動物尸體無害化處理物對油菜生長及重金屬富集特征的影響

翟　振，熊　波，張　莉，蔣　彬，李傳友，逄煥成，李玉義*（.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，北京0008；.北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站，北京00079）

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動物尸體無害化處理物對油菜生長及重金屬富集特征的影響

翟振1，熊波2，張莉2，蔣彬2，李傳友2，逄煥成1，李玉義1*
（1.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，北京100081；2.北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站，北京100079）

摘要：采用室內(nèi)盆栽試驗，以畜禽養(yǎng)殖場動物尸體無害化處理物為有機肥，研究了單施化肥（NPK）、化肥+單倍有機肥（NPK+M）、化肥+倍量有機肥（NPK+2M）三種施肥方式對油菜生長、葉片生理特性及植株和土壤中重金屬積累的影響，探討施用動物尸體無害化處理物在蔬菜種植方面的安全性。結(jié)果表明：與NPK處理相比，NPK+M和NPK+2M處理可顯著提高油菜地上部干重50.53%～221.05%（P＜0.05）；同時，NPK+2M處理還可使油菜中葉綠素含量（SPAD）及凈光合速率（Pn）顯著提高22.85%和21.98%（P＜0.05）；NPK+2M處理條件下三種主要抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和過氧化物酶（POD）的活性均達到最高，同時膜脂過氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）含量較NPK處理顯著降低（P＜0.05）。與NPK相比，NPK+M和NPK+2M處理土壤中Cr、Cu、Cd、Pb的濃度均出現(xiàn)不同程度的增加，其中NPK+2M處理條件下Cr、Cd元素含量與NPK處理相比有了顯著提高（P＜0.05），而Cu、Pb元素含量與NPK處理相比無顯著差異（P＜0.05），NPK+2M處理土壤中Cr、Cu、Cd、Pb含量遠低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995）中Ⅱ類土壤污染物限量標(biāo)準(zhǔn)。NPK+2M處理的油菜植株地上部、地下部重金屬含量與NPK處理相比均無顯著增加（P＞0.05），其地上部Cr、Cd和Pb含量遠低于《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2762—2012）對新鮮蔬菜中重金屬污染物含量的限制。

關(guān)鍵詞：動物尸體無害化處理物；土壤施肥；白菜型油菜；重金屬；富集特征

翟振，熊波，張莉，等.動物尸體無害化處理物對油菜生長及重金屬富集特征的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2016, 35（5）：985-991.

ZHAI Zhen, XIONG Bo, ZHANG Li, et al. Effects of organic manure from animal carcasses on Brassiacampestris L. growth and soil heavy metal accumulation ［J］. Journal of Agro-Environment Science, 2016, 35（5）: 985-991.

近年來我國畜牧養(yǎng)殖業(yè)得到了快速發(fā)展，病死動物尸體隨之增多，大量攜帶病原體病死動物及動物產(chǎn)品，未經(jīng)無害化處理或任意處置，會造成嚴重的環(huán)境污染問題，甚至引起重大動物疫情［1］。目前，動物尸體的常見處理方法如掩埋處理法、焚化處理法、化尸窖法、化制法等，會造成土壤和地下水污染、病原菌擴散、產(chǎn)生有害煙氣等問題，形成二次污染?；谝陨咸幚矸椒ǖ膬?yōu)缺點，越來越多的動物尸體無害化處理廠開始著手研發(fā)基于高溫生物分解法的無害化處理技術(shù)，將動物尸體經(jīng)過高溫處理后消除所有病原菌，并且處理過程中所產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)消毒處理后被直接排放，無煙、臭、血水排放問題，處理后形成的再生物質(zhì)作為有機肥再次有效利用。

由于微量重金屬作為飼料添加劑廣泛用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)，導(dǎo)致畜禽殘體及糞便中普遍有重金屬殘留［2-4］，而對畜禽殘體及糞便的不當(dāng)施用，易造成土壤及水體的重金屬積累，再經(jīng)農(nóng)作物進入食物鏈，危及食品及環(huán)境安全［5］。吳清清等［6］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施用土壤重量10%的雞糞時，土壤中Cu、Cr、Cd、Pb含量顯著增加，出現(xiàn)明顯積累趨勢，而當(dāng)施用量為土壤重量的5%時，各重金屬元素均沒有出現(xiàn)明顯積累。潘霞等［7］亦發(fā)現(xiàn)長期大量施用畜禽有機肥，會使重金屬在土壤剖面呈現(xiàn)表聚現(xiàn)象。目前，施用動物尸體無害化處理物對土壤及作物重金屬積累的影響及其安全性問題鮮見報道，本研究以動物尸體無害化處理物作為有機肥，研究其不同施用量對蔬菜生長的影響及重金屬元素在蔬菜及土壤中的富集特征，以期為動物尸體無害化處理物的安全利用提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗設(shè)計

