肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响

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王美 , 李书田*

文章导航 > 植物营养与肥料学报 > 2014, Vol. 20 > Issue (2) : 466-480

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肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响

王美,
李书田*

1.
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京 100081

作者简介: 王美（1988—），女，山东青岛人，硕士研究生，主要从事肥料资源高效利用研究。E-mail： luckydogme@126.com;

基金项目:
国家公益性行业（农业）科研专项（200903015）资助。

Heavy metals in fertilizers and effect of the fertilization on heavy metal accumulation in soils and crops

1.
Institute of Agricultural Resources and Regional Planning,Chinese Academy of Agricultural Science,Beijing 100081,China

摘要: 本文对肥料中重金属的含量状况以及施肥对土壤和农作物重金属累积影响的研究进展进行了系统分析和总结。过磷酸钙中锌（Zn）、铜（Cu）、镉（Cd）、铅（Pb）含量高于氮肥、钾肥和三元复合肥，有机-无机复混肥料中的Pb含量高于其他化肥。有机肥如畜禽粪便、污泥及其堆肥中的重金属含量高于化肥，猪粪中的Cu、 Zn、砷（As）、 Cd含量明显高于其他有机废弃物，鸡粪中铬（Cr）含量高；污泥和垃圾堆肥中Pb或汞（Hg）含量高。商品有机肥Zn、 Pb和镍（Ni）含量高于堆肥，Hg含量高于畜禽粪便。多数研究表明，氮磷钾配施与不施肥相比土壤Cd和Pb含量增加，施用有机肥比不施肥提高土壤Cu、 Zn、 Pb、 Cd含量。施用化肥对农作物重金属富集的影响不明确，而施用有机肥可提高作物可食部位Cu、 Zn、 Cd、 Pb 的含量，影响大小与有机肥种类、用量、土壤类型和pH以及作物种类等有很大关系。在今后的研究中应着重以下几个方面, 1）典型种植体系下土壤重金属的投入/产出平衡； 2）不同种植体系下长期不同施肥措施对土壤重金属含量、有效性影响的动态趋势； 3）典型种植体系和施肥措施下土壤对重金属的最高承载年限； 4）现有施肥措施下肥料中重金属的最高限量标准。
- 化肥 /
- 有机肥 /
- 重金属 /
- 土壤 /
- 作物
Abstract: This paper systematically reviewed the status of heavy metal contents in chemical fertilizers and manures, and effects of the fertilizers application on heavy metal accumulation in soils and crops. The contents of zinc (Zn), copper (Cu), cadmium (Cd) and lead (Pb) in superphosphate are higher than those in nitrogen fertilizers, potash and NPK compound fertilizers. The concentrations of Pb in organic-inorganic compound fertilizers are higher than those of other fertilizers. Generally, the heavy metal contents in organic manures such as livestock manure, compost of sewage sludge are higher than those of the chemical fertilizers. The concentrations of Cu, Zn, arsenic（As） and Cd in pig manure are higher than those of other organic wastes. Chicken manure has high chromium（Cr） concentration, sludge and compost of municipal wastes have high Pb or Hg concentrations. Commercial organic fertilizers have higher Zn, Pb and nickel (Ni) concentrations than those of composts of sludge and municipal wastes, and have higher mercury（Hg） contents than those of animal manures. Most research results show that applications of NPK increase soil Cd and Pb contents, and organic fertilizer increase soil Cu, Zn, Pb and Cd contents compared with the control. The effect of chemical fertilizer applications on heavy metal accumulation in crops is not clear, while most studies show that applications of organic fertilizers could improve Cu, Zn, Cd and Pb concentrations in edible parts of crops, and the affection depends on type/amount of organic fertilizers, soil type, soil pH and crop varieties. Future research should focus on the following aspects: 1) Input/output balance of heavy metals in typical soil-plant systems; 2) Dynamics of heavy metal contents and availabilities in soils affected by long-term application of fertilizers; 3) The maximum bearing years for heavy metals under typical fertilizer application patterns in typical planting system; 4) The maximum permissible concentrations for heavy metals in applied fertilizers under current nutrient management practices.
- chemical fertilizer /
- manure /
- heavy metal /
- soil /
- crop

