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草莓种植施用蚯蚓粪对重金属残留的影响

 发布时间:2012-05-20 10:34:01        查看次数:1667
摘要蚯蚓粪是一种具有改良土壤、提高农作物产量和品质等多种功能的生物有机肥;蚯蚓和蚯蚓粪都具备修复土壤、活化和固定重金属的功能,目前多数研究建立在高污染环境条件下的试验模型上,对常规低污染地区生产实际中,蚯蚓粪对农作物产品中重金属含量的影响研究较少。施用蚯蚓粪对草莓果实中重金属残留的影响试验研究发现,在草莓种植中施用蚯蚓粪可显著降低草莓果实中铅、汞、无机砷3种重金属的含量,为无公害、绿色、有机等高标准农产品种植提供利用生物方法降低产品中重金属残留的技术途径。
  关键词蚯蚓粪;草莓;重金属;残留;影响
  中图分类号S668.406.21文献标识码A文章编号 1007-5739(2011)11-0023-01
  
  土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源,随着工业和人类活动范围的扩大,重金属环境污染问题也随之出现。在环境科学中常注意的重金属有汞、镉、镍、铬、矾、砷、硒、铁、锰、铜、锌、铅等,其中有相当一部分重金属是生物所必需的微量元素,另有一些重金属则表现为环境污染物。目前,研究较多的是镉(Cd)、铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)和汞(Hg)。在农业生产上,重金属污染不仅使土壤肥力下降,又致使生产出的农产品质量不符合生态学安全的要求,危害人畜健康,因而具有很大的危害性[1]。
  现有研究表明:有机肥不仅可以改善土壤的理化性状、增加土壤的肥力,而且可以影响重金属在土壤中的形态及植物对其的吸收。向镉污染土壤中加入有机肥,由于有机肥中大量的官能团和较大比表面积的存在,可促进土壤中的重金属离子与其形成重金属有机络合物,增加土壤对重金属的吸附能力,提高土壤对重金属的缓冲性,从而减少植物对其的吸收,阻碍其进入食物链[2]。
  蚯蚓是影响土壤性质的主要动物,它可通过取食、做穴和排泄等活动或其代谢物对土壤性质和土壤重金属的化学行为产生直接或间接的影响[3],蚯蚓分泌大量成分复杂的胶粘物质,其中很多成分含有-COOH、-NH2、-C-O等活性基团,通过络合、螯合,提高土壤中重金属的活性,同时胶粘物质不断受微生物分解,形成了络合/螯合——分解的动态过程,进一步提高了土壤重金属活性[4]。蚯蚓产生的蚯蚓粪对铜、锌、铅和镍有较强的富集作用[5]。
  重金属残留在无公害、绿色和有机食品标准中均有限制性规定。双流县冬草莓种植历史悠久,品质优良,目前已成为双流县重要的农业品牌之一,并逐步向有机化方向发展,对产品品质的要求愈加严格。本试验基于上述基础,研究在双流县这种较普遍的低污染农耕环境下,施用蚯蚓粪对草莓果实中重金属残留含量的影响,为通过生物方法降低农产品重金属残留、保障食品安全提供参考依据。
  1材料与方法
  1.1试验材料
  试验草莓品种为双流县主栽品种丰香;蚯蚓粪由成都市农林科学院畜牧研究所蚯蚓养殖场收集后加工制成,装袋备用。
  1.2试验设计
  试验设2个处理,分别为:施晾干的蚯蚓粪3 t/hm?2(A);以不施蚯蚓粪作对照(CK)。在生产区划分3个带状区域,每个区域划分为2块,共6个区块,各区块按随机区组方式布点,分别对应相应处理。
  1.3试验实施
  2010年8月,在双流东山冬草莓专业合作社冬草莓种植基地选用1.33 hm?2草莓生产用地开展该试验。施用有机肥7 500 kg/hm?2,其他栽培管理措施按照生产区统一的管理方式进行。11月20日开始采收。
  1.4调查内容与方法
  在采收当天从6个区块中,每区块随机采收成熟草莓鲜果20枚,将同一处理水平对应区块中采收的果实(共60枚)混合后,进行成分检测。每2 d采摘1次,共检测5次数据,使用原子吸收法检测重金属残留量。
  2结果与分析
  2.1重金属残留量
  由表1可知,蚯蚓粪处理后草莓果实中重金属含量有明显的变化,其中:铅平均降低40.11%,汞平均降低34.55%,无机砷平均降低15.13%,铬平均降低8.62%;氟平均增加2.81%,镉平均增加8.06%。统计分析结果表明:蚯蚓粪处理
  (下转第29页)
  (上接第23页)
