馬國(guó)泰 杜紅艷 劉芝妨 楊繼剛 張昊 梁軍 馬利利 關(guān)天霞

摘要：采用田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了施用不同量（0、15、30、45、60 t /hm2）豬糞對(duì)辣椒不同生育時(shí)期土壤和辣椒各器官（根、莖、葉和果實(shí)）重金屬Cd和Pb積累的影響。結(jié)果表明，土壤Cd和Pb的含量隨著豬糞有機(jī)肥施用量的增加而增加，隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程有所下降，Cd和Pb含量的最大值分別為0.360 3、29.11 mg/kg，均未超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（GB15618 — 2018）。在相同豬糞施用量條件下，辣椒根和莖中的Cd和Pb含量隨著生育進(jìn)程而增加，各器官中Cd和Pb的含量分布由大到小依次為根、葉、莖、果實(shí)。辣椒果實(shí)中Cd的含量為0.023 3～0.049 0 mg/kg，Pb含量為0.062 7～0.086 5 mg/kg，均未超過(guò)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量（GB 2762 — 2017），可安全食用。雖然豬糞有機(jī)肥的施用導(dǎo)致了土壤Cd和Pb的積累，但對(duì)辣椒各器官影響較小。辣椒根對(duì)重金屬的富集能力為Cd > Pb，說(shuō)明Cd更容易從土壤向辣椒中轉(zhuǎn)移，對(duì)辣椒造成的危害可能會(huì)更大。

關(guān)鍵詞：豬糞;辣椒;Cd;Pb;灌漠土

中圖分類號(hào)：S641.3;S141.2? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ?文章編號(hào)：1001-1463（2021）01-0028-07

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.01.006

Abstract：The effect of pig manure on the accumulation of Cd and Pb in soil and organs （roots， stems， leaves and fruits） of pepper at different growth stages were studied by randomized block experiment design after different amount of pig manure application （0， 15， 30， 45 and 60 t /hm2）.? The results showed that the content of Cd and Pb in soil increased with the increase of the pig manure application， and decreased with the growth stages of pepper. The maximum content of Cd and Pb in the soil were 0.360 3 mg/kg and 29.11 mg/kg， respectively， which do not exceed The soil environmental quality and soil pollution risk control standard for agricultural land （GB 15618 — 2018）. Under the same amount of pig manure， the content of Cd and Pb in the roots and stems of pepper increased with the growth stages of pepper. The contents of Cd and Pb in each organ were? distributed from large to small in order as roots、 leaves、 stems、 fruits. The contents of Cd and Pb in pepper fruits were 0.023 3～0.049 0 mg/kg and 0.062 7～0.086 5 mg/kg， but they were all within the limit of pollutants in National food safety standard （GB2762 — 2017） and can be eaten safely. It can be concluded that although the application of pig manure results in the accumulation of Cd and Pb in soil， it has little effect on the organs of pepper. The enrichment capacity of pepper roots to heavy metals was Cd > Pb， which indicated that Cd was more easily transferred from soil to pepper， and the harm to pepper may be greater.

Key words：Pig manure;Pepper;Cd;Pb;Irrigation desert soil

隨著人們對(duì)蔬菜產(chǎn)品的需求越來(lái)越多，蔬菜的安全生產(chǎn)越來(lái)越受到人們的關(guān)注[1 ]。影響蔬菜安全問(wèn)題的原因有很多，重金屬污染是主要威脅之一。重金屬在蔬菜中富集累積，可以通過(guò)食物鏈危害人體健康和生命安全[2 ]，其中Cd和Pd是我國(guó)蔬菜的主要重金屬污染物[3 ]，全國(guó)約有24. 1%的菜地Cd含量超標(biāo)[4 ]。王婷等[5 ]研究表明，甘肅白銀土壤中Cd含量0.170～82.400 mg/kg，屬重度污染;陳同斌等[6 ]研究表明，北京市蔬菜基地的土壤Pb是背景值的1.21倍，豬糞有機(jī)肥中Cd的超標(biāo)率為51.7%[7 - 8 ];王飛等[9 ]發(fā)現(xiàn)，豬糞有機(jī)肥Pb超標(biāo)率高達(dá)80.56%;劉榮樂(lè)等[10 ]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥Pb和Cd超標(biāo)率為1.2%和67.9%，長(zhǎng)期施用重金屬超標(biāo)的豬糞會(huì)導(dǎo)致土壤的重金屬含量有不同程度的積累[11 - 12 ]。劉赫等[13 ]的研究表明，長(zhǎng)期施用豬糞有機(jī)肥會(huì)增加土壤中重金屬Cd和Pb的含量，分別對(duì)比照增加了1.23 mg/kg和9.66 mg/kg;唐政等[14 ]研究表明，在有機(jī)蔬菜辣椒生產(chǎn)中施用豬糞有機(jī)肥使果實(shí)中Cd等重金屬元素超標(biāo)。長(zhǎng)沙市各主要蔬菜基地生產(chǎn)的13個(gè)蔬菜種類Cd和Pb超標(biāo)率分別為51%和60%[15 ]。李富榮等[16 ]研究發(fā)現(xiàn)，茄果類蔬菜均有Cd超標(biāo)現(xiàn)象。茹淑華等[17 ]研究了重金屬在番茄植株各器官中的積累情況，發(fā)現(xiàn)Cd和Pb等在番茄各器官的含量為根 > 莖葉 > 果;李非里等[18 ]對(duì)貴陽(yáng)某市郊菜園辣椒不同器官Cd元素含量的研究中發(fā)現(xiàn)，根部對(duì)Cd元素有明顯的富集作用，其次為莖葉，果實(shí)中Cd元素的含量最少，僅為莖葉的0.42～0.51倍。因此，如何安全施用畜禽糞便有機(jī)肥，不僅是實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥良性循環(huán)的需要，也是保障土壤、環(huán)境、蔬菜質(zhì)量的迫切需要。

