周昌敏，白翠華，羅東林，朱陸偉，王 偉，謝耀如，姚麗賢

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642）

【研究意義】荔枝是一種廣受歡迎的鮮食水果，消費(fèi)者對(duì)荔枝果品的質(zhì)量和食用安全更為關(guān)注和敏感。荔枝生產(chǎn)中普遍施用有機(jī)肥，其中以禽畜糞肥最為常見[1]。由于近年在蔬菜作物上的大部分研究均認(rèn)為施用禽畜糞肥會(huì)提高蔬菜重金屬含量，社會(huì)上出現(xiàn)荔枝果實(shí)會(huì)被禽畜糞肥中重金屬污染的觀點(diǎn)，部分荔枝種植戶甚至拒絕施用糞肥。因此，研究禽畜糞肥中金屬在荔枝果實(shí)的累積及對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響，回答含金屬糞肥能否在荔枝上施用的疑問，并促進(jìn)糞肥在荔枝的合理安全施用，具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】為了防治禽畜疾病、促進(jìn)禽畜生長和提高飼料報(bào)酬，禽畜飼料中通常添加微量元素（金屬元素）添加劑。然而，由于禽畜對(duì)金屬的利用率較低，大部分金屬隨糞尿排出，導(dǎo)致禽畜糞中金屬殘留較高[2-6]。而且，糞肥中的金屬主要以可提取態(tài)存在，生物有效性和移動(dòng)性較高[7-8]。施用含金屬殘留的禽畜糞，可顯著提高蔬菜的Cu、Zn、As、Cd等含量[8-12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前施用含金屬的禽畜糞對(duì)作物吸收累積金屬影響的研究，主要集中在蔬菜作物上，罕見在多年生木本果樹作物上的報(bào)道。荔枝是我國最重要的熱帶亞熱帶果樹，樹體吸收和果實(shí)累積來自糞肥的金屬的能力尚不清楚。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究采集含有高金屬殘留的豬糞，在華南地區(qū)典型荔枝園連續(xù)施用3年，以明確荔枝果實(shí)品質(zhì)及金屬含量隨豬糞施用量及施用年限提高的變化，為高金屬殘留的糞肥能否在荔枝上施用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015—2018年在廣州市增城區(qū)荔城街東林果場(chǎng)（113°45′56.32″E、23°14′33.85″N）進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類型為赤紅壤，質(zhì)地為砂質(zhì)黏壤土，土壤pH為4.2±（0.2），有機(jī)質(zhì)含量14.1（±0.2） g/kg，堿解氮 44.9（±1.2） mg/kg，有效磷1.0（±0.2） mg/kg，速效鉀 23.0（±1.0） mg/kg，有效鈣 93.6（±1.6） mg/kg，有效鎂7.7（±0.2） mg/kg，有效鐵 26.6（±1.2） mg/kg，有效錳 1.2（±0.1） mg/kg，有效銅 0.8（±0.1） mg/kg，有效鋅 0.9（±0.2） mg/kg。該園土壤酸性強(qiáng)，土壤肥力整體較低。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用豬糞每年均采集于肇慶市四會(huì)區(qū)龍莆鎮(zhèn)某豬場(chǎng)。豬糞不添加其他物質(zhì)，約堆漚1個(gè)月后施用。堆漚后豬糞基本性質(zhì)見表1。

表1 2015—2018年所用豬糞基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physicochemical properties of pig manure used during 2015-2018

供試?yán)笾ζ贩N為妃子笑，樹齡15年，種植密度5 m×5 m。選取大致等高種植、長勢(shì)基本一致的荔枝樹作為試驗(yàn)樹。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)豬糞用量處理，分別為0（CK）、20、40、80 kg/株，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)2株樹。2015—2018年，每年采果后在每株樹滴水線下挖3～4條施肥溝，在施用等量復(fù)合肥的基礎(chǔ)上，按不同處理施入經(jīng)堆漚的豬糞。試驗(yàn)樹的田間管理措施與生產(chǎn)完全一致。