本試驗在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院日光溫室進行，采用盆栽試驗方法。供試土壤采集于北京郊區(qū)耕層土壤，屬褐潮土，其基礎(chǔ)理化性狀如表1所示?；ㄅ枰?guī)格為直徑30 cm×高度50 cm，每盆3 kg風(fēng)干土。試驗所用動物尸體無害化物來自通州區(qū)某規(guī)?；B(yǎng)豬場，該養(yǎng)豬場收集病死豬尸體，按照1 t病死豬加入280～300 kg墊料（鋸末、稻殼粉等）、1 kg動物尸體無害化處理專用益生菌，經(jīng)過分切、絞碎、發(fā)酵、高溫殺菌、干燥5個環(huán)節(jié)，40 h左右的無害化處理［1］，可產(chǎn)出含水率30%以下的粉末狀有機肥。產(chǎn)出物由北京市新型肥料質(zhì)量監(jiān)督檢驗站進行檢測，其養(yǎng)分含量及主要重金屬含量指標(biāo)如表1所示。

試驗共設(shè)3個處理，包括：單施化肥（NPK）、化肥+單倍有機肥（NPK+M）、化肥+倍量有機肥（NPK+2M），每處理4次重復(fù)。按施肥量N：K2O：P2O5=1：1：0.5計算［8-9］，即各處理土壤均施入等量尿素、K2SO4和Ca（H2PO4）2，施入量分別為N 0.2 g·kg-1、K2O 0.2 g·kg-1、P2O50.1 g·kg-1，同時參考常規(guī)有機肥施用量（每年15 000 kg·hm-2），NPK+M及NPK+2M處理動物尸體有機肥施用量分別相當(dāng)于1年和2年有機肥常規(guī)施用量，折算每盆分別施入風(fēng)干土壤重量的0.67%和1.33%動物尸體有機肥，即分別施入6.67 g·kg-1和13.33 g·kg-1（按照耕層18 cm，耕層容重1.25 g·cm-3）。土壤經(jīng)風(fēng)干、過篩、并與動物尸體有機肥充分拌勻，然后裝盆，一邊裝土一邊壓實，氮磷鉀化肥混合一次施入表土下15 cm處。加水至田間持水量70%，平衡一周后點播法播種。供試蔬菜作物為白菜型油菜（Brassiacampestris L.，華綠四號），于2014年9月16日播種，每盆均勻留株3棵，12月4日采收。

表1　供試土壤及有機肥養(yǎng)分及重金屬含量Table 1 Nutrient and heavy metal content in soil and manure

1.2測定方法

1.2.1植株形態(tài)及生理指標(biāo)測定

在油菜生長期內(nèi)每隔1周測定一次油菜株高（生長期48 d），收獲期測量不同施肥處理植株相對葉綠素含量（SPAD），采用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合儀測量不同處理葉片凈光合速率。測量完畢收獲小油菜植株樣品用自來水清洗后，再用去離子水淋洗，將小油菜分成地上部和根，分別稱鮮重，然后在105℃下殺青30 min后，于75℃烘干至恒重，稱重。

1.2.2葉片主要酶活性及代謝產(chǎn)物含量測定

在油菜收獲期分別采取不同處理新鮮葉片樣品，利用液氮罐儲存帶回實驗室，測定超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）及過氧化氫酶（CAT）活性，同時測定丙二醛（MDA）含量。SOD活性采用硝基四氮唑藍（NBT）還原法［10］，POD活性采用愈創(chuàng)木酚法［11-12］，CAT活性采用紫外分光光度法［13］，MDA含量采用硫代巴比妥酸（TBA）加熱比色法［11］。

1.2.3植株及土壤中重金屬含量測定

用自來水和去離子水沖洗，濾紙吸干油菜植株樣表面的水分后，置于烘箱中105℃殺青30 min、65℃烘至恒重，在此過程中計算油菜樣品的含水量。烘干后用瑪瑙研缽研磨過40目尼龍篩。土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，瑪瑙研缽研磨過100目尼龍篩。油菜樣品經(jīng)HNO3-HClO4消煮、土壤經(jīng)HF-HNO3-HClO4消煮，ICP-MS測定其重金屬含量［14］。植株樣品中重金屬含量以干重計。

1.3數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel 2007整理數(shù)據(jù)，SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，方差齊性的顯著性檢驗采用LSD法。

2　結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對植株葉片數(shù)、干物質(zhì)積累、SPAD及凈光合速率的影響

