施用雞糞對土壤與黃瓜Fe和Mn積累的影響

關天霞 萬晶晶 馬國泰 張有富 劉芝妨 張芬琴

（1.河西學院生命科學與工程學院；2.甘肅省河西走廊特色資源利用重點實驗室；3.河西學院農業與生態工程學院，甘肅 張掖 734000）

肥料在農作物的生長過程中發揮著重要的、不可替代的作用［1，2］，土壤從有機肥中吸收的微量元素比化肥高，并且有機肥中微量元素的生物有效性比土壤中高，因此，有機肥對補充農田微量元素有很好的作用［3，4］.近年來，我國禽畜養殖產業發展很快，在禽畜養殖產業中，養雞場的數量較多，雞糞作為有機肥的利用率較高，約為80%左右［5］，在蔬菜種植時，施用的有機肥大部分以雞糞源為主，其次是豬糞、牛糞和羊糞等［6］.趙明等［7］研究發現雞糞中Fe和M n含量高于豬糞和牛糞，施用雞糞源有機肥可增加土壤（潮棕壤）Fe和Mn含量，是作物Fe和Mn元素的良好供給源，李本銀等［8］研究發現，長期施用有機肥后，土壤（水稻土）Fe和Mn含量沒有顯著變化，而同延安等［9］卻發現土壤（縷土）中Mn含量隨有機肥用量增加而減少.土壤中的Fe和Mn可以通過植物根系進入到植物體內，從而造成植物中元素的積累［10］，這些元素將伴隨著植物的生長分布于植物的根、莖、葉和果實中［11］.趙明等［12］研究發現，施用雞糞有機肥可以提高土壤有效態Fe和Mn含量，說明Fe和Mn更容易從土壤進入到植物體內，張娜等［13］研究發現白三葉和苜蓿根部Mn的含量大于地上部分.

Fe和Mn 是人機體中必需的微量金屬元素，對人體的健康十分重要.如果食物中Fe的含量不足，就容易發生缺Fe，影響機體的正常發育生長［14］.鐵過量就會造成鐵中毒，嚴重時發生休克，乃至死亡［15］.Mn 缺乏不利于人體健康；Mn含量高是會引起錳中毒，也對人體有害［16］.黃瓜是張掖地區重要的蔬菜之一，主要分布在甘州區和臨澤縣［17］，因此，本研究以黃瓜為研究對象，通過大田試驗田間隨機區組試驗設計，研究在張掖兩種主要農作物土壤（灌漠土和潮土）中施用不同量的雞糞有機肥后Fe和Mn在土壤和黃瓜中的積累，為雞糞的合理施用提供理論支持.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黃瓜，品種為“津優35號”，土壤為灌漠土和潮土.試驗雞糞購買自當地集約化養殖場的雞糞，經堆肥發酵后使用（雞糞pH為7.32，有機質含量為312.21g/kg，Fe含量為2636.96mg/kg，Mn含量為439.31 mg/kg），供試土壤理化性質見表1.

表1 供試土壤理化性質Table 1 The Physicol and chemical Properties of soils

1.2 試驗設計

試驗采用田間隨機區組設計，設5個雞糞施用量0（CK）；15t/hm2；30t/hm2；45t/hm2；60t/hm2.小區面積為4.56m2（1.2m×3.8m），每個處理設4個重復.每小區種植黃瓜24株.

1.3 樣品采集

黃瓜盛果期進行“S”形取樣，每小區取5塊同時取0-20cm的土樣.采集后，黃瓜植珠先用自來水沖洗根部附著的土壤，再用蒸餾水沖洗根部、莖部、葉片和果實，樣品烘干，研磨，過0.25mm篩保存待測.土樣去除可見的雜質，樣品風干后過0.25mm篩保存待測.

1.4 測定方法

土壤Fe和Mn含量采用火焰原子吸收分光光度法測定（GB/T17138-1997）；黃瓜各部位Fe和Mn含量采用干法消解，火焰原子吸收分光光度法測定（GB 5009.90-2016；GB 5009.242-2017）.

