雞糞堆肥對(duì)獼猴桃土壤重金屬及養(yǎng)分含量的影響

摘要 為解決獼猴桃生產(chǎn)中使用雞糞是否造成重金屬污染等問(wèn)題，以施用和未施用雞糞堆肥的獼猴桃園土壤為研究對(duì)象，探討施用雞糞堆肥對(duì)獼猴桃園土壤氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、錳（Mn）等礦質(zhì)養(yǎng)分和銅（Cu）、鋅（Zn）等重金屬含量的影響，以期為雞糞等畜禽糞便的科學(xué)再利用提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，重金屬Cu和Zn含量在施用雞糞堆肥的獼猴桃園土壤中顯著上升，但遠(yuǎn)低于重金屬污染標(biāo)準(zhǔn)，并未造成土壤重金屬污染。施用雞糞堆肥顯著影響獼猴桃園土壤養(yǎng)分含量，其中大量元素P、K含量顯著提高，但N含量顯著降低；中量元素Ca、Mg含量顯著增加；微量元素Mn含量顯著提高，但B元素含量差異不顯著。雞糞堆肥可以為土壤提供充足的養(yǎng)分，施用充分發(fā)酵后的雞糞不會(huì)造成土壤重金屬污染；施用雞糞堆肥時(shí)應(yīng)適當(dāng)配施氮肥以保障養(yǎng)分均衡。

關(guān)鍵詞 雞糞;堆肥;獼猴桃園;重金屬;土壤養(yǎng)分

中圖分類號(hào) S 141.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2024）16-0133-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.16.028

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effect of Chicken Manure Composting on Soil Heavy Metal and Nutrients Contents in Kiwifruit Orchard

CAO Xiu¹，SHUANG Zong-hong¹，YANG Gang² et al

（1.College of Life Sciences，Neijiang Normal University/Key Laboratory of Regional Characterist81da21c694f388bd256c33c15ff64a42ic Agricultural Resources，Neijiang，Sichuan 641100;2.Mijiang Agricultural Science and Technology Co.，Ltd. of Sichuan，Luzhou，Sichuan 646000）

Abstract In order to resolve the controversial questions of the heavy metal pollution that chicken manure composting was used in kiwifruit production，the contents of heavy metal such as copper （Cu） and zinc （Zn） and nutrients such as nitrogen （N），phosphorus （P），potassium （K），calcium （Ca），magnesium （Mg），manganese （Mn） on the soils of kiwi orchards with and without chicken manure composting were discussed，in order to provide a theoretical basis for the scientific reuse of chicken manure.The heavy metal Cu and Zn content increased significantly after the application of chicken manure composting，but it was far below the heavy metal pollution standard and did not cause heavy metal pollution in the soil.The chicken manure composting affect remarkably contents of soil nutrients，which the macro elements P and K contents were significantly increased by the application of chicken manure composting but the N content was significantly decreased，the medium elements Ca and Mg contents were significantly increased，the micro elements Mn contents were significantly increased but B contents were no clear difference.Our results indicated that chicken manure composting can provide sufficient nutrients for the soil，while application of fully fermented chicken manure will not cause heavy metal pollution in soil，and nitrogen fertilizer should be properly applied at the same time to ensure nutrient balance.

Key words Chicken manure;Composting;Kiwi orchard;Heavy metals;Soil nutrients

基金項(xiàng)目 內(nèi)江師范學(xué)院科研項(xiàng)目（2020YB21）；四川省科技廳重點(diǎn)研發(fā)面上項(xiàng)目（2022YFN0032）。