  后,草莓果实中铅、汞、无机砷含量较CK降低,差异极显著;铬含量降低,无显著差异;氟、镉含量较CK增加,无显著差异。
  2.2绿色标准评价
  由表1可知,处理A与CK中铅、汞、无机砷、铬、氟、镉6项重金属含量均明显低于绿色标准限定值,符合绿色标准——《绿色食品·温带水果》(NY/T 844-2010)[6],可以认为当地土壤、水源环境条件较好,生产环境中的重金属污染程度低,在农耕区中具有普遍的代表意义。通过该试验发现,在这种低污染条件下,在草莓种植中施用一定数量的蚯蚓粪(本试验用量3 t/hm?2),草莓果实中铅、汞、无机砷的含量均显著降低,铬、氟、镉的含量无显著变化。
  3结论与讨论
  试验结果表明:施用蚯蚓粪可显著降低草莓果实中铅、汞、无机砷的含量,对草莓果实中的铬、氟、镉的含量无显著影响。说明蚯蚓粪不仅具备土壤改良的功能,而且具有作物产品中的重金属含量的作用,适宜在无公害、绿色、有机等高标准农产品生产中加以推广应用。
  重金属污染土壤的治理途径有2种:一种是将污染物清除,即去污染(decontamination),另一种是改变重金属在土壤中的存在形态,使其固定,将污染物的活性降低,减少在土壤中的迁移性和生物可利用性,即稳定化(stabilization)。围绕这2种途径产生了不同的治理措施和方法。由于重金属镉(Cd)的危害性最大,世界各国对土壤重金属镉(Cd)污染的治理及植物修复的报导较多[1]。蚯蚓对重金属具有一定的富集功能,来源于肠道消化和养分富集2个方面,蚯蚓分泌的成分复杂的胶粘物质具有很多活性基团,能够络合、螯合重金属,提高土壤中重金属的活性[4],从而促进重金属在土壤中通过络合、离子交换等方式形成金属有机复合物,使有毒金属元素毒性降低或变成无毒化合物[7]。
  蚯蚓粪是一种常见多功能生物有机肥[8],对土壤具有改善结构、增强其供肥能力的作用,具有改善草莓产量和品质的作用[9]。蚯蚓粪的大量生产应用,对减少化肥使用量、消除有机废弃物对环境污染具有一定的经济效益、社会效益和生态效益[10]。
  本试验针对草莓的生产应用,通过草莓种植试验发现蚯蚓粪对草莓果实中的铅、汞、无机砷含量具有显著的降低效应,这可能是源于蚯蚓粪中富含的蚯蚓分泌物和分解产物,促进了土壤中重金属的活化。由于不同植物对土壤重金属的修复针对性不同[7],试验中铅、汞、无机砷的降低效应在应用到其他作物上时,降低的重金属种类和降低程度有可能表现不同,需针对不同作物进行更广泛的试验研究。试验区为常规农耕区低污染环境,具有较普遍的代表意义,且在该类环境下种植的农产品很容易达到无公害、绿色农产品质量要求;蚯蚓粪在这种环境条件下具有显著降低作物产品中重金属含量的作用,这种利用生物方法降低作物产品中重金属含量的技术途径,具有在其他作物上开展进一步研究和推广的价值。
  4参考文献
  [1] 顾继光,周启星,王星.土壤重金属污染的治理途径及其研究进展应用[J].基础与工程科学学报,2003,11(2):143-151.
  [2] 张亚丽,沈其荣,姜洋.有机肥对镉污染土壤的改良效应[J].土壤学报,2001,38(2):212-218.
  [3] 申为宝,杨洪强.蚯蚓和微生物对土壤养分和重金属的影响[J].中国农业科学,2008,41(3):760-765.
  [4] 李许明,李福燕,郭彬,等.蚯蚓对土壤重金属的影响[J].安徽农业科学,2007,35(13):3940-3941.
  [5] 刘建利,王舒婷,高伟,等.火焰原子吸收分光光度法测定蚯蚓粪中重金属[J].安徽农业科学,2010,38(29):16429-16430.
  [6] 中华人民共和国农业部.NY/T 844-2010绿色食品温带水果[S].北京:中国农业出版社,2010.
  [7] 屈冉,孟伟,李俊生,等.土壤重金属污染的植物修复[J].生态学杂志,2008,27(4):626-631.
  [8] 杨应祥.多功能生物有机肥——蚯蚓粪[J].西北园艺:蔬菜,2006(2):41.
  [9] 崔玉珍,牛明芬.蚯蚓粪对土壤的培肥作用及草莓产量和品质的影响[J].土壤通报,1998,29(4):156-157.
  [10] 吕振宇,马永良.蚯蚓粪有机肥对土壤肥力与甘蓝生长、品质的影响[J].中国农学通报,2005,21(12):236

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