熟化豬發酵床墊料對白菜產量及重金屬積累的影響

李晟++顧洪如++張霞++楊杰++李健++潘孝青++秦楓++邵樂++劉蓓一

摘要：采用盆栽試驗，選用熟化的發酵豬糞墊料及酒糟墊料作有機肥，研究白菜的產量變化及不同重金屬在白菜中的累積情況，并對采收的白菜進行安全評價。結果顯示，墊料作有機肥添加量較高時，對白菜出苗率與產量均有一定的影響；酒糟/木屑墊料作有機肥安全施用量約在5%～10%。墊料作有機肥時，白菜不同重金屬元素銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、鉻（Cr）表現為隨施肥量增加其含量增加，Cu、Zn、As、Cr含量均在安全標準要求之內。健康風險指數表明，豬發酵床墊料作有機肥時，銅、鋅、砷、鉻元素沒有明確的安全問題。

關鍵詞：白菜；豬發酵床墊料；重金屬；安全性；產量；健康風險指數

中圖分類號： S634.06文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）12-0201-03

收稿日期：2015-11-12

基金項目：江蘇省農業科技自主創新資金[編號：CX（12）1001]。

作者簡介：李晟（1982—），女，江蘇鹽城人，助理研究員，主要從事畜禽糞便廢棄物利用研究。Tel：（025）84390345；E-mail：jaslisheng@163.com。

通信作者：[JP2]張霞，博士，副研究員，主要從事飼草生理與畜禽糞便廢棄物利用研究。Tel：（025）84390341；E-mail：583765990@qq.com。

隨著畜牧業的不斷發展，畜禽糞便環境污染問題日益突出，生態養殖模式應運而生。豬發酵床生態養殖技術提高了豬的生產性能、動物福利，增強了豬免疫機能[1-2]，并減少了傳統養殖中水沖糞產生的對環境污染嚴重的大量污水，具有低排放低污染的優點，越來越受到人們的重視。發酵床養殖后的墊料內含有豐富的氮、磷、鉀、有機質等營養成分[3-4]，是上好的有機肥原料。但隨著畜禽養殖業的規模化、集約化發展，大量促進動物生長發育的飼料添加劑和預混劑被廣泛使用，使得畜禽對微量重金屬元素吸收利用率低，重金屬元素大部分隨畜禽糞便排出。在豬發酵床養殖模式下，豬的糞尿均排在墊料上，因此墊料內均含有一定量的重金屬元素[3，5-7]，而且隨著墊料使用時間延長，墊料內重金屬含量有增加的趨勢[5-6，8-9]。重金屬元素具有難遷移、易富集、危害大等特點，熟化墊料作為有機肥應用，進入農田生態環境后，有可能存在一定的安全風險。白菜是人們日常攝食量較多的蔬菜，對重金屬有較強的富集能力[10-12]。本研究選用飼養過2～3批豬的發酵床熟化墊料作為有機肥，以白菜為材料，研究墊料作有機肥利用時對白菜出苗、產量及白菜重金屬積累的影響，并對白菜重金屬殘留量進行健康風險評價，從而為墊料有機肥資源化利用提供依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

本研究所用植物材料為白菜（Brassica chinensis L.），品種為熱抗605，購自當地種子店。

供試土壤采自江蘇省農業科學院畜牧研究所南京試驗田0～20 cm的土層，土壤為低山丘陵黃棕壤，又稱馬肝土。

1.2試驗設計

1.2.1試驗1

試驗所用墊料是以發酵豬糞為基質配以少量木屑的墊料（簡稱發酵豬糞墊料），飼養2批豬。試驗共設4個處理，分別是墊料添加量為土壤質量的0%（對照組，不加墊料）、10%、25%、50%，每個處理3次重復，采用20 cm×30 cm的周轉箱進行盆栽種植。2012年9月11日，土壤與墊料混勻后裝盆，澆自來水至田間持水量的70%，平衡1周。于2012年9月18日播種，播種后10 d觀測出苗情況，并定苗50株/盆。2012年10月24日收獲。

