芝麻餅肥與牛糞肥的理化性質(zhì)的比較研究

賀路影 吳詩(shī)吟 蘇文金 張芹

摘要：本文依據(jù) 《NY525—2012有機(jī)肥料》標(biāo)準(zhǔn)，選取以芝麻餅渣和牛糞為原料的2種有機(jī)肥料，測(cè)定2種有機(jī)肥料的pH值、電導(dǎo)率、水分含量、有機(jī)質(zhì)（TOC）、C、N、C/N、P、Ca、K、Mg、Zn、Mn及重金屬Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）等理化指標(biāo)。通過(guò)對(duì)比2種有機(jī)肥料的理化指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，芝麻餅肥中有機(jī)質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)元素的含量比牛糞肥高，肥力更好，施以較少的量就可以滿足植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)。但芝麻餅肥的pH值為9.19，明顯呈堿性，超過(guò)有機(jī)肥料pH5.5～8.0的范圍標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)芝麻餅肥中的重金屬含量高于牛糞肥，因此在堿性土壤中施用芝麻餅肥時(shí)一定要注意平衡pH值，控制施用量，避免重金屬污染和土壤酸堿化。

關(guān)鍵詞：芝麻餅渣肥; 牛糞肥; 有機(jī)肥料;理化指標(biāo); ICP-MS

中圖分類號(hào)：S963.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190615009

隨著生活水平的提高，人民對(duì)于安全、衛(wèi)生、有機(jī)、綠色、無(wú)公害食品的需求日益增加。廣大農(nóng)民迫切需要通過(guò)施用有機(jī)肥來(lái)提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[1]。有機(jī)肥料的有機(jī)質(zhì)含量高、營(yíng)養(yǎng)元素全面、肥效長(zhǎng)，增施有機(jī)肥不僅能改善土壤中微生物群落的結(jié)構(gòu)，還能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，維持土地肥力，提高農(nóng)作物品質(zhì)，提高廢棄物的利用率，減少環(huán)境污染[2-5]。

目前，有機(jī)肥料的研究主要集中在2方面，針對(duì)有機(jī)肥對(duì)農(nóng)作物的影響，即生長(zhǎng)發(fā)育[6]、作物產(chǎn)量[7-9]、農(nóng)作物品質(zhì)[9]，例如丁力[9]等人研究發(fā)現(xiàn)動(dòng)物源性有機(jī)肥隨著施用量的增加其對(duì)茶樹(shù)的光合指標(biāo)、茶葉產(chǎn)量、茶葉品質(zhì)、根際土壤酶活性均呈現(xiàn)出先上升后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì);針對(duì)有機(jī)肥對(duì)土壤的性質(zhì)，如土壤肥力[8，10]、土壤酶活性[9]、土壤酸堿性[11]、土壤微生物[6，11-12]和重金屬污染[13-23]的研究。王飛等人[16]對(duì)華北地區(qū)以畜禽糞便為原料的商品有機(jī)肥中重金屬含量及污染狀況進(jìn)行了調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥中Pb的超標(biāo)率達(dá)到80%以上。李發(fā)等人[17]也發(fā)現(xiàn)黃淮海地區(qū)雞糞有機(jī)肥中重金屬Cd、As、Pb 存在超標(biāo)現(xiàn)象，且不同省市之間重金屬含量差異明顯。