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[3]	唐继伟 , 徐久凯 , 温延臣 , 田昌玉 , 林治安 , 赵秉强 . 长期单施有机肥和化肥对土壤养分和小麦产量的影响. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(11): 1827-1834. doi: 10.11674/zwyf.18436
[4]	李燕青 , 温延臣 , 林治安 , 赵秉强 . 不同有机肥与化肥配施对作物产量及农田氮肥气态损失的影响. 植物营养与肥料学报, 2019, 25(11): 1835-1846. doi: 10.11674/zwyf.18494
[5]	吴瑞娟 , 王迎春 , 朱平 , 贺美 , 黄诚诚 , 王立刚 , 张凤路 . 长期施肥对东北中部春玉米农田土壤呼吸的影响. 植物营养与肥料学报, 2018, 24(1): 44-52. doi: 10.11674/zwyf.17109
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[10]	宋震震 , 李絮花 , 李娟 , 林治安 , 赵秉强 . 有机肥和化肥长期施用对土壤活性有机氮组分及酶活性的影响. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(3): 525-533. doi: 10.11674/zwyf.2014.0302
[11]	谢凯 , 宋晓晖 , 董彩霞 , 徐阳春 . 不同有机肥处理对黄冠梨生长及果园土壤性状的影响. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(1): 221-230. doi: 10.11674／zwyf.2013.0126
[12]	徐祖祥 . 西湖平原区连续13年定位施肥对麦、稻产量及土壤肥力的影响. 植物营养与肥料学报, 2011, 17(1): 16-21. doi: 10.11674/zwyf.2011.0103
[13]	韩美清 , 王路光 , 郭平毅 , 张国印 , 武雪萍 . 重金属污染土壤中菠菜对铅吸收和累积规律的研究 . 植物营养与肥料学报, 2009, 15(4): 975-980. doi: 10.11674/zwyf.2009.0437
[14]	李小坤 , 鲁剑巍 , 陈防 , 李文西 , 赵慧星 . 苏丹草—黑麦草轮作中不同施肥措施对饲草产量及土壤性质的影响 . 植物营养与肥料学报, 2008, 14(3): 581-586. doi: 10.11674/zwyf.2008.0328
[15]	苏天明 , 李杨瑞 , 江泽普 , 韦广泼 , 蒙炎成 . 泥炭对菜心-土壤系统中重金属生物有效性的效应研究 . 植物营养与肥料学报, 2008, 14(2): 339-344. doi: 10.11674/zwyf.2008.0221
[16]	李菊梅 , 徐明岗 , 秦道珠 , 李冬初 , 宝川靖和 , 八木一行 . 有机肥无机肥配施对稻田氨挥发和水稻产量的影响. 植物营养与肥料学报, 2005, 11(1): 51-56. doi: 10.11674/zwyf.2005.0109
[17]	张桂山 , 贾小明 , 马晓航 , 钱忠 , 史春余 , 张夫道 . 山东棕壤重金属污染土壤酶活性的预警研究. 植物营养与肥料学报, 2004, 10(3): 272-276. doi: 10.11674/zwyf.2004.0310
[18]	刘骅 , 王讲利 , 桂贞 , 毛端明 , 罗广华 , 赵秉强 , 张夫道 . 灰漠土长期定位施肥对耕层土壤碳氮平衡及 NO-3-N在土壤剖面上积累的研究. 植物营养与肥料学报, 2002, 8(增刊): 96-99.
[19]	王小彬 , 蔡典雄 , 高绪科 , 张志田 . 不同农业措施对土壤持水特征的影响及其保水作用. 植物营养与肥料学报, 1996, 2(4): 297-304. doi: 10.11674/zwyf.1996.0402
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肥料重金属含量状况及施肥对土壤和作物重金属富集的影响