1.5 數據統計與分析

數據采用Microsoft Excel 2016進行計算，用Origin 2018繪圖，不同處理間Fe和Mn的差異顯著性通過SPSS 21.0進行單因素方差分析（Ducan檢驗），P＜0.05條件下認為存在顯著性差異.

各器官Fe和Mn的富集系數（EC）利用下面的公式進行計算：

根富集系數ECFe=Fe根/Fe土壤ECMn=Mn根/Mn土壤

莖富集系數ECFe=Fe莖/Fe土壤ECMn=Mn莖/Mn土壤

葉富集系數ECFe=Fe葉/Fe土壤ECMn=Mn葉/Mn土壤

果實富集系數ECFe=Fe果實/Fe土壤ECMn=Mn果實/Mn土壤

2 結果與分析

2.1 雞糞施用對土壤Fe和Mn含量的影響

由圖1可以看出，施用雞糞后，灌漠土和鹽堿潮土中Fe含量均有所增高，但差異不明顯；45t/hm2雞糞施用顯著提高灌漠土Fe含量（P＜0.05），比對照增加了5.57%，而潮土全Fe含量受雞糞施用影響不大.施用雞糞后兩種土壤Mn含量有所增加，但雞糞對土壤Mn含量的增加影響不顯著.

圖1 雞糞施用對土壤Fe和Mn含量的影響Fig.1 The effect of chicken manure application on the content of Fe and Mn in soils

2.2 不同雞糞施用量對黃瓜各器官Fe和Mn含量的影響

圖2反映了施用雞糞對黃瓜各器官（根、莖、葉和果實）Fe含量的影響，可以看出，施用雞糞對灌漠土黃瓜根部影響不顯著，60t/hm2雞糞施用顯著降低了潮土黃瓜根部Fe含量（P＜0.05），比對照降低了16.51%，但中高用量（30、45和60t/hm2）雞糞處理間黃瓜根部Fe含量差異不顯著.灌漠土黃瓜莖中Fe含量隨著雞糞施用量的增加呈現先降低后增加的趨勢，在30t/hm2雞糞施用時最低，比對照降低了24.06%（P＜0.05）.黃瓜葉片Fe 含量在兩種土壤中均呈現先增加后下降的趨勢，30 和45t/hm2雞糞施用顯著增加了灌漠土黃瓜葉片Fe含量（P＜0.05），分別比對照增加了22.40%和25.78%，30t/hm2雞糞施用顯著增加了潮土黃瓜葉片Fe含量（P＜0.05），比對照增加了31.76%.施用雞糞對黃瓜果實Fe含量影響不顯著，果實Fe 含量變幅為78.57mg/kg～87.07mg/kg.無論是否施用雞糞，兩種土壤黃瓜各器官Fe 含量的分布順序均為：根＞莖＞葉＞果實.

圖2 雞糞施用對黃瓜各器官Fe含量的影響Fig.2 The effect of chicken manure application on the content of Fe in cucumber tissues

圖3 雞糞施用對黃瓜各器官Mn含量的影響Fig.3 The effect of chicken manure application on the content of Mn in cucumber tissues

圖3反映了施用雞糞對黃瓜各器官（根、莖、葉和果實）Mn含量的影響，可以看出，高用量（45和60t/hm2）雞糞顯著增加了灌漠土黃瓜根部Mn含量（P＜0.05），分別比對照增加了22.40%和25.78%，54.68%和48.74%.60t/hm2雞糞顯著增加了潮土黃瓜根部Mn含量（P＜0.05），比對照增加了28.71%.施用雞糞降低了灌漠土黃瓜莖Mn 含量，卻增加了潮土黃瓜莖Mn 含量.15t/hm2雞糞施用顯著降低了灌漠土黃瓜葉片Mn含量（P＜0.05），45t/hm2雞糞施用則顯著提高了潮土黃瓜葉片Mn含量（P＜0.05）.施用雞糞對黃瓜果實Mn含量影響不顯著，果實Mn含量變幅為9.16mg/kg～12.54mg/kg.無論是否施用雞糞，兩種土壤匯中黃瓜各器官Mn含量的分布順序均為：葉＞莖＞根＞果實.