1.2.2試驗2

試驗所用墊料是以酒糟-木屑（質量比60 ∶[KG-*3]40）為基質的墊料（簡稱酒糟墊料），飼養2批豬。試驗共設6個處理，分別是墊料添加量為土壤質量的0%（對照組，不加墊料）、5%、10%、15%、20%、25%。每個處理3次重復。采用20 cm×30 cm的周轉箱進行盆栽種植。于2012年12月18日土壤與墊料混勻后裝盆，播種。于播種后10 d定苗至50株。2013年2月2日收獲。

1.3測試方法

墊料鋅（Zn）、鉻（Cr）、銅（Cu）、砷（As）含量測定：采用硝酸-高氯酸（體積比4 ∶[KG-*3]1）在130～210 ℃條件下消煮，采用電感耦合等離子體（inductively coupled plasma，簡稱ICP）測定樣品中全量Zn、Cr、Cu含量，As含量采用原子熒光分光光度計測定。數據分析采用SAS 8.1和Excel軟件。

1.4健康風險評價

目前，國際上公認的主要毒性（安全性）指標為每日允許攝入量（acceptable daily intakes，簡稱ADI），是指人類每日攝入某物質直至終生而不產生可檢測的對健康產生危害的量，按體質量計算，其單位可以表示為mg/（人·d）（平均60 kg體質量）。人們普遍采用聯合國糧食與農業組織、世界衛生組織（FAO、WHO）的推薦值（表2）。相關公式：

[JZ]Qi=D·Ci/1 000；

[JZ]RI=Qi/ADI。

式中：Q為重金屬的攝入量，mg/d；i為重金屬的種類；D為每日白菜的食用量，g；C為白菜中重金屬的濃度，mg/kg；RI為健康風險指數，若RI<1，則處于安全水平；若RI>1則存在健康風險，且數值越大，健康風險也越大[13-14]。

1.5評價標準

本研究參考的評價標準采用我國頒布和實施的食品中Cd、Pd、Cr限量標準（表3）。

2結果與分析

2.1不同墊料施用量白菜出苗率及產量

由表4可知，發酵豬糞墊料作有機肥時，隨墊料施用量增加，白菜出苗率在一定范圍內極顯著降低，對照組及施用發酵豬糞墊料10%處理組出苗率極顯著高于施用墊料25%、50% 2個處理組，施用發酵豬糞墊料10%不影響白菜出苗率。白菜產量隨墊料施用量增加，在一定范圍內極顯著降低，對照白菜產量最高，其次為施用10%墊料處理。

由表5可知，酒糟墊料作有機肥時，墊料不同施用量之間白菜產量極顯著差異（P<0.01），施用墊料處理白菜產量均高于對照組。隨墊料施用量增加，白菜生物產量先增加后降低，墊料施用量5%、10%時產量最高。

2.2不同墊料施用量白菜重金屬含量

由表6可知，發酵豬糞墊料作有機肥時，白菜Zn含量隨墊料用量增加在一定范圍內極顯著增加（P<0.01），Cr含量隨墊料用量增加在一定范圍內顯著增加，Cu元素含量在各處理之間差異不顯著，白菜內As、Pb、Cd 3種元素無檢出。

由表7可知，白菜Zn與As含量隨墊料施用量增加而增加，As的含量遠低于國家規定標準0.5 mg/kg，Cu與Cr沒有檢測出。

2.3不同墊料施用量白菜食品安全性

中國營養學會建議每日進食蔬菜400 g，可得人體每天從白菜中可能攝取的重金屬元素含量。由表8、表9可知，不同重金屬元素每人每日可能攝入量ADI隨墊料施用量增加而增加，發酵豬糞墊料和酒糟墊料作有機肥時，不同重金屬元素每人每日可能攝入量ADI均小于聯合國糧食與農業組織、世界衛生組織（FAO、WHO）的推薦值，而相比僅有Cr元素健康風險指數RI相對較高。