作者簡(jiǎn)介 曹秀（1985—），女，四川自貢人，副研究員，博士，從事植物營(yíng)養(yǎng)與果樹(shù)生理生態(tài)研究。

收稿日期 2023-09-25；修回日期 2023-10-27

隨著我國(guó)畜牧養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了大量的畜禽糞便，農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)排污量達(dá)到生活排污量的約1.5倍，造成的環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻^［1］。畜禽養(yǎng)殖廢棄物進(jìn)入環(huán)境后，不僅會(huì)散發(fā)惡臭，影響環(huán)境美觀，而且經(jīng)過(guò)微生物分解會(huì)產(chǎn)生氨氣、硫氧化物等有毒有害氣體污染大氣環(huán)境^［2-4］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，畜禽養(yǎng)殖廢棄物中含有大量的重金屬，其中重金屬Cu、Zn的年產(chǎn)生量分別為2.4×10³、4.8×10³ t，所有的畜禽養(yǎng)殖廢棄物中豬糞和雞糞的重金屬Cu與Zn含量最高^［5-6］。大量重金屬通過(guò)畜禽廢棄物的施用進(jìn)入到土壤、水體中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染^［7-8］。

獼猴桃作為現(xiàn)代消費(fèi)較多且具有藥用價(jià)值的水果，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和市場(chǎng)需求量逐年上升。由于獼猴桃生長(zhǎng)需要大量養(yǎng)分，其中以無(wú)機(jī)肥料和有機(jī)肥料為主^［9-11］。雞糞堆肥作為一種來(lái)源豐富、價(jià)格低廉的有機(jī)肥，在生產(chǎn)上常施用于成年獼猴桃園，對(duì)獼猴桃的生長(zhǎng)有較大的影響。但由于重金屬含量較高等因素，雞糞的使用在獼猴桃生產(chǎn)上一直備受爭(zhēng)議。目前對(duì)于雞糞堆肥的研究主要集中在雞糞堆肥發(fā)酵技術(shù)和雞糞堆肥過(guò)程中菌群的分析等，在雞糞堆肥施用對(duì)土壤養(yǎng)分等是否存在影響方面研究較少^［12-15］。筆者以連續(xù)施用3年以上和未施用雞糞堆肥的獼猴桃果園土壤為對(duì)象，研究雞糞堆肥對(duì)獼猴桃園土壤養(yǎng)分和重金屬含量的影響，以期為獼猴桃生產(chǎn)中科學(xué)施用雞糞堆肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)在四川省瀘州市納溪區(qū)獼猴桃專業(yè)合作社中開(kāi)展，選取樹(shù)齡、面積、海拔等環(huán)境基本一致的獼猴桃園A和B，其中A園連續(xù)3年以上施用雞糞堆肥，B園不施用任何肥料，其余處理和管理保持一致。雞糞處理：混合發(fā)酵后高溫發(fā)酵堆放30 d以上，其基本營(yíng)養(yǎng)成分為全氮 13.4 g/kg，全磷17.8 g/kg，全鉀 20.8 g/kg，全鐵 13.7 g/kg，速效氮511 mg/kg，全錳944 mg/kg，全銅 52.4 mg/kg，全鋅 393 mg/kg，全硼68.2 mg/kg，有機(jī)質(zhì)28.3 %。

1.2 采樣方法

土壤取樣方法為“S”型取樣法。在獼猴桃采果后于施用和未施用雞糞堆肥的獼猴桃園各選取土壤類型、地勢(shì)和施肥水平基本一致的3個(gè)取樣小區(qū)采集土壤。每個(gè)小區(qū)確定4個(gè)取樣點(diǎn)，取樣點(diǎn)遠(yuǎn)離地頭、公路和堆制漚肥地，并按“S”型從前至后的順序標(biāo)為1、2、3、4點(diǎn)，其中1點(diǎn)和3點(diǎn)平行，2點(diǎn)和4點(diǎn)平行，1點(diǎn)和2點(diǎn)的角度為45°，兩點(diǎn)之間的距離為30 m，其余點(diǎn)角度和距離均相等。根據(jù)選取的采集點(diǎn)，先將土壤周圍雜物清除掉，用土鉆先將表層10 cm的土壤去除，采集深度20～40 cm，厚度5～7 cm層次的土壤，將腐葉、枝干等植物殘?bào)w舍棄，每一個(gè)采樣點(diǎn)采集土樣500 g，3個(gè)取樣小區(qū)共12個(gè)采集點(diǎn)，各小區(qū)采集2 000 g土壤，同一小區(qū)4個(gè)采樣點(diǎn)土壤行充分混合后，經(jīng)過(guò)小型破碎機(jī)破碎，過(guò)0.03 mm篩，精準(zhǔn)稱量1 000 g后，裝入貼好標(biāo)簽的密封袋中保存。

