雞糞堆肥對獼猴桃土壤重金屬及養(yǎng)分含量的影響

摘要 為解決獼猴桃生產中使用雞糞是否造成重金屬污染等問題，以施用和未施用雞糞堆肥的獼猴桃園土壤為研究對象，探討施用雞糞堆肥對獼猴桃園土壤氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）、錳（Mn）等礦質養(yǎng)分和銅（Cu）、鋅（Zn）等重金屬含量的影響，以期為雞糞等畜禽糞便的科學再利用提供理論依據。結果表明，重金屬Cu和Zn含量在施用雞糞堆肥的獼猴桃園土壤中顯著上升，但遠低于重金屬污染標準，并未造成土壤重金屬污染。施用雞糞堆肥顯著影響獼猴桃園土壤養(yǎng)分含量，其中大量元素P、K含量顯著提高，但N含量顯著降低；中量元素Ca、Mg含量顯著增加；微量元素Mn含量顯著提高，但B元素含量差異不顯著。雞糞堆肥可以為土壤提供充足的養(yǎng)分，施用充分發(fā)酵后的雞糞不會造成土壤重金屬污染；施用雞糞堆肥時應適當配施氮肥以保障養(yǎng)分均衡。

關鍵詞 雞糞;堆肥;獼猴桃園;重金屬;土壤養(yǎng)分

中圖分類號 S 141.4 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）16-0133-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.16.028

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effect of Chicken Manure Composting on Soil Heavy Metal and Nutrients Contents in Kiwifruit Orchard

CAO Xiu¹，SHUANG Zong-hong¹，YANG Gang² et al

（1.College of Life Sciences，Neijiang Normal University/Key Laboratory of Regional Characterist81da21c694f388bd256c33c15ff64a42ic Agricultural Resources，Neijiang，Sichuan 641100;2.Mijiang Agricultural Science and Technology Co.，Ltd. of Sichuan，Luzhou，Sichuan 646000）

Abstract In order to resolve the controversial questions of the heavy metal pollution that chicken manure composting was used in kiwifruit production，the contents of heavy metal such as copper （Cu） and zinc （Zn） and nutrients such as nitrogen （N），phosphorus （P），potassium （K），calcium （Ca），magnesium （Mg），manganese （Mn） on the soils of kiwi orchards with and without chicken manure composting were discussed，in order to provide a theoretical basis for the scientific reuse of chicken manure.The heavy metal Cu and Zn content increased significantly after the application of chicken manure composting，but it was far below the heavy metal pollution standard and did not cause heavy metal pollution in the soil.The chicken manure composting affect remarkably contents of soil nutrients，which the macro elements P and K contents were significantly increased by the application of chicken manure composting but the N content was significantly decreased，the medium elements Ca and Mg contents were significantly increased，the micro elements Mn contents were significantly increased but B contents were no clear difference.Our results indicated that chicken manure composting can provide sufficient nutrients for the soil，while application of fully fermented chicken manure will not cause heavy metal pollution in soil，and nitrogen fertilizer should be properly applied at the same time to ensure nutrient balance.

Key words Chicken manure;Composting;Kiwi orchard;Heavy metals;Soil nutrients

基金項目 內江師范學院科研項目（2020YB21）；四川省科技廳重點研發(fā)面上項目（2022YFN0032）。

作者簡介 曹秀（1985—），女，四川自貢人，副研究員，博士，從事植物營養(yǎng)與果樹生理生態(tài)研究。

收稿日期 2023-09-25；修回日期 2023-10-27

隨著我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，產生了大量的畜禽糞便，農村畜禽養(yǎng)殖業(yè)排污量達到生活排污量的約1.5倍，造成的環(huán)境污染問題日益嚴峻^［1］。畜禽養(yǎng)殖廢棄物進入環(huán)境后，不僅會散發(fā)惡臭，影響環(huán)境美觀，而且經過微生物分解會產生氨氣、硫氧化物等有毒有害氣體污染大氣環(huán)境^［2-4］。據統(tǒng)計，畜禽養(yǎng)殖廢棄物中含有大量的重金屬，其中重金屬Cu、Zn的年產生量分別為2.4×10³、4.8×10³ t，所有的畜禽養(yǎng)殖廢棄物中豬糞和雞糞的重金屬Cu與Zn含量最高^［5-6］。大量重金屬通過畜禽廢棄物的施用進入到土壤、水體中，造成嚴重的環(huán)境污染^［7-8］。

