不同施肥方式對(duì)土壤重金屬累積的影響

邵賽男，徐 君，顧萬(wàn)帆，夏再槿，蔣柱龍，張忠錫，蔣玉根*

（1.杭州市富陽(yáng)區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心植保土肥站，浙江富陽(yáng) 311400；2.杭州市富陽(yáng)區(qū)銀湖街道辦事處綜合服務(wù)中心，浙江富陽(yáng) 311402；3.杭州市富陽(yáng)區(qū)大源鎮(zhèn)人民政府綜合服務(wù)中心，浙江富陽(yáng) 311413；4.杭州市富陽(yáng)區(qū)東洲街道辦事處，浙江富陽(yáng) 311401）

不同施肥方式對(duì)土壤重金屬累積的影響

邵賽男1，徐 君1，顧萬(wàn)帆1，夏再槿2，蔣柱龍3，張忠錫4，蔣玉根1*

（1.杭州市富陽(yáng)區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心植保土肥站，浙江富陽(yáng) 311400；2.杭州市富陽(yáng)區(qū)銀湖街道辦事處綜合服務(wù)中心，浙江富陽(yáng) 311402；3.杭州市富陽(yáng)區(qū)大源鎮(zhèn)人民政府綜合服務(wù)中心，浙江富陽(yáng) 311413；4.杭州市富陽(yáng)區(qū)東洲街道辦事處，浙江富陽(yáng) 311401）

通過(guò)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，研究不同施肥方式（不施肥、常規(guī)施肥、配方肥、配方肥+有機(jī)肥）、無(wú)機(jī)肥與不同用量有機(jī)肥混施及不同用量有機(jī)肥施用對(duì)土壤重金屬含量的影響。結(jié)果表明，不同的施肥方式對(duì)土壤重金屬累積的影響不同，農(nóng)民習(xí)慣施肥增加了土壤重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)，而施用配方肥整體上可降低土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，但砷污染的風(fēng)險(xiǎn)有升高趨勢(shì)。從短期來(lái)看，施用商品有機(jī)肥有降低土壤重金屬污染的作用；但由于肥料中含有一定的重金屬（Cd、As、Cu、Zn），尤其是As，從長(zhǎng)期來(lái)看，土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)有增加的趨勢(shì)。

施肥；重金屬；環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

農(nóng)田土壤重金屬污染治理不僅是環(huán)境問(wèn)題，還直接關(guān)系著食品安全、人體健康及可持續(xù)發(fā)展，各級(jí)政府對(duì)此高度關(guān)注。土壤污染問(wèn)題成因復(fù)雜，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥和肥料的影響不容忽略。一方面，長(zhǎng)期不當(dāng)施用有機(jī)肥、磷肥等，會(huì)造成土壤中銅、鋅、鎘、鉛的累積［1］；另一方面，施入的肥料還會(huì)影響土壤中重金屬的化學(xué)行為，并會(huì)通過(guò)對(duì)植物的影響而間接影響土壤環(huán)境質(zhì)量［2］。商品有機(jī)肥的生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)廢棄物無(wú)害化處理的有效手段，同時(shí)，施用商品有機(jī)肥也是應(yīng)對(duì)農(nóng)田土壤質(zhì)量退化的重要措施。近年來(lái)，隨著政府對(duì)商品有機(jī)肥使用補(bǔ)助力度的加大，商品有機(jī)肥使用面積不斷擴(kuò)大，但由于受有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)投資規(guī)模、質(zhì)量管理、生產(chǎn)技術(shù)等因素的限制及原料來(lái)源影響畜禽糞便等原材料也存在重金屬超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，商品有機(jī)肥的質(zhì)量參差不齊；因此，有必要對(duì)有機(jī)肥施用的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題進(jìn)行研究，特別是高氮、磷、有機(jī)肥長(zhǎng)期施入土壤所導(dǎo)致的土壤惡化（酸化、鹽漬化）、固定的重金屬重新活化、新的重金屬積累等問(wèn)題［1］。通過(guò)分析富陽(yáng)區(qū)自2008年以來(lái)的田間長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的土壤分析數(shù)據(jù)，研究不同施肥方式及施用肥料對(duì)土壤重金屬累積的影響。

1 材料與方法

1.1 處理設(shè)計(jì)

