污泥肥对油菜品质性状及其重金属累积特征的影响

1、第 卷 第 期 年 月水 土 保 持 学 报 ，污泥肥对油菜品质性状及其重金属累积特征的影响康 少 杰，刘 善 江，李 文 庆，孙 昊，白杨（山东农业大学 资源与环境学院 ，山 东 泰 安 ；北京农林科学 院 植物营养与资源研究所 ，北 京 ）摘 要 ：该文研究了污泥肥对油菜产量 、品质及重金属累积的影响规律 。 结 果 表 明 ：在 适 宜 范 围 内 （污 泥 肥盆 ）污泥肥施用可以明显提高盆栽油菜的产量 ，当污泥肥用量 达 到 盆 时 ，污泥肥对盆栽油菜 产 量的促进作用会明显降低 。 污泥肥比化肥更能促进油菜对 、 营 养 元 素 的 吸 收 ，提高盆栽油菜可溶 性 糖 、还 原 型

2、等相关品质指标 。 污泥肥施用后的油菜硝酸盐含量随污泥肥用量的 增 加 而 减 少 。 油 菜 的 硝酸盐和重金属含量均在相关蔬菜食用安全标准范围内 。关 键 词 ：污 泥 肥 ；产 量 ；品 质 ；重 金 属中 图 分 类 号 ：；文 献 标 识 码 ：文 章 编 号 ：（） ， ， ，（，；， ，） ： （ ）， ， ：；污泥是 污水 处理厂 在净化 生 活污水过程中产生的一种副产品 ，它 含 有 重 金 属 、有机污染物和病原 微 物等 有 害 物 质 ，但同 时 又含有 植 物 生长所需 的各种矿质养分和丰富的有机 物 质 ，所 以 如何充分利用污泥丰富 的 养分 资 源 ，并 尽 可

3、 能 减 少 其 中 有 害 物 质 对 环 境 的 二 次 污 染 是 当 前人们十分关注的问题 ，。 将污 泥进行合理的农用 资 源 化 处 置 ，对 实 现 农 业 可 持 续 发 展 有 重 要 意 义。国内外大量的研究 表 明 ：如 果 生 活 污 泥 农 用 方 法 得 当 ，既 能 增 加 作 物 产 量 ，又 能 培 肥 地 力 ，但对于堆肥处理后污 泥肥对蔬菜品质影响的研究 尚 少 ，为 此 本 文 通 过 盆 栽 试 验 ，研 究 了 污 泥 肥 对 油 菜 品 质 性 状 及 重 金 属 累 积 特 征 的 影 响 ，试图为今后污泥的处置提 供 一种快速便捷的途 径 ，同

4、 时 也从 农 产品品 质 方 面为污泥 的农业资源化利用提供理论依据 。材 料 与 方 法试 验 材 料供 试 土 壤 采 自 北 京 市 房 山 农 科 所 ，土 壤 类 型 为 潮 褐 土 。 供试作物为油菜 ，品 种 为 京 冠 。 供试盆钵为直径 、高 的 塑 料 盆 。所用污泥肥由北京城市排水集团庞 各 庄 污 泥 处置厂提供 。所 用 化 肥 为 硝 酸 铵（），磷 酸 二 氢 钾 （，），氯 化 钾 （）。肥 料 及 土 壤 基 本 理 化 性 质 见 表 。试 验 方 案试 验 共 设 个 处 理 ，分 别 为 ：（）对 照（）：不 施 肥 ；（）：化 肥 处 理 ；（）：盆

5、 污 泥 肥 处 理 ；（）：盆 污 泥 肥 处 理 ；（）：盆 污 泥 肥 处 理 ；（）：盆 污 泥 肥 处 理 ；（）收 稿 日 期 ：基 金 项 目 ：京产大宗农产品质量安全检测与监测科技支 撑 工 程 （）；北 京 城 市 排 水 集 团 有 限责任公司合作项目 “长 期 施 用 污 泥的农学及环境效应研究 ”；山东省自然科学基金资助项目 （）作 者 简 介 ：康 少 杰 （），男 ，山 西 太 谷 人 ，硕 士 研 究 生 ，从事土壤生态环境及退化土壤修复方面研究 。：通 讯 作 者 ：李 文 庆 （），男 ，山 东 昌 乐 人 ，博 士 ，副 教 授 ，主要从事土壤生态及果树生理