1.3 土壤養(yǎng)分和重金屬含量測(cè)定方法

各小區(qū)充分混合后的土壤，在溫度20～25 ℃、濕度30%～60%條件下，依據(jù)表1的參照標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，每處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)測(cè)定次數(shù)為 10 次，取平均值為最終結(jié)果。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003和SPSS 18.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素（one-way ANOVA）和LSD法進(jìn)行方差分析和多重比較（α=0.05）。利用Excel 2003軟件作圖。圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 雞糞堆肥對(duì)獼猴桃園土壤養(yǎng)分的影響

2.1.1 大量元素含量。由圖1可知，施用和未施用雞糞堆肥的獼猴桃果園土壤的大量元素N、P、K含量差異極顯著（P<0.001），施用雞糞堆肥的土壤中P和K含量分別為未施用土壤的6.06和8.63倍，而N含量則為未施用雞糞土壤是施用土壤的2.32倍，表明施用雞糞堆肥顯著提高了土壤P和K含量，但顯著降低了土壤N含量。

2.1.2 中量元素含量。由圖2可知，施用雞糞堆肥的土壤Ca和Mg含量分別是未施用土壤的4.80和2.75倍，表明施用雞糞堆肥顯著提高了獼猴桃園土壤中量元素Ca和Mg含量。

2.1.3 微量元素含量。由圖3可知，

施用和未施用雞糞堆肥的獼猴桃土壤微量元素含量有一定差異。其中施用雞糞堆肥土壤中Mn含量是未施用土壤的1.61倍，差異極顯著（P<0.001），而微量元素B含量?jī)烧咧g差異不顯著。表明施用雞糞堆肥顯著提高了土壤微量元素Mn含量，但對(duì)土壤B含量無(wú)顯著影響。

2.2 雞糞堆肥對(duì)獼猴桃園土壤有機(jī)質(zhì)含量和pH的影響 由圖4可知，未施用雞糞堆肥和施用雞糞堆肥的土壤中有機(jī)質(zhì)含量分別為3.23%和2.43%，差異極顯著（P<0.001）。施用雞糞堆肥的土壤與未施用的土壤相比，有機(jī)質(zhì)含量顯著降低。施用和未施用雞糞堆肥的土壤pH分別為6.1和5.6，差異顯著（P<0.05），施用雞糞堆肥顯著提高了土壤pH。獼猴桃生長(zhǎng)要求的土壤酸堿度為5.8～6.5，表明施用雞糞堆肥使土壤處于較適宜獼猴桃生長(zhǎng)的酸堿度范圍。

2.3 雞糞堆肥對(duì)獼猴桃園土壤重金屬含量的影響

由圖5可知，施用和未施用雞糞堆肥的土壤重金屬含量差異極顯著（P<0.001）。其中施用雞糞堆肥的土壤Cu和Zn顯著上升，分別為未施用土壤的1.94和1.36倍，但Cu和Zn含量分別為1.18和2.67 mg/kg，遠(yuǎn)低于國(guó)家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（土壤pH＜5.6時(shí)：銅（果園）≤150 mg/kg、鋅≤200 mg/kg）^［16］。而施用雞糞堆肥的土壤中Fe含量顯著降低，降幅為13.8%。