辣椒是人們最喜愛(ài)的蔬菜之一，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，近年來(lái)，種植面積和年產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)，在生產(chǎn)中施用畜禽糞便十分普遍，是生產(chǎn)中一項(xiàng)重要的農(nóng)藝措施。我們以辣椒為材料，以灌漠土為研究對(duì)象，采用田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了施用不同量的豬糞有機(jī)肥后重金屬Cd和Pb在土壤和辣椒各器官中的積累情況，為科學(xué)合理施用豬糞有機(jī)肥及辣椒安全生產(chǎn)提供參考。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

供試?yán)苯菲贩N為隴椒3號(hào)。試驗(yàn)地位于張掖市新墩鎮(zhèn)城兒閘村（北緯38° 54′ 43″，東經(jīng)100° 24′ 43″），土壤類型為灌漠土。供試豬糞購(gòu)買自當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖場(chǎng)，工藝為二次翻堆通風(fēng)發(fā)酵。土壤和豬糞基本理化性質(zhì)見表1。

1.2? ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共設(shè)5個(gè)豬糞施用量水平，分別為0（CK）、15、30、45、60 t/hm2，小區(qū)面積4.56 m2（1.2 m×3.8 m），重復(fù)4次?；食Ｒ?guī)施肥量為N 150 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2，K2O 75 kg/hm2。辣椒株行距為40 cm×45 cm，每小區(qū)播種24株。辣椒生長(zhǎng)期間根據(jù)土壤墑情適時(shí)灌水、鋤草。試驗(yàn)從2015年開始，每年均按照相同方案進(jìn)行施肥處理。

1.3? ?樣品采集

在辣椒幼苗期（2017年6月11日）、開花坐果期（2017年7月11日）、辣椒盛果期（2017年8月15日）、收獲期（2017年9月23日）按照“S”形采樣法采集耕層（0～20 cm）土樣，自然風(fēng)干后用全自動(dòng)磨土機(jī)處理，過(guò)0.25 mm篩保存，測(cè)定土壤重金屬Cd和Pb含量。采集植株辣椒樣品（包括根、莖、葉和果實(shí)），用自來(lái)水沖洗附著的土壤，用去離子水沖洗3遍，烘箱中105 ℃殺青2 h，然后在70 ℃下烘干至恒重，稱重（精確到0.000 1 g），研磨過(guò)0.25 mm篩，裝入無(wú)色聚乙烯樣品袋備用，并做好標(biāo)簽，貯存在干燥器中，用于重金屬Cd和Pb含量測(cè)定。

1.4? ?測(cè)定指標(biāo)與方法

土壤全量Cd和Pb含量采用HCl-HNO3- HF-HClO4消解，火焰原子吸收分光光度測(cè)定[19 - 20 ];植物樣品全量Cd和Pb含量采用干灰化法，火焰原子吸收分光光度法測(cè)定[21 - 22 ]。

1.5? ?數(shù)據(jù)處理與分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果為4個(gè)重復(fù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。不同處理間參數(shù)的差異顯著性通過(guò)SPSS 21.0，采用Ducan檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在P < 0.05條件下認(rèn)為存在顯著性差異。用Origin 8.0軟件進(jìn)行圖形繪制。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?施用豬糞對(duì)土壤Cd和Pb含量的影響

