有机肥料是指主要来源于植物或动物, 经过发酵腐熟的含碳有机物料, 其功能是改善土壤肥力、提供植物营养和改善作物品质。根据《2004年中国环境状况公报》公布的数字, 2003年全国有机肥施用量仅占肥料施用总量的25%, 所提供养分仅占总养分的10%左右。说明我国有机肥的施用比例已经降到了严重的程度。我国农业科技人员普遍认为, 有机肥以占50%左右的比例为好, 高产田可以低一些, 化肥与有机肥的比例约为60∶40, 而低产田还应高一些, 化肥与有机肥的比例约为40∶60。由此可见, 目前有机肥的施用比例很不恰当。有机肥产业尤其是在果蔬等高经济价值作物上的施用仍具有很大的发展潜力[1,2,3]。
20世纪90年代以来, 国内外有机肥料向着工厂化、产业化、商品化方向发展。商品有机肥是以畜禽粪便、动植物残体等富含有机质的资源为主要原材料, 采用工厂化方式生产并作为商品进入流通的肥料, 与农家肥相比, 具有养分含量高、质量稳定的特点。发展商品有机肥料、推广有机肥料, 已经成为目前中国肥料发展的必然趋势[4]。我国在2002年分别通过了有机无机复混肥料标准 (GB18877-2002, 更新为GB18877-2009) 和有机肥料标准 (NY525-2002, 更新为NY525-2012) , 这也标志着商品有机肥料正式规范地进入了我国肥料流通领域。
1商品有机肥料的好处和存在问题
1 施用商品有机肥料的好处
(1) 增加农田土壤有机质的投入, 培肥农田土壤。 (2) 减少化肥使用, 保护生态环境, 是确保化肥零增长的重要举措。 (3) 改善农产品品质, 增加农民收入。 (4) 解决畜禽污染, 促进养殖业的健康发展。通过商品有机肥的推广使用, 可以加快畜禽粪便无害化处理和资源化利用, 促进农村环境治理, 是加快社会主义新农村建设的一项重要创新和惠农举措, 达到农牧结合、互为促进的效果[5,6,7]。
1.2 商品有机肥和有机废弃物中重金属问题
据国家农业部估算, 我国有机肥资源总量在50亿左右, 可提供氮磷钾及中微量元素超过7000万t, 其中畜禽粪便资源数量和可提供养分量最多。用这些物料生产的有机肥虽然可以提供有机质和部分大中微量元素, 但目前的有机肥已发生了质的变化, 同样存在着严重的安全隐患。有机肥料的物料来源十分广泛, 如规模化畜禽场的畜禽粪便, 污泥, 城市垃圾, 工农业有机废弃物等。用这些物料生产的有机肥中, 重金属等超标, 存在着被作物吸收而进入食物链最终危害人体健康的安全隐患和在农业环境中积累而污染农产品和环境的很大风险。
畜禽粪便是制造商品有机肥最主要的原料, 其受重金属污染状况严重。我国目前的畜禽饲料添加剂质量标准不够严格, 质量管理更是松懈, 造成许多地方在饲料添加剂中大量使用铜、铁、锌、锰、钴、硒、碘、砷等中微量元素。如有的在仔猪和生猪饲料中添加硫酸铜达100~250 mg/kg, 添加锌达2000~3000 mg/kg。据测算, 仅从养殖场的猪粪中每年带入土壤的就有砷230 t、铜2400 t、锌90000 t、铁40000 t。根据我国近20年对有机肥重金属含量的调查, 当前有机肥的质量与上个世纪90年代初相比, 部分重金属的含量有所增加。其中, 鸡粪和猪粪中Zn、Cu、Cr、Cd、As、Hg增加较多, 牛粪中Zn、Cu、As、Hg含量增加, 羊粪则变化不大;秸秆中所有重金属含量的变化不大, 仅略有增加, 但堆肥中Zn、Cu、Cr增加2~4倍。尤以猪粪为主要原料的商品有机肥中重金属平均值最高。由于饲料添加剂用量增加和控制标准不严, 目前我国畜禽粪便的重金属污染问题令人担忧[8]。为此, 在参考国内外限量标准的基础上, 我国行业标准对有机肥料 (NY525-2012) 、有机-无机复混肥料 (GB18877-2009) 中重金属的含量进行了限量。
根据长期定位监测的结果, 个别地块由于施用重金属含量过高的商品有机肥已出现了土壤环境质量下降, 甚至污染的情况。长寿区是重庆市畜禽养殖业规模较大的区县之一。因此, 对该区商品有机肥中的重金属含量状况进行调查, 有利于充分了解和科学评价商品有机肥的安全状况, 为规范有机肥料生产和使用、保护环境、促进食品安全和农业可持续发展提供科学依据。
