黃紹文，唐繼偉，李春花

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，北京 100081）

我國商品有機肥和有機廢棄物中重金屬、養(yǎng)分和鹽分狀況

黃紹文，唐繼偉*，李春花*

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部植物營養(yǎng)與肥料重點實驗室，北京 100081）

【目的】分析我國主要菜區(qū)商品有機肥和有機廢棄物的重金屬、養(yǎng)分和鹽分狀況，為蔬菜高效安全施肥和菜田土壤質(zhì)量改善提供一定的理論依據(jù)?！痉椒ā酷槍θ珖饕藚^(qū)包括北方 6 省 (市) 和南方 12 省 (市) 典型商品有機肥和有機廢棄物展開調(diào)查，取樣時間是 2014 年 1 月上旬，共采取商品有機肥樣品 126 個和有機廢棄物樣品 255 個，對 3 類商品有機肥和 5 類有機廢棄物中重金屬、養(yǎng)分和鹽分狀況進行了研究?！窘Y(jié)果】1) 按照我國現(xiàn)有的 NY525–2012 有機肥料中重金屬限量標準，商品雞糞中 Cd、Pb 和 Cr 超標率分別為 10.3%、17.2%和 17.2%，商品豬糞中 Cd 和 As 超標率分別為 20.0% 和 6.7%，其它商品有機肥中 Cr、Cd、As 和 Hg 超標率分別為 13.4%、2.4%、2.4% 和 2.4%；雞糞中 Cd、As 和 Hg 超標率分別為 2.4%、7.1% 和 2.4%，豬糞中 Cd、Pb、As 和 Hg 超標率分別為 1.5%、3.1%、15.4% 和 1.5%，牛糞中 Cd 和 Hg 超標率分別為 1.7% 和 1.7%，羊糞中 Cd超標率為 12.5%，其它有機廢棄物中 Cr 和 As 超標率分別為 4.5% 和 13.6%。現(xiàn)在的畜禽糞便與傳統(tǒng)有機肥已經(jīng)大不相同，尤其是雞糞和豬糞中 Cu、Zn 含量遠高于上個世紀 90 年代初，分別增加 1.5～16.2 倍和 1.3～4.7倍。2) 商品有機肥中全氮含量、全鉀含量和氮磷鉀總含量較有機廢棄物平均分別高出 51.2%、32.0% 和 15.0%，有機廢棄物中全磷含量、有機質(zhì)含量、C/N 比值和 C/P 比值較商品有機肥平均分別高出 23.7%、41.5%、22.7%和 15.2%。商品有機肥中，商品豬糞的全磷含量、有機質(zhì)含量和 C/N 比值均相對較高，其它商品有機肥的全氮含量、全鉀含量、氮磷鉀總含量和 C/P 比值均相對較高；有機廢棄物中，雞糞和豬糞的全氮含量、全磷含量和氮磷鉀總含量均相對較高，雞糞、羊糞和其它有機廢棄物的全鉀含量相對較高，豬糞、牛糞和羊糞的有機質(zhì)含量相對較高，牛糞的 C/N 比值相對較高，牛糞和羊糞的 C/P 比值相對較高。3) 商品有機肥的 EC 值 (平均 23.5 mS/cm，n = 126) 較有機廢棄物 (平均 7.7 mS/cm，n = 255) 高出 2.1 倍。商品有機肥中其它商品有機肥的 EC 值很高，其次是商品豬糞，商品雞糞的 EC 值相對較低；有機廢棄物中雞糞和其它有機廢棄物的 EC 值相對較高，其次是羊糞，豬糞和牛糞的 EC 值相對較低?！窘Y(jié)論】商品雞糞以 Cd、Pb 和 Cr 超標為主，商品豬糞以 Cd 和As 超標為主，其它商品有機肥以 Cr 超標為主；豬糞、雞糞和其它有機廢棄物以 As 超標為主，羊糞以 Cd 超標為主。商品有機肥中全氮含量、全鉀含量和氮磷鉀總含量均高于有機廢棄物，有機廢棄物中全磷含量、有機質(zhì)含量、C/N 比值和 C/P 比值均高于商品有機肥。商品有機肥的 EC 值遠高于有機廢棄物。

商品有機肥；有機廢棄物；重金屬；養(yǎng)分；鹽分

有機肥富含有機質(zhì)、作物生長必需的養(yǎng)分、有機酸、糖類等物質(zhì)，在農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中占有極其重要的地位，是無公害農(nóng)業(yè)和綠色食品生產(chǎn)中的主要肥料。施用有機肥是維持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量平衡的重要措施，能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率及生態(tài)系統(tǒng)對于擾動的抵抗力和恢復(fù)力[1]。我國每年產(chǎn)生畜禽糞便資源量約 20 億噸，約占全國有機肥料資源量的40%[2]，其中畜禽糞便的 80% 左右來自規(guī)?；B(yǎng)殖場。畜禽糞便等有機廢棄物的農(nóng)用是最直接、最有效的措施，其中肥料化利用是有機廢棄物資源化的一項重要手段。利用好畜禽糞便及以畜禽糞便為主要原料生產(chǎn)的商品有機肥，能夠提高土壤肥力，實現(xiàn)養(yǎng)分的再循環(huán)，對于減少化學(xué)肥料的施用、保護生態(tài)環(huán)境、推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

