吴荣;刘善江;孙昊;杜颖;马良

北京市农林科学院植物营养与资源研究所

长期化肥配施有机肥;重金属;土壤;玉米籽粒;玉米秸秆

[目的]明确长期化肥配施有机肥对重金属元素在土壤和农作物籽粒、秸秆中积累的影响及其环境效应,为安全高效施肥提供科学依据.[方法]在北京市农林科学院新型肥料长期定位试验站进行了为期10年的田间试验,其种植模式为冬小麦–夏玉米轮作,试验处理为不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、氮磷钾+鸡粪堆肥的有机肥料(NPKJF)、氮磷钾+污泥堆肥的有机肥料(NPKWN)、氮磷钾+垃圾堆肥的有机肥料(NPKLJ)和氮磷钾+秸秆粉碎还田(NPKJG)共6个处理,施肥处理依据等氮量施肥原则,每季作物施N 180 kg/hm²、P₂O₅90.0 kg/hm²、K₂O 90.0 kg/hm².在玉米收获后测定了玉米秸秆、籽粒和0-20 cm耕层土壤中重金属全量.[结果]添加污泥处理显著提高了土壤中Cd、Hg、As、Cu、Zn的含量,单因子污染指数分别比对照提高了45.10%、150.00%、104.00%、44.60%、65.80%.不同施肥处理对土壤中全量Cd、Cr、Hg、Cu、Zn存在一定的富集效果.各处理重金属单项污染指数在0.02~0.46,远小于1,综合污染指数为0.23~0.36,均小于0.7,试验区土壤重金属均为无污染等级.施用有机废弃物堆肥的处理玉米籽粒Cd、Cu、Zn含量比对照显著增加,各处理间Hg、As、Cr、Pb、Ni含量差异不显著,连续10年定位施肥后试验站土壤以及玉米籽粒中重金属含量均未超标.同一作物不同部位对重金属的富集能力不同,玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒.玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤Pb、Cu、Zn含量存在正相关性,玉米秸秆中Cd、Hg、Cr、Ni含量与土壤中Cd、Hg、Cr、Ni含量呈正相关或者显著负相关.[结论]在施氮总量不变的前提下,连续施用供试有机堆肥10年后,土壤重金属含量均未超标,土壤重金属单项污染指数在0.02~0.46,综合污染指数为0.23~0.36,无污染风险.只有污泥堆肥需要加强土壤Cd的监测.玉米秸秆对重金属的富集能力大于籽粒.玉米籽粒中Pb、Cu、Zn含量与土壤相应重金属含量存在正相关性,秸秆中Cd、Pb、Hg、Zn与Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈正相关,而秸秆中Cr、Ni含量与土壤中相应重金属含量呈负相关.