表2所示為不同施肥處理對植株葉片數(shù)、干物質(zhì)積累、SPAD及凈光合速率的影響。增施動物尸體無害化處理物能夠顯著提高油菜單株葉片數(shù)（P＜0.05），NPK+M及NPK+2M處理單株葉片數(shù)分別較NPK處理高12.50%和25.00%（P＜0.05）。受增施有機肥的影響，油菜植株干物質(zhì)重也發(fā)生顯著變化（表2），NPK+ M處理和NPK+2M處理地上部干物質(zhì)重分別為1.43、 3.05 g，較NPK處理提高了50.53%和221.05%（P＜0.05）；而三個處理地下部單株干物質(zhì)重?zé)o顯著差異。葉綠素是光合作用中將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能并用于物質(zhì)合成的關(guān)鍵物質(zhì)，植物葉綠素含量及組成與光合速率有密切聯(lián)系［15-17］，SPAD與葉片葉綠素含量呈正相關(guān)關(guān)系，能較好反應(yīng)植物葉片葉綠素變化，直接影響葉片光合能力，其值越高越有利于植物捕獲更多光能用于光合作用［18-20］。表2中不同施肥條件下相對葉綠素含量存在一定差異，其中NPK+2M處理葉綠素含量最高，顯著高于NPK處理22.85%（P＜0.05），但NPK+M與NPK兩處理間無顯著差異，說明增施倍量該有機肥能夠顯著提高葉片葉綠素含量。光合速率是度量作物同化物形成和輸出能力最直觀的一個指標(biāo)。表2顯示不同處理條件下，油菜的平均凈光合速率在16.31～19.89 μmolCO2·m-2·s-1之間，與NPK處理相比，NPK+ M處理和NPK+2M處理凈光合速率分別提高了3.43%和21.98%，其中NPK+2M處理達到了顯著水平（P＜0.05），說明增施倍量該有機肥可顯著提高油菜光合速率。

表2　不同施肥方式對油菜葉片數(shù)、干重、SPAD及凈光合速率的影響Table 2 Leaf number，dry weight，SPAD and net photosynthetic rate of Brassiacampestris L. in different treatments

2.2不同施肥處理對油菜抗氧化酶活性及丙二醛含量的影響

植物體在正常的新陳代謝過程中，會產(chǎn)生自由基，自由基產(chǎn)生與清除之間的平衡對植株正常生長發(fā)育起著重要作用，這一平衡的紊亂會導(dǎo)致生物體的衰老甚至死亡。許多研究表明，植物細胞通過多種途徑產(chǎn)生各種自由基和活性氧，使細胞的正常代謝不能順利進行［21］，同時植物細胞也可以通過多種途徑清除這些自由基，其中SOD、CAT和POD等是活性氧清除系統(tǒng)的重要保護酶，它們能有效阻止高濃度氧的積累，防止膜脂的過氧化作用，延緩植物的衰老，使植物維持正常的生長和發(fā)育［22-23］。

表3為不同施肥處理對葉片CAT、SOD、POD活性和MDA含量的影響。本試驗中NPK+M和NPK處理油菜植株內(nèi)三種酶活性均無顯著差異，其中NPK+ M處理CAT及SOD酶活性略高于NPK處理，而POD酶活性略低于NPK處理；三種主要抗氧化酶活性均在NPK+2M處理條件下達到最高，其平均活性分別為891.15、1 025.00、521.00 U·g-1FW，較NPK處理分別提高了9.31%、18.22%和1.56%，其中CAT及SOD酶活性的提高程度達顯著水平（P＜0.05），而POD酶活性變化不顯著。因此，增施倍量該有機肥能夠顯著促進植株體內(nèi)CAT、SOD等保護酶的活性，延緩植株的衰老。MDA作為植物體內(nèi)的一種過氧化產(chǎn)物，能夠與細胞內(nèi)多種成分發(fā)生強烈的反應(yīng)，使酶和膜系統(tǒng)遭受嚴重損傷，其含量是表征細胞膜脂過氧化程度的重要指標(biāo)。在本研究中（表3），NPK處理油菜MDA積累量最大，分別是NPK+M和NPK+2M處理的1.38倍和2.17倍（P＜0.05）。而施用動物尸體有機肥能夠顯著降低油菜MDA積累量，且施用量越大MDA含量越低。這表明增施該有機肥能夠減緩植株細胞膜脂過氧化程度，增強植株的抗逆性。2.3不同施肥處理對土壤主要重金屬殘留及植株重金屬富集的影響表4 所示為不同施肥處理對土壤重金屬含量的影響。本試驗中，NPK 處理基礎(chǔ)上增施動物尸體無害化處理物，會使土壤中主要重金屬Cr、Cu、Cd、Pb 出現(xiàn)不同程度的增加，分別增加了1.08％～2.53％、1.25％～1.74％、22.76％～57.72％及2.37％～2.94％，其中以Cd的增加幅度最大。除Cd 元素外，NPK+M 處理Cr、Cu、Pb 元素含量與NPK 處理均無顯著差異，未出現(xiàn)明顯積累現(xiàn)象。在增施倍量有機肥條件下，重金屬Cr 和Cd 在土壤中的含量較NPK 處理顯著增加，而Cu 和Pb 與NPK 處理無顯著差異，未出現(xiàn)積累現(xiàn)象。圖1、圖2 所示分別為不同施肥處理對植株地上部（干重）及地下部（干重）重金屬含量的影響。雖然動物尸體無害化處理物中重金屬元素的輸入導(dǎo)致土壤中重金屬含量出現(xiàn)不同程度增加，但油菜地上部Cr、Cu、Cd和Pb含量分別為2.55～3.72、3.55～4.55、0.21～0.26、1.76～2.44 mg·kg-1，各處理之間均無顯著差異；同時油菜地下部Cr、Cu、Cd和Pb含量分別為5.61～10.30、9.69～12.93、0.24～0.30、3.10～4.24 mg·kg-1，比地上部略高，但不同處理之間重金屬含量亦無顯著差異。因此，NPK+M和NPK+2M處理不會顯著增加植株地上部、地下部（干重）重金屬含量。