但是，隨著 Cu、Zn、As 等微量元素作為飼料添加劑在規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖中的廣泛使用，加之畜禽對微量重金屬元素吸收利用率低，這些重金屬元素大部分積累在畜禽糞便中[3–5]。據(jù)統(tǒng)計，我國每年使用的微量元素添加劑約為 15～18 萬噸，大約有 10 萬噸未被動物利用而隨著畜禽糞便進入環(huán)境[6–7]。商品有機肥的原料來源廣泛，主要來源于規(guī)模化畜禽場的畜禽糞便，工農(nóng)業(yè)有機廢棄物 (如秸稈、蘑菇渣、酒渣等)，以及草 (泥) 炭、風(fēng)化煤等，不可避免地含有重金屬等有害物質(zhì)。畜禽糞便和以畜禽糞便為主要原料生產(chǎn)的商品有機肥中重金屬，存在著被作物吸收而進入食物鏈和在農(nóng)業(yè)環(huán)境中積累而污染農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境的風(fēng)險。

我國畜禽糞便有機肥的 2/3 左右用于菜田，而菜田面積僅約占耕地面積的 1/8[8]。目前蔬菜生產(chǎn)中畜禽糞便有機肥的施用存在諸多問題，與化肥配合施用時較少考慮其中的養(yǎng)分，缺乏合理的用量和配比，往往是多多益善，如農(nóng)民在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中大量使用雞糞、豬糞等畜禽糞便有機肥，年用量高的在 153.9～240.0 t/hm2之間[9]。研究表明，過量施用糞肥尤其是豬糞仍然會導(dǎo)致養(yǎng)分流失和淋失，引起地表水、地下水污染[10]。

弄清畜禽糞便有機肥中的重金屬、養(yǎng)分等含量狀況，是確定畜禽糞便有機肥合理用量及其與化肥配合施用比例的基礎(chǔ)。20 世紀 90 年代初，農(nóng)業(yè)部全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心對全國范圍內(nèi)的畜禽糞便資源的重金屬和養(yǎng)分含量狀況進行了調(diào)查和分析[11]，對指導(dǎo)其合理施用起到了重要作用。但隨著現(xiàn)代集約化養(yǎng)殖方式的發(fā)展，其在飼料來源、飼料種類、墊圈材料、收集方式等方面明顯有別于傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式[12–13]，畜禽糞便及以畜禽糞便為主要原料生產(chǎn)的商品有機肥中重金屬、養(yǎng)分等含量發(fā)生了較大變化。本世紀10 年代中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院李書田、劉榮樂等[13–14]對我國主要商品有機肥和畜禽糞便中重金屬和養(yǎng)分含量狀況進行了評價，近 5 年來一些科研工作者對特定地區(qū)商品有機肥或畜禽糞便中重金屬或養(yǎng)分含量狀況進行了調(diào)查[15–19]，而目前有關(guān)我國主要菜區(qū)商品有機肥和有機廢棄物中重金屬、養(yǎng)分等含量狀況方面較為系統(tǒng)的研究鮮見報道。為此，2014 年國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系開展了全國主要菜區(qū)商品有機肥和有機廢棄物中重金屬、養(yǎng)分等狀況的普查工作，對于充分了解和評價當(dāng)前畜禽糞便有機肥的安全現(xiàn)狀，規(guī)范有機肥料生產(chǎn)、使用等都是十分必要的。

1 材料與方法

1.1 商品有機肥和有機廢棄物樣品的采集

2014 年 1 月上旬，在全國主要菜區(qū)包括山東、河南、河北、天津、吉林、黑龍江等北方 6 省 (市)和湖北、湖南、江蘇、上海、安徽、江西、廣東、海南、云南、貴州、四川、重慶等南方 12 省 (市) 采取代表性商品有機肥樣品 126 個和有機廢棄物樣品255 個。按照生產(chǎn)商品有機肥的主要原料來源，將采集的商品有機肥樣品分為商品雞糞、商品豬糞、其它商品有機肥等 3 類，商品雞糞的原料是純雞糞或主要原料是雞糞，有些商品雞糞還含有化肥、牛糞、草碳、黑藻土、木薯、花生麩、牛骨粉等中的一種或幾種原料；商品豬糞的原料是純豬糞或主要原料是豬糞，有些商品豬糞還含有化肥、雞糞、牛糞、鴨糞、泥炭、鋸末、稻殼粉、麥飯石、皮毛豆粕等中的一種或幾種原料；其它商品有機肥主要原料不夠明確，有些其它商品有機肥中還含有化肥、微肥、菌肥、腐殖酸、生化黃腐酸鉀、粗蛋白、氨基酸、糖蜜、甜菜抽出物、淀粉糖漿、玉米胚芽、草木灰、花生麩、骨粉、油葵餅、豆粕、蹄角、煙渣、糟渣、酒糟、阿維菌素藥渣、菌棒、污泥等中的一種或幾種原料。將有機廢棄物樣品分為雞糞、豬糞、牛糞、羊糞、其它有機廢棄物等 5 類，其中其它有機廢棄物樣品包括鴿糞、馬糞、鹿糞、兔糞、堆肥、廄肥、沼氣肥、菇渣等樣品。按商品有機肥和有機廢棄物種類分別進行統(tǒng)計，商品雞糞、商品豬糞和其它商品有機肥樣品數(shù)分別為 29、15 和82 個，雞糞、豬糞、牛糞、羊糞和其它有機廢棄物樣品數(shù)分別為 85、65、59、24 和 22 個。樣品風(fēng)干粉碎后，過 1 mm 篩儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 樣品中重金屬、養(yǎng)分和鹽分的測定方法