3 結(jié)論與討論

通常認(rèn)為施用雞糞堆肥會(huì)造成土壤重金屬污染。研究表明，畜禽糞便重金屬含量超標(biāo)現(xiàn)象廣泛存在，以Cu和Zn 2種重金屬元素超標(biāo)最為嚴(yán)重^［17-18］，這些含有重金屬的畜禽糞便經(jīng)過(guò)堆肥處理后作為有機(jī)肥施用農(nóng)田中，土壤重金屬含量隨之升高。施用雞糞堆肥的土壤Cu和Zn含量可能是由于飼料添加劑和生物富集作用，導(dǎo)致Cu、Zn雞糞中含量較高^［19-21］。研究表明，重金屬水溶態(tài)、可交換態(tài)等不穩(wěn)定態(tài)較容易被植物利用，而在可氧化態(tài)或有機(jī)結(jié)合態(tài)等較為穩(wěn)定態(tài)不易被植物吸收利用^［22-23］。該研究測(cè)定并比較了連續(xù)3年施用和未施用雞糞堆肥的獼猴桃果園土壤元素含量和重金屬含量，結(jié)果表明，施用雞糞堆肥雖然會(huì)提高土壤Cu和Zn含量，但遠(yuǎn)低于土壤重金屬污染的標(biāo)準(zhǔn)，并未引起獼猴桃園土壤的重金屬污染。這可能是由于該研究中雞糞經(jīng)過(guò)前期堆肥處理后再使用，在堆肥過(guò)程中重金屬和有機(jī)質(zhì)之間相互結(jié)合，降低了重金屬的可移動(dòng)性和植物有效性，增加了在土壤中的蓄積概率^［24-25］。

雞糞作為一種有機(jī)肥料，對(duì)土壤養(yǎng)分含量有顯著的提升作用。該研究表明施用雞糞堆肥顯著提高了大量元素P、K含量、中量元素Ca、Mg含量和微量元素Mn含量，為獼猴桃的生長(zhǎng)提供了較好的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)。雞糞含有豐富的有機(jī)質(zhì)和N、P、K等元素，但該研究表明施用雞糞堆肥的土壤氮含量和有機(jī)質(zhì)含量顯著降低，可能是由于雞糞堆肥中含有大量活性高的微生物，在以好氧性微生物活動(dòng)為主的有機(jī)氮的分解和有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化過(guò)程中，造成大量氮素和有機(jī)質(zhì)的分解和消耗^［26-27］。同時(shí)，豐富的微生物提高了氮素和有機(jī)質(zhì)的利用效率，被植物有效吸收^［28-29］。

堆肥技術(shù)將畜禽糞便進(jìn)行資源化處理，雞糞中的有機(jī)物經(jīng)過(guò)高溫腐熟發(fā)酵，降解為性質(zhì)穩(wěn)定的有機(jī)肥，減少環(huán)境污染，提高經(jīng)iH0Sm+SwVo8MwUEK3pXlbA==濟(jì)效益。該研究結(jié)果顯示，在獼猴桃果園土壤中施入充分發(fā)酵的雞糞堆肥，顯著提高了P、Ca、Mg、Mn、K等礦質(zhì)養(yǎng)分的含量，為獼猴桃生長(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分。但同時(shí)施用雞糞堆肥顯著降低了土壤氮元素含量，因此，建議施用雞糞堆肥的同時(shí)，適當(dāng)補(bǔ)施N肥，以保證土壤養(yǎng)分均衡。此外施用雞糞堆肥雖然顯著提高了土壤Cu和Zn等重金屬的含量，但其含量遠(yuǎn)低于國(guó)家土壤重金屬污染標(biāo)準(zhǔn)，并未造成土壤重金屬污染。但雞糞來(lái)源復(fù)雜，雞飼喂過(guò)程中的飼料添加劑過(guò)量也是導(dǎo)致雞糞中重金屬含量過(guò)高的重要原因，目前對(duì)于用作堆肥的新鮮雞糞來(lái)源沒(méi)有統(tǒng)一評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)畜禽糞便進(jìn)行無(wú)害化、資源化的環(huán)保處理技術(shù)也有待進(jìn)一步發(fā)展。研究雞糞堆肥對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)元素和重金屬含量的影響，為雞糞等畜禽糞便的科學(xué)使用提供理論基礎(chǔ)，有利于畜禽糞便再利用，減少環(huán)境污染；同時(shí)，為建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)作出貢獻(xiàn)。

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