從表2可知，在幼苗期，施用60 t/hm2豬糞有機(jī)肥與對(duì)照相比，Cd增加了9.98%，顯著提高了土壤Cd含量（P < 0.05），但豬糞有機(jī)肥不同施用量處理間差異不顯著。隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育期的推進(jìn)，土壤重金屬Cd含量有所下降。在收獲期，施用豬糞有機(jī)肥顯著降低了土壤Cd含量，施用量15、30、45、60 t/hm2比對(duì)照分別降低了4.91%、7.37%、7.50%、7.09%。在施肥量為60 t/hm2時(shí)，與幼苗期相比，收獲期Cd含量下降了18.15%。

從表3可知，在幼苗期，施豬糞45、60 t/hm2均可以顯著增加土壤中的Pb含量（P < 0.05），分別比對(duì)照增加了20.34%、19.80%，但豬糞有機(jī)肥各施用量處理間差異不顯著。在開花坐果期和盛果期，施用45 t/hm2豬糞有機(jī)肥可以顯著提高土壤Pb含量（P < 0.05），分別比對(duì)照提高了12.61%、12.47%。隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育，土壤重金屬Pb含量有所下降，施用60 t/hm2豬糞時(shí)，收獲期Pb含量比幼苗期下降11.90%。

2.2? ?對(duì)辣椒各器官Cd和Pb積累的影響

2.2.1? ? 根部? ? 如圖1所示，在幼苗期、開花坐果期和收獲期，施用豬糞有機(jī)肥60 t/hm2可以顯著提高辣椒根部Cd含量（P < 0.05），比對(duì)照分別增加了18.25%、23.51%、15.58%，但施豬糞有機(jī)肥30、45、60 t /hm2處理間差異不顯著。隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育，辣椒根部的Cd含量逐漸增加，在收獲期達(dá)到最大，為0.097 6 mg/kg，比幼苗期增加了28.86%。

在幼苗期，施用豬糞有機(jī)肥60 t/hm2可以顯著提高辣椒根部Pb含量（P < 0.05），比對(duì)照增加了15.11%;在開花坐果期和收獲期，辣椒根部Pb含量在施用量為15 t/hm2時(shí)最低。隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育推進(jìn)，辣椒根中Pb的含量逐漸增加，收獲期莖根中Pb含量達(dá)最大，為0.379 8 mg/kg，比幼苗期增加了38.14%。

2.2.2? ? 莖部? ? 如圖2所示，在辣椒的整個(gè)生育時(shí)期，施用豬糞有機(jī)肥對(duì)辣椒莖部Cd含量影響不顯著。辣椒莖部的Cd含量變化范圍為 0.056 0～0.094 5 mg/kg，在收獲期達(dá)到最大。隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育，辣椒莖中Cd的含量逐漸增加，收獲期莖中Cd含量達(dá)最大，為0.092 8 mg/kg，比幼苗期增加了44.65%。

在收獲期，施用豬糞有機(jī)肥60 t/hm2顯著提高了辣椒莖部Pb含量（P < 0.05），比對(duì)照增加了8.86%;而在幼苗期、開花坐果期和盛果期，施用豬糞有機(jī)肥對(duì)辣椒莖部Pb含量影響不顯著。隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育，Pb含量逐漸增加，收獲期Pb含量比幼苗期增加了47.93%。

2.2.3? ? 葉片? ? 如圖3所示，在幼苗期，施豬糞有機(jī)肥45、60 t/hm2顯著提高了辣椒葉片Pb含量（P < 0.05），分別比對(duì)照提高了34.88%、3.98%。在辣椒的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，辣椒葉片Cd含量變化范圍為0.054 4～0.087 5 mg/kg，無(wú)論豬糞有機(jī)肥施用量多少，辣椒葉片中的Cd含量由高到低表現(xiàn)為幼苗期、盛果期、收獲期、開花坐果期。

施用豬糞有機(jī)肥可以在一定程度上降低辣椒葉片Pb含量（P < 0.05），但在收獲期并沒(méi)有明顯影響。在辣椒的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，辣椒葉片Cd含量變化范圍為0.130 2～0.190 9 mg/kg，無(wú)論豬糞有機(jī)肥施用量多少，辣椒葉片Pb的含量由高到低表現(xiàn)為收獲期、開花坐果期、盛果期、幼苗期。

2.2.4? ? 果實(shí)? ? 如圖4所示，在開花坐果期，施用豬糞有機(jī)肥60 t/hm2顯著提高了辣椒果實(shí)Cd含量（P < 0.05），比對(duì)照增加了14.20%，但豬糞有機(jī)肥各施用量處理間差異不顯著。而在收獲期，施用豬糞有機(jī)肥15 t /hm2后辣椒果實(shí)Cd含量比對(duì)照顯著提高了16.68%（P < 0.05）。在辣椒整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期，辣椒果實(shí)Cd含量變化范圍為0.023 3～0.049 0 mg/kg，無(wú)論豬糞有機(jī)肥施用量多少，辣椒果實(shí)Cd含量由高到低表現(xiàn)為收獲期、開花坐果期、盛果期。