王美
李书田*

作者简介:王美（1988—），女，山东青岛人，硕士研究生，主要从事肥料资源高效利用研究。E-mail： luckydogme@126.com

1. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京 100081

收稿日期: 2013-02-05
录用日期: 2014-02-21
网络出版日期: 2014-03-25

基金项目:

国家公益性行业（农业）科研专项（200903015）资助。

关键词:

化肥 /
有机肥 /
重金属 /
土壤 /
作物

摘要: 本文对肥料中重金属的含量状况以及施肥对土壤和农作物重金属累积影响的研究进展进行了系统分析和总结。过磷酸钙中锌（Zn）、铜（Cu）、镉（Cd）、铅（Pb）含量高于氮肥、钾肥和三元复合肥，有机-无机复混肥料中的Pb含量高于其他化肥。有机肥如畜禽粪便、污泥及其堆肥中的重金属含量高于化肥，猪粪中的Cu、 Zn、砷（As）、 Cd含量明显高于其他有机废弃物，鸡粪中铬（Cr）含量高；污泥和垃圾堆肥中Pb或汞（Hg）含量高。商品有机肥Zn、 Pb和镍（Ni）含量高于堆肥，Hg含量高于畜禽粪便。多数研究表明，氮磷钾配施与不施肥相比土壤Cd和Pb含量增加，施用有机肥比不施肥提高土壤Cu、 Zn、 Pb、 Cd含量。施用化肥对农作物重金属富集的影响不明确，而施用有机肥可提高作物可食部位Cu、 Zn、 Cd、 Pb 的含量，影响大小与有机肥种类、用量、土壤类型和pH以及作物种类等有很大关系。在今后的研究中应着重以下几个方面, 1）典型种植体系下土壤重金属的投入/产出平衡； 2）不同种植体系下长期不同施肥措施对土壤重金属含量、有效性影响的动态趋势； 3）典型种植体系和施肥措施下土壤对重金属的最高承载年限； 4）现有施肥措施下肥料中重金属的最高限量标准。

English Abstract

Heavy metals in fertilizers and effect of the fertilization on heavy metal accumulation in soils and crops

1. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning,Chinese Academy of Agricultural Science,Beijing 100081,China

Received Date: 2013-02-05
Accepted Date: 2014-02-21
Available Online: 2014-03-25

Abstract: This paper systematically reviewed the status of heavy metal contents in chemical fertilizers and manures, and effects of the fertilizers application on heavy metal accumulation in soils and crops. The contents of zinc (Zn), copper (Cu), cadmium (Cd) and lead (Pb) in superphosphate are higher than those in nitrogen fertilizers, potash and NPK compound fertilizers. The concentrations of Pb in organic-inorganic compound fertilizers are higher than those of other fertilizers. Generally, the heavy metal contents in organic manures such as livestock manure, compost of sewage sludge are higher than those of the chemical fertilizers. The concentrations of Cu, Zn, arsenic（As） and Cd in pig manure are higher than those of other organic wastes. Chicken manure has high chromium（Cr） concentration, sludge and compost of municipal wastes have high Pb or Hg concentrations. Commercial organic fertilizers have higher Zn, Pb and nickel (Ni) concentrations than those of composts of sludge and municipal wastes, and have higher mercury（Hg） contents than those of animal manures. Most research results show that applications of NPK increase soil Cd and Pb contents, and organic fertilizer increase soil Cu, Zn, Pb and Cd contents compared with the control. The effect of chemical fertilizer applications on heavy metal accumulation in crops is not clear, while most studies show that applications of organic fertilizers could improve Cu, Zn, Cd and Pb concentrations in edible parts of crops, and the affection depends on type/amount of organic fertilizers, soil type, soil pH and crop varieties. Future research should focus on the following aspects: 1) Input/output balance of heavy metals in typical soil-plant systems; 2) Dynamics of heavy metal contents and availabilities in soils affected by long-term application of fertilizers; 3) The maximum bearing years for heavy metals under typical fertilizer application patterns in typical planting system; 4) The maximum permissible concentrations for heavy metals in applied fertilizers under current nutrient management practices.