不同钝化剂对猪粪堆肥中重金属的钝化效果研究

龚浩如，韩永亮，王 杰，周 亮 ，张 宇 ，荣湘民

（1.湖南省水稻研究所，湖南 长沙 410128；2.湖南农大资源与环境学院，湖南 长沙 410128；3.湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128）

我国畜禽养殖场使用的饲料中重金属含量较高，主要有 Cu、Cd、Zn、As等[1]。饲料中的重金属元素可随粪便排出体外，并在环境中长期存在。以这些畜禽粪便为原料堆制的有机肥施入土壤，会造成土壤重金属含量升高，长期施用会导致农产品重金属含量超标[2-3]。最终，这些重金属通过食物链和食物网在人体内积累而危害人类健康。试验研究表明，在堆肥中添加钝化剂，可以改变重金属的形态，降低堆肥中重金属的可移动性和生物有效性[4]。为治理重金属对土壤、农产品的污染，避免其危害人类健康，笔者采用经沸石、钙镁磷肥、煤灰等钝化剂处理的猪粪堆肥来栽培小白菜，测定小白菜中的重金属含量，来评价钝化剂的钝化效果，筛选出能降低猪粪堆肥中可被吸收的重金属含量的最佳钝化剂，进而控制畜禽粪便类有机肥对蔬菜等作物产生的重金属污染风险，为合理利用猪粪提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤为河潮土，土壤中重金属Zn、Cu、As、Pb、Cr、Cd 的含量分别为 67.69、31.56、9.52、29.61、45.67、0.018 mg/kg；供试蔬菜为湘潭矮脚白（湖南省农业科学院马坡岭农资销售点）；供试堆肥有：A猪粪+稻草；B猪粪+稻草+2.5%沸石；C猪粪+稻草+2.5%沸石+2.5%钙镁磷肥；D猪粪+稻草+2.5%沸石+2.5%粉煤灰。

1.2 试验方法

试验于2011年10月在湖南农业大学农业资源与环境专业试验基地进行。采用土培试验，共设4个处理，即：处理1（CK），堆肥A，未添加钝化剂；处理2，堆肥B；处理3，堆肥C；处理4，堆肥D。重复4次，各处理随机区组排列。

选用20 cm×35 cm陶瓷盆钵，内装过1 cm筛的风干土6 kg。施肥量为纯氮0.35 g/kg；P2O50.10 g/kg；K2O 0.30 g/kg；各处理不足氮素用尿素补充，磷肥用钙镁磷肥补充，钾肥用氯化钾补充；所有肥料均做基肥一次性施入。9月12日播种，每钵播入8～10粒种子，待小白菜高约10 cm时定苗4株，11月10日收获。

1.3 分析方法

待小白菜长到20 cm高时，取地上可食部分，用自来水清洗，再用去离子水淋洗，测产，105℃下杀青，65℃烘干至恒重。小白菜粉碎后，采用浓硝酸+高氯酸+氢氟酸消煮，重金属浓度采用等离子发射光谱仪（ICP）测定。全N用浓H2SO4-H2O2消化凯氏定氮法测定；全P用浓H2SO4-H2O2消化钒钼黄比色法测定；全K用浓H2SO4-H2O2消化火焰光度计读数法测定。

采用SPSS13.0和Microsoft Excel软件对数据进行处理，各处理间差异显著性分析采用SSR检验法。各钝化剂处理猪粪堆肥后重金属生物有效性的降低效果计算方法：钝化效果（%）=（对照含量-处理含量）/对照含量×100%

2 结果与分析

2.1 不同钝化剂处理对小白菜中重金属含量的影响

由表 1 可知，与 CK（处理 1）相比，处理 2、3、4小白菜中 Zn、Cu、As、Pb、Cr、Cd 的含量均明显下降，与CK之间的差异均达到极显著水平。这是由于CK堆肥中未添加钝化剂，可被吸收的重金属含量较高，在小白菜体内富集程度高所致。处理2的Zn含量与处理3、4之间的差异不显著；处理2的Cu、As、Pb的含量与处理3、4之间的差异达到显著或极显著水平；处理2的Cr含量与处理3之间的差异不显著，但与处理4之间的差异达到极显著水平；处理2的Cd含量与处理3、4之间的差异不显著。综上所述，在猪粪堆肥中添加钝化剂，能不同程度地降低可被吸收的重金属含量，但不同钝化剂处理对各金属的钝化效果存在一定差异。

表1 不同钝化剂处理的小白菜重金属的含量 （mg/kg）

2.2 不同钝化剂处理对各重金属的钝化效果比较

3个加钝化剂的处理中，对重金属Zn钝化效果最好的是处理4，钝化效果为75.64%，比处理2、3分别高19.40%、5.85%，但各处理间的差异不显著。

处理3对Cu的钝化效果最好，达到69.72%，比处理2、4分别高27.25%、0.23%；处理3与处理4之间的差异不显著；处理3、4与处理2之间的差异达到极显著水平。

对As的钝化效果从大到小的顺序为：处理4＞处理3＞处理2，处理4的钝化效果分别比处理2、3高136.99%、48.32%；处理4与处理2、3之间的差异达极显著水平；处理3、4之间的差异同样达到了极显著水平。

对Pb的钝化效果以处理4最好，达到76.41%，处理3次之，为72.60%；处理4与处理2、3之间的差异达到了极显著水平，处理2、3之间的差异达到了显著水平；处理4的钝化效果分别比处理2、3高29.29%、5.25%。

对Cr的钝化效果从大到小的顺序为：处理4＞处理3＞处理2，处理2、3之间的差异不显著，处理2、3与处理4之间的差异达到了极显著水平；处理4的钝化效果分别比处理2、3高29.42%、18.89%。

表2 不同钝化剂处理对重金属钝化的效果 （%）

处理3对Cd的钝化效果最好，达到了92.70%，比处理 2、4分别高 25.20%、23.60%，但各处理间的差异不显著。

2.3 不同钝化剂处理对小白菜的产量及全N、全P、全K含量的影响

由表3可知，处理4的小白菜产量最高，处理1次之，处理3的小白菜产量最低。方差分析与多重比较结果表明，各处理小白菜的产量及全N、全P、全K含量差异不显著。在猪粪堆肥中，是否添加钝化剂以及添加钝化剂的种类对作物的产量及全N、全P、全K含量的影响不显著。

表3 不同钝化剂处理小白菜的产量与全N、全P、全K含量比较

3 小结

在猪粪堆肥中，添加钝化剂，可以降低重金属的有效性，降低重金属在作物体内的累积。混合钝化剂处理优于单一钝化剂处理。钝化剂对小白菜的产量影响不显著。综合来看，堆肥中添加2.5%沸石+2.5%粉煤灰的处理对各种重金属的钝化效果最好。

[1] 韩 杰，杨群辉.家禽饲料中重金属和微生物污染的危害及防治[J].养禽与禽病防治2010，1：32-34.

[2] 郭 洁，张海荣.饲料添加剂中重金属的污染及其防治措施[J].畜牧兽医杂志，2010，6（29）：98-103.

[3] 李晓丽，何万领，董淑丽.重金属对饲料污染的分析及防制措施[J].饲料工业，2006，17（27）：48-51.

[4] 何增明，刘 强，谢桂先，等.好氧高温猪粪堆肥中重金属砷、铜、锌的形态变化及钝化剂的影响 [J].应用生态学报，2010，（10）：2659-2665.