鸡粪堆肥对猕猴桃土壤重金属及养分含量的影响
作者： 曹秀 双宗红 杨刚 赵禹
摘要 为解决猕猴桃生产中使用鸡粪是否造成重金属污染等问题，以施用和未施用鸡粪堆肥的猕猴桃园土壤为研究对象，探讨施用鸡粪堆肥对猕猴桃园土壤氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、锰（Mn）等矿质养分和铜（Cu）、锌（Zn）等重金属含量的影响，以期为鸡粪等畜禽粪便的科学再利用提供理论依据。结果表明，重金属Cu和Zn含量在施用鸡粪堆肥的猕猴桃园土壤中显著上升，但远低于重金属污染标准，并未造成土壤重金属污染。施用鸡粪堆肥显著影响猕猴桃园土壤养分含量，其中大量元素P、K含量显著提高，但N含量显著降低；中量元素Ca、Mg含量显著增加；微量元素Mn含量显著提高，但B元素含量差异不显著。鸡粪堆肥可以为土壤提供充足的养分，施用充分发酵后的鸡粪不会造成土壤重金属污染；施用鸡粪堆肥时应适当配施氮肥以保障养分均衡。
关键词 鸡粪;堆肥;猕猴桃园;重金属;土壤养分
中图分类号 S 141.4 文献标识码 A
文章编号 0517-6611（2024）16-0133-04
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.16.028
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Effect of Chicken Manure Composting on Soil Heavy Metal and Nutrients Contents in Kiwifruit Orchard
CAO Xiu1，SHUANG Zong-hong1，YANG Gang2 et al
（1.College of Life Sciences，Neijiang Normal University/Key Laboratory of Regional Characteristic Agricultural Resources，Neijiang，Sichuan 641100;2.Mijiang Agricultural Science and Technology Co.，Ltd. of Sichuan，Luzhou，Sichuan 646000）
Abstract In order to resolve the controversial questions of the heavy metal pollution that chicken manure composting was used in kiwifruit production，the contents of heavy metal such as copper （Cu） and zinc （Zn） and nutrients such as nitrogen （N），phosphorus （P），potassium （K），calcium （Ca），magnesium （Mg），manganese （Mn） on the soils of kiwi orchards with and without chicken manure composting were discussed，in order to provide a theoretical basis for the scientific reuse of chicken manure.The heavy metal Cu and Zn content increased significantly after the application of chicken manure composting，but it was far below the heavy metal pollution standard and did not cause heavy metal pollution in the soil.The chicken manure composting affect remarkably contents of soil nutrients，which the macro elements P and K contents were significantly increased by the application of chicken manure composting but the N content was significantly decreased，the medium elements Ca and Mg contents were significantly increased，the micro elements Mn contents were significantly increased but B contents were no clear difference.Our results indicated that chicken manure composting can provide sufficient nutrients for the soil，while application of fully fermented chicken manure will not cause heavy metal pollution in soil，and nitrogen fertilizer should be properly applied at the same time to ensure nutrient balance.
