“豬-沼-茶”生產模式對土壤和茶葉中重金屬含量的影響試驗

2017-04-06 00:36:04邵一峰翟繼鵬張金枝葉柏寧李曉梅

浙江畜牧獸醫 2017年2期

邵一峰，翟繼鵬，張金枝*，葉柏寧，李曉梅

(1.龍泉市畜牧獸醫局，浙江龍泉 323700； 2.浙江大學動物科學學院；3.龍泉市西街街道辦事處)

邵一峰1，翟繼鵬2，張金枝2*，葉柏寧1，李曉梅3

(1.龍泉市畜牧獸醫局，浙江龍泉 323700； 2.浙江大學動物科學學院；3.龍泉市西街街道辦事處)

為探討“豬-沼-茶”生產模式對土壤和茶葉中重金屬含量的影響，隨機采集和測定龍泉市某規模豬場生長豬飼料、豬糞、沼液及噴灌沼液茶園土壤和茶葉中的Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb含量。結果表明：沼液中重金屬含量較低，達到農業灌溉標準。豬糞中的重金屬含量則高于飼料中的含量，土壤中的Cu、Zn含量接近標準上限指標。試驗表明，沼液是一種安全優質的有機肥，對茶葉品質無明顯影響，采用“豬-沼-茶”生產模式，既解決了規模豬場的環境污染問題，又可為茶葉生產提供安全優質的有機肥，有利于實現養殖業和種植業兩者的良性循環。

生產模式；污染控制；重金屬；豬糞

隨著養豬業規模化、集約化生產方式的快速發展，豬場糞污的處理問題成了養豬生產中的最大負擔。一家百頭種豬場的日排糞量可達2.5 t，年排糞量近1000 t；污水日排放量可達2.15 t，年排放量可達800 t；一家萬頭商品豬場的日排污量可達到100～150 t，其污染負荷幾乎相當于一座10～30萬人口的城鎮負荷[1-2]。

規模豬場的大量糞尿排放，如不能及時處理、消納，必將對自然環境、人居環境造成一系列污染。另外，糞污中的某些高濃度物質(如Cu、Zn、Fe及微生物等)會隨同糞污一同進入土壤，引起土壤中相應物質含量異常，形成營養富集，不僅對土壤本身結構可能引起影響、破壞，而且還會影響周圍生態環境和人體健康，造成土壤污染和生物中毒，重金屬在食物中富集，則可引起嚴重的食品安全問題。

目前，對于施用畜禽糞肥、沼液對環境及食品安全性影響的研究甚少。本試驗通過實地取樣分析，測定龍泉市某規模豬場的飼料、糞肥、沼液及噴灌沼液茶園土壤和茶葉中的重金屬含量，以評估豬場排泄物中重金屬含量及施肥茶園中的重金屬遷移規律，為綠色農產品生產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗于2013年5月下旬進行。隨機采集龍泉市某規模豬場生長豬飼料、豬糞、沼液及噴灌沼液茶園土壤和茶葉樣品。

豬糞樣品的內容物大多分布不夠均勻，理化性質、含水率、腐熟程度等不盡相同，因此應多點選取有代表性糞堆(不含墊料和堆肥輔料等雜物)，采集后用糞勺搗碎固形物，并經充分混合，采糞量500 g左右，密封袋保存備用。采集生長豬飼料樣品300 g左右，裝入樣品袋保存備用。沼液采自沼氣池上清部分，用糞勺震蕩后取樣500 mL左右，灌入棕色玻璃密封瓶保存備用。土壤樣品則采自施用過沼液的茶園，多點采集深0～20 cm土壤樣品，均勻混合，每個樣品重0.5～1 kg，密封袋保存備用。茶葉樣品采自成熟度較高植株，多點采集完整葉片，每份約1 kg，密封袋保存備用。

1.2 樣品處理

1.2.1 固樣糞樣采用適量濃硫酸固樣，風干磨碎過1 mm尼龍篩，保存備用。沼液不經處理，置于-20 ℃冰箱中凍存備用。土壤樣品在65 ℃下烘干至恒重，過1 mm尼龍篩后保存備用。茶葉葉片放入預熱至110 ℃烘箱“殺青”30 min，于65 ℃下烘干至恒重，用陶瓷坩堝磨碎，過1 mm尼龍篩后保存備用。

1.2.2 濕法灰化因Hg較易揮發，故土壤樣品采用王水-高氯酸(3∶1)濕法灰化、定容；其余樣品采用硝酸-高氯酸(4∶1)濕法灰化、定容。

1.3 測定方法采用原子吸收分光光度法測定樣品中7種重金屬(Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb)含量。