6、方面的研究 。：盆 污 泥 肥 处 理 。每 个 处 理 重 复 次 。 各 处 理 施 、 量 相 同 ，控 制 量 为 纯 土 、纯 土 、纯 土 ，施污泥各处理养分 不 足 部 分 用 硝 酸 铵 、磷 酸 二 氢 钾 和 氯 化 钾 补 充 ，具 体施 肥 方 案 见 表 。供 试 土 壤 过 筛 后 装 盆 ，每 盆 装 土 ，并 与 肥 料 混 匀 。年 月 日 播 种 ，年 月 日 定 苗 ，每 盆 留 苗 株 。试 验 于 月 日 结 束 。表 肥料及土壤的基本理化性质 养 分（）（）（）（）污 泥 肥供 施 土 壤重 金 属污 泥 肥注 ： 有 机 质 ， 全 氮 ， 全 磷

7、 ， 全 钾 ， 速 效 磷 ， 速 效 钾 。测 定 方 法 和 数 据 处 理污 泥 肥 分 析 项 目 包 括 、和 种 重 金 属 以 及 基 本 养 分 （全 氮 、全 磷 、全 钾 、有 效 磷 、有 效 钾 、有 机 质 、）等 。 植 株 品 质 测 定 项 目 包 括 可 溶 性 糖 、还 原 型 和 硝 酸 盐 等 指 标 。 植 株 全表 盆 栽 施 肥 方 案每 盆 施 肥 量处 理污 泥用 量纯 氮（）纯 磷（）纯 钾（） 氮 、磷 、钾 采 用 浓 消 化 法 处 理 样 品 ，凯 式定氮法测定氮 ， 比 色 法 测 定 磷 ，火焰光度法测定钾 ；植 株 镉 、铬

8、、铅 和 镍 采 用 反 王 水 消 解 石 墨 炉 法 测 定 。 砷 采 用 王 水 消 解 原 子 荧 光 测 定 。 汞 采 用 微 波 消 解 法 测 定 。 铜 和 锌 采 用 反 王 水 消 解 上 机测 定 。植 株 鲜 样 的 可 溶 性 糖 采 用 蒽 酮 比 色 法 测 定，还 原 型 采 用，二 氯 靛 酚 滴 定 法 测 定 ，硝 酸 盐采用酚二磺酸比色法测定。采 用 和 统 计 软件进行数据处理 。 结 果 与 分 析污 泥 肥 施 用 对 油 菜 产 量 的 影 响研 究 表 明 ，油 菜产 量 随 着污泥肥 用 量的增加而逐渐增加 ，但 在 污 泥 肥 用 量

9、为盆时油菜产量 反 而出 现下 降 趋 势 （表 ）。这 表 明 污 泥 肥 施 用 在 适 宜 范 围 内 可 以 显 著 提 高 油 菜 的 产 量 ，主 要 是 因 为 污 泥 肥 中 丰 富 的 有机质提 高了 土壤微生物 的活性 也 能够提高土壤酶 活 性 ，这些都会促进了土壤肥力 的 提 高 。 但 是 过 量 的 污 泥 肥 施 用 反 而 增 产 效 果 不 明 显 ，这可能与 污泥肥中重金属 （如 铜 、锌 等）及 有 机 污 染 物（如 多 环 芳 香 烃 、邻 苯 二 甲 酸 酯 类 等）抑 制 了 作 物 的 发 芽 和 生 长 有 关，。在 所 有 处 理 中 ，不施

10、肥处理的油菜产量最低 ，污 泥 肥 处 理 与 之 相 比 产 量 均 有 提 高 ，当 用 量 为 盆 时 差 异 达 到 显 著 水 平 （）。化 肥 分 别 与 盆 和 盆 污 泥 肥 处 理 比 较 差 异 达 到 显 著 水 平 （），其余污泥不同用量处理与化肥处理 比较差异不显著 ，可 见 污 泥 的 农 用 在 一 定 程 度 上 能 显 著 提 高 油 菜 产 量 ，肥效 方面可以替代普通化肥 。表 污泥不同施用量的油菜产量 盆处 理油 菜 产 量表 不同污泥处理下的油菜养分含量 污 泥 肥 施 用 对 油 菜 营 养 元 素 吸 收 的 影 响随 着 污 泥 肥 用 量 的

11、增 加 油 菜 全 氮 含 量 呈 先 增 加 后 降 低 趋 势 ，当 污 泥 肥 用 量 超 过 盆 时 油 菜 全 氮 含 量 呈 现 减 少 趋 势 ，但 各 水 平 污 泥 肥 处 理 间 差 异 不 显 著 ，这 一 规 律 与 油 菜 的 产 量 变 化 基 本 一 致 。 所 有 污 泥 肥 处 理 的 油 菜 植 株 全 氮 含 量 与 不 施 肥 处 理 比较均有所增加 ，部 分 处 理 与 不 施 肥 相 比 差 异 达 显 著 水 平 （）（表 ）。 污 泥 肥 处 理 的 油 菜 全 氮 含 量 与 化 肥 处 理 比 较 无 明 显 差 异 ，可见 污泥在一定范围内