1.4 樣本采集和測(cè)試

在每年果實(shí)集中收獲期，在每株樹不同方位采集果實(shí)80個(gè)，以兩株樹的果實(shí)合并作為1個(gè)重復(fù)的樣本。果實(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室后再次混勻，馬上將果皮、果肉和果核剝離。用攪拌機(jī)將果肉制為勻漿，用WYT（0～80%）手持糖量計(jì)測(cè)定果肉固形物含量，用費(fèi)林試劑法測(cè)定可溶性糖含量，用中和滴定法測(cè)定可滴定酸含量，用pH計(jì)測(cè)定果肉勻漿pH值。同時(shí)，果肉鮮樣均用硝酸-高氯酸消解法消解，然后用原子吸收分光光度法測(cè)定Fe、Mn、Cu 和 Zn 含量[13]。

2016年，果實(shí)游離氨基酸用茚三酮柱后衍生法測(cè)定。果肉用酸水解法進(jìn)行前處理，過濾后直接上機(jī)測(cè)定游離氨基酸含量[14]。所用氨基酸分析儀為日立L-8900型，配備色譜柱為日立855-4507型。檢測(cè)條件：柱溫為程序變溫，反應(yīng)柱溫為135℃；檸檬酸（鋰）pH緩沖液梯度洗脫，流速為洗脫泵0.35 mL/min，衍生泵為0.30 mL/min；檢測(cè)波長為570 nm+440 nm，分析時(shí)間為148 min。檢出的氨基酸包括風(fēng)味氨基酸、γ-氨基丁酸等共28種，其中，天冬氨酸+賴氨酸+谷氨酸為鮮味氨基酸，甘氨酸+丙氨酸+蘇氨酸+絲氨酸+組氨酸+脯氨酸為甜味氨基酸，纈氨酸+蛋氨酸+異亮氨酸+亮氨酸+精氨酸為苦味氨基酸，酪氨酸+苯丙氨酸為芳香族氨基酸，總游離氨基酸則為所有檢出氨基酸之和。另外，果皮和果核經(jīng)105℃殺青、70℃烘干后粉碎制樣，用硝酸-高氯酸消解法消解，然后用原子吸收分光光度法測(cè)定Fe、Mn、Cu和Zn含量。

2017年，用便攜式光合儀（美國PP Systems公司，TPS-2型）測(cè)定果實(shí)膨大期葉片光合作用參數(shù)，包括蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率和胞間CO2濃度。

2018年，用果皮和果核鮮樣測(cè)定Fe、Mn、Cu和Zn含量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行處理并作圖，用SAS 9.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用Duncan's法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同豬糞用量處理對(duì)荔枝葉片光合作用的影響

荔枝果實(shí)膨大期葉片光合參數(shù)測(cè)定結(jié)果（表2）顯示，與不施用豬糞的對(duì)照相比，3個(gè)施用豬糞處理均不同程度降低葉片蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，但處理間胞間CO2濃度差異未達(dá)顯著水平。施用豬糞雖然有降低葉片凈光合速率的趨勢(shì)，但處理間差異也未達(dá)顯著水平。這表明施用豬糞整體上對(duì)荔枝葉片光合作用影響并不大。

2.2 不同豬糞用量處理對(duì)荔枝果實(shí)品質(zhì)的影響

3年荔枝果實(shí)品質(zhì)測(cè)定結(jié)果（表3）表明，同一年份不同處理的果實(shí)可溶性固形物含量差別不大，果實(shí)pH、可溶性糖、可滴定酸含量、糖酸比雖然在某一年份存在差異，但3年間不同處理上述品質(zhì)指標(biāo)的變化差異并不相同，未表現(xiàn)出明顯一致的規(guī)律。然而，不同年份間的果實(shí)品質(zhì)數(shù)據(jù)差異顯著，果實(shí)pH呈現(xiàn)逐年遞增，而可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸含量呈逐年降低的規(guī)律。整體而言，豬糞用量對(duì)某一年的荔枝果實(shí)品質(zhì)影響不大，但年份間的品質(zhì)差異顯著。

表2 果實(shí)膨大期不同豬糞用量處理荔枝葉片光合作用參數(shù)（2017）Table 2 Photosynthetic parameters of litchi leaf at fruit swelling stage with various pig manure consumption (2017)

表3 不同豬糞用量處理荔枝果實(shí)品質(zhì)Table 3 Fruit quality of litchi in treatments with various pig manure consumption