在辣椒的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期，施用豬糞有機(jī)肥對(duì)辣椒果實(shí)Pb含量影響不顯著，Pb含量變化范圍為0.062 7～0.086 5 mg/kg，無(wú)論豬糞有機(jī)肥施用量多少，果實(shí)中Pb含量由高到低表現(xiàn)為收獲期、開花坐果期、盛果期。

2.3? ?對(duì)辣椒Cd和Pb富集系數(shù)的影響

富集系數(shù)是蔬菜根部重金屬含量與相應(yīng)的土壤重金屬含量之比，反映蔬菜從土壤中吸收重金屬的能力[23 ]。從表4可以看出，施用豬糞有機(jī)肥在幼苗期和收獲期均可以提高Cd的富集系數(shù)，Cd富集系數(shù)的變化范圍為0.184 1～0.330 9，而Pb富集系數(shù)的變化范圍為0.007 4～0.017 5。在同一豬糞用量下，隨著辣椒生長(zhǎng)發(fā)育，辣椒根部對(duì)重金屬Cd和Pb的富集能力大小均有所上升。無(wú)論豬糞有機(jī)肥施用量多少，Cd富集系數(shù)遠(yuǎn)大于Pb，說(shuō)明 Cd更容易從土壤進(jìn)入植物根部，但Pb和Cd的富集系數(shù)始終小于1。

3? ?結(jié)論與討論

豬糞是一種有機(jī)質(zhì)含量較高的有機(jī)肥，經(jīng)常被施入農(nóng)田土壤中，用于改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力[24 ]，但近年來(lái)也有很多學(xué)者發(fā)現(xiàn)豬糞中重金屬超標(biāo)的現(xiàn)象。參照我國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)肥料（NY525 —? 2012）中重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)（Pb≤50 mg/kg，Cd ≤3 mg/kg）[25 ]，本試驗(yàn)供試豬糞有機(jī)肥中Cd和Pb含量（Cd為0.410 5 mg/kg，Pb為37.89 mg/kg）均在限量范圍之內(nèi)，屬于達(dá)標(biāo)有機(jī)肥。研究結(jié)果表明，土壤重金屬Cd和Pb的含量隨著豬糞有機(jī)肥施用量的增加而增加。土壤中Cd和Pb的最大含量分別為0.360 3 mg/kg和29.11 mg/kg，均未超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（GB15618 —2018，pH > 7.5時(shí)，Cd含量≤0.60 mg/kg，Pb含量≤170 mg/kg）[19 ]，可以認(rèn)為短期施入豬糞源有機(jī)肥不會(huì)造成土壤重金屬污染，但長(zhǎng)期施用則有可能造成土壤Cd和Pb的污染，有必要進(jìn)行進(jìn)一步監(jiān)測(cè)。

施用不同量的豬糞有機(jī)肥后，辣椒各器官Cd和Pb的含量由高到低均表現(xiàn)為根、葉、莖、果實(shí)，說(shuō)明根部對(duì)Cd和Pb具有一定的截留作用[26 ]。辣椒果實(shí)中Cd含量變化范圍為0.023 3～0.049 0 mg/kg，Pb含量變化范圍為0.062 7～0.086 5 mg/kg，均未超過(guò)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量（GB 2762 — 2017，Cd含量≤0.05 mg/kg，Pb含量≤0.1 mg/kg）[27 ]，可以安全食用?？梢哉J(rèn)為，雖然豬糞有機(jī)肥的施用導(dǎo)致了土壤Cd和Pb的積累，但對(duì)辣椒各器官影響較小，這可能是因?yàn)樨i糞有機(jī)肥的施用增加了辣椒整株生物量，從而使Cd和Pb含量并沒(méi)有明顯增加，說(shuō)明短期施用有機(jī)肥一般不會(huì)導(dǎo)致辣椒果實(shí)Cd和Pb含量的超標(biāo)。辣椒對(duì)重金屬的富集能力為 Cd > Pb，說(shuō)明辣椒根對(duì)Cd的富集能力強(qiáng)于Pb，因此Cd更容易被辣椒吸收進(jìn)而進(jìn)入植物體內(nèi)，進(jìn)而通過(guò)食物鏈傳遞，增加人體健康風(fēng)險(xiǎn)。

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[25] 中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部.? 有機(jī)肥料：NY525 — 2012[S].? 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012：2.

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[27] 中華人民共和國(guó)國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局.? 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量：GB/T2762 — 2017 [S].? 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017：1-17.

（本文責(zé)編：陳? ? 珩）