12、 能 提 供 油 菜 氮 素 ，其 效 果 与 施 用 化 肥 等 同 。处 理全 氮全 磷全 钾 随 污 泥 肥 用 量 的 增 加 油 菜 全 磷 含 量 也 呈 先 增 加 后 降 低 趋 势 ，当 用 量 超 过 盆时油菜全磷出现下降趋 势 ，但 各 处 理 间 差 异 不 显 著 。污泥肥 处理的油菜全磷 含量与不施肥处理相比无 明 显 差 异 。 施 用 污 泥 肥 的 油 菜水 土 保 持 学 报第 卷全 磷 含 量 均 高 于 化 肥 处 理 ，可 见 污 泥 肥 在 提 高 油 菜 全 磷 方 面 要 好 于 化 肥 ，但 差 异 不 显 著 。全 钾 方 面 ，污 泥 处

13、理的 油 菜 钾 素 含 量 明 显 低 于 不 施 肥 处 理 ，但与化肥处理相比均有所提高 ，但 差 异 均未达到显著水平 。污 泥 肥 施 用 对 油 菜 品 质 的 影 响对 油 菜 可 溶 性 糖 含 量 的 影 响 油菜可溶性糖含量随着污泥 肥 用 量的 增加 而逐渐增 加 ，但 处 理 间 差 异 不显 著（表 ）。与 不 施 肥 处 理 比 较 差 异 亦 不 显 著 。 与 化 肥 处 理 相 比 ，污泥处理 的油菜可溶性 糖 含量要高 于化肥 处 理 ，且 部 分 处 理 与 其 差 异 达 到 显 著 水 平 （）。表 污泥不同施用量油菜可溶性糖 、还 原 型 和 硝 酸

14、 盐 含 量处 理可 溶 性 糖还 原 型 （）硝 酸 盐（） 对 油 菜 还 原 型 含 量 的 影 响 随着污泥肥用量的增加 ，油 菜 植 株 还 原 型 含 量 逐 步 增 加 ，但 在 低 用量 情 况 下 各 污 泥 肥 处 理 间 差 异 不 显 著 ，与 不 施 肥 和 化 肥 处 理 间 差 异 也 不 显 著 （表 ）。 只 有 当 污 泥 肥 用 量 达 到盆 时 ，与各不同水 平污泥肥处理及不施肥和化肥处理间差异达显著 水 平 。对 油 菜 硝 酸 盐 含 量 的 影 响 硝酸盐含量是衡量蔬菜类作物 品 质 的一 个重 要指标 ，过 量 的 硝 酸 盐 会 给 人类 健

15、康 带 来 威 胁 。研 究 表 明 ，人 体 摄 入 的 硝 酸 盐 以 上 来 源 于 蔬 菜 ，特别是叶菜类蔬菜。 研 究 表 明 ，油 菜硝 酸 盐 含 量 随 污 泥 肥 用 量 的 增 加 而 呈 降 低 趋 势 ，部 分处理间差异显著 （）（表 ）。 与 不 施 肥 处 理 相 比 ，施 用 污 泥 肥 明 显 增 加 了 油 菜 硝 酸 盐 含 量 （）。与 化 肥 比 较 ，污 泥 肥 用 量 超 过 盆 时 油 菜 硝 酸 盐 含 量显 著 低 于 化 肥 处 理 （），低于该污泥肥 用量则差异不显著 。 另 外 ，与国家规定的无公 害 蔬 菜 产 品 标 准（ ，）对 比

16、 ，所有施加污泥肥处理的油菜硝 酸 盐含 量 均 未 超标 。污 泥 肥 农 用 对 油 菜 重 金 属 累 积 的 影 响污 泥 肥 自 身 含 有 一 定 重 金 属 ，在 农用过程中必然 会 给作物带来一定的重 金 属 积 累 。 从 油 菜 重 金 属 含 量 可 见（表 ）：随 污 泥 肥 用 量 的 增 加 油 菜 各 种 重 金 属 含 量 均 有 所 增 加 ，其 中 、和 含 量 变 化 明 显 ，各 污 泥 肥 处 理 间 差 异 达 显 著 水 平 （）。与 不 施 肥 处 理 比 较 ，污 泥 肥 用 量 低 于 盆 时 油 菜 的 、 和 含 量 均 有 所 降 低