采樣、前處理過程中盡量使樣品、樣液避免接觸粉碎機等金屬儀器；所有接觸到樣品的玻璃容器均預先用15%稀鹽酸浸泡15 h后清洗干凈。

1.4 數據分析采用Microsoft Excel 2003軟件進行數據整理分析。

2 結果與分析

2.1 飼料中重金屬含量測定結果詳見表1。

表1 飼料中重金屬含量測定結果

由表1可見，參照《飼料衛生標準》(GB13078-2001)、《飼料中銅的允許量》(GB 26419-2010)、《飼料中鋅的允許量》(NY 929-2005)等規定，飼料中Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb含量的測定結果與參考標準(允許量)相比均未超標，尤其是Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb含量遠低于國定的參考標準(允許量)，Cu含量的測定結果雖較高，但也未超標。

2.2 豬糞中重金屬含量測定結果詳見表2。

表2 豬糞中重金屬含量的測定結果

由表2可見，根據農業部制定的有機肥料行業標準(NY 525-2002)和農用污泥中污染物控制標準(GB 4284-84)，豬糞中Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb含量的測定結果與參考標準，雖然豬糞中Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb含量均高于飼料，但遠低于農業部規定的有機肥料中重金屬含量的行業標準。

2.3 沼液中重金屬含量測定結果詳見表3。

表3 沼液中重金屬含量測定結果

由表3可見，根據國家制定的農田灌溉水質標準(GB5084-2005)，沼液中Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb含量的測定結果與參考標準，沼液中的Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb含量均未超過農田灌溉水質標準，說明厭氧發酵工藝有效改善了豬場廢水中的重金屬含量，可作農田灌溉用水。

2.4 土壤中重金屬含量測定詳見表4。

表4 土壤中重金屬含量測定結果

由表4可見，根據中國農業土壤化肥標準(GB15618-1995)規定，土壤中的Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb含量均未超過規定的允許量，適用于一般農田的二級標準。

2.5 茶葉中重金屬含量測定詳見表5。

表5 茶葉中重金屬含量測定結果

由表5可見，根據《無公害食品茶葉》(NY 5017-2001)中對茶葉重金屬限量的規定，經施用無公害處理的豬糞有機肥和灌溉沼液的茶葉中Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb等重金屬含量均符合《無公害食品茶葉》(NY5017-2001)的限量規定。

3 小結與討論

3.1 飼料中重金屬含量對豬糞中重金屬含量的影響實際生產中，由于某些微量元素具有促進畜禽生長、防控疾病等生物學功能常被用作飼料添加劑，如Cu、Zn、As等制劑。但由于其生物學效價較低，需要過量添加才能取得較好的飼喂效果。筆者在嘉興和溫州等地的飼料采樣研究中，尤以Cu的超標現象最為普遍，其次為As，而其余數種重金屬元素在飼料中的分布差異性較大。據本次測定分析，龍泉地區的規模豬場重金屬含量的控制情況較好，未出現超標現象。

王瑾等(2008)[3]，根據飼料中重金屬和抗生素的測定調查，Cu含量均超出國家標準，Zn含量均未超標，As含量則超出標準數十倍；姜萍等(2010)[4]報道，重金屬在豬飼料-糞便-土壤-蔬菜中的分布特征研究表明，大豬和小豬飼料中的Cu含量超標率分別為81.6%和30.8%，Zn含量的超標率分別為89.5%和94.9%；董占榮等(2008)[5]報道，杭州市郊規模化豬場豬糞的重金屬含量及其形態調查表明，飼料中Cu、Zn、Cd的超標率分別達到100%、100%和11.1%。

不能被豬體充分利用的大部分微量元素隨糞、尿排泄過程排出體外，成為豬場糞污中重金屬含量的最主要來源。王瑾等(2008)[3]報道，根據飼料中重金屬和抗生素對土壤和蔬菜的影響研究中，發現施用豬糞肥的土壤中Cu、Zn、As含量均嚴重超標，其中Cu最高超標133.98%，Zn超標52.05%，As超標12.04%。據梁金鳳等(2009)[6]報道，根據京郊有機肥質量狀況分析，豬糞中Cr、Pb、Hg的殘留問題較為嚴重。