Key words Chicken manure;Composting;Kiwi orchard;Heavy metals;Soil nutrients
基金项目 内江师范学院科研项目（2020YB21）；四川省科技厅重点研发面上项目（2022YFN0032）。
作者简介 曹秀（1985—），女，四川自贡人，副研究员，博士，从事植物营养与果树生理生态研究。
收稿日期 2023-09-25；修回日期 2023-10-27
随着我国畜牧养殖业的迅速发展，产生了大量的畜禽粪便，农村畜禽养殖业排污量达到生活排污量的约1.5倍，造成的环境污染问题日益严峻［1］。畜禽养殖废弃物进入环境后，不仅会散发恶臭，影响环境美观，而且经过微生物分解会产生氨气、硫氧化物等有毒有害气体污染大气环境［2-4］。据统计，畜禽养殖废弃物中含有大量的重金属，其中重金属Cu、Zn的年产生量分别为2.4×103、4.8×103 t，所有的畜禽养殖废弃物中猪粪和鸡粪的重金属Cu与Zn含量最高［5-6］。大量重金属通过畜禽废弃物的施用进入到土壤、水体中，造成严重的环境污染［7-8］。
猕猴桃作为现代消费较多且具有药用价值的水果，其经济价值和市场需求量逐年上升。由于猕猴桃生长需要大量养分，其中以无机肥料和有机肥料为主［9-11］。鸡粪堆肥作为一种来源丰富、价格低廉的有机肥，在生产上常施用于成年猕猴桃园，对猕猴桃的生长有较大的影响。但由于重金属含量较高等因素，鸡粪的使用在猕猴桃生产上一直备受争议。目前对于鸡粪堆肥的研究主要集中在鸡粪堆肥发酵技术和鸡粪堆肥过程中菌群的分析等，在鸡粪堆肥施用对土壤养分等是否存在影响方面研究较少［12-15］。笔者以连续施用3年以上和未施用鸡粪堆肥的猕猴桃果园土壤为对象，研究鸡粪堆肥对猕猴桃园土壤养分和重金属含量的影响，以期为猕猴桃生产中科学施用鸡粪堆肥提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验在四川省泸州市纳溪区猕猴桃专业合作社中开展，选取树龄、面积、海拔等环境基本一致的猕猴桃园A和B，其中A园连续3年以上施用鸡粪堆肥，B园不施用任何肥料，其余处理和管理保持一致。鸡粪处理：混合发酵后高温发酵堆放30 d以上，其基本营养成分为全氮 13.4 g/kg，全磷17.8 g/kg，全钾 20.8 g/kg，全铁 13.7 g/kg，速效氮511 mg/kg，全锰944 mg/kg，全铜 52.4 mg/kg，全锌 393 mg/kg，全硼68.2 mg/kg，有机质28.3 %。
1.2 采样方法
土壤取样方法为“S”型取样法。在猕猴桃采果后于施用和未施用鸡粪堆肥的猕猴桃园各选取土壤类型、地势和施肥水平基本一致的3个取样小区采集土壤。每个小区确定4个取样点，取样点远离地头、公路和堆制沤肥地，并按“S”型从前至后的顺序标为1、2、3、4点，其中1点和3点平行，2点和4点平行，1点和2点的角度为45°，两点之间的距离为30 m，其余点角度和距离均相等。根据选取的采集点，先将土壤周围杂物清除掉，用土钻先将表层10 cm的土壤去除，采集深度20～40 cm，厚度5～7 cm层次的土壤，将腐叶、枝干等植物残体舍弃，每一个采样点采集土样500 g，3个取样小区共12个采集点，各小区采集2 000 g土壤，同一小区4个采样点土壤行充分混合后，经过小型破碎机破碎，过0.03 mm筛，精准称量1 000 g后，装入贴好标签的密封袋中保存。
1.3 土壤养分和重金属含量测定方法
各小区充分混合后的土壤，在温度20～25 ℃、湿度30%～60%条件下，依据表1的参照标准和试验方法进行测定，每处理3次重复，每个重复测定次数为 10 次，取平均值为最终结果。
1.4 数据分析
采用Excel 2003和SPSS 18.0软件对试验数据进行统计分析。采用单因素（one-way ANOVA）和LSD法进行方差分析和多重比较（α=0.05）。利用Excel 2003软件作图。图表中数据为平均值±标准差。
2 结果与分析
2.1 鸡粪堆肥对猕猴桃园土壤养分的影响
2.1.1 大量元素含量。由图1可知，施用和未施用鸡粪堆肥的猕猴桃果园土壤的大量元素N、P、K含量差异极显著（P<0.001），施用鸡粪堆肥的土壤中P和K含量分别为未施用土壤的6.06和8.63倍，而N含量则为未施用鸡粪土壤是施用土壤的2.32倍，表明施用鸡粪堆肥显著提高了土壤P和K含量，但显著降低了土壤N含量。
2.1.2 中量元素含量。由图2可知，施用鸡粪堆肥的土壤Ca和Mg含量分别是未施用土壤的4.80和2.75倍，表明施用鸡粪堆肥显著提高了猕猴桃园土壤中量元素Ca和Mg含量。
2.1.3 微量元素含量。由图3可知，
施用和未施用鸡粪堆肥的猕猴桃土壤微量元素含量有一定差异。其中施用鸡粪堆肥土壤中Mn含量是未施用土壤的1.61倍，差异极显著（P<0.001），而微量元素B含量两者之间差异不显著。表明施用鸡粪堆肥显著提高了土壤微量元素Mn含量，但对土壤B含量无显著影响。
2.2 鸡粪堆肥对猕猴桃园土壤有机质含量和pH的影响 由图4可知，未施用鸡粪堆肥和施用鸡粪堆肥的土壤中有机质含量分别为3.23%和2.43%，差异极显著（P<0.001）。施用鸡粪堆肥的土壤与未施用的土壤相比，有机质含量显著降低。施用和未施用鸡粪堆肥的土壤pH分别为6.1和5.6，差异显著（P<0.05），施用鸡粪堆肥显著提高了土壤pH。猕猴桃生长要求的土壤酸碱度为5.8～6.5，表明施用鸡粪堆肥使土壤处于较适宜猕猴桃生长的酸碱度范围。