17、，其 中 含 量 降 低 达 显 著 水 平 （），而 油 菜 的 和 含 量 均 高 于 不 施 肥 处 理 ，差 异 达 到 显 著 水 平 （）。与 化 肥 比 较 ，污 泥肥处理的油菜各 种重金属含量均有所增加 ，其 中 、和 达 显 著 水 平 （）。因 此 ，在污泥肥进行无害化堆肥处理的过程中 尤 其要 注 意 、和 的 含 量 变 化 。根 据 国 家 相 关 蔬 菜 安 全 标 准 ：（），（内 控 标 准 ），（），（），（），（），本 文 在 不 同 污 泥 用 量 处 理 下 油 菜 的 、 、和 含 量 均没超过该最 大 限 定值 。表 不同污泥处理下的油菜重金属含量

18、处 理 讨 论蔬 菜 质 量 的 好 坏 直 接 用 品 质 指 标 来 确 定 。硝 酸 盐 、可 溶 性 糖 和 还 原 型 是 蔬 菜 品 质 的 个 重 要 指 标 ，它 们含量 的高 低直接决定 了蔬菜 对 人体健康的影响程度 。通过本文得出 的 关 于 污泥肥对油菜硝酸盐含 量 的影 响 研 究 发 现 ，结 论 与 黄 大 鹏 、谢 琪 凤 等研 究 正 好 相 反 ：随污泥肥用量 的 增加油菜硝酸盐含量呈现降 低 趋势 ，这 主 要是因 为本 试验选取硝 酸铵作 为 氮素化肥提供氮素 ，化肥属于一种 速 效 肥 ，植 物容易快速吸收 。而 污 泥 肥 属 于 一 种 缓 效 肥

19、 或 长 效 肥 ，短 期 内 很 难 造 成 硝 酸 盐 积 累 ，所以油菜中积累 的 硝 酸 盐 大部 分 由 化 肥 直 接 提 供 ，。 化 肥 用 量 随 着 污 泥 肥 用 量 的 增 加 而 减 少 ，因 而 油 菜 中 的 硝酸盐含量也逐渐减少 。 对 于 污 泥 肥 的 施 用 是 否 给 蔬 菜带来硝 酸盐 含量的积累 还需下 一 步针对不同氮素化肥不同蔬菜进行 长 时 间 深 入研究 。污泥肥 蔬菜 农用必 然会带 来 蔬菜中重金属的累积 ，对 于 人 们 的 健 康 存 在 一 定 的 潜 在 威 胁 ，同 时 污 泥 肥 的 施用 也 会 对 土 壤 的 环 境 质

20、量 造 成 影 响 。本文的所有污泥肥处理水平油 菜 的 重 金 属含量均未超出相关蔬 菜 安全 标 准 ，没 有 探 寻 到 污 泥 蔬 菜 农 用 的 真 正 临 界 点 ，所 以 今 后对污泥的用量水平还需 要 进 一 步 加 大 。 此 外 ，污 泥 在 施 加 过 程 中 明 显 增 加 了 油 菜 中 、和 的 含 量 ，所以在今后的污 泥堆肥加工过程中还需 要 对 这 种 重 金 属 的 含 量 变 化 进 行 进 一 步 检 测 。结 论（）适 宜 的 污 泥 肥 能 显 著 提 高 油 菜 的 产 量 ，但用量较高时促进作 用 会 明 显 降低 。本试验得出的污 泥 最佳 施

21、 用 量 范 围 为 污 泥 肥盆 ，折 合 约 污 泥 肥。（）污 泥 肥 比 化 肥 更 能 促 进 油 菜 氮 钾 素 的 吸 收 ，在 改善作物缺磷症状方面要好 于 常 规 化 肥 ，能 明 显 提 高 营养 元 素 的 利 用 率 。（）适 量 污 泥 肥 比 普 通 化 肥 更 能 明 显 提 高 盆 栽 油 菜 的 还 原 型 和 可 溶 性 糖 含 量 。 油 菜 的 硝 酸 盐 含 量 随 污 泥 肥 用 量 的 增 加 而 减 少 ，但都低于 国家无公害蔬菜最大限定标准 （ ，）。（）超 过 污 泥 肥盆处理的油菜各种重金属含量比化肥处理均有 增 加 ，其 中 和 含 量 增 加 明 显 ，但所有 污泥 肥处理的油 菜重金 属 含量均未超过国家相关蔬菜安全标准 。参 考 文 献 ： 邹 绍 文 ，张 树 清 ，王 玉 军 ，等 中国城市污泥的性质和处置方式及土地利用前景 中 国 农 学 通 报 ，（）： 莫 测 辉 ，蔡 全 英 ，吴 启