有机肥施用对菜园土壤铜、锌形态的影响研究

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我国有长期施用畜禽粪便等有机肥的优良传统,但近年来随着集约化畜禽养殖业的快速发展,畜禽粪便中残留有高浓度重金属的问题日益突出,对农田土壤环境质量及农产品安全构成了一定的威胁。本文针对目前集约化设施蔬菜种植过程中,大量施用高铜锌含量的有机肥造成的环境安全问题,通过田间小区试验和室内培养实验,采用欧盟推荐的BCR连续萃取方法,研究了不同用量、不同铜锌浓度有机肥施用以及不同种植方式等因素对土壤铜锌形态及其生物有效性的影响。研究结果可为全面认识有机肥农用对土壤环境质量及食品安全、合理安全利用畜禽粪便等农业废弃物提供理论与现实指导意义。主要研究结果如下:  (1)室内培养与田间条件下,随有机肥施用量的增加,铜的活性下降,稳定性增强,其中酸提取态(aci-Cu)、氧化物态(re-Cu)含量下降,有机结合态(oxi-Cu)、残渣态(res-Cu)含量增加。室内培养条件下随施肥量用量增加锌的活性也降低,其中re-Zn有明显降低,res-Zn升高,但田间条件下随施用量增加锌活性增强,其中aci-Zn,re-Zn增加,res-Zn减少,oxi-Zn变化不明显。高量有机肥(45Mg· hm-2)和中量有机肥(30Mg· hm-2)稳定土壤铜锌效果差异性不显著。  (2)室内培养条件下随有机肥,铜浓度的升高,活性态铜的总浓度和比例也增加,并且铜900mg· kg-1及以下浓度处理使oxi-Cu增加量最多,达到1200 mg·kg-1时氧化物结合态增加最多。室内培养条件下随有机肥施入土壤锌浓度的增加,土壤各形态锌都增加,其中活性较高的aci-Zn和re-Zn的含量和比例增加量最大。高浓度铜、锌的有机肥施用后,铜、锌在土壤中主要以活性态存在。  (3)铜、锌在土壤成分的吸附过程中互相产生竞争作用,随有机肥施入后,铜与土壤有机物的亲和力更强,而锌在氧化物结合态更占优势,所以当有机肥中锌浓度增加时,土壤中re-Cu减少,oxi-Cu增加,减少了土壤铜的活性,有机肥中铜浓度增加时,土壤中oxi-Zn减少而re-Zn增加,增加了土壤锌的活性。  (4)田间试验表明,蔬菜中铜含量与土壤中三种活性态铜的浓度线性关系较强,随着有机肥施用量的增加及土壤铜活性的减弱,蔬菜铜含量降低。虽然蔬菜与土壤锌的线性关系较差,但增施有机肥仍使蔬菜锌浓度降低,有机肥增施使土壤CEC升高,可能由于其他竞争离子增加抑制了蔬菜对锌的吸收。  (5)田间试验表明,与不施肥(CK)及当地常规施肥(DK)相比,施有机肥能够减少蔬菜对铜、锌的吸收;与露天种植相比,大棚种植提高了蔬菜产量,增加了土壤aci-Cu、aci-Zn的含量,并且使蔬菜铜锌含量增加。
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