魏益华，何俊海，冯小虎，王利兵，李琰琰，周瑶敏，袁丽娟，罗林广*

江西省烟田肥料中重金属含量分析与评价

魏益华1，何俊海1，冯小虎2，王利兵2，李琰琰2，周瑶敏1，袁丽娟1，罗林广1*

（1.江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所，南昌 330200；2.江西省烟草公司抚州市公司，江西 抚州344000）

为探明江西省烟田常用肥料中重金属的质量安全状况，采集了钙镁磷肥、镁肥、钾肥、硼肥、有机肥、有机-无机复混肥和烟草专用肥样品，通过ICP-MS法分析了样品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量，并使用内梅罗指数法对其质量进行了评价。结果发现，江西省烟田肥料重金属含量总体处于安全水平，但各类肥料中重金属含量差异较大，钙镁磷肥、有机肥和有机-无机复混肥中重金属含量较高，且钙镁磷肥中Cr和有机-无机复混肥中As存在超标现象；镁肥、钾肥和硼肥中重金属含量较低。方差分析显示，钙镁磷肥中Cr和Ni、有机肥中Cd和Hg、有机-无机复混肥中Zn含量均显著高于其他肥料。

江西；烟草；肥料；重金属

重金属是农业生产环境和农产品质量安全的主要威胁之一。烟草是我国重要的经济作物，重金属也是影响烟叶生长发育、品质及其吸食安全性的重要因素［1-9］。农产品安全性问题越来越受到重视，降低烟叶中重金属含量和提高烟叶品质一直是烟草行业研究的重点［10］。已有的研究表明，烟草制品中的重金属主要来源于烟叶种植过程，烟草重金属含量与土壤重金属含量有着密切的联系［11-12］。

肥料在增加作物产量、提高品质和保证粮食安全方面起到了不可替代的作用，但同时不可避免地会将一些有毒有害物质如重金属带入到土壤中[13-15]。肥料是农田土壤外源重金属进入的主要来源之一[16]，而且长期施用较高重金属含量的肥料势必会影响植物的生长发育和品质[17-19]。

到目前为止，我国已有诸多肥料中重金属含量的研究报道[20-27]，但烟草肥料中重金属研究报道较少[28-31]，且这些研究多数存在调查肥料种类和数量偏少，样品缺乏代表性等问题。为了较好的反映我国南方烟田肥料中重金属含量现状，分析和评价了江西省烟田7种常用肥料：钙镁磷肥、硼肥、钾肥、镁肥、有机肥、复混肥和烟草专用肥中重金属含量，为规范我国肥料生产、使用和标准的制定，指导烟田肥料科学合理施用以及土壤重金属污染源头控制都具有较大意义。

1 材料与方法

1.1 肥料样品的采集

供试肥料样品来自江西省烟草库房，在2013年间采集了烟田常用肥料80个，其中钙镁磷肥7个，镁肥（硫酸镁）10个，钾肥（硫酸钾和硝酸钾）16个、硼肥7个、有机肥13个、有机-无机复混肥10个和烟草专用肥17个，肥料生产厂家来自江西、湖南、湖北、福建、广东、四川、安徽、辽宁、江苏和上海等地方。样品经研磨并过0.18 mm孔径筛后，密封于塑料自封袋备用。

1.2 样品测定方法

称量0.5 g左右（精确到0.0001 g）肥料样品，加入4 m L浓硝酸和1 m L 过氧化氢后进行微波消解。消解完毕后，将样品溶液用超纯水转移至50 m L容量瓶中，加入1m L 0.5 mg/L Rh内标溶液，ICP-MS测定消解液中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量。

1.3 数据分析

用SPSS 14.0进行方差分析和多重比较。

2 结 果

2.1 各类肥料中As含量分析

由表1看出，江西烟区调查肥料样品中As含量总体较低，平均值为7.04±9.82 mg/kg，仅1.2%样品超标。方差分析显示，有机-无机复混肥和钙镁磷肥中As含量显著高于其他5种肥料。

2.2 各类肥料中Cd含量分析

由表2看出，江西烟区调查肥料样品中Cd含量处于一个较低水平，平均值为0.26±0.42 mg/kg。方差分析显示，有机肥中Cd含量显著高于其他6种肥料，所有肥料中Cd含量均低于限量值，未存在超标现象。

表1 各类肥料样品中As含量Table 1 The content of As in different fertilizers

表2 各类肥料样品中Cd含量Table 2 The content of Cd in different fertilizers

2.3 各类肥料中Cr含量分析

由表3看出，江西烟区调查肥料样品中Cr含量平均值为43.86±99.80 mg/kg，仅1.2%样品超标。方差分析显示，钙镁磷肥中Cr含量显著高于其他6种肥料，且存在超标现象。