表3　不同施肥處理對油菜葉片CAT、SOD、POD活性和MDA含量的影響Table 3 Effects of manure applications on activities of CAT, SOD, POD and MDA content

表4　不同施肥處理對土壤重金屬含量的影響Table 4 Effect of manure applications on heavy metal content in soil

圖1　不同施肥處理對植株地上部（干重）重金屬含量的影響Figure 1 Effect of manure applications on heavy metal content in shoot（dry weight）

圖2　不同施肥處理對植株地下部（干重）重金屬含量的影響Figure 2 Effect of manure applications on heavy metal content in root（dry weight）

圖1　不同施肥處理對植株地上部（干重）重金屬含量的影響Figure 1 Effect of manure applications on heavy metal content in shoot（dry weight）

圖2　不同施肥處理對植株地下部（干重）重金屬含量的影響Figure 2 Effect of manure applications on heavy metal content in root（dry weight）

3　討論

植株干物質(zhì)的積累是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，而土壤肥力狀況是影響干物質(zhì)積累最主要的因素。本研究供試動物尸體無害化處理物有機質(zhì)含量達71.75%，總養(yǎng)分是普通有機肥的3倍［1］，能夠持續(xù)均衡地提供各種營養(yǎng)元素，促進植物的生長發(fā)育，增施該有機肥較單施化肥油菜地上部干物質(zhì)重提高50.53%～221.05%（P＜ 0.05），顯著提高了油菜地上部干物質(zhì)積累。這與前人的研究結(jié)果一致。王立剛等［24］在7年生物有機肥定位試驗中發(fā)現(xiàn)，無論是施用生物有機肥、EM雞糞還是傳統(tǒng)雞糞堆肥的處理，其干物質(zhì)積累都大于施用化肥；張美良等［25］在棉花上也發(fā)現(xiàn)，施用豬糞沼肥能夠增加棉株和各器官干物質(zhì)量、促進不同生育時期棉株各器官干物質(zhì)量合理分配，最終提高棉花的產(chǎn)量。

本研究表明，施用倍量動物尸體無害化處理物不僅能持續(xù)均衡地供給養(yǎng)分，還可顯著提高油菜葉片抗氧化酶系統(tǒng)CAT、SOD酶活性，同時顯著降低葉片中MDA累積量，提高葉片葉綠素含量，有利于作物的生長，延緩衰老。這是由于植物細胞在有氧代謝過程中，會產(chǎn)生大量活性物質(zhì)如H2O2，引發(fā)自由基膜脂過氧化一系列反應(yīng)，造成膜質(zhì)的分離，破壞細胞膜的正常生理功能，造成脂質(zhì)過氧化損傷產(chǎn)物MDA含量的積累［26］，MDA的產(chǎn)生和積累反過來又會危害生物膜。施用有機肥則可增強CAT、SOD等活性氧清除酶活性，有效阻止高濃度氧的積累，減少活性氧的傷害，從而維持植物葉綠素含量，提高光合速率，有利于干物質(zhì)的積累［27］。

飼料添加劑的使用導(dǎo)致該動物尸體無害化處理物含有一定量的重金屬元素，因此倍量施用供試動物尸體無害化處理物在一定程度上提高了Cr、Cu、Cd、Pb等重金屬在土壤中的含量。如NPK+2M處理土壤中Cr、Cu、Cd、Pb含量較NPK處理分別提高了2.53%、1.74%、57.72%和2.37%，但遠低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995）［28］中Ⅱ類土壤污染物限量標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值：Cr≤250mg·kg-1；Cu≤100mg·kg-1；Cd≤0.6 mg·kg-1；Pb≤350 mg·kg-1。

