規(guī)?；i場糞水對周邊鹽堿地重金屬及營養(yǎng)素含量的分析研究

蒙洪嬌，張春壘，朱世馨，劉則學(xué)

（武漢中糧肉食品有限公司，武漢 430000）

鹽堿地作為耕地寶貴的后備資源，將豬糞水如何有效的排放鹽堿地并促進(jìn)其改良和利用是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展亟待解決的重大研究課題[1]。國內(nèi)外研究表明，施用豬糞水后的鹽堿地，其中重金屬銅和鋅含量超標(biāo)，營養(yǎng)元素磷超標(biāo)，因此，本研究通過對不同鹽漬化程度的土壤施用豬糞水，進(jìn)行鹽堿土改良新措施的探討，比較分析了4、7、8、11月施用不同濃度的豬糞對鹽漬化土壤的動態(tài)變化規(guī)律。豬糞中的氮、磷、鉀等元素增加土壤的營養(yǎng)成分并改善土壤的鹽漬化程度，其利用豬糞噴淋的方式在規(guī)?；B(yǎng)豬場的周圍鹽漬化土地進(jìn)行消納。本試驗通過糞水對鹽堿地重金屬及養(yǎng)分含量變化進(jìn)行了研究。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗所用沼液取自于某大型養(yǎng)豬集團(tuán)企業(yè)吉林長嶺養(yǎng)殖場，試驗土樣采集于長嶺縣豬場附近選定好的鹽漬土試驗田。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)5個處理組，每個處理3個重復(fù)，按667 m2豬糞水年度總施肥量15、30、45、60 m3設(shè)置，試驗鹽堿地面積625 m2（25 m×25 m），計算鹽堿地面積所對應(yīng)施用量分別為14.1、28.1、42.2、56.2 m3，同時設(shè)置無豬糞水的空白對照處理組[2]。豬糞水在2015年4、7、8、11月平均施入并采用人工噴淋方式將豬糞沼液直接噴淋于鹽堿地表面，土壤樣品于每次施豬糞水后15 d進(jìn)行采集[3-4]。飼料、豬糞水及鹽堿土營養(yǎng)素含量和重金屬含量見表1和表2。

表1 豬糞水及鹽漬化土壤基本理化性質(zhì)

表2 豬糞水及土壤重金屬含量 mg·kg-1

1.3 試驗方法

采集的豬糞置于便攜式冰箱中，24 h內(nèi)轉(zhuǎn)移至實驗室，冷凍干燥48 h后，碾磨并過0.5 mm篩，保存于4℃冰箱內(nèi)，用于重金屬含量測定。土壤樣品：試驗前取各試驗田混合土樣，并按照對角線取點，每個點再取5個子樣點，并利用土鉆分別采集深度為0～20cm的鹽漬化土。讓其土樣充分混合后采用四分法去掉多余部分，保留約1 kg土樣裝袋、編號，一部分放在標(biāo)記好的塑封袋中，待風(fēng)干用于測定重金屬含量與營養(yǎng)素分析，另一部分過2 mm篩孔后于4℃下保鮮，備用[5]。土壤樣品中的全氮采用半微量開氏法測定，總磷采用HClO4-H2SO4消解法測定，總鉀采用NaOH熔融-火焰分光光度計法，有效磷測定采用0.5 mol·L-1碳酸氫鈉浸提法，有效鉀測定采用1 mol·L-1乙酸銨浸提-火焰光度法，有機(jī)質(zhì)測定采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法，采用pH計水土比2.5∶1浸提測定pH，用電導(dǎo)率儀水土比5∶1浸提測定EC飼料及豬糞樣品[6]。經(jīng)過風(fēng)干粉碎、研磨后過60目尼龍篩，備用，重金屬均采用H2SO4-HClO4-HNO進(jìn)行消解[7]。土壤重金屬的測定方法參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法（第三版）》[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度的豬糞水對鹽堿土土壤養(yǎng)分含量的影響

不同濃度的豬糞水對鹽堿土土壤養(yǎng)分含量的影響見圖1。

圖1 施用不同濃度的豬糞水對土壤各養(yǎng)分含量的影響趨勢

由圖1可知，鹽漬化土壤（CK）在施用豬糞沼液后，隨著月份的增加，鹽漬化的營養(yǎng)成分含量越高，但0～20 cm的土層內(nèi)仍未出現(xiàn)積鹽現(xiàn)象，鹽堿地使用豬糞水后有機(jī)質(zhì)有了較大幅度提升，N、P、K等豐富營養(yǎng)物質(zhì)顯著改善土壤的養(yǎng)分情況。從圖中清晰的看出，施用豬糞水可顯著增加土壤中各營養(yǎng)成分含量，其土壤有機(jī)質(zhì)和N、P、K元素含量均隨著施用豬糞水量的增加而增加，土壤有效鉀提升幅度為1.25 g·kg-1。

