芝麻餅肥與牛糞肥的理化性質(zhì)的比較研究

賀路影 吳詩吟 蘇文金 張芹

摘要：本文依據(jù) 《NY525—2012有機肥料》標準，選取以芝麻餅渣和牛糞為原料的2種有機肥料，測定2種有機肥料的pH值、電導率、水分含量、有機質(zhì)（TOC）、C、N、C/N、P、Ca、K、Mg、Zn、Mn及重金屬Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）等理化指標。通過對比2種有機肥料的理化指標發(fā)現(xiàn)，芝麻餅肥中有機質(zhì)與營養(yǎng)元素的含量比牛糞肥高，肥力更好，施以較少的量就可以滿足植物生長所需要的營養(yǎng)。但芝麻餅肥的pH值為9.19，明顯呈堿性，超過有機肥料pH5.5～8.0的范圍標準，同時芝麻餅肥中的重金屬含量高于牛糞肥，因此在堿性土壤中施用芝麻餅肥時一定要注意平衡pH值，控制施用量，避免重金屬污染和土壤酸堿化。

關(guān)鍵詞：芝麻餅渣肥; 牛糞肥; 有機肥料;理化指標; ICP-MS

中圖分類號：S963.91文獻標識碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190615009

隨著生活水平的提高，人民對于安全、衛(wèi)生、有機、綠色、無公害食品的需求日益增加。廣大農(nóng)民迫切需要通過施用有機肥來提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)及市場競爭力[1]。有機肥料的有機質(zhì)含量高、營養(yǎng)元素全面、肥效長，增施有機肥不僅能改善土壤中微生物群落的結(jié)構(gòu)，還能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，維持土地肥力，提高農(nóng)作物品質(zhì)，提高廢棄物的利用率，減少環(huán)境污染[2-5]。

目前，有機肥料的研究主要集中在2方面，針對有機肥對農(nóng)作物的影響，即生長發(fā)育[6]、作物產(chǎn)量[7-9]、農(nóng)作物品質(zhì)[9]，例如丁力[9]等人研究發(fā)現(xiàn)動物源性有機肥隨著施用量的增加其對茶樹的光合指標、茶葉產(chǎn)量、茶葉品質(zhì)、根際土壤酶活性均呈現(xiàn)出先上升后趨于平穩(wěn)的趨勢;針對有機肥對土壤的性質(zhì)，如土壤肥力[8，10]、土壤酶活性[9]、土壤酸堿性[11]、土壤微生物[6，11-12]和重金屬污染[13-23]的研究。王飛等人[16]對華北地區(qū)以畜禽糞便為原料的商品有機肥中重金屬含量及污染狀況進行了調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)有機肥中Pb的超標率達到80%以上。李發(fā)等人[17]也發(fā)現(xiàn)黃淮海地區(qū)雞糞有機肥中重金屬Cd、As、Pb 存在超標現(xiàn)象，且不同省市之間重金屬含量差異明顯。

有機肥種類繁多，根據(jù)土壤的性質(zhì)以及農(nóng)作物生長的不同階段，可以施加不同種類及性質(zhì)的有機肥料，但是如何選擇不同種類有機肥料缺乏科學依據(jù)。有機質(zhì)、營養(yǎng)元素、pH值和重金屬含量是評價有機肥料理化性質(zhì)的重要指標。有機肥中pH值過高或過低會破壞土壤中離子間的化學平衡，造成土壤嚴重的酸堿化，抑制光合細菌等微生物的生長[24]，但也可調(diào)控土壤的酸堿性，例如有機肥pH過高，適合在紅壤、黃壤、磚紅壤、赤紅壤和灰化土等酸性土壤中施用;有機肥pH值過低，適合在石灰質(zhì)土、鹽土和堿土等堿性土壤中施用。當植物體內(nèi)缺乏某種元素時，會產(chǎn)生生理障礙，影響生長;某種元素過剩時，則會影響其它元素吸收，從而使植物的生長受阻。有機肥雖然能夠很好的提高土壤的肥力，但所含成分復雜，在土壤中變化經(jīng)歷的時間較長，對土壤肥力和土壤品質(zhì)變化也會造成不可預測的影響 [10] ，例如重金屬污染[13-23]。因而，通過對土壤的有機質(zhì)、營養(yǎng)元素、pH值和重金屬含量的分析檢測，根據(jù)土壤及農(nóng)作物的實際情況以及植物的生長階段進行合理與科學應用有機肥料就具有重要實際意義。