根據飼料和豬糞中的重金屬超標情況分析，可以發現飼料中的重金屬是豬糞中重金屬殘留的重要來源。黃磊等(2011)[7]研究了不同飼養階段豬糞中常見微量元素的含量水平，發現豬糞中微量元素含量因飼養階段不同而有明顯差異，Cu、Zn兩種元素呈現相仔豬糞>育肥豬糞>種豬糞的規律，其中Cu的最高含量可達1170 mg/kg，Zn的最高含量可達1860 mg/kg；As含量的規律為育肥豬糞>仔豬糞>種豬糞，最高含量可達104 mg/kg，三種元素的超標率均為100.0%。該調查顯示豬糞中重金屬和飼料中的添加限量有一定的相關性。實際生產中，一般呈現仔豬飼料中的Cu、Zn含量高于育肥豬飼料的情況。

3.2 土壤中重金屬含量的累積據本次試驗測定，土壤中的部分重金屬元素，如Cu、Zn含量仍然顯示接近超標情況，這可能與茶園本身土壤中重金屬含量較高有關。

對于沼液，其重金屬含量與土壤中重金屬含量的相關性并不大，可以認為沼液中重金屬對土壤中重金屬含量的影響性較小，但長期施用是否會造成重金屬累積尚需進一步研究。

3.3 “豬-沼-茶”生產模式的評估根據無公害茶葉標準中對茶葉重金屬限量的規定，使用沼肥灌溉茶園的茶葉中重金屬含量遠低于無公害茶葉中的重金屬限量規定；Cu、Zn含量也未超過食品中污染物限量規定(GB 2762-2005)，說明沼液完全可以作為一種安全而高效的肥料施用于茶園。

據以往報道，茶葉對Cd、Cr、Hg等重金屬的富集能力較強，這與本研究結果相反。據李云等(2007)[8]、李友勇等(2011)[9]報道，茶葉對土壤中Cd、Cu和Hg的富集能力較強，而對As的吸附能力最弱，這可能與土壤As含量較低有關。且有研究表明，茶葉中As的溶出率僅為11.1%，形式以有機態為主，無機砷較少[10]。

綜上所述，故可得出以下結論。

一是沼液中重金屬含量較低，基本符合農業灌溉標準，厭氧發酵工藝可以改善飼料和豬糞中的重金屬污染情況。據本次試驗測定，飼料、豬糞和沼液中各重金屬含量基本無超標情況，說明厭氧發酵是一項比較有效的豬糞污處理方法。

二是豬糞中Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb等重金屬含量均高于飼料中的含量，說明飼料中的重金屬通過豬體內的代謝作用在豬糞中形成了累積。沼液中重金屬含量則與飼料中的重金屬含量相關性不大，Cu、Zn、Hg、Cr、Cd、As、Pb含量均有顯著下降。茶園中施用沼液后，對茶葉品質基本不受影響，符合《無公害食品茶葉》的限量規定。

三是試驗表明，沼液是一種安全而良好的有機肥料，可以施入茶園。“豬-沼-茶”生產模式完全可行，可以實現養殖業和種植業的良性循環發展，促進農業增效、農民增收[11-13]。

[1]王新謀.家畜糞便學[M].上海交大出版社,1998:49-52,110.

[2] 嚴小東.當前規模豬場的排污現狀及應對措施[J].科技致富向導，2011(3)：181-182.

[3] 王瑾，韓劍眾. 飼料中重金屬和抗生素對土壤和蔬菜的影響[J].生態與農村環境學報2008，24(4)：90-93.

[4] 姜萍，金盛楊，郝秀珍，等．重金屬在豬飼料-糞便-土壤-蔬菜中的分布特征研究[J]．農業環境科學學報，2010，29(5)：942-947.

[5] 董占榮，陳一定，林咸永，等.杭州市郊規模化養殖場豬糞的重金屬含量及其形態[J]. 浙江農業學報, 2008, 20(1)：35-39.

[6] 梁金鳳，齊慶振，賈小紅，等.京郊有機肥料的質量狀況分析[J].中國土壤與肥料，2009(6):79-83.

[7] 黃磊，郭金花，李彥明. 不同飼養階段豬糞中微量元素含量水平調查研究[J].北京農業，2011,3:131-134.

[8] 李云，張進忠，童華榮.重慶市某茶園土壤和茶葉中重金屬的監測與污染評價[J].中國農學通報，2007,7:519-524.

[9] 李友勇，梁名志，田易萍，等．景洪市茶園茶葉和土壤中重金屬的污染評價[J]．安徽農業科學，2011(15)：8972-8975.

[10] 王亮，余定學，周峻杰，等．茶葉中的微量砷及其在茶湯中形態的分析[J]．干旱環境監測，1999(4)：193-194,250.

[11] 中華人民共和國農業部.NY 525-2002有機肥料[S].2002.