長(zhǎng)期定位試驗(yàn)地點(diǎn)位于富陽(yáng)區(qū)洞橋鎮(zhèn)賢德村、新登鎮(zhèn)湘主村、胥口鎮(zhèn)下練村、淥渚鎮(zhèn)新浦村，建立時(shí)間為2008年，均為油菜+水稻生產(chǎn)體系。各長(zhǎng)期地力監(jiān)測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)4個(gè)處理：CK-1（不施任何肥料）；NPK-C，常規(guī)施肥；NPK-P，配方肥；NPK-M，配方肥加有機(jī)肥，即在配方肥基礎(chǔ)上每667 m2增施400 kg商品有機(jī)肥。其中，氮、磷、鉀肥分別為尿素、過(guò)磷酸鈣及氯化鉀，所用配方肥為水稻配方肥（N：P2O5：K2O為20：8：12）。具體地：洞橋鎮(zhèn)賢德村，NPK-C處理每667 m2施氮、磷、鉀13.0、4.3、12.4 kg，NPK-P處理每667 m2施氮、磷、鉀26.7、9.5、18.6 kg；胥口鎮(zhèn)下練村，NPK-C處理每667 m2施氮、磷、鉀10.6、2.5、11.2 kg，NPK-P處理每667 m2施氮、磷、鉀26.7、9.5、18.6 kg；新登鎮(zhèn)湘村，NPK-C處理每667 m2施氮、磷、鉀15.5、2.4、8.7 kg，NPK-P處理每667 m2施氮、磷、鉀26.0、11.0、20.4 kg；淥渚鎮(zhèn)新浦村，NPK-C處理每667 m2施氮、磷、鉀13.8、0、4.8 kg，NPK-P處理每667 m2施氮、磷、鉀26.7、9.5、18.6 kg。

有機(jī)、無(wú)機(jī)肥配合施用監(jiān)測(cè)點(diǎn)建立于2014年，安排在新桐油鄉(xiāng)新桐村，種植布局為水稻-油菜。試驗(yàn)設(shè)計(jì)4個(gè)處理：CK-2，無(wú)肥區(qū)；NPK-M1，純化肥+低量商品有機(jī)肥（每667 m2300 kg）；NPKM2，純化肥+中量商品有機(jī)肥（每667 m2500 kg）；NPK-M3，純化肥+高量商品有機(jī)肥（每667 m2700 kg）。各處理中純化肥用量均為667 m2施氮、磷、鉀30.65、7.6、18.9 kg。

商品有機(jī)肥施用監(jiān)測(cè)點(diǎn)建立于2012年，安排在春江街道中沙村蔬菜區(qū)，主要是葉菜（空心菜）和番茄輪作。試驗(yàn)設(shè)計(jì)4個(gè)處理，CK-3，無(wú)肥區(qū)；M1，低量有機(jī)肥，每季每677 m2施1 t有機(jī)肥；M2，中量有機(jī)肥，每季每677 m2施2 t有機(jī)肥；M3，高量有機(jī)肥，每季每677 m2施3 t有機(jī)肥。

1.2 樣品采集與測(cè)定

土壤樣本在作物成熟收割后采集，每小區(qū)取耕層（0～20 cm）土壤，以S型采樣法采集樣點(diǎn)，并混勻?yàn)橐粋€(gè)樣本。土樣經(jīng)自然風(fēng)干后研磨過(guò)100目篩，供土壤重金屬全量分析。

土壤樣本經(jīng)強(qiáng)酸消解后，用ICP-MS測(cè)定Cu、Zn、Ni、Cr、Cd含量，原子熒光法測(cè)定Hg、As、Pb含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)用SPSS v19.0軟件分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤重金屬污染總體評(píng)價(jià)

為全面反映各污染物對(duì)土壤的不同作用，突出高濃度污染物對(duì)環(huán)境質(zhì)量的影響，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)土樣重金屬污染狀況。土壤污染水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用國(guó)家土壤環(huán)境二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995），分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：綜合污染指數(shù)＞3為重度污染，2～3為中度污染，1～2為輕污染，0.7～1為警戒級(jí)，≤0.7為安全級(jí)［3-4］。

2.1.1 長(zhǎng)期地力監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

從綜合內(nèi)梅羅指數(shù)來(lái)看（表1），CK-1處理組污染主因?yàn)殒k及鉛，經(jīng)過(guò)處理，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)由輕污染級(jí)降至警戒級(jí)，特別是PCd降幅明顯；NPK-C處理組內(nèi)梅羅污染指數(shù)升高，接近輕污染級(jí)，污染指數(shù)升高的主因是汞和砷；NPK-P處理組污染指數(shù)一直保持在輕污染級(jí)，處理后污染指數(shù)有所下降，其中PCd降幅較大，PAs則有所升高；NPK-M處理組污染評(píng)級(jí)接近輕污染級(jí)，試驗(yàn)后污染指數(shù)上升，其中PCu和PAs升高是污染指數(shù)上升的主要原因。由上可知：不使用肥料，正常種植作物后，通過(guò)自然修復(fù)可有效改善土壤污染情況；相比較用單質(zhì)肥料，施用配方肥可以減輕污染，但砷的污染風(fēng)險(xiǎn)在增加；施用有機(jī)肥則會(huì)加重土壤銅污染的風(fēng)險(xiǎn)。

表1 長(zhǎng)期地力監(jiān)測(cè)點(diǎn)試驗(yàn)前后土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

2.1.2 有機(jī)肥+無(wú)機(jī)肥配合施用土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