1.2.1 樣品中 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd 總量測定 樣品經(jīng)王水–高氯酸法消煮[20]后，Cu、Zn、Pb、Cr 在原子吸收分光光度計上采用火焰原子光譜法測定，Cd用 ICP-MS 法測定。

樣品 As 和 Hg 總量測定 樣品經(jīng) 1 + 1 王水 (王水∶水=1∶1) 法消煮[21]后，As 和 Hg 均在雙道原子熒光光度計上測定。

分析過程中加入國家標準樣品 (GBW08301 和GBW08302) 和空白對照進行質(zhì)量控制，所用水為超純水，試劑采用優(yōu)級純。

1.2.2 樣品中養(yǎng)分和鹽分的測定方法 樣品氮測定采用硫酸–水楊酸–催化劑消化[22]，蒸餾法測定。樣品磷鉀測定采用 H2SO4–H2O2消化[23]，磷采用釩鉬黃比色法，鉀采用火焰原子光譜法測定；pH 用 2.5∶1 水樣比，酸度計測定；有機質(zhì)用重鉻酸鉀–濃硫酸氧化(外加熱法)[23]，硫酸亞鐵溶液滴定法測定；鹽分采用5∶1 水樣比，電導(dǎo)儀測定 (直接用樣品浸出液的電導(dǎo)率來表示樣品水溶性鹽總量)。

1.3 商品有機肥和有機廢棄物中重金屬狀況評價標準

樣品中重金屬狀況評價采用 NY525–2012 有機肥料中重金屬的限量指標[23](mg/kg，干基)：總 Cd≤3，總 Pb≤50，總 Cr≤150，總 As≤15，總 Hg≤2。樣品中重金屬超標率指所取樣本中重金屬含量超過中國 NY525-2012 有機肥料中重金屬的限量指標值的樣本的百分數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2003 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 商品有機肥和有機廢棄物中重金屬狀況

2.1.1 商品有機肥中生物毒性顯著的重金屬含量 環(huán)境污染方面所指的生物毒性顯著的重金屬主要包括Cd、Pb、Cr、As 和 Hg。表 1表明，由于商品有機肥的原料來源較為復(fù)雜，不同種類的商品有機肥中重金屬含量差異較大，從痕量到千分之幾，商品雞糞中 Cd、Pb 和 Cr 含量相對較高，Hg 相對較低；商品豬糞中 Cd 和 As 含量相對較高，Pb 和 Cr 含量相對較低；其它商品有機肥中 Hg 含量相對較高，Cd、Pb 和 As 含量相對較低。商品雞糞和商品豬糞中 Cd含量較其它商品有機肥平均均高 36.4%；商品雞糞中Pb 含量較商品豬糞和其它商品有機肥平均均高出 2.4倍；商品雞糞中 Cr 含量較商品豬糞和其它商品有機肥平均分別高出 12.9 和 1.7 倍，其它商品有機肥中Cr 含量較商品豬糞平均高出 4.1 倍；商品雞糞和商品豬糞中 As 含量較其它商品有機肥平均分別高13.2% 和 24.5%；其它商品有機肥中 Hg 含量較商品雞糞和商品豬糞平均分別高 29.4% 和 15.8%。

按照我國現(xiàn)有的 NY525-2012 有機肥料中重金屬限量標準，在采取的 29 個商品雞糞中，有 3 個樣品Cd 超標，5 個樣品 Pb 超標，5 個樣品 Cr 超標，As和 Hg 在所測定的樣品中均不超標，商品雞糞中 Cd、Pb 和 Cr 超標率分別為 10.3%、17.2% 和 17.2%；在采取的 15 個商品豬糞中，有 3 個樣品 Cd 超標，1個樣品 As 超標，Pb、Cr 和 Hg 在所測定的樣品中均不超標，商品豬糞中 Cd 和 As 超標率分別為 20.0%和 6.7%；在采取的 82 個其它商品有機肥中，有 2 個樣品 Cd 超標，11 個樣品 Cr 超標，2 個樣品 As 超標，2 個樣品 Hg 超標，Pb 在所測定的樣品中不超標，其它商品有機肥中 Cr、Cd、As 和 Hg 超標率分別為 13.4%、2.4%、2.4% 和 2.4%。

2.1.2 有機廢棄物中生物毒性顯著的重金屬含量 從表 2 可以看出，不同種類的有機廢棄物物中重金屬含量差異較大，雞糞和羊糞中 Cd 含量均值相對較高，較豬糞、牛糞和其它有機廢棄物平均高出40.0%～128.6%；牛糞中 Hg 含量均值相對較高，較雞糞、豬糞、羊糞和其它有機廢棄物平均高出 66.7%～172.7%；其它有機廢棄物中 Cr 和 As 含量均值相對較高，Cr 含量較雞糞、豬糞、牛糞、羊糞平均高出98.5%～149.5%，As 含量較雞糞、豬糞、牛糞、羊糞平均高出 43.4%～419.0%。