游離氨基酸含量是評(píng)價(jià)水果及水果加工品的重要依據(jù)[15-16]。2016年果實(shí)游離氨基酸含量測(cè)定結(jié)果表明，不同處理果肉鮮味氨基酸、苦味氨基酸和芳香族氨基酸含量均未具有統(tǒng)計(jì)意義的差異（表4）。與對(duì)照相比，除施用豬糞20 kg/株提高果肉甜味氨基酸含量的作用未達(dá)顯著水平外，施用豬糞40和80 kg/株均顯著提高甜味氨基酸含量；-氨基丁酸含量則以40 kg/株處理最高，明顯高于對(duì)照及20 kg/株處理，顯著高于80 kg/株處理；不同處理的果肉總游離氨基酸含量雖然仍以40 kg/株處理最高，但處理間的差異均未達(dá)顯著水平。整體而言，施用40 kg/株豬糞可提高果實(shí)風(fēng)味，如豬糞用量進(jìn)一步提高，則反而未觀察到這種作用。

表4 不同豬糞用量處理荔枝果實(shí)總游離氨基酸及風(fēng)味氨基酸含量（mg/mL）Table 4 Flavor amino acid and total free amino acid contents in litchi fruits with various pig manure consumption(mg/mL)

2.3 不同豬糞用量處理對(duì)荔枝果實(shí)金屬含量的影響

荔枝果肉金屬含量測(cè)定結(jié)果顯示，連續(xù)3年施用豬糞，僅2017年處理間果肉Mn含量存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異，但果肉Mn含量未隨豬糞用量的增加而提高；其他年份施用豬糞處理果肉的Fe、Mn、Cu、Zn含量與對(duì)照差別不大，果肉4種金屬含量與豬糞用量也未表現(xiàn)出密切關(guān)系（圖1）。

荔枝果肉金屬含量方差分析結(jié)果顯示，雖然不同處理間果肉Fe含量差異達(dá)到顯著水平，但果肉Fe含量并未隨豬糞用量的增加而顯著提高；不同處理果肉Mn、Cu、Zn含量差別不大（表5）。另外，除果肉Cu含量外，不同年份果肉Fe、Mn、Zn含量均存在顯著差異。然而，僅有果肉Zn含量隨豬糞施用年限的增加而提高，果肉Fe和Cu含量并未出現(xiàn)同樣的規(guī)律。

表5 不同豬糞用量處理荔枝果肉金屬含量方差分析Table 5 Analysis of variance for metal contents in litchi pulp with various pig manure consumption

圖1 不同豬糞用量處理荔枝果肉金屬含量比較Fig.1 Comparison of metal contents in litchi pulp in treatments with various pig manure consumption

荔枝果皮和果核金屬含量測(cè)定結(jié)果顯示，2015年施用豬糞80 kg/株，2016年荔枝果皮Cu含量、果核Fe和Zn含量均比其他處理顯著提高，對(duì)果皮和果核其他金屬含量影響不大；施用豬糞20和40 kg/株處理果皮和果核的4種金屬含量均與對(duì)照沒有顯著差異（圖2）。連續(xù)施用豬糞3年后，2018年不同處理間僅有果核Fe含量具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異，但Fe含量并未隨豬糞用量的增加而提高；不同處理果皮和果核其他金屬含量均差別不大，但果皮Mn含量有隨豬糞用量增加而提高的趨勢(shì)。

圖2 不同豬糞用量處理荔枝果皮和果核金屬含量Fig.2 Metal contents in litchi peel and seed in treatments with various pig manure consumption

由于糞肥中金屬并未明顯影響荔枝果肉4種金屬含量，而且每年不同處理果肉其他品質(zhì)（pH、可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸含量、糖酸比及游離氨基酸含量）也缺乏某種明顯一致的差別，因此，糞肥中金屬含量對(duì)荔枝果實(shí)品質(zhì)并未產(chǎn)生不良影響。

3 討論

3.1 施用高含量金屬豬糞引起荔枝果實(shí)金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)

