under different treatments at the vegetable harvest time

3 結(jié)論與討論

重金屬元素在土壤—蔬菜體系中的累積和遷移行為較為復(fù)雜，不僅受到蔬菜品種和土壤生物化學(xué)性質(zhì)的影響，還與重金屬元素本身的特性及其在土壤中的狀態(tài)有關(guān)[5,8]。在通常情況下，土壤中的重金屬含量保持在一定濃度范圍內(nèi)，并不表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境或者作物的明顯影響，但是當(dāng)土壤中重金屬含量超過(guò)其承載能力時(shí)，就會(huì)表現(xiàn)出一系列的危害，包括在作物中累積、抑制土壤微生物活性、污染地下水等[9-11]。

參照我國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布的有機(jī)肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 525—2012中重金屬限量指標(biāo)，本試驗(yàn)供試有機(jī)肥重金屬殘留均在限量范圍之內(nèi)，屬于達(dá)標(biāo)有機(jī)肥。有機(jī)肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中涉及的5種重金屬As，Pb，Cr，Cd，Hg，均具有較強(qiáng)的生物毒性和化學(xué)活性，對(duì)植物生長(zhǎng)和人體健康都有直接危害。在本試驗(yàn)中，當(dāng)有機(jī)肥施用水平在15 t·hm-2以內(nèi)，一年連續(xù)2次的有機(jī)肥施用并沒(méi)有引起西蘭花和刀豆中As，Pb，Cr，Cd和Hg含量明顯增加。盡管如此，第2茬刀豆中As，Cr，Pb含量仍表現(xiàn)出隨用量增加而增加的趨勢(shì)，尤其是As和Pb。有研究指出，對(duì)葉菜類蔬菜而言，Pb為低量富集元素，As，Hg，Cr為中量富集元素，Cd為高量富集元素[12]，這與本試驗(yàn)結(jié)果有所不同。這一方面可能是由于有機(jī)肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)不同重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)是不同的，例如標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)高富集元素Cd的限量值就大大低于Pb和As；另一方面，豆類蔬菜重金屬富集能力與葉菜類的差異也可能是其中一個(gè)原因，尤其是對(duì)于Pb而言。此外，葉菜類蔬菜的重金屬吸收能力往往大于豆類[5,13-14]，這表明本試驗(yàn)中刀豆中較高的重金屬含量很可能主要是由土壤中重金屬累積增加引起的，而非蔬菜品種本身的富集特性差異。因此，長(zhǎng)期施用高用量的有機(jī)肥可能會(huì)增加重金屬進(jìn)入農(nóng)產(chǎn)品可食部分的風(fēng)險(xiǎn)，由此對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全帶來(lái)的挑戰(zhàn)值得關(guān)注。

蔬菜對(duì)重金屬的富集與土壤中重金屬含量密切相關(guān)[15]。除了有機(jī)肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定的5種重金屬外，事實(shí)上，有機(jī)肥中Cu和Zn對(duì)土壤的污染也不容忽視。Zn和Cu是植物生長(zhǎng)必需的微量元素，但當(dāng)它們?cè)谕寥乐械暮砍^(guò)一定限度時(shí)，也會(huì)影響作物的正常生長(zhǎng)和品質(zhì)。在現(xiàn)代集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)中，超劑量使用Cu，Zn等微量元素添加劑的現(xiàn)象非常普遍。李書田等[16]研究報(bào)道指出，與20世紀(jì)90年代相比，現(xiàn)在豬雞糞中的Cu，Zn含量增加了將近12倍。Nicholson等[17]認(rèn)為畜禽糞便已成為土壤中Cu，Zn的主要來(lái)源之一，其對(duì)Cu，Zn在土壤中累積的年貢獻(xiàn)率可以達(dá)到40%和17%。這表明，關(guān)注土壤中重金屬Cu，Zn的累積遷移同樣重要。在本試驗(yàn)中，有機(jī)肥長(zhǎng)期施用所帶來(lái)的Cu，Zn，Pb，Cr，As累積主要集中在土壤表層(0—20 cm)，其中，Cu的積累量最大，Zn和Pb次之，Cr和As最小。這種表層土壤重金屬累積差異一方面跟進(jìn)入土壤的重金屬總量有關(guān)，另一方面也跟重金屬的向下遷移能力有關(guān)?？傮w來(lái)看，第2茬刀豆收獲時(shí)，土壤中重金屬的含量普遍高于第1茬西蘭花收獲時(shí)。T3處理不同土層的重金屬含量也普遍高于其他處理，說(shuō)明長(zhǎng)期連續(xù)過(guò)量施用有機(jī)肥料容易導(dǎo)致土壤中重金屬的累積。該結(jié)果與以往報(bào)道相一致[18]。