有機(jī)肥種類繁多，根據(jù)土壤的性質(zhì)以及農(nóng)作物生長(zhǎng)的不同階段，可以施加不同種類及性質(zhì)的有機(jī)肥料，但是如何選擇不同種類有機(jī)肥料缺乏科學(xué)依據(jù)。有機(jī)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)元素、pH值和重金屬含量是評(píng)價(jià)有機(jī)肥料理化性質(zhì)的重要指標(biāo)。有機(jī)肥中pH值過(guò)高或過(guò)低會(huì)破壞土壤中離子間的化學(xué)平衡，造成土壤嚴(yán)重的酸堿化，抑制光合細(xì)菌等微生物的生長(zhǎng)[24]，但也可調(diào)控土壤的酸堿性，例如有機(jī)肥pH過(guò)高，適合在紅壤、黃壤、磚紅壤、赤紅壤和灰化土等酸性土壤中施用;有機(jī)肥pH值過(guò)低，適合在石灰質(zhì)土、鹽土和堿土等堿性土壤中施用。當(dāng)植物體內(nèi)缺乏某種元素時(shí)，會(huì)產(chǎn)生生理障礙，影響生長(zhǎng);某種元素過(guò)剩時(shí)，則會(huì)影響其它元素吸收，從而使植物的生長(zhǎng)受阻。有機(jī)肥雖然能夠很好的提高土壤的肥力，但所含成分復(fù)雜，在土壤中變化經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)土壤肥力和土壤品質(zhì)變化也會(huì)造成不可預(yù)測(cè)的影響 [10] ，例如重金屬污染[13-23]。因而，通過(guò)對(duì)土壤的有機(jī)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)元素、pH值和重金屬含量的分析檢測(cè)，根據(jù)土壤及農(nóng)作物的實(shí)際情況以及植物的生長(zhǎng)階段進(jìn)行合理與科學(xué)應(yīng)用有機(jī)肥料就具有重要實(shí)際意義。

本文通過(guò)對(duì)芝麻餅肥和牛糞肥兩種有機(jī)肥料pH值、電導(dǎo)率、水分含量、有機(jī)質(zhì)（TOC）、C、N、C/N、P、Ca、K、Mg、Zn、Mn及重金屬Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）等理化指標(biāo)的測(cè)定，通過(guò)比較2種有機(jī)肥的理化性質(zhì)，確定其使用的土壤環(huán)境及農(nóng)作物的生長(zhǎng)階段，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理施用有機(jī)肥提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試劑與儀器

重鉻酸鉀、硫酸亞鐵、98%濃硫酸、濃硝酸試劑均為分析純，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。鄰菲羅啉指示劑、二氧化硅、磷標(biāo)準(zhǔn)溶液、2，4-二硝基酚指示劑、偏釩酸銨、鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液、鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液、鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液、錳標(biāo)準(zhǔn)溶液、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液、鎳標(biāo)準(zhǔn)溶液、鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液、汞標(biāo)準(zhǔn)溶液、六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液均為分析純，購(gòu)自北京中檢航標(biāo)計(jì)量技術(shù)有限公司。芝麻餅肥、牛糞肥購(gòu)自市售。

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9075A，上海普度生化科技有限公司），電子天平（SE-202F，美國(guó)奧豪斯公司），酸度計(jì)（PHS-3C，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司），電導(dǎo)率儀（DDS-307，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）磁力加熱機(jī)攪拌器（德國(guó)IKA公司），元素分析儀（varioEL III Elementar，德國(guó)元素分析系統(tǒng)有限公司），紫外-可見(jiàn)光度計(jì)，UV2550（日本島津公司），電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS（Agilent 7700x，美國(guó) Agilent公司）

1.2有機(jī)肥料pH、電導(dǎo)率、水分的測(cè)定

風(fēng)干樣品過(guò)40目篩，稱取10.0g，加50mL水，攪拌15min，靜置后取上層清液，測(cè)pH和電導(dǎo)率。稱取樣品100g，置于100℃干燥箱烘干至恒重，稱量后測(cè)定其水分含量。每個(gè)樣品分別做3個(gè)平行試驗(yàn)。

1.3有機(jī)肥料中有機(jī)質(zhì)（TOC）、C、N、C/N、P的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定有機(jī)質(zhì)（TOC）。利用元素分析儀檢測(cè)C、N、C/N。采用比色法測(cè)磷的含量，主要根據(jù)溶液中的磷酸根離子與偏釩酸和鉬酸反應(yīng)形成黃色三元雜多酸，其吸光度與含磷量呈正比，測(cè)定磷含量。配制1mL含磷0μg、2.0μg、4.0μg、6.0μg、8.0μg、10.0μg、12.0μg的標(biāo)準(zhǔn)溶液。室溫放置20min后，選擇440nm波長(zhǎng)進(jìn)行比色測(cè)定，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品中P的測(cè)定與標(biāo)準(zhǔn)溶液同條件下顯色、比色、測(cè)其吸光度，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，計(jì)算其濃度。