2.4 各类肥料中Cu含量分析

由表4看出，江西烟区调查肥料样品中Cu含量总体较低，平均值为19.42±31.02 mg/kg。方差分析显示，钙镁磷肥中Cu含量显著高于有机-无机复混肥、烟草专用肥、钾肥、硼肥和镁肥，但与有机肥中Cu含量无显著差异。

2.5 各类肥料中Hg含量分析

由表5看出，江西烟区调查肥料样品中Hg含量较低，平均值为0.12±0.14 mg/kg。方差分析显示，有机肥中Hg含量显著高于其他6种肥料，各类肥料中Hg含量均远远低于限量值，未存在超标现象。

2.6 各类肥料中Ni含量分析

由表6看出，江西烟区调查肥料样品中Ni含量平均值为76.84±193.05 mg/kg，不同肥料中Ni含量差异较大，部分钙镁磷肥中Ni含量高达几千毫克每千克。方差分析显示，钙镁磷肥中Ni含量显著高于其他6种肥料。长期施用Ni含量高的肥料，必将给土壤带来严重的Ni污染。由于我国肥料标准缺乏Ni的限量，故建议制定钙镁磷肥中Ni的限量标准，同时应加强其监管监测工作。

表3 各类肥料样品中Cr含量Table 3 The content of Cr in different fertilizers

表4 各类肥料样品中Cu含量Table 4 The content of Cu in different fertilizers

表5 各类肥料样品中Hg含量Table 5 The content of Hg in different fertilizers

表6 各类肥料样品中Ni含量Table 6 The content of Ni in different fertilizers

2.7 各类肥料中Pb含量分析

由表7看出，江西烟区调查肥料样品中Pb含量总体较低，平均值为5.77±7.25 mg/kg，所有肥料中Pb含量均未超标。方差分析显示，钙镁磷肥和有机肥中Pb含量显著高于烟草专用肥、钾肥、镁肥和硼肥，但与有机肥和有机-无机复混肥中Pb含量差异不显著。

2.8 各类肥料中Zn含量分析

由表8看出，江西烟区调查肥料样品中Zn含量差异较大，平均值为234.00±460.89 mg/kg。方差分析显示，有机-无机复混肥中Zn含量显著高于其他6种肥料。

2.9 肥料重金属污染程度评价

钙镁磷肥、镁肥、钾肥和硼肥参照《GB/T 23349—2009肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》；有机肥参照《NY 525—2012 有机肥料》；有机-无机复混肥参照《GB 18877—2009 有机-无机复混肥料》，鉴于烟草专用肥一般含有大量的氮磷钾元素和有机质，故烟草专用肥亦参照此标准，对各类肥料中重金属的单项污染指数与综合污染指数进行计算。

从表9可知，江西烟区调查肥料样品重金属单因子污染指数总体较低，处于0.024～0.141，属于清洁水平。有机-无机复混肥As、有机肥Cd、Hg及Pb和钙镁磷肥Cr其单因子污染指数相对较高；江西烟区调查肥料样品重金属综合污染指数平均值为0.109，范围为0.005～0.411，各类肥料综合污染指数高低顺序依次为钙镁磷肥＞有机-无机复混肥＞有机肥＞钾肥＞镁肥≈硼肥。

表7 各类肥料样品中Pb含量Table 7 The content of Pb in different fertilizers

表8 各类肥料样品中Zn含量Table 8 The content of Zn in different fertilizers

表9 各类肥料单因子污染指数和综合污染指数Table 9 The single and com prehensive pollution index of different fertilizers

3 讨 论

生产肥料的原料是影响肥料中重金属含量高低的主要因素。钙镁磷肥重金属含量与磷矿及其来源密切相关，不同区域磷矿中重金属的含量差异往往较大［35］。本调查发现，我国钙镁磷肥Cr、Cu、Ni和Pb含量较高，且存在Cr超标现象。鉴于我国钙镁磷肥中较高的重金属含量，应该加强钙镁磷肥产品中重金属监管和监测工作，从源头上严格控制重金属进入土壤的数量，从而降低对土壤重金属污染风险。

有机-无机复混肥料通常以禽畜粪便、动植物残体、供农田施用的各种腐熟的城镇生活垃圾等有机物料经过发酵处理，添加无机肥料（氮、磷、钾）制成的［36］。饲料中普遍大量添加Cu和Zn等微量元素，禽畜粪便中的重金属含量通常较高［37］。复混肥中磷肥的混合亦会带入部分重金属［22］。本调查发现，有机-无机复混肥中Zn含量高达几千毫克每千克，远远高于其他肥料，可能与其生产工艺有关。