在目前施肥措施和作物種植體系下，假設(shè)土壤重金屬年增加量一定，按照供試動物尸體無害化處理物中重金屬含量估算土壤中重金屬平均年增加量，參照《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅱ類土壤污染物限量標(biāo)準(zhǔn)估算出土壤對重金屬的最高承載年限［29］：

式中：Yi表示土壤對重金屬i最高承載年限；Si表示國標(biāo)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅱ類土壤污染物限量標(biāo)準(zhǔn)中對土壤重金屬i的限量，mg·kg-1；Oi表示目前土壤NPK處理重金屬i含量，mg·kg-1；Ki表示動物尸體無害化處理物中重金屬i的含量，mg·kg-1；A表示年施肥量15 000 kg·hm-2；M表示耕層土壤量，kg（按照耕層18 cm，耕層容重1.25 g·cm-3）。

在現(xiàn)有施肥措施和種植體系下，京郊潮土對Cd、Cr、Pb及Cu的最高承載年限分別為44、772、1787年和1050年（圖3），遠高于王美等［29］采用廄肥及糞肥作有機肥，黑土及紅壤對Cd、Cu承載量估算。這說明從土壤承載年限角度，動物尸體無害化處理物相對于傳統(tǒng)有機肥是有一定優(yōu)勢的。

圖3　施用動物尸體無害化處理物土壤對重金屬Cd、Cr、Pb和Cu的最高承載年限Figure 3 Soil maximum bearing year for Cd，Cr，Pb，and Cu under applications of harmlessly-treated animal carcass manure

另外，施用倍量動物尸體無害化處理物，油菜地上部主要重金屬含量并沒有顯著增加，供試植株水分含量占總鮮重90%左右，地上部Cr、Cd和Pb鮮重含量分別為0.255～0.372、0.021～0.026、0.176～0.244 mg· kg-1，遠低于《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2762—2012）［30］對新鮮蔬菜中污染物含量的限制：Cr≤0.5 mg·kg-1；Cd≤0.2 mg·kg-1；Pb≤0.3 mg·kg-1。這可能是因為該動物尸體無害化處理物是經(jīng)過堆積高溫發(fā)酵而制成的有機肥料，雖然有機肥中重金屬總量不變，但通過高溫堆置可在一定程度上降低重金屬的生物有效性［5，31-32］。不同形態(tài)的重金屬對植物的有效性不同，而動物尸體無害化處理物中有效態(tài)重金屬含量可能較低，決定了植物所能吸收利用的重金屬量也較低［33-34］，所以植物體內(nèi)重金屬含量無明顯增加。

4　結(jié)論

（1）增施倍量動物尸體無害化處理物可顯著增加油菜葉綠素含量，增強光合效率，增加油菜地上部干物質(zhì)累積；顯著增強植株體內(nèi)抗氧化酶CAT、SOD酶活性，同時顯著降低MDA累積量，阻止代謝過程中高濃度氧的積累，減少了活性氧的傷害，有利于植株生長。

（2）增施倍量動物尸體無害化處理物，導(dǎo)致土壤中Cr、Cu、Pb等重金屬元素含量有一定增加，但各重金屬含量遠低于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618— 1995）中Ⅱ類土壤污染物限量；油菜地上部主要重金屬含量并沒有明顯增加，Cr、Cd和Pb鮮重含量遠低于《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2762—2012）對新鮮蔬菜中重金屬污染物含量的限制。因此，增施倍量動物尸體無害化處理物對土壤及油菜均是安全的。

參考文獻：

［1］李傳友,何潤兵,熊波.養(yǎng)殖業(yè)畜禽病死尸體處理現(xiàn)狀及解決措施：以北京市為例［J］.中國畜牧雜志, 2014, 50（10）：77-81. LI Chuan-you, HE Run-bing, XIONG Bo. Present situation and countermeasures on aquaculture animal mortality treatment：Taking Beijing as an example［J］. Chinese Journal of Animal Science, 2014, 50（10）：77-81.

［2］王瑞,魏源送.畜禽糞便中殘留四環(huán)素類抗生素和重金屬的污染特征及其控制［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2013, 32（9）：1705-1719. WANG Rui, WEI Yuan-song. Pollution and control of tetracyclines and heavy metals residues in animal manure［J］. Journal of Agro-Environment Science, 2013, 32（9）：1705-1719.