獼猴桃作為現(xiàn)代消費較多且具有藥用價值的水果，其經濟價值和市場需求量逐年上升。由于獼猴桃生長需要大量養(yǎng)分，其中以無機肥料和有機肥料為主^［9-11］。雞糞堆肥作為一種來源豐富、價格低廉的有機肥，在生產上常施用于成年獼猴桃園，對獼猴桃的生長有較大的影響。但由于重金屬含量較高等因素，雞糞的使用在獼猴桃生產上一直備受爭議。目前對于雞糞堆肥的研究主要集中在雞糞堆肥發(fā)酵技術和雞糞堆肥過程中菌群的分析等，在雞糞堆肥施用對土壤養(yǎng)分等是否存在影響方面研究較少^［12-15］。筆者以連續(xù)施用3年以上和未施用雞糞堆肥的獼猴桃果園土壤為對象，研究雞糞堆肥對獼猴桃園土壤養(yǎng)分和重金屬含量的影響，以期為獼猴桃生產中科學施用雞糞堆肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在四川省瀘州市納溪區(qū)獼猴桃專業(yè)合作社中開展，選取樹齡、面積、海拔等環(huán)境基本一致的獼猴桃園A和B，其中A園連續(xù)3年以上施用雞糞堆肥，B園不施用任何肥料，其余處理和管理保持一致。雞糞處理：混合發(fā)酵后高溫發(fā)酵堆放30 d以上，其基本營養(yǎng)成分為全氮 13.4 g/kg，全磷17.8 g/kg，全鉀 20.8 g/kg，全鐵 13.7 g/kg，速效氮511 mg/kg，全錳944 mg/kg，全銅 52.4 mg/kg，全鋅 393 mg/kg，全硼68.2 mg/kg，有機質28.3 %。

1.2 采樣方法

土壤取樣方法為“S”型取樣法。在獼猴桃采果后于施用和未施用雞糞堆肥的獼猴桃園各選取土壤類型、地勢和施肥水平基本一致的3個取樣小區(qū)采集土壤。每個小區(qū)確定4個取樣點，取樣點遠離地頭、公路和堆制漚肥地，并按“S”型從前至后的順序標為1、2、3、4點，其中1點和3點平行，2點和4點平行，1點和2點的角度為45°，兩點之間的距離為30 m，其余點角度和距離均相等。根據選取的采集點，先將土壤周圍雜物清除掉，用土鉆先將表層10 cm的土壤去除，采集深度20～40 cm，厚度5～7 cm層次的土壤，將腐葉、枝干等植物殘體舍棄，每一個采樣點采集土樣500 g，3個取樣小區(qū)共12個采集點，各小區(qū)采集2 000 g土壤，同一小區(qū)4個采樣點土壤行充分混合后，經過小型破碎機破碎，過0.03 mm篩，精準稱量1 000 g后，裝入貼好標簽的密封袋中保存。

1.3 土壤養(yǎng)分和重金屬含量測定方法

各小區(qū)充分混合后的土壤，在溫度20～25 ℃、濕度30%～60%條件下，依據表1的參照標準和試驗方法進行測定，每處理3次重復，每個重復測定次數為 10 次，取平均值為最終結果。

1.4 數據分析

采用Excel 2003和SPSS 18.0軟件對試驗數據進行統(tǒng)計分析。采用單因素（one-way ANOVA）和LSD法進行方差分析和多重比較（α=0.05）。利用Excel 2003軟件作圖。圖表中數據為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 雞糞堆肥對獼猴桃園土壤養(yǎng)分的影響

2.1.1 大量元素含量。由圖1可知，施用和未施用雞糞堆肥的獼猴桃果園土壤的大量元素N、P、K含量差異極顯著（P<0.001），施用雞糞堆肥的土壤中P和K含量分別為未施用土壤的6.06和8.63倍，而N含量則為未施用雞糞土壤是施用土壤的2.32倍，表明施用雞糞堆肥顯著提高了土壤P和K含量，但顯著降低了土壤N含量。

2.1.2 中量元素含量。由圖2可知，施用雞糞堆肥的土壤Ca和Mg含量分別是未施用土壤的4.80和2.75倍，表明施用雞糞堆肥顯著提高了獼猴桃園土壤中量元素Ca和Mg含量。

2.1.3 微量元素含量。由圖3可知，

施用和未施用雞糞堆肥的獼猴桃土壤微量元素含量有一定差異。其中施用雞糞堆肥土壤中Mn含量是未施用土壤的1.61倍，差異極顯著（P<0.001），而微量元素B含量兩者之間差異不顯著。表明施用雞糞堆肥顯著提高了土壤微量元素Mn含量，但對土壤B含量無顯著影響。