1.4有機(jī)肥料金屬元素的測(cè)定

樣品經(jīng)硫酸-過(guò)氧化氫消解，用ICP-MS測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品中Ca、K、Mg、Zn、Mn、Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）的含量。

2結(jié)果與分析

2.12種有機(jī)肥料的pH、電導(dǎo)率、水分含量的測(cè)定及比較由表1可知，牛糞肥樣品的pH值為6.22，符合有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)，而芝麻餅肥的pH值為9，超出了有機(jī)肥料規(guī)定的pH值5.5～8.5的范圍[25]，雖然微堿性對(duì)作物的生長(zhǎng)有益，但是施用堿性過(guò)高有機(jī)肥會(huì)使土壤堿化，破壞土壤結(jié)構(gòu)，抑制土壤中有關(guān)微生物的活動(dòng)，從而影響氮元素及其它營(yíng)養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化，不利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育，在施用芝麻餅肥時(shí)，要注意平衡其堿性。

芝麻餅肥與牛糞肥的電導(dǎo)率分別8.93ms/cm與6.13ms/cm。芝麻餅肥高于牛糞肥，說(shuō)明芝麻餅肥含鹽量較高，在水分充裕情況下，會(huì)解離出電解質(zhì)離子，當(dāng)其濃度過(guò)高時(shí)，容易引起離子毒害，使植物很難吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分，造成“生理干旱”和缺乏營(yíng)養(yǎng)。因此，芝麻餅肥在施用的過(guò)程中，要避免在鹽含量較高的土壤中使用;應(yīng)搭配酸性物質(zhì)降低土壤的pH;應(yīng)給植物補(bǔ)充足夠的水分，避免作物缺水。

芝麻餅肥與牛糞肥的含水量分別為15.94%與8.89%。均符合≤30%的標(biāo)準(zhǔn)[25]，但前者水分含量高出后者40%左右，這是由于芝麻餅肥含鹽量高，具有吸水的特性，即適宜微生物的分解，又不易造成蟲(chóng)卵繁殖。而牛糞肥的原料為動(dòng)物的糞便，含有細(xì)微的植物碎屑，風(fēng)干后水分含量減少，因此水分含量較芝麻餅肥低，在施用牛糞肥時(shí)可以適當(dāng)加水，使肥料吸收水分，增加濕度，利于微生物的繁殖。

2.22種有機(jī)肥料中有機(jī)質(zhì)（TOC）、C、N、C/N、P、Ca、K、Mg、Zn、Mn、含量的測(cè)定及比較有機(jī)肥料中有機(jī)質(zhì)（TOC）、C、N、C/N、P、Ca、K、Mg、Zn、Mn含量的測(cè)定見(jiàn)表3，芝麻餅肥有機(jī)質(zhì)含量為63%，牛糞肥有機(jī)質(zhì)含量為45%，說(shuō)明芝麻餅肥的有機(jī)質(zhì)含量較高。這是由于芝麻餅肥是由芝麻餅渣發(fā)酵腐熟而成，原料中有機(jī)質(zhì)的含量較為豐富，牛糞肥的原料主要為牛糞便，相對(duì)來(lái)說(shuō)有機(jī)質(zhì)的含量較芝麻餅渣低。一般來(lái)說(shuō)土壤有機(jī)質(zhì)含量的多少，是衡量土壤肥力高低的一個(gè)重要指標(biāo)，施用芝麻餅肥會(huì)使土壤的肥力更好。牛糞肥中有機(jī)質(zhì)含量在45%左右，仍高于普通化肥中有機(jī)質(zhì)含量，肥力仍比普通化肥好。由表3 2種有機(jī)肥的C、N檢測(cè)結(jié)果可知，芝麻餅肥的C、N含量明顯高于牛糞肥，但C/N為5.47，明顯低于牛糞肥，說(shuō)明芝麻餅肥的礦化率低，能夠?yàn)橹参锾峁└嗟牡獱I(yíng)養(yǎng)元素。