參考我國現(xiàn)有的 NY525-2012 有機肥料中重金屬限量標準，對有機廢棄物中重金屬含量進行分析比較，在采取的 85 個雞糞中，有 2 個樣品 Cd 超標，6個樣品 As 超標，2 個樣品 Hg 超標，Pb 和 Cr 在所測定的樣品中均不超標，雞糞中 Cd、As 和 Hg 超標率分別為 2.4%、7.1% 和 2.4%；在采取的 65 個豬糞中，有 1 個樣品 Cd 超標，2 個樣品 Pb 超標，10 個樣品 As 超標，1 個樣品 Hg 超標，Cr 在所測定的樣品中不超標，豬糞中 Cd、Pb、As 和 Hg 超標率分別為 1.5%、3.1%、15.4% 和 1.5%；在采取的 59 個牛糞中，有 1 個樣品 Cd 超標，1 個樣品 Hg 超標，Pb、Cr 和 As 在所測定的樣品中均不超標，牛糞中Cd 和 Hg 超標率分別為 1.7% 和 1.7%；在采取的 24個羊糞中，有 3 個樣品 Cd 超標，Pb、Cr、As 和 Hg在所測定的樣品中均不超標，羊糞中 Cd 超標率為12.5%；在采取的 22 個其它有機廢棄物中，有 1 個樣品 Cr 超標，3 個樣品 As 超標，Cd、Pb 和 Hg 在所測定的樣品中均不超標，其它有機廢棄物中 Cr 和As 超標率分別為 4.5% 和 13.6%。

2.1.3 商品有機肥和有機廢棄物中具有毒性的重金屬Cu 和 Zn 的含量 不同種類的商品有機肥中 Cu 和 Zn含量差異較大 (表 1)，Cu 和 Zn 含量以商品豬糞較高，商品雞糞次之，其它商品有機肥較低，商品豬糞中 Cu 含量較商品雞糞和其它商品有機肥平均分別高 75.8% 和 175.9%，商品豬糞中 Zn 含量較商品雞糞和其它商品有機肥平均分別高 14.9% 和 78.4%。

表1 商品有機肥中重金屬的含量 (mg/kg，干基)Table 1 Heavy metal contents in commercial organic fertilizers

不同種類的有機廢棄物中 Cu 和 Zn 含量差異很大 (表 2)，Cu 和 Zn 含量以豬糞較高，雞糞次之，牛糞、羊糞和其它有機廢棄物較低，豬糞中 Cu 含量較雞糞、牛糞、羊糞和其它有機廢棄物平均分別高出3.9、8.0、9.4 和 5.9 倍，豬糞中 Zn 含量較雞糞、牛糞、羊糞和其它有機廢棄物平均分別高出 1.1、4.2、4.7 和 3.0 倍。

2.1.4 商品有機肥和有機廢棄物中重金屬含量差異商品有機肥中 Pb 含量大幅高于有機廢棄物，Cr 含量遠高于有機廢棄物，Pb 和 Cr 含量平均分別為 34.3和 165.2 mg/kg (n = 126)，較有機廢棄物平均分別高出 97.1% 和 10.4 倍；有機廢棄物中 Cu 和 Zn 含量均大幅高于商品有機肥，Cu 和 Zn 含量平均分別為239.3 和 387.6 mg/kg (n = 255)，較商品有機肥平均分別高出 95.8% 和 48.7%；商品有機肥和有機廢棄物中 Cd、As 和 Hg 含量均值差異均較小。

表2 有機廢棄物中重金屬的含量 (mg/kg，干基)Table 2 Heavy metal contents in organic wastes

按照我國現(xiàn)有的 NY525–2012 有機肥料中重金屬限量標準，在采取的 126 個商品有機肥中，有 8個樣品 Cd 超標，5 個樣品 Pb 超標，16 個樣品 Cr 超標，3 個樣品 As 超標，2 個樣品 Hg 超標，Cd、Pb、Cr、As 和 Hg 超標率分別為 6.3%、4.0%、12.7%、 2.4% 和 1.6%；在采取的 255 個有機廢棄物中，有 7個樣品 Cd 超標，2 個樣品 Pb 超標，1 個樣品 Cr 超標，19 個樣品 As 超標，4 個樣品 Hg 超標，Cd、Pb、Cr、As 和 Hg 超標率分別為 2.7%、0.8%、0.4%、7.5% 和 1.6%。