圖1a和圖1b中原土壤總氮含量＜0.2，其變化趨勢表現(xiàn)為遞增規(guī)律為CK＜C1＜C4＜C3＜C2，土壤有機(jī)質(zhì)從11.2 g·kg-1提升到 14.8 g·kg-1，起變化趨勢表現(xiàn)為遞增規(guī)律CK＜C4＜C2＜C3＜C1，土壤有效磷提升幅度為0.89 g·kg-1，原土壤對照組總磷其變化趨勢表現(xiàn)為 CK＞C1＞C2＞C4＞C3，其含量在 7月時達(dá)到最高含量，總鉀含量 C4＞C3＞C2＞C1＞CK，各月份上升含量不明顯，綜上可知，豬糞水中除總氮指標(biāo)外，其他各指標(biāo)含量在4、7、8和11月處于平穩(wěn)狀態(tài)，總而言之，全氮、全磷、全鉀和有機(jī)質(zhì)之間的不同濃度和月份之間存在一定的差異。

2.2 不同濃度的豬糞水對土壤電導(dǎo)率（EC）、pH的影響

不同濃度的豬糞水對土壤EC、pH的影響見圖2。

圖2 不同濃度的豬糞水對土壤EC和pH的變化

由圖2可知，研究不同濃度的豬糞水對鹽漬化土壤電導(dǎo)率（EC）和土壤pH是土壤重要的理化指標(biāo)，施用豬糞水后降低土壤pH和土壤電導(dǎo)率（EC）的升高，同時，在試驗周期，土壤pH和電導(dǎo)率（EC）相互之間差異極顯著。原土壤pH高達(dá)10.5，堿化程度嚴(yán)重，施入豬糞水后可以降低土壤pH，當(dāng)豬糞水濃度以C3比例投加時，土壤pH已降至9以下，當(dāng)以C4比例投加時，土壤pH已降到8.5，增加了原土壤堿化程度[9]。

EC大小可反映土壤鹽分總量的大小，一般情況下，較高鹽分含量的土壤EC更低，豬糞中含有大量鹽分，與pH變化趨勢相反，隨著豬糞豬糞量的增加，土壤EC逐漸下降。當(dāng)豬糞水以C4投加入原土壤后，EC 由1.25 ms·cm-1升至1.77 ms·cm-1。土壤鹽分總量并不是導(dǎo)致土壤堿化的直接原因，pH的上升與EC的下降說明了豬糞水含鹽量低于原土壤，而且原土壤偏堿性，當(dāng)以豬糞水作為土壤改良劑投加入原土壤，土壤pH的升高，增加土壤的堿化程度[10]。

2.3 糞水重金屬與施入豬糞水后土壤中重金屬含量的關(guān)系

施糞肥后對鹽堿地土壤重金屬含量變化值見圖3。

由圖3可知，豬糞施用處理后鹽堿土壤中，重金屬的總體分布特征與鹽堿土壤較為一致，Pb和Cu在表層土壤中的含量隨豬糞水的施用量增加而遞增，豬糞水中的重金屬可能會給環(huán)境帶來污染風(fēng)險長期使用會加重鹽漬化土壤中的累積[11]。

評價糞便中的重金屬進(jìn)入土壤后可能存在的污染采用Li等的方法進(jìn)行[12]。計算公式見式1。

式（1）中Lj為j縣（kg·hm-2·年-1）的鎘負(fù)荷率，Ci為i動物糞便中的鎘平均濃度（mg·kg-1），Mj為j縣（kg·年-1）的動物糞肥產(chǎn)量，Aj為j縣（hm2）農(nóng)田區(qū)。

用以評價豬糞水施入鹽漬化土壤中的重金屬污染分析，從而得出Cd污染風(fēng)險程度最高，其次是Pb和Cu，兩者污染風(fēng)險程度大致處于同一水平，Cr的污染風(fēng)險程度位列第4，Zn的污染風(fēng)險程度在5種重金屬中最低，Zn累積現(xiàn)象和遷移特征明顯[13]。其次是Cu、Cr在土壤中的含量均隨豬糞水的施用量的增加而增加，Cd在土壤中的含量隨月份的增加表現(xiàn)出先增后減的趨勢，鹽漬化程度由高到低依次為，Hg含量已嚴(yán)重超標(biāo)，從綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)來看，鹽堿地土壤風(fēng)險指數(shù)排序為Pb＜As＜Cr＜Cu＜Zn[14]。

3 結(jié) 論

豬糞水具有較高的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量，不但可以有效改善鹽堿土的養(yǎng)分狀況，提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)（如氮、磷、鉀）。結(jié)果表明，豬糞水除對鹽堿土總鹽分的影響不顯著外，土壤EC和pH有明顯變化，豬糞水對改良豬場周圍鹽堿土有一定負(fù)面作用，施入豬糞水后的鹽堿土其Cu、Zn、Hg的檢出值均超國家標(biāo)準(zhǔn)的15～20倍。本試驗還不能明確各因素對鹽堿土的影響，因而豬糞水對鹽堿土理化性質(zhì)的具體影響的機(jī)理都有待進(jìn)一步研究，其中施用豬糞水后還可以防止土壤電導(dǎo)率的降低，對于鹽堿土研究豬糞水對其的改良效果目前還很少，需要進(jìn)一步研究。