发酵床熟化垫料重金属含量、形态及农用潜在风险分析

张霞 李健 潘孝青 邵乐 秦枫 顾洪如 翟频 杨杰

摘要：通过测定4种使用4年的不同原料组成（稻壳-木屑、酒糟-木屑、菌糠-木屑、棉花秸秆-稻壳-木屑）的发酵床熟化垫料的不同重金属（铬、铜、锌、砷、镉、铅）含量及形态组成等指标，评价发酵床生态养殖熟化垫料的资源化利用价值及潜力。结果表明，4种发酵床熟化垫料的铬、镉、铅含量均低于有机肥料农业行业标准（NY/T3442-2019《畜禽粪便堆肥技术规范》）中相应重金属的含量限值，仅菌糠-木屑熟化垫料中的砷含量略高于标准中砷含量的限值要求。重金属形态分析结果表明，发酵床熟化垫料中可交换态铬、可交换态铜、可交换态锌、可交换态砷、可交换态镉及可交换态铅的比例均较低，铬、镉、铅以残渣态与有机结合态为主，锌、砷以残渣态与铁锰氧化物结合态为主，铜以有机结合态与铁锰氧化物结合态为主。由研究结果可以看出，在施用发酵床熟化垫料的土壤中，锌的年输入总量相对较高，其次是铜、铬、铅。

关键词：发酵床;垫料;重金属;潜在风险

中图分类号：S817.5文献标识码：A文章编号：1000-4440（2020）05-1212-06

Abstract：The resource utilization value and potential of spent fermented litter in bio-beds were evaluated by detecting indices such as contents of different heavy metals （Cr， Cu， Zn， As， Cd， Pb） and morphology composition of four spent fermented litters in bio-beds used for four years with different raw materials （rice hull-wood flour， vinasse-wood flour， mushroom substrate-wood flour， cotton straw-rice hull-wood flour）. The results showed that the contents of Cr， Cd and Pb in four spent fermented litters of bio-beds were all lower than the limiting contents of corresponding heavy metals according to the agricultural industry standard for organic fertilizers， only the content of As in the spent mushroom substrate-wood flour litter was slightly higher than the requirements of the standard. The results of heavy metal speciation analysis showed that the proportions of exchangeable  Cr， exchangeable Cu， exchangeable Zn， exchangeable As， exchangeable Cd， exchangeable Pb were relatively low， Cr， Cd and Pb were mainly in the forms of residues and organic bounds， Zn and As were mainly composed of residues and iron-manganese oxides forms， Cu was mostly composed of organic bounds and iron-manganese oxides forms. It can be seen from the results that the annual input of Zn in the soils applying spent fermented litter is relatively high， followed by Cu， Cr， Pb.

Key words：bio-beds;spent fermented litter;heavy metal;potential risks

發酵床生态养殖模式的建立基于畜禽粪便排放与污染的控制，主要是将锯末、稻壳、菌糠等不同材料混合后接种菌种堆积发酵用作垫料，在厚垫料上养殖畜禽，使畜禽粪污分解达到降低养殖舍内有害气体浓度和减少养殖污染排放的标准[1-5]。如何处理养殖后的发酵床熟化垫料也是学者关注的内容之一，因为养殖后的发酵床熟化垫料中含有大量有机质、腐殖质与氮、磷、钾等营养元素，并且由于在饲喂过程中添加了含有重金属的饲料添加剂，使得发酵床熟化垫料中含有一定的重金属等[4-9]。高重金属含量有机肥的长期大量农用，会导致重金属在土壤及植物中积累，从而对生态环境及人类产生危害[10]。由此可见，垫料中的重金属含量将直接影响其作为有机肥施用时对环境的污染程度以及是否适合长期大量资源化利用。

重金属总量是评价有机肥或堆肥重金属生物有效性和环境效应的重要指标，重金属的生物有效性不仅与其总量相关，也与其化学形态密切相关，不同形态重金属的生物毒性以及在土壤中的移动性均不同[11-12]。现有的相关研究主要集中在短期、长期发酵床养殖周期内垫料中重金属元素的累积量及其变化趋势方面[6，13]。国内外对有机肥中重金属形态的研究主要是针对不同粪便在堆肥过程中重金属形态变化进行的，对发酵床垫料中重金属形态的研究仅见对垫料内水溶性重金属含量变化的报道[14]。

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（责任编辑：徐艳）