2.2 商品有機肥和有機廢棄物中養(yǎng)分狀況

2.2.1 商品有機肥中養(yǎng)分和有機質(zhì)含量 由表 3 可以看出，不同種類的商品有機肥中氮磷鉀和有機質(zhì)含量差異較大。商品豬糞中全磷 (P2O5) 含量、有機質(zhì)含量和 C/N 比值均相對較高，全磷 (P2O5) 含量 (平均32.6 g/kg) 較商品雞糞和其它商品有機肥平均分別高出 39.9% 和 35.3%，有機質(zhì)含量 (平均 41.0%) 較商品雞糞和其它商品有機肥平均分別高出 20.9% 和 19.9%，C/N 比值 (平均 16.0) 較商品雞糞和其它商品有機肥平均分別高出 15.9% 和 15.1%；其它商品有機肥中全氮 (N) 含量、全鉀 (K2O) 含量、養(yǎng)分 (N + P2O5+ K2O) 總含量和 C/P 比值均相對較高，全氮含量 (平均36.7 g/kg) 較商品雞糞和商品豬糞平均分別高出 1.0倍和 52.9%，全鉀含量 (平均 26.0 g/kg) 較商品雞糞和商品豬糞平均分別高出 22.6% 和 46.1%，養(yǎng)分總含量 (平均 86.7 g/kg) 較商品雞糞和商品豬糞平均分別高出 38.3% 和 16.5%，C/P 比值 (平均 36.2) 較商品雞糞和商品豬糞平均分別高出 42.5% 和 23.5%。

表3 商品有機肥中養(yǎng)分、有機質(zhì)、pH 和電導(dǎo)率統(tǒng)計特征值 (干基)Table 3 Statistics of nutrients, organic matter, pH and EC in commercial organic fertilizers (Dry matter)

2.2.2 有機廢棄物中養(yǎng)分和有機質(zhì)含量 由表 4 可以看出，不同種類的有機廢棄物中氮磷鉀和有機質(zhì)含量存在較大差異。雞糞和豬糞中全氮含量、全磷含量和養(yǎng)分總含量均相對較高，全氮含量 (平均 21.6～25.0 g/kg) 較牛糞、羊糞和其它有機廢棄物平均分別高出 47.9%～71.2%、25.6%～45.3% 和 13.7%～31.6%，全磷含量 (平均 35.7～47.4 g/kg) 較牛糞、羊糞和其它有機廢棄物平均分別高出 1.2～1.9 倍、1.7～ 2.6 倍和 77.7%～1.3 倍，養(yǎng)分總含量 (平均 82.7～84.5 g/kg) 較牛糞、羊糞和其它有機廢棄物平均分別高出 85.0%～89.0%、62.8%～66.3% 和 38.5%～41.5%；雞糞、羊糞和其它有機廢棄物中全鉀含量相對較高，平均含量在 20.6～21.7 g/kg 之間，較豬糞和牛糞平均分別高出 33.8%～40.9% 和 48.2%～56.1%；豬糞、牛糞和羊糞中有機質(zhì)含量相對較高，在 54.4%～57.4% 之間，較雞糞和其它有機廢棄物平均分別高出 29.2%～36.3% 和 49.0%～57.3%；牛糞中 C/N 比值相對較高，其次是其它有機廢棄物和羊糞，雞糞和豬糞中 C/N 比值相對較低，牛糞中 C/N比值較其它有機廢棄物、羊糞、雞糞和豬糞平均分別高出 12.7%、27.0%、1.2 倍和 56.6%；牛糞和羊糞中 C/P 比值相對較高，其次是其它有機廢棄物，雞糞和豬糞中 C/P 比值相對較低，牛糞和羊糞中 C/P比值較其它有機廢棄物、雞糞和豬糞平均分別高出42.6%～48.1%、2.5～2.7 倍和 2.5～2.7 倍。

表4 有機廢棄物中養(yǎng)分、有機質(zhì)、pH 和鹽分的統(tǒng)計特征值 (干基)Table 4 Statistics of nutrients, organic matter, pH and electrical conductivity in organic wastes (Dry matter)

2.2.3 商品有機肥與有機廢棄物中養(yǎng)分和有機質(zhì)含量的差異 商品有機肥中全氮含量、全鉀含量和養(yǎng)分總含量均高于有機廢棄物，全氮含量、全鉀含量和養(yǎng)分總含量平均分別為 31.0、23.9 和 79.8 g/kg (n = 126)，較有機廢棄物平均分別高出 51.2%、32.0% 和15.0%；有機廢棄物中全磷含量、有機質(zhì)含量、C/N比值和 C/P 比值均高于商品有機肥，全磷含量、有機質(zhì)含量、C/N 比值和 C/P 比值平均分別為 30.8 g/kg、49.4%、17.3 和 37.9 (n = 255)，較商品有機肥平均分別高出 23.7%、41.5%、22.7% 和 15.2%。

2.2.4 商品有機肥和有機廢棄物中 pH 值差異 表 3和表 4 顯示，商品有機肥的 pH 值 (平均 6.8，n = 126)低于有機廢棄物 (平均 7.4，n = 255)。商品有機肥中商品雞糞的 pH 值 (平均 7.4) 高于商品豬糞和其它商品有機肥 (平均分別為 6.7 和 6.6)。有機廢棄物中羊糞的 pH 值相對較高，平均為 7.9；雞糞、豬糞、牛糞和其它有機廢棄物的 pH 值均值在 7.3～7.5 之間。

2.3 商品有機肥和有機廢棄物中鹽分狀況

由表 3 和表 4 可見，商品有機肥的 EC 值 (平均23.5 mS/cm，n = 126) 遠高于有機廢棄物 (平均 7.7 mS/cm，n = 255)。商品有機肥中，其它商品有機肥的 EC 值很高，其次是商品豬糞，商品雞糞的 EC 值相對較低，其它商品有機肥的 EC 值 (平均 28.6 mS/cm) 較商品豬糞和商品雞糞平均分別高出 60.6%和 1.3 倍。有機廢棄物中，雞糞和其它有機廢棄物的EC 值相對較高 (平均 9.4～9.7 mS/cm)，其次是羊糞，豬糞和牛糞的 EC 值相對較低，雞糞和其它有機廢棄物的 EC 值較羊糞、豬糞和牛糞平均分別高出19.0%～22.8%、44.6%～49.2% 和 59.3%～64.4%。