本文通過對芝麻餅肥和牛糞肥兩種有機肥料pH值、電導率、水分含量、有機質(zhì)（TOC）、C、N、C/N、P、Ca、K、Mg、Zn、Mn及重金屬Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）等理化指標的測定，通過比較2種有機肥的理化性質(zhì)，確定其使用的土壤環(huán)境及農(nóng)作物的生長階段，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理施用有機肥提供科學依據(jù)。

1材料與方法

1.1試劑與儀器

重鉻酸鉀、硫酸亞鐵、98%濃硫酸、濃硝酸試劑均為分析純，購自國藥集團化學試劑有限公司。鄰菲羅啉指示劑、二氧化硅、磷標準溶液、2，4-二硝基酚指示劑、偏釩酸銨、鉀標準溶液、鈣標準溶液、鎂標準溶液、鋅標準溶液、錳標準溶液、鉛標準溶液、鎳標準溶液、鎘標準溶液、汞標準溶液、六價鉻標準溶液均為分析純，購自北京中檢航標計量技術(shù)有限公司。芝麻餅肥、牛糞肥購自市售。

電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9075A，上海普度生化科技有限公司），電子天平（SE-202F，美國奧豪斯公司），酸度計（PHS-3C，上海儀電科學儀器股份有限公司），電導率儀（DDS-307，上海儀電科學儀器股份有限公司）磁力加熱機攪拌器（德國IKA公司），元素分析儀（varioEL III Elementar，德國元素分析系統(tǒng)有限公司），紫外-可見光度計，UV2550（日本島津公司），電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS（Agilent 7700x，美國 Agilent公司）

1.2有機肥料pH、電導率、水分的測定

風干樣品過40目篩，稱取10.0g，加50mL水，攪拌15min，靜置后取上層清液，測pH和電導率。稱取樣品100g，置于100℃干燥箱烘干至恒重，稱量后測定其水分含量。每個樣品分別做3個平行試驗。

1.3有機肥料中有機質(zhì)（TOC）、C、N、C/N、P的測定采用重鉻酸鉀容量法測定有機質(zhì)（TOC）。利用元素分析儀檢測C、N、C/N。采用比色法測磷的含量，主要根據(jù)溶液中的磷酸根離子與偏釩酸和鉬酸反應形成黃色三元雜多酸，其吸光度與含磷量呈正比，測定磷含量。配制1mL含磷0μg、2.0μg、4.0μg、6.0μg、8.0μg、10.0μg、12.0μg的標準溶液。室溫放置20min后，選擇440nm波長進行比色測定，繪制標準曲線。樣品中P的測定與標準溶液同條件下顯色、比色、測其吸光度，代入標準曲線方程，計算其濃度。

1.4有機肥料金屬元素的測定

樣品經(jīng)硫酸-過氧化氫消解，用ICP-MS測定標準溶液和樣品中Ca、K、Mg、Zn、Mn、Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）的含量。

2結(jié)果與分析

2.12種有機肥料的pH、電導率、水分含量的測定及比較由表1可知，牛糞肥樣品的pH值為6.22，符合有機肥標準，而芝麻餅肥的pH值為9，超出了有機肥料規(guī)定的pH值5.5～8.5的范圍[25]，雖然微堿性對作物的生長有益，但是施用堿性過高有機肥會使土壤堿化，破壞土壤結(jié)構(gòu)，抑制土壤中有關(guān)微生物的活動，從而影響氮元素及其它營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化，不利于作物的生長發(fā)育，在施用芝麻餅肥時，要注意平衡其堿性。

芝麻餅肥與牛糞肥的電導率分別8.93ms/cm與6.13ms/cm。芝麻餅肥高于牛糞肥，說明芝麻餅肥含鹽量較高，在水分充裕情況下，會解離出電解質(zhì)離子，當其濃度過高時，容易引起離子毒害，使植物很難吸收營養(yǎng)物質(zhì)和水分，造成“生理干旱”和缺乏營養(yǎng)。因此，芝麻餅肥在施用的過程中，要避免在鹽含量較高的土壤中使用;應搭配酸性物質(zhì)降低土壤的pH;應給植物補充足夠的水分，避免作物缺水。

芝麻餅肥與牛糞肥的含水量分別為15.94%與8.89%。均符合≤30%的標準[25]，但前者水分含量高出后者40%左右，這是由于芝麻餅肥含鹽量高，具有吸水的特性，即適宜微生物的分解，又不易造成蟲卵繁殖。而牛糞肥的原料為動物的糞便，含有細微的植物碎屑，風干后水分含量減少，因此水分含量較芝麻餅肥低，在施用牛糞肥時可以適當加水，使肥料吸收水分，增加濕度，利于微生物的繁殖。