［3］王飛,趙立欣,沈玉君,等.華北地區(qū)畜禽糞便有機肥中重金屬含量及溯源分析［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2013, 29（19）：202-208. WANG Fei, ZHAO Li-xin, SHEN Yu-jun, et al. Analysis of heavy metal contents and source tracing in organic fertilizer from livestock manure in North China［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2013, 29（19）：202-208.

［4］Cang L, Wang Y J, Zhou D M, et al. Heavy metals pollution in poultry and livestock feeds and manures under intensive farming in Jiangsu Province, China［J］. Journal of Environmental Sciences, 2003, 16（3）：371-374.

［5］王美,李書田.肥料重金屬含量狀況及施肥對土壤和作物重金屬富集的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2014, 20（2）：466-480. WANG Mei, LI Shu-tian. Heavy metals in fertilizers and effect of the fertilization on heavy metal accumulation in soils and crops［J］. Journal of Plant Nutrition and Fertitizer, 2014, 20（2）：466-480.

［6］吳清清,馬軍偉,姜麗娜,等.雞糞和垃圾有機肥對莧菜生長及土壤重金屬積累的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2010, 29（7）：1302-1309. WU Qing-qing, MA Jun-wei, JIANG Li-na, et al. Effect of poultry and household garbage manure on the growth of Amaranth tricolor L. and heavy metal accumulation in soils［J］. Journal of Agro-Environment Science, 2010, 29（7）：1302-1309.

［7］潘霞,陳勵科,卜元卿,等.畜禽有機肥對典型蔬果地土壤剖面重金屬與抗生素分布的影響［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報, 2012, 28（5）：518-525. PAN Xia, CHEN Li-ke, BU Yuan-qing, et al. Effects of livestock manure on distribution of heavy metals and antibiotics in soil profiles of typical vegetable fields and orchards［J］. Journal of Ecology and Rural Environment, 2012, 28（5）：518-525.

［8］陳姣,吳良歡.兩種野生綠肥對小白菜生長和營養(yǎng)品質(zhì)的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2009, 15（3）：625-630. CHEN Jiao, WU Liang-huan. Influence of application of two wild green manures on growth and nutritional quality of pakchoi［J］. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2009, 15（3）：625-630.

［9］柯慶明,林文雄,黃珍發(fā),等.小白菜平衡施肥數(shù)學(xué)模型模擬研究［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2005, 13（1）：125-127. KE Qing-ming, LIN Wen-xiong, HUANG Zhen-fa, et al. Simulation on the mathematical model of balanced fertilization in Pak-chio vegetable crop［J］. Chinese Journal of Eco-agriculture, 2005, 13（1）：125-127.

［10］高俊鳳.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)［M］.北京：高等教育出版社,2006：211. GAO Jun-feng. Plant physiology experimental guidance［M］. Beijing：Higher Education Press, 2006：211.

［11］熊慶娥.植物生理學(xué)實驗教程［M］.成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社, 2003：72-73, 85-86, 126-127. XIONG Qing -e. The experimental tutotial of plant physiology［M］. Chengdu：Sichuan Science and Technology Press, 2003：72-73, 85-86, 126-127.

［12］李合生,孫群,趙世杰.植物生理生化實驗原理和技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社, 2000：164-165. LI He-sheng, SUN Qun, ZHAO Shi-jie. Experimental principles and techniques of plant physiology and biochemistry［M］. Beijing：Higher Education Press, 2000：164-165.

［13］趙世杰,劉華山,董新純.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 2002：214-219. ZHAO Shi-jie, LIU Hua-shan, DONG Xin-chun. The guidance of plant physiology［M］. Beijing：The Agricultural Science and Technology Press of China, 2002：214-219.

［14］魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 2000. LU Ru-kun. Analysis method of soil and agro-chemistry［M］. Beijing：China Agricultural Scientech Press, 2000.

［15］尤鑫,龔吉蕊.葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)的意義及實例辨析［J］.西部林業(yè)科學(xué), 2012, 41（5）：90-94. YOU Xin, GONG Ji-rui. Significance and application of chlorophyll fluorescence dynamics process parameters［J］. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2012, 41（5）：90-94.

［16］朱新開,盛海君,顧晶,等.應(yīng)用SPAD值預(yù)測小麥葉片葉綠素和氮含量的初步研究［J］.麥類作物學(xué)報, 2005, 25（2）：46-50.ZHU Xin-kai, SHENG Hai-jun, GU Jing, et al. Primary study on application of SPAD value to estimate chlorophyll and nitrogen content in wheat leaves［J］. Acta Tritical Crops, 2005, 25（2）：46-50.

［17］李旭華,扈強,潘義宏,等.不同成熟度煙葉葉綠素含量及其與SPAD值的相關(guān)分析［J］.河南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 43（3）：47-52. LI Xu-hua, HU Qiang, PAN Yi-hong, et al. Correlation analysis of chlorophyll content and SPAD values in flue-cured tobacco of different maturity［J］.Journalof Henan Agricultural Sciences,2014,43（3）：47-52.