3 討論

3.1 商品有機肥和畜禽糞便中重金屬含量差異

本研究表明，商品雞糞和商品豬糞中 Cd 超標率分別達到 10.3% 和 20.0%，明顯高于雞糞和豬糞 (超標率分別為 2.4% 和 1.5%)；商品有機肥中 Pb、Cr 含量遠高于有機廢棄物，較有機廢棄物平均分別高出97.1% 和 10.4 倍。畜禽糞便商品有機肥中除主要原料畜禽糞便含有較高含量的重金屬外，其生產(chǎn)工藝流程中加入的粘結(jié)劑、無機肥料等物料也含有一定量的重金屬，這可能是造成商品有機肥中重金屬含量明顯高于有機廢棄物的重要原因。商品雞糞或商品豬糞的主要原料是雞糞或豬糞，還含有化肥、其它畜禽糞便、工農(nóng)業(yè)有機廢棄物 (如秸稈、蘑菇渣、酒渣等)，以及草 (泥) 碳等中的一種或幾種原料；其它商品有機肥主要原料不夠明確，來源更為復(fù)雜。劉榮樂等[14]調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，商品有機肥中重金屬含量與生產(chǎn)原料中重金屬含量呈顯著正相關(guān)。譚曉冬等[24]調(diào)查指出，重金屬 Cd 含量以畜禽糞便為原料生產(chǎn)的商品有機肥高。程旭艷等[25]研究顯示，以豬糞為主要生產(chǎn)原料的商品有機肥中重金屬均值最高。商品有機肥大多是經(jīng)過簡單的發(fā)酵、脫水、包裝就出售了，沒有對重金屬進行鈍化或者去除的過程。商品有機肥，特別是商品雞糞和豬糞 Cd、Pb、Cr 含量顯著高于未經(jīng)商品化的雞糞和豬糞，說明商品化后，重金屬在一定程度上積累，增加了環(huán)境風(fēng)險。因此，商品有機肥、有機廢棄物在施用量上應(yīng)該有不同的要求。

畜禽糞便等有機廢棄物及以畜禽糞便為主要原料生產(chǎn)的商品有機肥中重金屬含量直接影響農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)。隨著規(guī)?；?、集約化畜牧業(yè)的發(fā)展，各種微量元素添加劑的使用也越來越廣泛。為了防治畜禽疾病、促進畜禽生長和提高飼料利用率，在配合飼料中添加銅、鋅、砷等重金屬元素在世界各國較為普遍，畜禽飼料添加高劑量的微量元素以及畜禽對微量重金屬元素低吸收利用率是造成畜禽糞便中重金屬含量超標或明顯增加的重要原因。因此，必須加強畜牧養(yǎng)殖法規(guī)和飼料檢驗方面的管理，從源頭減少重金屬進入農(nóng)業(yè)的機會，減少養(yǎng)殖業(yè)帶來的環(huán)境污染。另外，商品有機肥中的重金屬含量還可能受所加入的粘結(jié)劑、無機肥料等物料的影響，須控制這些物料中重金屬含量和選擇重金屬含量低的物料。

3.2 畜禽糞便中 Cu 和 Zn 含量變化

Cu、Zn 既是作物必需的微量元素，也是重金屬元素。作物對 Cu、Zn 需要量不高，但對作物的生長發(fā)育至關(guān)重要，如果過量會對作物造成損害，甚至使作物產(chǎn)品中含量超標，對人體健康構(gòu)成威脅。我國現(xiàn)有的 NY525-2012 有機肥料中重金屬限量標準對Cu 和 Zn 沒有制定相應(yīng)的限量，但我國對土壤中重金屬 Cu 和 Zn 含量制定了相應(yīng)的限量標準。我國菜田尤其是設(shè)施菜田土壤總 Cu 和總 Zn 含量呈明顯積累的趨勢[26]，長期施用畜禽糞便有機肥會在土壤中積累而具有超過土壤環(huán)境質(zhì)量標準中 Cu 和 Zn 限量的風(fēng)險。菜田尤其是設(shè)施菜田土壤總 Cu 和總 Zn 積累與當(dāng)前畜禽糞便中 Cu 和 Zn 含量大幅增加有關(guān)。從表 5 可以看到，現(xiàn)在的畜禽糞便與傳統(tǒng)有機肥已經(jīng)大不相同，尤其是雞糞和豬糞中 Cu、Zn 含量遠高于20 世紀 90 年代初。與 20 世紀 90 年代初和 2005 年結(jié)果相比，當(dāng)前雞糞中 Cu 含量分別增加 1.5 倍和45.0%，Zn 含量分別增加 1.3 倍和 18.5%；當(dāng)前豬糞中 Cu 含量分別增加 16.2 倍和 42.7%，Zn 含量分別增加 4.7 倍和 19.7%；當(dāng)前牛糞中 Cu 含量分別增加1.7 倍和 54.8%，Zn 含量分別增加 51.9% 和 0.3%；當(dāng)前羊糞中 Cu 含量分別增加 40.4% 和 1.2 倍，Zn 含量分別增加 23.7% 和 10.8%。因此，開展商品有機肥和有機廢棄物中 Cu 和 Zn 限量標準的研究和制定，對規(guī)范和指導(dǎo)商品有機肥的安全生產(chǎn)，對發(fā)展無公害食品和綠色食品生產(chǎn)至關(guān)重要，是保障從農(nóng)田到餐桌的全過程監(jiān)控的技術(shù)保障。