已有許多研究指出，進(jìn)入土壤的重金屬元素往往滯留在表層，很少向下遷移[11,19]。本試驗(yàn)中，土壤中Cu，Zn，Pb傾向于在土壤表層(0—20 cm)累積富集，有機(jī)肥施用也主要導(dǎo)致表層土壤中Cu，Zn，Pb含量高于CK。當(dāng)然，金屬元素的遷移能力也與元素自身性質(zhì)及土壤基本理化性質(zhì)等有關(guān)。吳燕玉等[19]研究報(bào)道指出，Pb的遷移能力大于Cu；酸性越強(qiáng)，Pb，Cu，Zn的淋洗率越大，As則隨著pH值的變動(dòng)而不斷變化。本試驗(yàn)中，As和Cr均沒(méi)有明顯的表層富集效應(yīng)，但亦表現(xiàn)出向下遷移的趨勢(shì)。相比CK，有機(jī)肥處理也會(huì)在一定程度上增加20—40 cm和40—60 cm土層中重金屬的含量，其中，施用有機(jī)肥的各處理，其40—60 cm土層中的Cr含量就顯著高于CK。與Cr不同，施用有機(jī)肥的各處理土壤As含量?jī)H在0—20 cm土層中顯著高于CK，表明施用有機(jī)肥后，As更易在土壤表層(0—20 cm)積累。顯然，化肥和有機(jī)肥處理土壤的重金屬遷移行為存在一定差異，其中，有機(jī)肥和化肥處理下土壤pH、有機(jī)質(zhì)含量等性質(zhì)的差異[19-21]可能是影響重金屬在各土層遷移能力的關(guān)鍵因子。

總體來(lái)講，在積極推廣應(yīng)用有機(jī)肥料的同時(shí)，必須加強(qiáng)土壤質(zhì)量長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，減少重金屬離子在作物和土壤中的累積。通過(guò)對(duì)土壤—蔬菜系統(tǒng)中重金屬累積、遷移規(guī)律的研究，可以有針對(duì)性地提出有機(jī)肥料的分類施用方案，為保障養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的安全性和科學(xué)性提供依據(jù)，盡量減輕有機(jī)肥源重金屬對(duì)環(huán)境和作物的影響。

[1] 鄒原東， 范繼紅. 有機(jī)肥施用對(duì)土壤肥力影響的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2013， 29(3):12-16.

[2] 汪玉磊. 浙江省商品有機(jī)肥推廣應(yīng)用分析[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2014 (10):1510-1512.

[3] WANG H， DONG Y H， YANG Y Y， et al. Changes in heavy metal contents in animal feeds and manures in an intensive animal production region of China[J].JournalofEnvironmentalSciences， 2013， 25(12):2435-2442.

[4] 覃麗霞， 馬軍偉， 孫萬(wàn)春，等. 浙江省畜禽有機(jī)肥重金屬及養(yǎng)分含量特征研究[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2015， 27(4):604-610.

[5] 劉全東, 蔣代華, 高利娟,等. 畜禽糞便有機(jī)肥源重金屬在土壤—蔬菜系統(tǒng)中累積、遷移規(guī)律的研究進(jìn)展[J]. 土壤通報(bào), 2014, 45(1):252-256.

[6] 曾希柏, 李蓮芳, 梅旭榮. 中國(guó)蔬菜土壤重金屬含量及來(lái)源分析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 40(11):2507-2517.

[7] 劉全東. 有機(jī)肥源重金屬Cu、Zn元素在土壤—蔬菜體系中累積遷移的研究[D]. 南寧: 廣西大學(xué), 2014.

[8] 全智, 吳金水, 魏文學(xué),等. 長(zhǎng)期種植蔬菜后土壤中氮、磷有效養(yǎng)分和重金屬含量變化[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 22(11):2919-2929.

[9] OLIVEIRA A, PAMPULHA M E. Effects of long-term heavy metal contamination on soil microbial characteristics[J].JournalofBioscience&Bioengineering, 2006, 102(3):157-161.

[10] RAJESH K S, MADHOOLIKA A, FIONA M. Heavy metal contamination of soil and vegetables in suburban areas of Varanasi, India.[J].Ecotoxicology&EnvironmentalSafety, 2007, 66(2):258-266.

[11] 楊軍, 鄭袁明, 陳同斌, 等. 中水灌溉下重金屬在土壤中的垂直遷移及其對(duì)地下水的污染風(fēng)險(xiǎn)[J]. 地理研究, 2006, 25(3):449-456.

[12] 施澤明, 倪師軍, 張成江. 成都城郊典型蔬菜中重金屬元素的富集特征[J]. 地球與環(huán)境, 2006, 34(2):52-56.

[13] 朱蘭保, 高升平, 盛蒂,等. 蚌埠市蔬菜重金屬污染研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2006, 34(12):2772-2773.