2.3 不同雞糞施用量對黃瓜各部位Fe和Mn富集系數的影響

富集系數是指植物某一部位的元素含量與土壤中相應元素含量之比，它在一定程度上反映著元素在植物系統中元素遷移的難易程度，說明元素在植物體內的富集情況.富集系數值越小，表明蔬菜吸收元素的能力越弱［18］.

從表2和表3可以看出，在兩種土壤中，無論雞糞施用量的高低，黃瓜各器官Fe的富集系數均表現為根部最大，果實最小，Fe 的富集系數在根部的變幅為0.0457～0.0496（灌漠土）和0.0458～0.0550（潮土），在果實的變幅為0.0151～0.0163（灌漠土）和0.0170～0.0177（潮土）；Mn的富集系數則表現為葉片最大，果實最小，Mn的富集系數在葉片的變幅為0.0371～0.0494（灌漠土）和0.0546～0.0700（潮土），在果實的變幅為0.0159～0.0184（灌漠土）和0.0175～0.0217（潮土）.

表2 不同雞糞施用量對黃瓜各部位Fe富集系數的影響Table 2 Effects of different Application rates of Chicken manure on Fe enrichment coefficient in different tissues of Cucumber

表3 不同雞糞施用量對黃瓜各部位Mn富集系數的影響Table 3 Effects of different Application rates of Chicken manure on Mn enrichment coefficient in different tissues of Cucumber

3 討論與結論

本研究結果表明，45t/hm2雞糞施用顯著提高灌漠土Fe含量，但雞糞施用對潮土Fe含量和兩種土壤Mn含量影響不顯著，兩種土壤中，無論雞糞施用量的高低，黃瓜各器官Fe的含量表現為根＞莖＞葉＞果實.陳瑛等［19］的研究也發現水葫蘆中各部位所測金屬元素的含量變化為根＞葉、莖，王玉梅［20］發現，水稻各部位元素分布順序是根＞莖葉＞谷殼＞糙米.本研究中黃瓜各器官Mn的分布特征為：葉＞莖＞根＞果實，這與白三葉和苜蓿根部錳的含量大于地上部分的結果有差異［13］.無論雞糞施用量如何，黃瓜各器官Fe的富集系數均表現為根部最大，果實最小；Mn的富集系數表現為葉片最大，果實最小，這表明在黃瓜植株中根部對Fe，葉片對Mn有更強的富集能力；黃瓜各部位Fe和Mn的富集系數均表現為灌漠土＜潮土，說明Fe和Mn更容易從潮土中進入黃瓜體內.

本研究結果中，黃瓜果實Fe 含量變幅為78.57mg/kg～87.07mg/kg，Mn 含量變幅為9.16mg/kg～12.54 mg/kg.研究發現中國居民蔬菜Fe和Mn攝入量約占食物Fe、Mn總攝入量的20%［21］.因此，食用本試驗中黃瓜果實可吸收Fe 的含量約為15.71mg/kg～17.41mg/kg，可吸收Mn 的含量約為1.83mg/kg～2.51mg/kg.有研究顯示我國居民每天適宜的Fe 的攝入量是：男子為15～20mg，女子為20～25mg.國際上推薦成人每天Mn需要量為2.5～7mg，我國暫定成人每天Mn攝入量為5～10mg［16］，因此，每天食用本研究中1kg以上黃瓜才能滿足人體對于Fe和Mn的需要量，說明施用雞糞不會造成黃瓜果實中Fe和Mn的積累，更不會危害人體健康.