表5 畜禽糞便中重金屬 Cu 和 Zn 含量演變情況(mg/kg，干基)Table 5 Changes of the contents of heavy metals (Cu and Zn) in main animal manures

3.3 不同商品有機肥和畜禽糞便中養(yǎng)分和有機質(zhì)含量差異

有機肥料中氮、磷、鉀、有機質(zhì)等含量豐富，利用好畜禽糞便有機肥及以畜禽糞便為主要原料生產(chǎn)的商品有機肥不但可以有效減少化肥用量，還能增加土壤有機質(zhì)，實現(xiàn)減肥增效和農(nóng)田可持續(xù)利用。但是豬糞、雞糞、商品豬糞和商品雞糞中磷含量較高，氮磷比例 (N∶P2O5) 平均分別為 1∶2.19、1∶1.44、1∶1.36 和 1∶1.27 (表 3、表 4)，因此施用豬糞、雞糞有機肥時要考慮其中的養(yǎng)分，注意氮磷鉀養(yǎng)分的平衡，采用以磷素平衡為參考基礎(chǔ)的有機肥用量推薦方法，以防止有機肥過量施用造成土壤磷素積累和面源污染。

本研究還表明，不同種類的有機廢棄物中有機質(zhì)含量存在較大差異，牛糞、羊糞和豬糞中有機質(zhì)含量相對較高，在 54.4%～57.4% 之間，較雞糞和其它有機廢棄物平均分別高出 29.2%～36.3% 和 49.0%～57.3%；牛糞中 C/N 比值相對較高，較豬糞、雞糞、羊糞和其它有機廢棄物平均分別高出 56.6%、1.2倍、27.0% 和 12.7%。目前我國菜田一般施用的有機肥以雞糞、豬糞為主，此類肥料含速效性養(yǎng)分多，纖維素較少，分解速度快，對土壤腐殖質(zhì)形成貢獻有限。蔬菜種植過程中大量施用化肥和不合理施用有機肥，從而導(dǎo)致我國主要菜區(qū)土壤有機質(zhì)含量普遍較低，土壤 C/N 比下降，土壤環(huán)境惡化[27–28]。因此，對于種植年限較長的溫室和大棚，要在增施有機肥的基礎(chǔ)上，增施含纖維素較多的作物秸稈、牛糞、羊糞等，協(xié)調(diào)好菜田土壤養(yǎng)分與能量間 (土壤C/N 比) 的平衡，改善土壤質(zhì)量，抑制土壤次生鹽漬化，以保持溫室和大棚的高效生產(chǎn)和持續(xù)利用。

4 結(jié)論與建議

1) 按照我國現(xiàn)有的 NY525-2012 有機肥料中重金屬限量標準，商品雞糞以 Cd、Pb 和 Cr 超標為主，超標率分別為 10.3%、17.2% 和 17.2%；商品豬糞以Cd 和 As 超標為主，超標率分別為 20.0% 和 6.7%；其它商品有機肥以 Cr 超標為主，超標率為 13.4%。豬糞、雞糞、其它有機廢棄物以 As 超標為主，超標率分別為 15.4%、7.1% 和 13.6%；羊糞以 Cd 超標為主，超標率為 12.5%。

2) 商品有機肥中全氮含量、全鉀含量和氮磷鉀總含量高于有機廢棄物，有機廢棄物中全磷含量、有機質(zhì)含量、C/N 比值和 C/P 比值高于商品有機肥。商品有機肥中，商品豬糞的全磷含量、有機質(zhì)含量和 C/N 比值相對較高，其它商品有機肥的全氮含量、全鉀含量、氮磷鉀總含量和 C/P 比值相對較高；有機廢棄物中，雞糞和豬糞的全氮含量、全磷含量和氮磷鉀總含量相對較高，雞糞、羊糞和其它有機廢棄物的全鉀含量相對較高，豬糞、牛糞和羊糞的有機質(zhì)含量相對較高，牛糞的 C/N 比值相對較高，牛糞和羊糞的 C/P 比值相對較高。

3) 商品有機肥的 EC 值遠高于有機廢棄物，商品有機肥中其它商品有機肥的 EC 值很高，其次是商品豬糞，商品雞糞的 EC 值相對較低；有機廢棄物中雞糞和其它有機廢棄物的 EC 值相對較高，其次是羊糞，豬糞和牛糞的 EC 值相對較低。