我國目前還沒有針對(duì)畜禽糞農(nóng)用的重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)?！缎笄菁S便安全使用準(zhǔn)則》（NY-T 1334-2007）對(duì)畜禽糞的As、Cu和Zn含量作出了限定，對(duì)Fe和Mn含量則未進(jìn)行限定。根據(jù)該準(zhǔn)則規(guī)定的土壤pH水平及作物類別來衡量，本研究所用豬糞Cu含量分別超標(biāo)97.8%（2015）和47.5%（2017），Zn含量分別超標(biāo)146.2%（2015）和6.7%（2016）。我國最新的飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 13078-2017）已將飼料有機(jī)胂添加劑禁用，因此，本研究不對(duì)飼料和雞糞中的As含量進(jìn)行探討。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，即使豬糞中含有數(shù)百甚至數(shù)千mg/kg的Fe、Mn、Cu、Zn，連續(xù)3年施用豬糞并未提高果肉4種金屬含量，對(duì)果皮和果核4種金屬含量也沒有連續(xù)的、明顯一致的影響。這說明來自豬糞的4種金屬難以累積到荔枝果實(shí)，主要原因可能是：（1）荔枝樹體高大，根系吸收的金屬難以長距離運(yùn)輸累積在果實(shí)；（2）果樹每年采果后均進(jìn)行修剪，將原來累積有金屬的結(jié)果母枝剪去，新抽生的秋梢老熟后作為翌年結(jié)果母枝，累積的金屬相對(duì)較少。由于施用糞肥人力成本高，荔枝生產(chǎn)上果農(nóng)較少連續(xù)每年大量施用糞肥，多數(shù)為每隔1年施用糞肥，而且用量通常為數(shù)十千克以內(nèi)。因此，即使禽畜糞中含有較高含量的金屬，常規(guī)施用糞肥顯著提高荔枝果實(shí)金屬含量的風(fēng)險(xiǎn)很低。

3.2 我國食品金屬含量限量標(biāo)準(zhǔn)的變化

我國食品中鐵限量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15200-94）中并沒有針對(duì)水果的限量標(biāo)準(zhǔn)，食品中銅限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 15199-94）中水果Cu限值為≤10 mg/kg，食品中鋅限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 13106-91）中水果Zn限值為≤5 mg/kg。上述標(biāo)準(zhǔn)均已在2011年1月1日廢止。此外，我國一直未出臺(tái)針對(duì)水果Mn含量的限量標(biāo)準(zhǔn)。在我國最新的食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 2762-2017）中，對(duì)水果的Fe、Mn、Cu和Zn含量均未作出限定。由此可見，即使施用含F(xiàn)e、Mn、Cu和Zn殘留較高的雞糞，也不會(huì)出現(xiàn)荔枝果實(shí)被這些金屬污染的問題。

Fe是幾乎所有生物的必需營養(yǎng)元素，它廣泛參與各種代謝過程，如氧氣運(yùn)輸、DNA合成和電子運(yùn)輸?shù)萚17]。世界上有19.7億人患有貧血，其中50%～80%由于缺Fe造成，故缺鐵性貧血成為一個(gè)全球關(guān)注的健康問題[18-19]。植物和動(dòng)物缺Cu和Mn也是一個(gè)世界性問題，尤其在土壤高pH的地區(qū)[20]。另外，世界范圍內(nèi)人體Zn毒害極為罕見，而缺Zn則普遍存在，缺Zn對(duì)人體生長、神經(jīng)發(fā)育和免疫能力均有傷害，由于營養(yǎng)不良及食物Zn有效性低造成的缺Zn健康風(fēng)險(xiǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Zn毒害的風(fēng)險(xiǎn)[21]。因此，施用糞肥提高荔枝果實(shí)Fe、Mn、Cu和Zn含量而影響人體健康的風(fēng)險(xiǎn)極低。

4 結(jié)論

在荔枝上連續(xù)3年以0～80 kg/株的用量施用高含量Fe、Mn、Cu、Zn的豬糞，對(duì)荔枝葉片光合作用和果實(shí)品質(zhì)并沒有明顯一致的影響，果實(shí)中4種金屬含量也未隨豬糞用量的增加或施用年限的增加而提高。因此，即使養(yǎng)殖場(chǎng)禽畜糞肥含有較高金屬殘留，以常規(guī)方式在荔枝上施用，引起荔枝果品質(zhì)量安全問題的風(fēng)險(xiǎn)很低。