經(jīng)1 a有機(jī)、無(wú)機(jī)肥監(jiān)測(cè)試驗(yàn)后，4個(gè)試驗(yàn)組內(nèi)梅羅污染指數(shù)除NPK-M 1組外，都有所下降，其中NPK-M3組降幅最大，污染評(píng)級(jí)從中度污染降為輕污染。從表2可知，當(dāng)商品有機(jī)肥施用量少時(shí)（NPK-M 1），對(duì)土壤各項(xiàng)重金屬指標(biāo)的影響非常有限。PCd值下降是添加中、高用量商品有機(jī)肥組（NPK-M 2、NPK-M 3）綜合污染指數(shù)下降的主要原因。隨著有機(jī)肥施用量的升高，PCd降低，而PCu和PAs上升。CK-2組試驗(yàn)后PCd下降、PCr不變，而其他重金屬Pi指數(shù)均上升，但由于PCd大幅下降，使得該組綜合內(nèi)梅羅指數(shù)下降。

2.2 施肥對(duì)土壤中重金屬含量的影響

2.2.1 長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤重金屬含量的影響

圖1反映的是長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)建立后，土壤中重金屬含量的年均變化情況。該結(jié)果與內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)反映的結(jié)果一致。施用配方肥（NPK-P）會(huì)加重土壤砷污染的風(fēng)險(xiǎn)；在施用配方肥的同時(shí)施用有機(jī)肥（NPK-M），則會(huì)使土壤鉻及銅污染的風(fēng)險(xiǎn)加大。

表2 有機(jī)+無(wú)機(jī)肥配合施用試驗(yàn)前后土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

圖1 長(zhǎng)期施肥試驗(yàn)土壤中重金屬含量的年均變化

2.2.2 有機(jī)肥+無(wú)機(jī)肥配合施用對(duì)土壤重金屬含量的影響

圖2反映了經(jīng)1 a監(jiān)測(cè)后各試驗(yàn)組土壤重金屬含量的變化。不施用肥料的試驗(yàn)組（CK），土壤中的重金屬除Cu、Pb、As外含量減少。隨著商品有機(jī)肥施用量的加大，Cr含量的年均減少量增加，Ni、Cu、Zn含量的年均減少量變小，甚至在高量有機(jī)肥條件下，Cu、Zn含量增加。在施用商品肥的各處理中，土壤Pb含量均減少，而As含量均增加，但無(wú)明顯變化規(guī)律。

圖2 商品有機(jī)肥+無(wú)機(jī)施配合施用土壤中重金屬含量的年均變化

2.2.3 不同商品有機(jī)肥施用量對(duì)土壤重金屬含量的影響

圖3反映了經(jīng)4 a監(jiān)測(cè)后各試驗(yàn)組土壤重金屬含量的變化。不施用肥料的試驗(yàn)組（CK），其土壤中的重金屬除As外均含量下降。施用有機(jī)肥后，土壤中Cr含量上升，且隨著有機(jī)肥用量增加，變化量增大，而Pb、Hg含量降低。在中、高用量有機(jī)肥處理下，土壤中As含量上升，但低有機(jī)肥用量條件下，土壤中As含量降低。

圖3 商品有機(jī)肥不同施用量土壤中重金屬含量的年均變化

3 小結(jié)

本研究表明，土壤自然修復(fù)可有效改善土壤污染情況。不同的施肥方式對(duì)土壤重金屬累積的影響不同，農(nóng)民習(xí)慣施肥增加了土壤污染的風(fēng)險(xiǎn)，施用配方肥整體上可降低土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，但砷污染的風(fēng)險(xiǎn)有升高趨勢(shì)。從短期來(lái)看，施用商品有機(jī)肥有降低土壤重金屬污染的作用；但由于肥料中含有一定的重金屬（Cd、As、Cu、Zn），尤其是As，從長(zhǎng)期來(lái)看，土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)有增加的趨勢(shì)。

［1］ 徐明崗，曾希柏，周世偉，等.施肥與土壤重金屬污染修復(fù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2014：51-54.

［2］ 駱永明，吳龍華，胡鵬杰，等.鋅鎘污染土壤的超積累植物修復(fù)研究［M］.北京：科學(xué)出版社，2015：143-144.

［3］ 劉哲民.寶雞土壤重金屬污染及其防治［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2005，19（2）：101-104.

［4］ 李靜，謝正苗，徐建明，等.杭州市郊蔬菜地土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2003，12（3）：277-280.

（責(zé)任編輯：高 峻）

S147.2

A

0528-9017（2017）01-0180-03

文獻(xiàn)著錄格式：邵賽男，徐君，顧萬(wàn)帆，等.不同施肥方式對(duì)土壤重金屬累積的影響［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58（1）：180-182.

10.16178/j.issn.0528-9017.20170156

2016-07-05

富陽(yáng)區(qū)科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2014NK005）

邵賽男（1987-），女，浙江富陽(yáng)人，助理農(nóng)藝師，從事土肥技術(shù)研究、推廣工作，E-mail：aoteman19870701@126.com。

蔣玉根（1964-），男，浙江富陽(yáng)人，推廣研究員，從事土肥技術(shù)研究、推廣工作，E-mail：nyjtfz@163.com。