［18］孫常青,郭志利,屈非,等.不同施肥條件對雜交谷葉綠素含量的影響［J］.作物雜志, 2014（3）：72-76. SUN Chang-qing, GUO Zhi-li, QU Fei, et al. The influence of different fertilization conditions on chlorophyll content of hybrid millet［J］. Crops, 2014（3）：72-76.

［19］俞世雄,李芬,李紹林,等.水分脅迫對小麥新品系葉綠素含量的影響［J］.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué), 2014, 29（3）：353-358. YU Shi-xiong, LI Fen, LI Shao-lin, et al. Effects of water stress on chlorophyll contents of new wheat lines［J］. Journal of Yunnan Agricultural University（Natural Science）, 2014, 29（3）：353-358.

［20］李彩虹,馮美臣,王超,等.不同播期冬小麥葉綠素含量的冠層光譜響應(yīng)研究［J］.核農(nóng)學(xué)報, 2014, 28（2）：309-317. LI Cai-hong, FENG Mei-chen, WANG Chao, et al. Response of canopy spectral on chlorophyll content of winter wheat under different sowing date［J］. Acta Agriculturae Nucleatae Sinica, 2014, 28（2）：309-317.

［21］李合生.現(xiàn)代植物生理學(xué)［M］.北京：高等教育出版社,2002：415-419. LI He-sheng. Modern plant physiology［M］. Beijing：Higher Education Press, 2002：415-419.

［22］王靜,孫廣宇,姬俏俏,等.活性氧在果蔬采后衰老過程中的作用及其控制［J］.包裝與食品機械, 2015, 33（5）：51-54. WANG Jing, SUN Guang-yu, JI Qiao-qiao, et al. The role of active oxygen in harvested fruits and vegetables during senescence and its control［J］. Packagingand Food Machinery, 2015, 33（5）：51-54.

［23］楊淑慎,高俊鳳.活性氧、自由基與植物的衰老［J］.西北植物學(xué)報, 2001, 21（2）：215. YANG Shu-shen, GAO Jun-feng. Influence of active oxygen and free radicalson plant senescence［J］. Acta Botanica Boreali-occidentalia Sinica, 2001, 21（2）：215.

［24］王立剛,李維炯,邱建軍,等.生物有機肥對作物生長、土壤肥力及產(chǎn)量的效應(yīng)研究［J］.土壤肥料, 2004（5）：12-16. WANG Li-gang, LI Wei-jiong, QIU Jian-jun, et al. Effect of biological organic fertilizer on crops growth, soil fertility and yield［J］. Soils and Fertilizers, 2004（5）：12-16.

［25］張美良,劉桂華,唐建軍,等.有機無機氮肥配施對棉花產(chǎn)量形成和干物質(zhì)生產(chǎn)特性的影響研究［J］.江西棉花, 2003, 25（3）：10-14. ZHANG Mei-liang, LIU Gui-hua, TANG Jian-jun, et al. Effect of combing application of organ inorganil nitrogen fertilizer on cotton′s yeild formation and on dry matter production characteristics［J］. Jiangxi Cottons, 2003, 25（3）：10-14.

［26］葉靜,安藤豐,符建榮,等.幾種新型有機肥對菜用毛豆產(chǎn)量、品質(zhì)及化肥氮利用率的影響［J］.浙江大學(xué)學(xué)報：農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版, 2008, 34（3）：289-295. YE Jing, Ho Ando, FU Jian-rong, et al. Effects of some new organic manures on yield, quality and N use efficiency of green soybean［J］. Journal of Zhejiang University（Agriculture and Life Sciences）, 2008, 34（3）：289-295.

［27］馬琨,王兆騫,杜茜,等.城市生活垃圾堆肥對春小麥生長和土壤的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境保護, 2000, 19（5）：312-314. MA Kun, WANG Zhao-qian, DU Qian, et al. Effect of municipal refuse compost tothegrowth of spring-wheat and thesoil［J］.Agro-environmental Protection, 2000, 19（5）：312-314.

［28］中華人民共和國國家環(huán)境保護總局. GB 15618—1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］. 1996. National Environmental Protection Bureau of the People′s Republic of China. GB 15618—1995 Soil environmental quality standard for soils ［S］. 1996.

［29］王美,李書田,馬義兵,等.長期不同施肥措施對土壤和作物重金屬累積的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2014, 33（1）：63-74. WANG Mei, LI Shu-tian, MA Yi-bing, et al. Effect of long-term fertilization on heavy metal accumulation in soils and crops［J］. Journal of Agro-Environment Science, 2014, 33（1）：63-74.