[14] 周建利, 陳同斌. 我國(guó)城郊菜地土壤和蔬菜重金屬污染研究現(xiàn)狀與展望[J]. 湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào), 2002, 22(5):476-480.

[15] YE X Z, XIAO W D, ZHANG Y Z, et al. Assessment of heavy metal pollution in vegetables and relationships with soil heavy metal distribution in Zhejiang province, China[J].EnvironmentalMonitoring&Assessment, 2015, 187(6):378-386.

[16] 李書田, 劉榮樂(lè), 陜紅. 我國(guó)主要畜禽糞便養(yǎng)分含量及變化分析[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 28(1):179-184.

[17] NICHOLSON F A, SMITH S R, ALLOWWAY B J, et al. An inventory of heavy metals inputs to agricultural soils in England and Wales[J].SciencesoftheTotalEnvironment, 2003, 311(1/2/3): 205-219.

[18] 姚麗賢, 李國(guó)良, 何兆桓,等. 連續(xù)施用雞糞對(duì)菜心產(chǎn)量和重金屬含量的影響[J].環(huán)境科學(xué), 2007, 28(5):1113-1120.

[19] 吳燕玉, 王新, 梁仁祿,等. Cd、Pb、Cu、Zn、As復(fù)合污染在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的遷移動(dòng)態(tài)研究[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 1998, 18(4):407-412.

[20] CHEN H Y, YUAN X Y, LI T Y, et al. Characteristics of heavy metal transfer and their influencing factors in different soil-crop systems of the industrialization region, China[J].Ecotoxicology&EnvironmentalSafety, 2016, 126(2):193-201.

[21] FANG W, WEI Y H, LIU J G. Comparative characterization of sewage sludge compost and soil: Heavy metal leaching characteristics[J].JournalofHazardousMaterials, 2016, 310:1-10.

(責(zé)任編輯 高 峻)

Influence of organic fertilizer application on accumulation and transfer of heavy metals in vegetable-soil system

CHEN Hong-jin1， SUN Wan-chun2， LIN Hui2， WANG Fei3， WANG Bin4， MA Jun-wei2，*， FU Jian-rong2

(1.PlantManagementBureauofZhejiangProvince，Hangzhou310020，China; 2.InstituteofEnvironment，Resources，SoilandFertilizers，ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences，Hangzhou310021，China;3.PlantManagementBureauofNingbo，Ningbo315012，China; 4.AgricultureandForestryBureauofYinzhouDistrict，Ningbo315100，China)

In order to assess the accumulation of major heavy metals in edible parts of vegetable and their transfer in soils at different depths， the present study was carried out in a broccoli-sword bean continue cropping system by application of chemical fertilizer (CK) and different amounts of chicken manure based organic fertilizer (T1， 3.75 t·hm-2; T2， 7.50 t·hm-2; T3， 15.00 t·hm-2). It was shown that the application of organic fertilizer had no significant effect on the content of Pb， Cr， As， Hg， Cd in the edible parts of broccoli. However， the content of As and Pb in sword bean was significantly increased under T3 treatment. After long-term application of organic fertilizers， the accumulated Cu， Zn， Pb， Cr and As were mainly distributed in the 0-20 cm soil layer. On the whole， the soil samples collected at the harvest time of sword exhibited a higher content of heavy metals than those collected at the harvest time of broccoli. Cu showed the highest content in the samples， and was followed by Zn， Pb and then Cr and As. Organic fertilizer application mainly affected the content of Cu， Zn and Pb in topsoil (0-20 cm)， but also resulted in an increase of Zn in 20-40 cm soil layer as well as an increase of Cu in 40-60 cm soil layer. There was no obvious increase of As and Cr content in topsoil (0-20 cm). Organic fertilizer application not only increased As content in topsoil (0-20 cm)， but also increased Cr content both in 0-20 cm and 40-60 cm soil layers. Overall， continuous application of organic fertilizer at a high level elevated the risk of heavy metal pollution in vegetable lands.

organic fertilizer; soil; heavy metal; vegetable continuous cropping

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.06.22

2016-03-28

國(guó)家自然科學(xué)基金(41401542)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303091)；寧波市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013C11024)；2013年鄞州區(qū)省農(nóng)科院合作項(xiàng)目

陳紅金(1968—)，男，浙江義烏人，學(xué)士，高級(jí)農(nóng)藝師，從事土壤肥料研究。E-mail：chjin@aliyun.com

*通信作者，馬軍偉，E-mail：majuwe111@163.com

S147.2

A

1004-1524(2016)06-1041-07

陳紅金，孫萬(wàn)春，林輝，等. 有機(jī)肥施用對(duì)蔬菜—土壤體系中重金屬遷移累積的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，28(6)： 1041-1047.