含锌有机肥对典型缺锌土壤的增锌机制初探

Zinc deficiency is a serious problem on soil in China which lead to the lack of Zn in food and human being. It is urgent to know how to improve bioavailability of Zn in soil. Focus on this question, a method of activating Zn in organic fertilizer through manure composed will be used, pots trial and field trial will be conducted with wheat and soybean to discover the Zn increasing machanism and effect on typical Zn-deficiency soil on loess plateau with Zn organic fertilizer application. This research can provide a useful way to utilize manure and make it clear that how to increase Zn bioavailability in loess soil, reach the purpose of Zn increase in such soil at the same time, bring a new thought and new theoretical basis to increase Zn in soil.

我国土壤缺锌严重，致使食物和人体中锌营养普遍不足。如何提高土壤锌的生物有效性刻不容缓。本课题在研究中针对该问题，采用畜禽粪便有机肥锌活化法，通过小麦和大豆的盆栽和大田试验，拟探讨含锌有机肥对黄土高原地区典型缺锌土壤的增锌机制和效应。进行该研究可以实现畜禽粪便资源化利用，从机理上阐明如何提高黄土高原地区缺锌土壤锌的生物有效性，同时达到缺锌土壤增锌的目的，为提高土壤锌提供新思路和理论依据。

本项目针对黄土高原潜在缺锌地区土壤以及作物补锌展开研究，通过含锌有机肥的制备和应用来解决缺锌问题。研究中，对不同种类的堆肥添加剂进行试验，发现在确保堆肥质量的前提下，添加果渣能够提高腐熟有机肥中有效锌的含量。相比于过磷酸钙和生物炭添加剂，果渣处理堆肥DTPA-Zn 在总质量中所占比例下降幅度最低，为 3. 9%。各处理堆肥 Zn形态以碳酸盐结合态和硫化物结合态为主。与对照相比，添加果渣增加了Zn向有效性高的形态转化。通过多次比较和设置添加梯度试验，确定果渣在猪粪堆肥中最佳添加量为10%。进而应用有机肥进行大豆和小麦盆栽试验，发现肥土比例从 2.5%增加到 10%，大豆产量分别比对照提高 47.1%、120.3%和 180.6%。此后随着有机肥比例的增加（20%和40%），大豆生物量和产量迅速减小。添加堆肥处理的小麦籽粒产量显著高于对照组。各添加堆肥处理均表现为添加量为10%和15%时，显著高于2.5%和5%的处理，也显著高于对照组。随着有机肥比例的增加，大豆籽粒中 Zn 含量逐渐增加，肥土比例为 40% 时，大豆籽粒中 Zn含量达 41.2 mg/kg。施加堆肥能够显著提高小麦籽粒中锌的含量，平均提高了71%。施加锌肥的处理低于堆肥处理对应的籽粒锌含量，故相比于施加锌肥，堆肥的施加更加能够显著的提高籽粒中锌的含量。由于施用有机肥要考虑重金属污染的风险，因此试验中采用地积累指数评价法进行了环境风险评价。大豆试验中，堆肥施加比例从 5%增加到 10%，Cu 的污染指数由轻度污染变为偏中度污染，而 Zn 的污染指数仍为轻度污染，说明限制该堆肥施用的限制因子是 Cu。因此，堆肥施加量应控制在 5%左右。虽然在此比例下，堆肥存在一定的 Cu 污染风险，但由于土壤环境容量很高，只要控制好施用量，是不会造成土壤污染，可以安全使用，结果与污染指数评价的结论一致。研究证明，这一增锌措施是安全可行的，施用有机肥带来的土壤总锌和有效锌的增加是作物籽粒锌提高的主要原因。大田试验中，配合施氮梯度，发现施用有机肥有增产的效果，同时提高土壤养分以及有机质含量，更重要的是能减少硝酸盐的土壤淋溶，带来环境效益。.