由表2、表3可知，芝麻餅肥中Ca、Mg、Zn、P的含量與牛糞肥接近，芝麻餅肥中K、Mn的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于牛糞肥。K能夠增加作物含糖量，改善作物中纖維的品質(zhì)，增加果蔬中維生素及蛋白質(zhì)的含量，在氮、磷充足的基礎(chǔ)上，在植物生長(zhǎng)、成熟階段施用K含量高的牛糞肥能夠更好的改善果蔬品質(zhì)，增加植物抗干旱和病蟲(chóng)害的能力。錳可以促進(jìn)光合作用，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)，促進(jìn)種子萌發(fā)時(shí)胚芽鞘的延伸，加強(qiáng)種子萌發(fā)時(shí)淀粉及蛋白質(zhì)的水解過(guò)程，對(duì)種子及幼苗的生長(zhǎng)十分有利，在播種時(shí)期及作物生長(zhǎng)前期施加牛糞肥，有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育。但植物體內(nèi)錳含量過(guò)高時(shí)會(huì)導(dǎo)致缺鐵，因此在牛糞肥的施用過(guò)程中，也要注意量的控制。

2.32種有機(jī)肥料中重金屬元素Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）含量的測(cè)定及比較由表4 ?2種有機(jī)肥中Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）檢測(cè)結(jié)果知，芝麻餅肥中Pb、Ni、Cd、Hg、Cr（VI）4種重金屬含量均超過(guò)牛糞肥。這可能是由于制造芝麻餅肥的農(nóng)作物芝麻在生長(zhǎng)過(guò)程中施肥不當(dāng)，肥料中重金屬超標(biāo)或土壤環(huán)境中重金屬超標(biāo)，使其原料受到了重金屬污染。此外在商品有機(jī)肥料的生產(chǎn)中還會(huì)使用粘結(jié)劑如凹凸棒、膨潤(rùn)土和磷石膏等必要添加物質(zhì)，這些粘結(jié)劑的添加也可能成為商品有機(jī)肥中重金屬的來(lái)源之一。因此在施用芝麻餅肥時(shí)，應(yīng)控制芝麻餅肥的施用量，避免造成單位土地面積上重金屬含量的超標(biāo)。牛糞肥的原料經(jīng)過(guò)了動(dòng)物的分解代謝，相對(duì)來(lái)說(shuō)重金屬含量較低。但上述2種有機(jī)肥中重金屬含量依舊符合有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)NY525-2012，可施用于農(nóng)作物。

3結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)選取芝麻餅肥與牛糞肥2種市售有機(jī)肥料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，牛糞肥的各項(xiàng)指標(biāo)均符合有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)NY525-2012;芝麻餅肥相比于牛糞肥而言，有機(jī)質(zhì)含量、金屬離子含量均比牛糞肥高，肥力較牛糞肥好，若使用等量，芝麻餅肥所能提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更多，能夠?yàn)橹参锏纳L(zhǎng)發(fā)育提供更好的營(yíng)養(yǎng)，但pH值過(guò)高，使用需注意調(diào)節(jié)pH以免對(duì)植物造成危害，同時(shí)注意用量，避免重金屬超標(biāo)。在播種時(shí)期及作物生長(zhǎng)前期施加牛糞肥，由于Mn含量較高，有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育;在果蔬成熟階段施加牛糞肥，由于K含量較高，可以改善果實(shí)的品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王春麗，王迎迎，楊磊. 淺談?dòng)袡C(jī)肥料中磷含量的兩種不同測(cè)定方法[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2018，38（02）：8，65.

[2] 旭艷，王定美，喬玉輝，等. 中國(guó)商品有機(jī)肥重金屬分析[J]. 環(huán)境污染與防治，2012，2（34）：72-76.

[3] MUPAMBWA H A，LUKASHE S N，MNKENI P N S. Suitability of fly-ash vermicompost as a component of pine bark growing media： effects on me-dia physicochemical properties and ornamental marigold（Tagetes spp.） growth and flo-wering[J]. Comp Sci Util，2017，25（1）：48-61.

[4] BHATTACHARYA S S，KIM K H. Utilization of coal ash： is vermitechn-ology a sustainable avenue？[J]. Renew Sust Energ Rev，2016（58）：1376-1386.

[5] DAS D，BHATTACHARYYA P，GHOSH B C，et al. Bioconversion and biodynamics of Eisenia foetida in different organic wastes through microbially enriched vermiconversion technologies[J]. Ecol Eng，2016（86）：154-161.