3結論與討論

本研究分別選用發酵豬糞墊料及酒糟墊料為有機肥，以期研究不同原料的墊料在飼養2批豬后作有機肥在白菜上的應用效果。

3.1墊料有機肥對白菜出苗的影響

發酵豬糞墊料作為有機肥且施肥量25%及以上時，顯著降低白菜的出苗率，表明豬發酵床墊料在飼養2批豬后作有機[CM（25]肥，施用量25%時影響白菜的出苗時間及出苗率，說明施[CM）]

用量為25%時即對白菜種子有一定的毒性。由于墊料施用量間隔相對較大，想要更詳細地明確發酵豬糞墊料對白菜種子出苗毒性的影響，還須進一步研究。

3.2墊料有機肥對白菜產量的影響

酒糟墊料為有機肥時，隨墊料施用量增加，白菜產量均表現為先增加后降低，說明墊料施用量高于一定量時將對白菜產量產生負影響，可能施用量超過一定量時墊料內的鹽分對白菜苗引起的毒性使其產量下降。而發酵豬糞墊料為有機肥時，隨墊料施用量增加白菜產量顯著下降，說明發酵豬糞墊料飼養2批豬后對白菜產量的影響較大，由于豬糞含量較高對白菜產量的抑制作用較強，這可能與發酵豬糞墊料pH值電導率較高有一定關系，發酵豬糞墊料對白菜的離子毒性相對較大。因此，不同墊料原料與墊料施用量對白菜產量均有一定的影響，酒糟墊料作有機肥施用量約在5%～10%，發酵豬糞墊料使用量在本試驗中低于10%。

3.3墊料有機肥對白菜重金屬含量的影響

酒糟墊料作有機肥時，白菜不同重金屬元素（Zn、Cu、Cr、As）均表現為隨施肥量增加其含量增加的趨勢，這與前人研究結果一致[10，20]。其中Cu、Zn含量國家已不設立最高含量標準，白菜內Cr元素含量均低于國家標準規定的0.5 mg/kg（新鮮葉菜），As含量遠低于國家標準規定的0.5 mg/kg（新鮮葉菜）[19]。

3.4墊料有機肥對白菜ADI及RI的影響

由于測定結果的限制，本研究只對Zn、Cu、Cr、As 4種元素進行討論，不對鉛與鎘進行討論。由于人體每日接觸的有毒物質不僅來源于食品，通過空氣、飲水等也能攝入人體，因此總膳食中允許含量要低于每人每日可能攝入量。一般來說，通過食物攝入的有害物質占總攝入量的80%～85%。發酵豬糞墊料或者酒糟墊料作有機肥時，不同重金屬元素每人每日可能攝入量均小于聯合國糧食與農業組織、世界衛生組織（FAO、WHO）的推薦值，以及小于80% ADI值。研究表明，長期施污泥有機肥的白菜重金屬殘留量及其每人每日可能攝入量均隨施肥量及施肥次數增加而呈不斷增多的趨勢[10]。作為生物體必需的營養元素，適量的鋅、銅對人和動物都是有益的，過量時卻會對生物的生長帶來危害[16，21]。但2007年中國總膳食研究評估膳食鋅、銅的攝入量發現，我國居民膳食銅的攝入量充足，鋅的攝入不足，且銅、鋅的攝入量均低于安全限量標準，認為不存在銅、鋅的食用安全性問題，已廢除標準GB 13106—1991《食品中鋅限量衛生標準》與GB 15199—1994《食品中銅限量衛生標準》[19]。盡管墊料內銅、鋅含量相對較高[5-6]，本研究顯示，施用豬發酵床墊料作有機肥時不會產生銅、鋅元素的安全問題。而對砷的研究表明，發酵豬糞與酒糟墊料作有機肥時其ADI與RI也很低，說明施用豬發酵床墊料作有機肥時也不會產生砷元素的安全問題。盡管施墊料量在25%、50%時，鉻元素的健康風險指數RI相對稍高，但是在實際生產中有機肥施用量均低于25%，按照本試驗結果施用墊料為土壤質量的5%～10%計算，在實際生產中也屬于較高的水平，因此實際生產中施用墊料有機肥鉻元素的健康風險指數也是較低的，是相對安全的。

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