曹昀 汤思文 刘燕燕

摘要：通过盆栽试验，研究铜（Cu）、锌（Zn）、铬（Cr）、砷（As）在土壤-大蒜中的迁移转化规律。设置1个空白组、3个试验组（T1、T2、T3），每个试验组设置5个梯度（沼液稀释度设为1 ∶ 8、1 ∶ 5、1 ∶ 4、1 ∶ 2、1 ∶ 1，加入沼渣的量分别为90、120、150、180、210 g），每个梯度设置1个平行。测定并计算土壤、大蒜的重金属含量、元素相关性、土壤-大蒜化学计量比、富集系数等指标。结果表明，（1）沙土中的As含量除沼渣沼液合施组（T2）中的1 ∶ 5（210 g），沼液施肥组（T3）中的1 ∶ 5、1 ∶ 8超过GB 15618—2008《土壤环境质量标准》的一级标准外，其他组都超过GB 15618—2008《土壤环境质量标准》的二级标准。大蒜土壤中的As、Zn随着沼气肥浓度的增加变化趋势明显，大蒜土壤中的As含量都超过了国家标准，从大蒜植物样试验组T1、T2、T3组中未检测出As;（2）大蒜吸收Cr元素的能力最强，沼液施肥处理中Cr的迁移能力最强的是稀释比为1 ∶ 8的，且超过国家标准，但在沼渣施肥时迁移能力最弱的是210 g处理;在沼液施肥处理下，Zn元素迁移能力最强的是稀释比为1 ∶ 8的，且迁移能力表现为Zn>Cu，土壤中的Cu、Zn含量可以促进大蒜对Cr元素的吸收，大蒜中的重金属以Cr最多，且全部超标。综上所述，土壤-大蒜中迁移能力是As最弱，Cr最强。

关键词：沼气肥;重金属;土壤;大蒜;迁移转化

中图分类号： S156;X71  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）10-0291-05

近年来，畜禽养殖业逐渐向规模化快速发展，大量畜禽粪便引起的环境污染问题日益严重。沼气肥由畜禽粪便发酵产生，目前各地大量兴起沼气肥加工产业，它既符合废弃物治理的减量化、资源化和生态化原则，又能减少环境污染[1-4]。沙土土质疏松，有机质含量低，保水保肥性差，是由80%以上的沙和20%以下的黏土混合而成的土壤。这种土壤土质疏松，透水透气性好，但是保水保肥能力差，不适宜某些植物生长，施加沼气肥可以改良土壤结构，提高土壤肥力。畜禽对饲料中铜（Cu）、锌（Zn）、铬（Cr）、砷（As）等微量元素添加剂的利用率较低，造成沼气肥中大量重金属积累，不合理的配施沼气肥可能导致土壤重金属含量超标及农产品的产量、品质下降[5-8]。本研究以种植在含有沼气肥的沙土中的大蒜为研究对象，测定Cu、Zn、Cr、As元素在土壤-大蒜中的转移情况，以期为沙化地区蔬菜的安全种植提供参考依据，对改良沙土土壤肥力有重要意义，同时也是发展生态农业的有效途径。

1 材料与方法

1.1 材料

供试大蒜种子购于江西省九江市德安县种子公司;供试土壤取自江西师范大学附近的农家菜地及赣江采沙场，按照80%沙、20%黏土的体积比例进行混合;沼气肥由江西省德邦牧业有限公司提供，沼肥主要由猪粪发酵而成。

1.2 试验设计

试验时间为2017年3—4月。试验地点位于江西省南昌市江西師范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室。本试验以沙土为基质，在长×宽×高为31 cm×24 cm×9 cm的花盆中施加沼气肥，在室内种植大蒜。如表1所示，本试验设置1个空白组，3个试验组，每个试验组设置5个梯度，每个梯度设置1个平行，沼液稀释程度设为1 ∶ 8、1 ∶ 5、1 ∶ 4、1 ∶ 2、1 ∶ 1，加入沼渣的量设为90、120、150、180、210 g，然后用沙土（80%沙，20%黏土）将各组土壤补足至8 100 g。供试沼气肥与饲料的重金属含量见表2，试验前后土壤的pH值为6.2～7.3。试验2个月后，对大蒜进行收割，并采集试验组中的土壤及大蒜样品，做好标记。

1.3 样品处理与测试

将大蒜用自来水和去离子水冲洗，再将洗净后的大蒜样品用吸水纸吸干表面的水分并风干，放入已称质量的干燥培养皿（m0）中称质量（m1）。将培养皿和样品一起置于电热恒温鼓风干燥箱中于80 ℃（鼓风）烘约24 h，样品烘脆后用玻璃棒轻轻压碎，然后于105 ℃（不鼓风）烘约12 h，冷却，称质量。再用相同的方法烘约2 h，称质量，至质量恒定为止（将最后的质量记作m2），按照式（1）计算大蒜样品的含水量。将土壤样品自然风干后，与植物样品一样经研钵研磨过100目尼龙筛。土壤、植物样品都采用HF-HNO3法消解，然后用Optima 8000 ICP-OES（电感耦合等离子体发射光谱仪）检测。试验过程中使用的试剂均为优级纯，试验所用器皿均在10%硝酸和去离子水中分别浸泡24 h以上，所有样品批次含有相应的试剂空白，并进行20%平行样的测定。大蒜中的重金属含量以鲜质量计。

式中：f为植物样品中的含水量;m0为培养皿质量，g;m1为植物鲜样品和培养皿的总质量，g;m2为植物干样和培养皿的总质量，g。

土壤样品基本性质的测定采用常规方法，其中pH值采用去离子水浸提pH计法测定，水、土体积比=2.5 ∶ 1。

1.4 数据处理与分析

植物样品测定用数据为干样数据，本研究中所用数据为换算后的鲜样数据，植物鲜样中重金属含量的计算公式如下：

式中：W为烘干土壤中砷、铜、锌、铬的含量，mg/kg;C为样品浓度，C=C测定组-C空白组，mg/L;V为样品体积，mL;m为消解时所取样品的质量，g;f为土壤含水量。

采用Office 2010软件进行数据处理及制图，统计分析采用SPSS 21.0软件完成，对试验组的重金属元素含量进行单因素方差分析（one-way ANOVA），并采用LSD（最小显著性差异法）多重比较分析不同沼气肥试验组中相同重金属元素含量的差异。

2 结果与分析