2.2 雞糞堆肥對獼猴桃園土壤有機質含量和pH的影響 由圖4可知，未施用雞糞堆肥和施用雞糞堆肥的土壤中有機質含量分別為3.23%和2.43%，差異極顯著（P<0.001）。施用雞糞堆肥的土壤與未施用的土壤相比，有機質含量顯著降低。施用和未施用雞糞堆肥的土壤pH分別為6.1和5.6，差異顯著（P<0.05），施用雞糞堆肥顯著提高了土壤pH。獼猴桃生長要求的土壤酸堿度為5.8～6.5，表明施用雞糞堆肥使土壤處于較適宜獼猴桃生長的酸堿度范圍。

2.3 雞糞堆肥對獼猴桃園土壤重金屬含量的影響

由圖5可知，施用和未施用雞糞堆肥的土壤重金屬含量差異極顯著（P<0.001）。其中施用雞糞堆肥的土壤Cu和Zn顯著上升，分別為未施用土壤的1.94和1.36倍，但Cu和Zn含量分別為1.18和2.67 mg/kg，遠低于國家土壤質量二級標準（土壤pH＜5.6時：銅（果園）≤150 mg/kg、鋅≤200 mg/kg）^［16］。而施用雞糞堆肥的土壤中Fe含量顯著降低，降幅為13.8%。

3 結論與討論

通常認為施用雞糞堆肥會造成土壤重金屬污染。研究表明，畜禽糞便重金屬含量超標現(xiàn)象廣泛存在，以Cu和Zn 2種重金屬元素超標最為嚴重^［17-18］，這些含有重金屬的畜禽糞便經過堆肥處理后作為有機肥施用農田中，土壤重金屬含量隨之升高。施用雞糞堆肥的土壤Cu和Zn含量可能是由于飼料添加劑和生物富集作用，導致Cu、Zn雞糞中含量較高^［19-21］。研究表明，重金屬水溶態(tài)、可交換態(tài)等不穩(wěn)定態(tài)較容易被植物利用，而在可氧化態(tài)或有機結合態(tài)等較為穩(wěn)定態(tài)不易被植物吸收利用^［22-23］。該研究測定并比較了連續(xù)3年施用和未施用雞糞堆肥的獼猴桃果園土壤元素含量和重金屬含量，結果表明，施用雞糞堆肥雖然會提高土壤Cu和Zn含量，但遠低于土壤重金屬污染的標準，并未引起獼猴桃園土壤的重金屬污染。這可能是由于該研究中雞糞經過前期堆肥處理后再使用，在堆肥過程中重金屬和有機質之間相互結合，降低了重金屬的可移動性和植物有效性，增加了在土壤中的蓄積概率^［24-25］。

雞糞作為一種有機肥料，對土壤養(yǎng)分含量有顯著的提升作用。該研究表明施用雞糞堆肥顯著提高了大量元素P、K含量、中量元素Ca、Mg含量和微量元素Mn含量，為獼猴桃的生長提供了較好的營養(yǎng)基礎。雞糞含有豐富的有機質和N、P、K等元素，但該研究表明施用雞糞堆肥的土壤氮含量和有機質含量顯著降低，可能是由于雞糞堆肥中含有大量活性高的微生物，在以好氧性微生物活動為主的有機氮的分解和有機質的礦質化過程中，造成大量氮素和有機質的分解和消耗^［26-27］。同時，豐富的微生物提高了氮素和有機質的利用效率，被植物有效吸收^［28-29］。

堆肥技術將畜禽糞便進行資源化處理，雞糞中的有機物經過高溫腐熟發(fā)酵，降解為性質穩(wěn)定的有機肥，減少環(huán)境污染，提高經iH0Sm+SwVo8MwUEK3pXlbA==濟效益。該研究結果顯示，在獼猴桃果園土壤中施入充分發(fā)酵的雞糞堆肥，顯著提高了P、Ca、Mg、Mn、K等礦質養(yǎng)分的含量，為獼猴桃生長提供充足的養(yǎng)分。但同時施用雞糞堆肥顯著降低了土壤氮元素含量，因此，建議施用雞糞堆肥的同時，適當補施N肥，以保證土壤養(yǎng)分均衡。此外施用雞糞堆肥雖然顯著提高了土壤Cu和Zn等重金屬的含量，但其含量遠低于國家土壤重金屬污染標準，并未造成土壤重金屬污染。但雞糞來源復雜，雞飼喂過程中的飼料添加劑過量也是導致雞糞中重金屬含量過高的重要原因，目前對于用作堆肥的新鮮雞糞來源沒有統(tǒng)一評定標準，對畜禽糞便進行無害化、資源化的環(huán)保處理技術也有待進一步發(fā)展。研究雞糞堆肥對土壤營養(yǎng)元素和重金屬含量的影響，為雞糞等畜禽糞便的科學使用提供理論基礎，有利于畜禽糞便再利用，減少環(huán)境污染；同時，為建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會作出貢獻。

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