有机肥料的成分和来源复杂，国内的商品有机肥料大多是畜禽粪便、农业有机废弃物（如作物秸秆和饼粕等）、工业有机废弃物（如糖醛渣、味精下脚料、造纸废液提取物和污泥等）以及草（泥）炭、腐植酸风化煤等单独或混合发酵熟化后生成［38］。许多研究表明，长期使用家禽粪便［39-40］、猪粪［41］、牛粪［42］或者污泥［43］能够使土壤表层的Cu和Zn含量明显增加。本调查发现，有机肥中Cd和Hg含量为各类肥料中最高，且显著高于其他肥料。可见，有机肥料原料中这2种重金属含量较高。钙镁磷肥是主要的重金属元素携带者，复混肥是Zn的主要携带者，有机肥是Cd和Hg的主要携带者，此结论与刘海伟等［29］调查的赣州烟田肥料的结论一致。

除江西省烟田钙镁磷肥中Cr、Cu和Zn含量（高达几百甚至几千毫克每千克）以及有机-无机复混肥中Zn含量较高之外，其他肥料中重金属含量与以往文献报道［20-21，24-25，31，44］中肥料重金属含量基本相近。据资料显示，江西省抚州烟区土壤样品中Cu和Zn含量较高，其超标率分别为1.7%和5.1%，其烟叶中Cr和Zn含量亦较高［2］，这可能与江西烟田常用肥料（钙镁磷肥、有机-无机复混肥）中相应的重金属元素含量较高有关。

虽然重金属Cu、Zn和Ni是作物必需的微量营养元素，但长期施用仍会对土壤和农作物质量安全产生一定风险［45］。鉴于钙镁磷肥和有机-无机复混肥中上述元素含量较高，建议加强此2类肥料中Cu、Zn和Ni的监管和监测工作，并制定相应地标准限量，防止其对土壤和农产品构成污染。

4 结 论

本研究调查发现，同一肥料中各种重金属元素含量差异较大，同一种元素在不同肥料中亦差异较大。钙镁磷肥、有机肥和有机-无机复混肥中重金属含量总体较高，个别钙镁磷肥Cr和有机-无机复混肥As样品存在超标现象；而镁肥、钾肥和硼肥中重金属含量较低，其重金属含量均未超标。江西省烟区调查肥料样品中重金属污染均处于清洁水平，其单因子污染指数大小顺序为As＞Cr＞Pb＞Cd＞Hg，综合污染指数为钙镁磷肥＞有机-无机复混肥＞有机肥＞钾肥＞镁肥≈硼肥。

江西省烟田肥料中重金属含量总体较低，但钙镁磷肥和复混肥中Cu、Zn和Ni含量较高。由于我国肥料缺乏上述3种元素的限量，为避免由于长期使用这些肥料而造成土壤和农产品重金属污染，故建议制定肥料中上述3种元素的标准限量，并进一步加强肥料中重金属的监管和监测工作。同时，建议尽量少施用重金属含量高的肥料，有利于减少烟叶对重金属元素的累积。

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Ana lysis and Eva luation of Heavy Metal Contents in Tobacco Fertilizers of Jiangxi Province

WEI Yihua1， HE Junhai1， FENG Xiaohu2， WANG Libing2， LI Yanyan2， ZHOU Yaom in1，YUAN Lijuan1， LUO Linguang1*
（1. Institute for Quality & Safety and Standards of Agricultural Products， Jiangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanchang 330200， China； 2. Fuzhou Tobacco Company of JiangxiProvince， Fuzhou， Jiangxi 344000， China）

In order to access the quality and safety of tobacco fertilizers commonly used in Jiangxi Province， calcium magnesium phosphate， magnesium fertilizer， potash fertilizer， boric fertilizer， organic fertilizer， organic-inorganic compound fertilizer and special tobacco fertilizer were collected and the contents of As， Cd， Cr， Cu， Hg， Ni， Pb and Zn in these fertilizers were determ ined by ICP-MS. The Nemerow index method was used to evaluated their quality. The results showed that the contents of heavy metals in tobacco fertilizers of Jiangxi Province were at a safe level， although the variation was large. Heavy metal contents in calcium magnesium phosphate， organic fertilizer and organic-inorganic compound fertilizer were relatively high in general， but Cr content in calcium magnesium phosphate and As content in organic-inorganic compound fertilizer exceeded the lim its. The contents of heavy metals in magnesium fertilizer， potashfertilizer， boric fertilizer， organic fertilizer were low. Analysis of variance revealed that there was significant difference among Cr and Ni concentrations in calcium magnesium phosphate， Cd and Hg concentrations in organic fertilizer， Zn concentrations in organic-inorganic com pound fertilizer w ith other fertilizers.

Jiangxi； tobacco； fertilizer； heavy metal

S572.06

1007-5119（2015）05-0026-07

10.13496/j.issn.1007-5119.2015.05.005

江西省烟草公司科技项目“抚州市无公害烟叶生产技术体系研究与示范”（201001017）

魏益华（1982-），硕士，助理研究员，研究方向为农产品质量安全。E-mail：w eiyihua08@163.com。*通信作者，E-mail：luolinguang@126.com

2015-02-03

2015-04-08