2重庆市长寿区商品有机肥来源及检测方法
2.1 来源
2015年8月5日, 长寿区农委从甲厂、乙厂、丙厂采集商品有机肥和原料各1份, 样品总数6个, 以下分别简称甲肥、乙肥、丙肥, 甲料、乙料、丙料。
2.2 检测方法
测定指标包括:含水率, p H, 有机质 (S O M) 、全量氮 (N) 、磷 (P2O5) 、钾 (K2O) 、铜 (C u) 、锌 (Z n) 、硼 (B) 、钼 (Mo) 、镉 (Cd) 、铬 (Cr) 、铅 (Pb) 、砷 (As) 和汞 (Hg) 含量。
测定方法:参照有机肥料行业标准 (NY5252012) , 每个指标重复测定2~3次。
3测定结果与分析
3.1有机肥及原料的基础含量
检测的3种商品有机肥均为灰褐色, 但甲肥偏黑褐色, 乙肥、丙肥偏灰褐色。三者均呈粉状 (或粒状) , 乙肥相对更均匀;三者均无恶臭, 基本无机械杂质。
3种商品有机肥及原料的基础含量测定结果见表1。甲、乙和丙3种有机肥含水率分别为39%、30%和16%, 均低于其对应的原料;但是甲肥含水率高出有机肥限量标准9个百分点, 在堆制风干时间或鼓风干燥环节上尚欠优化。甲和乙肥p H均达到8.9, 超过了国家标准 (8.5) , 这样会降低堆制速率并易引起氨挥发, 需要加入适量的明矾、磷酸等物质降低堆肥p H值。考虑到原料的p H值在适宜范围, 堆制时也可以考虑调整配料的投入配比, 使堆制过程顺利进行。
3 种商品有机肥的有机质含量在46%~62%, 均超出了我国有机肥的限量标准。
3种商品有机肥全氮含量分别为2.0%、1.4%和1.2%, 均低于原料, 尤其是乙和丙肥的氮含量仅是原料的1/3左右。3种商品有机肥全磷 (P2O5) 含量分别为4.3%、3.0%和3.6%, 含量与原料接近;3种商品有机肥全钾 (K2O) 含量分别为3.9%、3.1%和3.5%。现行标准对单一养分没有要求。3种有机肥总养分 (N+P2O5+K2O) 含量分别达到10.2%、7.5%和8.3%, 均超过了总养分大于5%的限量标准。长寿区有机肥养分含量较高的原因是原料中磷、钾含量较高, 比现有参考值高20%~40%。
3.2 有机肥及原料的中微量营养元素含量
有机肥成分更为协调, 含有丰富的中微量元素供植物吸收利用, 因此目前对铜、锌、硼和钼等植物必需的中微量元素没有限量。3种商品有机肥及其原料的铜含量接近, 介于40~70 mg/kg;锌含量为所测中微量元素中含量最高的, 最高值接近500 mg/kg, 这与畜禽养殖饲料添加大量的锌有关。3种有机肥中, 丙肥含硼、钼量最高, 分别达到57和9.3 mg/kg (见表2) 。
根据重庆土壤调查结果, 土壤有效锌、硼、钼缺乏严重, 有效锌含量多在0.3~1.0 mg/kg, 土壤有效硼含量多在0.2~0.5 mg/kg, 有效钼含量多在0.1~0.2mg/kg。有机肥中微量元素多以螯合态存在, 有效性高, 因此施用有机肥是提高土壤有效微量元素含量, 满足作物需求和提高作物品质的重要措施。
3.3 有机肥及原料的重金属含量
长寿区3种商品有机肥及原料中限量重金属含量测定结果见表3。
3.3.1 砷
3种所测商品有机肥中砷含量分别为8.3, 4.8和26mg/kg, 其中丙肥超过了国家商品有机肥的限量标准 (15 mg/kg) , 但仍符合有机无机复合肥的标准 (50mg/kg, GB18877/2009) 。考虑到3个有机肥原料的砷含量均明显低于限量标准, 建议丙公司严格控制含砷辅料的投入量和比例。
3.3.2 铅
3种所测商品有机肥中铅含量分别为63.5, 40.7和81.7 mg/kg, 其中甲肥、丙肥超过了国家商品有机肥的限量标准 (50 mg/kg) , 但仍符合有机无机复合肥的标准 (150 mg/kg, GB18877/2009) 。考虑到3个有机肥原料的铅含量均明显低于限量标准, 建议甲公司和丙公司严格控制含铅辅料的投入量和比例。