［30］中華人民共和國衛(wèi)生部. GB 2762—2012食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)［S］. 2013. The Ministry of Health of the People′s Republic of China. GB 2762—2012 National food safety standard［S］. 2013.

［31］黃國鋒,張振鈿,鐘流舉,等.重金屬在豬糞堆肥過程中的化學(xué)變化［J］.中國環(huán)境科學(xué), 2004, 24（1）：94-99. HUANG Guo-feng, ZHANG Zhen-tian, ZHONG Liu-ju, et al. Chemical changes of heavy metals in the process of pig manure composting［J］. China Environmental Science, 2004, 24（1）：94-99.

［32］王愛云,鐘國鋒,徐剛標(biāo),等.鉻脅迫對芥菜型油菜生理特性和鉻富集的影響［J］.環(huán)境科學(xué), 2011, 32（6）：1717-1725. WANG Ai-yun, ZHONG Guo-feng, XU Gang-biao, et al. Effects of Cr（VI）stress on physiological characteristics of Brassicajunceaand its Cr uptake［J］. Environmental Science, 2011, 32（6）：1717-1725.

［33］姚麗賢,李國良,何兆桓,等.施用禽畜糞對兩種土壤As、Cu和Zn有效性的影響［J］.土壤學(xué)報, 2009, 46（1）：127-135. YAO Li-xian, LI Guo-liang, HE Zhao-huan, et al. Bioavailability of As, Cu and Zn in two soils as affected by application of two types of animal manure［J］. Acta Pedologica Sinica, 2009, 46（1）：127-135.

［34］何增明,劉強,謝桂先,等.好氧高溫豬糞堆肥中重金屬砷、銅、鋅的形態(tài)變化及鈍化劑的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2010, 21（10）：2659-2665. HE Zeng-ming, LIU Qiang, XIE Gui-xian, et al. Changes of heavy metals form during aerobic high temperature composting of pig manure and the effects of passivators［J］. The Journal of Applied Ecology, 2010, 21 （10）：2659-2665.

中圖分類號：X713

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-2043（2016）05-0985-07

doi:10.11654/jaes.2016.05.024

收稿日期：2015-11-17

基金項目：北京市農(nóng)委項目“北京市動物尸體無害化處理機械技術(shù)試驗示范”（PXM2013_036231_000041）

作者簡介：翟振（1988—），男，山東荷澤人，博士研究生，從事合理耕層構(gòu)建及溫室氣體減排研究。E-mail：zhaizhentab@163.com

*通信作者：李玉義E-mail：liyuyi@caas.cn

Effects of organic manure from animal carcasses on Brassiacampestris L. growth and soil heavy metal accumulation

ZHAI Zhen1, XIONG Bo2, ZHANG Li2, JIANG Bin2, LI Chuan-you2, PANG Huan-cheng1, LI Yu-yi1*
（1.Institute of Natural Resources and Regional Planning Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2.Beijing Agricultural Machinery Testing Extension Station, Beijing 100079, China）

Abstract：A pot experiment was conducted to explore the feasibility of applying harmlessly-treated animal carcass manure from livestock and poultry farms to vegetable cultivation. The growth of Brassiacampestris L. and soil heavy metal content were measured under three different treatments, including chemical fertilizer（NPK）only, combined chemical fertilizer plus manure（NPK+M）, and combined chemical fertilizer plus double manure（NPK+2M）. Results showed that both NPK+M and NPK+2M significantly increased shoot dry weight by 50.53%～221.05%, compared with NPK（P＜0.05）. In NPK+2M treatment, relative chlorophyll conten（tSPAD）in fresh leaves and leaf net photosynthetic rate significantly increased by 22.85%and 21.98%, respectively, as compared with NPK treatmen（tP＜0.05）. Activities of superoxide dismutase（SOD）, catalase（CAT）, and peroxidase（POD）were found to be the highest, meanwhile maloaldehyde（MDA）was lowest in NPK+2M treatment. Compared with NPK, both NPK+M and NPK+2M increased soil Cr, Cu, Cd and Pb concentrations, but Cu and

Pb content was not different between NPK+2M and NPK treatment（P＜0.05）. However, the content of heavy metals in NPK+2M was far lower than the class II limits of the soil environment quality standards. In addition, the heavy metal content in Brassiacampestris L. aboveground and belowground parts in NPK+2M showed no significant increases, compared to NPK treatment（P＞0.05）, and the Cr, Cd and Pb content in the aboveground part was much lower than the National Food Standards for vegetables. These results would shed light on the safe use of harmlessly-treated animal carcasses.

Keywords：harmlessly treated animal carcass manure; soil fertilization; Brassiacampestris L.; heavy metal; accumulation