畜禽粪便施用对土壤中重金属累积及植物有效性影响研究

发布时间：2017-12-07 01:22

  本文关键词：畜禽粪便施用对土壤中重金属累积及植物有效性影响研究

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【摘要】：针对集约化养殖场畜禽粪便重金属残留以及农田施用可能导致土壤重金属污染的问题,本文通过对我国部分城市104个集约化养殖场172个畜禽粪便样品中重金属含量分析、畜禽粪便施用对土壤中重金属含量及有效性影响田间小区定位试验和畜禽粪便重金属植物有效性当量盆栽试验,探讨了畜禽粪便不同种类、不同施用量及施用年限对土壤中重金属累积、形态及植物有效性的影响,为正确评价畜禽粪便施用的环境风险、制定合理的畜禽粪便重金属农用标准提供科学依据。主要研究结果如下:1.集约化养殖场畜禽粪便中Cu、Zn、Cd、As、Ni、Cr、Pb和Hg含量分布差异较大,其平均值分别为377.51、1610.40、0.72、7.79、22.51、6.31和0.06 mg·kg-1。猪粪中Cu、Zn、Cd、As含量显著高于鸡粪、鸭粪和牛粪。根据我国畜禽粪便蔬菜安全使用准则相关控制标准,猪粪中Cu、Zn存在严重的超标现象,部分猪粪As超标。猪粪样品中Cu、Zn、As超标率分别为74.6%、78.7%和9.8%。鸡粪中也存在Zn和As含量超标现象。而Cd、Ni、Cr、Pb和Hg的含量则均低于控制标准。猪粪中水溶态Cu、As、Zn平均值分别占总量的30.47%、12.19%和2.84%,EDTA提取态Zn、Cu、As平均值分别占总量的48.93%、35.96%和12.13%。猪粪中Cu、Zn、As相对较高的活性增加了猪粪施用的环境风险。2.通过5年田间小区定位试验研究结果表明,不同种类畜禽粪便施用对土壤中重金属含量累积影响存在差异。施用猪粪显著增加了土壤中Cu、Zn和Cd的含量,与CK相比,Cu、Zn和Cd含量增加幅度分别为108.16%、74.82%和41.17%。施用鸡粪显著增加了土壤中Zn的含量,增加幅度为18.04%,施用牛粪对土壤中重金属含量没有显著影响。畜禽粪便施用对土壤重金属累积的影响大小为:猪粪鸡粪牛粪,表明猪粪施用的环境风险更大。3.应用14年长期定位试验探讨了不同猪粪施用量和施用年限对土壤中重金属含量的影响。结果表明,土壤中Cu、Zn、Cd含量与猪粪施用量具有极显著的正相关关系,相关系数(R2)均到达0.9以上。14年间,每1吨猪粪,平均向每公斤土壤中贡献了1.59 mgCu、2.15 mgZn和0.014mgCd,因此畜禽粪便施用量是影响土壤中重金属累积的重要因子之一。土壤中Cu、Zn含量与猪粪施用年限具有极显著的正相关关系,猪粪不同施用量(10、30、50 t·hm-2)处理土壤中Cu含量的年累积速率分别为1.30、2.47、4.96 mg·kg-1·a-1,土壤中Zn含量的年累积速率分别为2.10、4.02、7.74 mg·kg-1·a-1。土壤中施肥量为50 t·hm-2时,施肥14年后,土壤中Cu含量(102.46 mg·kg-1)已经超过国家土壤标准二级质量限值(6.5pH7.5,Cu≤100 mg·kg-1)。4.畜禽粪便种类、施用量、施用年限对土壤中重金属的有效态含量有显著影响。施用猪粪、鸡粪显著增加了土壤中有效态(EDTA-提取态)Cu、Zn含量和有效态含量占总量的百分数。施用牛粪对土壤中有效态重金属含量没有显著影响。不同畜禽粪便施用对土壤重金属有效态的影响大小为:猪粪鸡粪牛粪。土壤重金属有效态含量与猪粪施用量具有极显著的正相关关系,施用量越高、施用年限越长,土壤中重金属有效态含量就越高。当施用猪粪量达到50 t·hm-2时,连续施用猪粪14年后,土壤中EDTA提取态Cu、Zn占总量百分数已超过50%,Cd占总量百分数已超过70%,与CK相比,有效态分别提高了9.5、33.5、4.4倍。5.盆栽试验结果表明,猪粪施用不仅促进重金属Cu、Zn在土壤中累积,也促进了植物对土壤中重金属Cu、Zn的吸收,随着施用量的增加,植物中重金属Cu和Zn也随之增加。施用猪粪与施用等量的水溶性重金属盐相比,猪粪中Cu和Zn相当于水溶性重金属盐的有效性不同,猪粪中Zn的有效性低于水溶性Zn盐的有效性,在土壤施用猪粪量为5%~20%时,有效系数20.76%~67.9%,猪粪在不同土壤中有效性系数平均值大小顺序为灌漠土潮棕壤红壤。猪粪中Cu的有效性在猪粪施用量为5%时低于水溶性Cu盐的有效性,为48.95%~89.71%。当猪粪施用量高于10%时,大多数处理猪粪中Cu的有效性高于水溶性Cu盐的有效性,有效系数在77%~220%之间。猪粪Cu在不同土壤中有效性系数平均值大小顺序为灌漠土红壤潮棕壤。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X713;S154.4

【参考文献】

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1 董同喜;张涛;李洋;苏德纯;;畜禽粪便有机肥中重金属在水稻土中生物有效性动态变化[J];环境科学学报;2016年02期

2 徐聪珑;贾丽;张璐;刘秋萌;谢忠雷;;冻融作用对猪粪模拟施肥条件下东北黑土中重金属铜锌活性的影响[J];农业资源与环境学报;2015年03期

3 张云青;张涛;李洋;苏德纯;;畜禽粪便有机肥中重金属在不同农田土壤中生物有效性动态变化[J];农业环境科学学报;2015年01期

4 商和平;李洋;张涛;苏德纯;;畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在不同农田土壤中的形态归趋和有效性动态变化[J];环境科学;2015年01期

5 杨子仪;吴景贵;冯娜娜;陈闯;;不同畜禽粪肥与化肥配施下黑土中Zn含量及形态变化特征[J];农业环境科学学报;2014年09期

6 王美;李书田;;肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响[J];植物营养与肥料学报;2014年02期

7 周航;周歆;曾敏;刘丽;杨文_";王英杰;廖柏寒;;2种组配改良剂对稻田土壤重金属有效性的效果[J];中国环境科学;2014年02期

8 王美;李书田;马义兵;黄绍敏;王伯仁;朱平;;长期不同施肥措施对土壤和作物重金属累积的影响[J];农业环境科学学报;2014年01期

9 靳红梅;付广青;常志州;叶小梅;;猪、奶牛粪厌氧发酵中Pb的形态转化及其分布特征[J];农业工程学报;2013年22期

10 王飞;赵立欣;沈玉君;孟海波;向欣;程红胜;罗煜;;华北地区畜禽粪便有机肥中重金属含量及溯源分析[J];农业工程学报;2013年19期

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1 吴东涛;畜禽养殖废弃物农田应用的重金属污染风险及污染修复[D];浙江农林大学;2012年

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本文编号：1260676