3.3.3 镉
3种所测商品有机肥中镉含量分别为2.7, 2.4和2.9mg/kg, 均低于但接近国家商品有机肥的限量标准 (3mg/kg) 。从公开发表的数据来看, 这3个有机肥的镉含量是全国平均水平 (0.6 mg/kg) 的4倍左右。从施用角度而言, 需要避免长期连续施用有机肥, 并对农产品中镉含量进行逐年监测;从生产角度而言, 建议3家公司严格控制含镉原料和辅料的投入量和比例, 必要时改进工艺流程。
3.3.4 铬
3种所测商品有机肥中铬含量分别为25.7, 20.2和50 mg/kg, 均远低于国家商品有机肥的限量标准 (150mg/kg) , 不存在有机肥铬超标的风险。
3.3.5 汞
3种所测商品有机肥中汞含量分别为0.16, 0.51和0.62mg/kg, 原料中汞含量更低, 均低于国家商品有机肥的限量标准 (2 mg/kg) , 不存在有机肥汞超标的风险。
4小结与建议
4.1 有效养分含量
(1) 3种有机肥和原料的有机质含量均较高;总养分 (N+P2O5+K2O) 含量均超过了国家有机肥总养分大于5%的限量标准, 但乙肥、丙肥的氮含量分别为1.4%、1.2%, 仅是原料的1/3左右。甲肥、乙肥p H值均达到8.9, 超过了国家标准 (8.5) 。
(2) 3种商品有机肥和原料中铜、锌、硼和钼等植物必需的中微量元素含量比较丰富。
4.2 重金属含量
(1) 3种所测商品有机肥中砷含量分别为8.3, 4.8和26 mg/kg, 其中丙肥超过了国家商品有机肥的限量标准 (15 mg/kg) , 是有机肥限量标准的1.73倍。
(2) 3种所测商品有机肥中铅含量分别为63.5, 40.7和81.7 mg/kg, 其中甲肥、丙肥超过了国家商品有机肥的限量标准 (50 mg/kg) , 分别是有机肥限量标准的1.27和1.63倍。
(3) 3种所测商品有机肥中镉含量分别为2.7, 2.4和2.9 mg/kg, 均低于但接近国家商品有机肥的限量标准 (3 mg/kg) , 是全国同类产品平均水平 (0.6 mg/kg) 的4倍左右。
(4) 3种有机肥的主要原料中重金属含量均低于国家商品有机肥的限量标准;但乙料、丙料的镉含量分别为2.1和2.5 mg/kg, 接近国家商品有机肥的限量标准 (3mg/kg) , 是全国同类产品平均水平 (0.6 mg/kg) 的4倍左右。
4.3 建议
(1) 鉴于商品有机肥部分重金属含量超标, 而其主要原料 (畜禽粪便) 较低, 建议商品有机肥生产企业改进生产工艺, 更换重金属含量过高辅料的添加。
(2) 加强有机肥质量监测, 包括原材料监测, 严禁不合格有机肥流入市场, 尤其是用作蔬菜、粮油等可食性农作物生产肥料。
(3) 开展有机肥用于农业生产的控制性试验, 研究不同土壤和作物对有机肥的适宜容量, 以及对土壤和农产品的影响程度。
尽管施用有机肥的好处很多, 但“有机肥万能”的时代已经过去, 有机肥带入的重金属等有害物质存在着通过食物链危害人体健康的安全隐患, 以及在农业环境中积累而污染农产品和环境的风险。因此, 随着健康、环保意识的增强, 人们对有机肥中重金属污染问题日益关注。通过对辖区当前正在使用的商品有机肥及其原料进行重金属含量检测, 能更好地为本地区商品有机肥的合理施用提供理论依据。
摘要：2015年8月, 对重庆市长寿区的商品有机肥及其原料进行了养分和重金属含量检测, 为商品有机肥的生产及合理施用提供理论依据和技术支撑。检测结果表明, 抽查的3个商品有机肥外观呈灰褐色, 质地均匀, 无恶臭和机械杂质。3个商品有机肥的基本性质总体符合我国有机肥的行业标准, 其中有机质和总养分 (氮+磷+钾) 均明显优于相应标准;重金属含量总体符合限量标准, 但个别指标超过了国家标准;同时, 有机肥中镉含量均接近国家限量标准, 在生产和施用过程中需密切关注。
关键词：商品有机肥,养分,重金属,检测,重庆市长寿区
参考文献
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