2.22種有機肥料中有機質(zhì)（TOC）、C、N、C/N、P、Ca、K、Mg、Zn、Mn、含量的測定及比較有機肥料中有機質(zhì)（TOC）、C、N、C/N、P、Ca、K、Mg、Zn、Mn含量的測定見表3，芝麻餅肥有機質(zhì)含量為63%，牛糞肥有機質(zhì)含量為45%，說明芝麻餅肥的有機質(zhì)含量較高。這是由于芝麻餅肥是由芝麻餅渣發(fā)酵腐熟而成，原料中有機質(zhì)的含量較為豐富，牛糞肥的原料主要為牛糞便，相對來說有機質(zhì)的含量較芝麻餅渣低。一般來說土壤有機質(zhì)含量的多少，是衡量土壤肥力高低的一個重要指標，施用芝麻餅肥會使土壤的肥力更好。牛糞肥中有機質(zhì)含量在45%左右，仍高于普通化肥中有機質(zhì)含量，肥力仍比普通化肥好。由表3 2種有機肥的C、N檢測結(jié)果可知，芝麻餅肥的C、N含量明顯高于牛糞肥，但C/N為5.47，明顯低于牛糞肥，說明芝麻餅肥的礦化率低，能夠為植物提供更多的氮營養(yǎng)元素。

由表2、表3可知，芝麻餅肥中Ca、Mg、Zn、P的含量與牛糞肥接近，芝麻餅肥中K、Mn的含量遠遠低于牛糞肥。K能夠增加作物含糖量，改善作物中纖維的品質(zhì)，增加果蔬中維生素及蛋白質(zhì)的含量，在氮、磷充足的基礎(chǔ)上，在植物生長、成熟階段施用K含量高的牛糞肥能夠更好的改善果蔬品質(zhì)，增加植物抗干旱和病蟲害的能力。錳可以促進光合作用，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的氧化還原反應，促進種子萌發(fā)時胚芽鞘的延伸，加強種子萌發(fā)時淀粉及蛋白質(zhì)的水解過程，對種子及幼苗的生長十分有利，在播種時期及作物生長前期施加牛糞肥，有利于植物的生長發(fā)育。但植物體內(nèi)錳含量過高時會導致缺鐵，因此在牛糞肥的施用過程中，也要注意量的控制。

2.32種有機肥料中重金屬元素Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）含量的測定及比較由表4 ?2種有機肥中Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）檢測結(jié)果知，芝麻餅肥中Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）4種重金屬含量均超過牛糞肥。這可能是由于制造芝麻餅肥的農(nóng)作物芝麻在生長過程中施肥不當，肥料中重金屬超標或土壤環(huán)境中重金屬超標，使其原料受到了重金屬污染。此外在商品有機肥料的生產(chǎn)中還會使用粘結(jié)劑如凹凸棒、膨潤土和磷石膏等必要添加物質(zhì)，這些粘結(jié)劑的添加也可能成為商品有機肥中重金屬的來源之一。因此在施用芝麻餅肥時，應控制芝麻餅肥的施用量，避免造成單位土地面積上重金屬含量的超標。牛糞肥的原料經(jīng)過了動物的分解代謝，相對來說重金屬含量較低。但上述2種有機肥中重金屬含量依舊符合有機肥料標準NY525-2012，可施用于農(nóng)作物。

3結(jié)論

本次實驗選取芝麻餅肥與牛糞肥2種市售有機肥料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，牛糞肥的各項指標均符合有機肥料標準NY525-2012;芝麻餅肥相比于牛糞肥而言，有機質(zhì)含量、金屬離子含量均比牛糞肥高，肥力較牛糞肥好，若使用等量，芝麻餅肥所能提供的營養(yǎng)物質(zhì)更多，能夠為植物的生長發(fā)育提供更好的營養(yǎng)，但pH值過高，使用需注意調(diào)節(jié)pH以免對植物造成危害，同時注意用量，避免重金屬超標。在播種時期及作物生長前期施加牛糞肥，由于Mn含量較高，有利于植物的生長發(fā)育;在果蔬成熟階段施加牛糞肥，由于K含量較高，可以改善果實的品質(zhì)。

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作者簡介：賀路影（1991-），女，碩士，研究方向：食品中有害物質(zhì)檢測;張芹（1976-），女，副教授，博士，研究方向：食品分析及表面物質(zhì)化學。