畜禽糞便有機肥及以畜禽糞便為主要原料生產(chǎn)的商品有機肥既是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)，又是環(huán)境污染因子，不合理利用就會污染農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境。商品有機肥和有機廢棄物的重金屬、養(yǎng)分和鹽分含量特點要求在施用時注意選擇合適的種類及其含量狀況，安全合理地施用，避免過高投入某一種養(yǎng)分或過多帶入某一種重金屬元素，造成養(yǎng)分失衡及環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品污染。因此，有必要開展商品有機肥和有機廢棄物高效安全施用和長期監(jiān)測方面的研究，包括養(yǎng)分釋放和重金屬積累特點、安全用量與土壤年承載量，以及替代化肥的模式和比例，從而為商品有機肥和有機廢棄物的科學(xué)施用和無公害食品生產(chǎn)提供依據(jù)。

致謝：商品有機肥和有機廢棄物樣品采取由國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系各綜合試驗站站長負責(zé)，其他崗位專家參與并給予了指導(dǎo)，在此一并感謝。

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Status of heavy metals, nutrients, and total salts in commercial organic fertilizers and organic wastes in China

HUANG Shao-wen, TANG Ji-wei*, LI Chun-hua*
( Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China )

【Objectives】Heavy metals, nutrients, and EC (electrical conductivity) in commercial organic fertilizers and organic wastes in main vegetable production regions of China were evaluated to provide a scientificbasis for high-efficiency and safe vegetable fertilizer recommendation, and soil quality improvement.【Methods】About 126 representative samples of commercial organic fertilizers and 255 samples of organic wastes were collected from the main vegetable production regions, including 6 provinces (municipalities) of northern China and 12 provinces (municipalities) of southern China. The sampling periods were in early January of 2014, and status of heavy metals, nutrients, and EC in three types of commercial organic fertilizers and five types of organic wastes were investigated in this study.【Results】1) According to the China NY525–2012 maximum limits for heavy metals in commercial organic fertilizers, the percentage of the samples exceeding the limitation was respectively 10.3% for Cd, 17.2% for Pb and 17.2% for Cr in commercial chicken fertilizers, 20.0% for Cd and 6.7% for As in commercial pig fertilizers, 13.4% for Cr, 2.4% for Cd, 2.4% for As and 2.4% for Hg in other commercial organic fertilizers, 2.4% for Cd, 7.1% for As and 2.4% for Hg in chicken manures, 1.5% for Cd, 3.1% for Pb, 15.4% for As and 1.5% for Hg in pig manures, 1.7% for Cd and 1.7% for Hg in cattle manures, 12.5% for Cd in sheep manures, and 4.5% for Cr and 13.6% for As in other organic manures. Present livestock and poultry dungs were greatly different with traditional organic fertilizers, and compared with the results investigated in 1990s especially, the contents of total Cu and total Zn in chicken and pig manures increased by 1.5–16.2 and 1.3–4.7 times, respectively. 2) The contents of N, K2O, and total nutrients (N+P2O5+K2O) in commercial organic fertilizers were 51.2%, 32.0% and 15.0% higher than those in organic wastes, respectively, whereas the contents of P2O5and OM (organic matter), and ratios of C/N and C/P in organic wastes were 23.7%, 41.5%, 22.7% and 15.2% higher than those in commercial organic fertilizers. For commercial organic fertilizers, relatively higher values were found for the contents of P2O5and OM, and ratios of C/N in commercial pig fertilizers, and for the contents N, K2O and total nutrients, and ratios of C/P in other commercial organic fertilizers. For organic wastes, relatively higher values were observed for the contents of N, P2O5and total nutrients in chicken and pig manures, for the contents of K2O in chicken and sheep manures, and other organic manures, for the contents of OM in pig, cattle and sheep manures, for ratios of C/N in cattle manures, and for ratios of C/P in cattle and sheep manures. 3) EC values in commercial organic fertilizers (averaged 23.5 mS/cm, n = 126) were 3.1 times as high as that in organic wastes (averaged 7.7 mS/cm, n = 255). For commercial organic fertilizers, EC values were relatively higher in other commercial organic fertilizers, medium in commercial pig fertilizers, whereas relatively lower in commercial chicken fertilizers. For organic wastes, EC values were relatively higher in chicken manures and other organic manures, medium in sheep manures, whereas relatively lower in pig and cattle manures.【Conclusion】The main heavy metals in the contents beyond the limitation were Cd, Pb and Cr in commercial chicken fertilizers, Cd and As in commercial pig fertilizers, Cr in other commercial organic fertilizers, As in pig manures, chicken manures and other organic manures, and Cd in sheep manures. The contents of N, K2O, and total nutrients were respectively higher for commercial organic fertilizers compared with organic wastes, whereas the contents of P2O5and OM, and ratios of C/N and C/P were respectively higher for organic wastes compared with commercial organic fertilizers. EC values in commercial organic fertilizers were much higher than those in organic wastes.

commercial organic fertilizers; organic wastes; heavy metals; nutrients; salinity

2016–05–11接受日期：2016–09–12

國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD0201000）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-25-C-11）；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程協(xié)同創(chuàng)新任務(wù)（CAAS-XTCX2016003）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201203095）資助。

黃紹文（1964—），男，湖南桃源人，研究員，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事蔬菜營養(yǎng)與高效安全施肥研究。

* 通信作者 Tel: 010-82108662, E-mail: tang-jiwei@163.com；Tel: 010-82108653, E-mail: lichunhua@caas.cn