[6] 李想，揣騰躍，劉良堯，劉清瑋. 有機(jī)肥對(duì)藥用植物生長(zhǎng)及土壤性質(zhì)的影響[J]. 吉林農(nóng)業(yè)，2018（6）：82-83.

[7] 李蘋(píng)，付弘婷，張發(fā)寶，等. 蠶沙有機(jī)肥對(duì)作物產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤性質(zhì)的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，46（7）：1195-1199.

[8] 溫延臣，袁亮，李偉，等. 商品有機(jī)肥替代化肥對(duì)作物產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，51（11）：2136-2142.

[9] 丁力，張清旭，陳曉婷，等. 動(dòng)物源有機(jī)肥對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)及其根際土壤酶活性的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（20）：121-124.

[10] 寧川川，王建武，蔡昆爭(zhēng). 有機(jī)肥對(duì)土壤肥力和土壤環(huán)境質(zhì)量的影響研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，25（1）：175-181.

[11] 王海斌，張清旭，陳曉婷，等. 動(dòng)物源有機(jī)肥對(duì)茶樹(shù)根際土壤酸度及微生物的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2017，19（5）：115-122.

[12] 任鳳玲，孫楠，徐明崗，等. 施用有機(jī)肥對(duì)中國(guó)農(nóng)田土壤微生物量影響的整合分析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，51（1）：119-128.

[13] 彭來(lái)真，劉琳琳，張壽強(qiáng)，等. 福建省規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞便中的重金屬含量[J]，福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，39（5）：523-527.

[14] 謝國(guó)雄，王京文，張 丹，等. 商品有機(jī)肥對(duì)作物產(chǎn)量及土壤與農(nóng)產(chǎn)品中重金屬積累的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，32（29）：97-104.

[15] 黃紹文，唐繼偉，李春花. 我國(guó)商品有機(jī)肥和有機(jī)廢棄物中重金屬、養(yǎng)分和鹽分狀況[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2017，23（1）：162-173.

[16] 王飛，趙立新，沈玉君，等. 華北地區(qū)畜禽糞便有機(jī)肥中重金屬含量及溯源分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（19）：202-208.

[17] 李發(fā)，紀(jì)藝凝，欒潤(rùn)宇，等. 黃淮海地區(qū)雞糞有機(jī)肥重金屬含量特征及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[J]. 環(huán)境科學(xué)，2018，39（9）：4375-4384.

[18] 劉赫， 李雙異， 汪景寬. 長(zhǎng)期施用有機(jī)肥對(duì)棕壤中主要重金屬積累的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2009，18（6）： 2177-2182.

[19] 奚振邦，王寓群，楊佩珍. 中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的有機(jī)肥問(wèn)題[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，37（12）：1874-1878.

[20] 戴慧峰. 有機(jī)肥料中重金屬測(cè)定方法簡(jiǎn)述[J]. 上海農(nóng)業(yè)科技，2018（1）：33-34.

[21] MORAL R，PEREZMURCIA M D，PEREZESPINOSA A，et al. Salinity， organi-c content， micronutrients and heavy metals in pig slurries from Southea-stern Spain[J]. Waste Management，2008，28（2）：367-371.

[22] ELKADY A A，ABDELWAHHAB M A. Occurrence of trace metals in foodstuffs and their health impact[J]. Trends in Food Science & Technology，2018（75）：36-45.

[23] JAN A T，AZAM M，SIDDIQUI K，et al. Heavy metals and human he-alth： Mechanistic insight into toxicity and counter defense system of antioxidant-ts[J]. International Journal of Molecular Sciences，2015（16）：29592-29630.

[24] 楊加瓊. 紅假單胞菌的分離鑒定及有機(jī)肥pH值對(duì)其生長(zhǎng)的影響[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī)，2015（17）：159-161.

[25] 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部. NY/525-2012有機(jī)肥料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介：賀路影（1991-），女，碩士，研究方向：食品中有害物質(zhì)檢測(cè);張芹（1976-），女，副教授，博士，研究方向：食品分析及表面物質(zhì)化學(xué)。