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禽畜粪肥作为优质的有机肥,传统上一直被推荐长期大量施用。在集约化养殖生产中,为了预防疾病和促进动物生长,通常会在动物饲料中添加微量金属元素和抗生素。由于畜禽对微量元素和抗生素的利用率通常较低,大部分金属和抗生素随粪便排除体外,导致金属和抗生素在粪中残留。此类禽畜粪作为有机肥施入土壤后,将可能对生态环境质量和食品安全造成影响。荔枝为我国重要的热带亚热带水果,生产中普遍施用禽畜粪等有机肥。本研究选取华南典型荔枝果园土壤,收集含金属和四环素类抗生素(金霉素和强力霉素)的猪场猪粪,设置4个猪粪用量(0、1%、2%、4%)处理,进行360d的土壤培养试验,研究施入猪粪对土壤养分含量、酶活性的影响及两种抗生素在土壤的降解动态。同时,进行与培养试验相同处理的荔枝盆栽试验,分别在153和210d收获荔枝植株,探讨不同生长时间荔枝植株吸收金属和抗生素的能力差异,研究金属和抗生素在土壤的累积情况。此外,在荔枝园进行田间试验,以0、20、40、80kg/株的用量施入猪粪,研究施用粪肥对荔枝生长、果实品质影响及果实累积金属和抗生素的能力。获得主要研究结果如下:(1)施用猪粪显著提高土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量。1%和2%猪粪处理土壤可在100d保持较高的供氮水平,4%处理土壤由于生物夺氮作用影响,供氮水平在40-150d期间反而低于1%处理。从150d至培养结束,3个施用猪粪处理土壤碱解氮含量逐渐降低且变得接近,但仍显著高于对照(P<0.05)。土壤有效磷和速效钾含量随猪粪用量增加而显著提高,而且同一用量处理有效磷和速效钾含量在培养期间变化相对较小。施入猪粪可以显著提高土壤有效Ca、Mg和金属(Fe、Mn、C u、Zn)含量。除4%处理培养后期Fe有效含量与2%处理相当外,金属有效含量随猪粪用量增加而显著提高(P<0.05)。以1%用量施入猪粪,土壤有效Fe、Mn、Cu、Zn含量即可达到丰富水平。(2)培养360d后,来自猪粪的金霉素和强力霉素在土壤的降解率分别在88.3±0.6%~95.6±0.9%和76.6±5.6%~88.9±1.8%之间,两者平均半衰期分别为26.84和58.89d。其中,4%处理2种抗生素的半衰期均明显短于1%处理,但在培养结束时残留浓度仍然更高。培养结束时施用猪粪处理土壤金霉素和强力霉素残留量分别为0.1±0.0~0.3±0.0和0.2±0.1~0.5±0.1mg/kg。(3)施入猪粪100d内,土壤过氧化氢酶活性随猪粪用量增加而提高。从100d至培养结束,1%和2%处理过氧化氢酶活性接近,但4%处理过氧化氢酶活性则显著高于两个低量处理的。对于脲酶活性,1%和2%处理均显著高于对照,但两个处理在培养期间基本没有差别;4%处理脲酶活性则显著高于两个低量处理的。施用猪粪均提高土壤酸性磷酸酶活性,但这种作用与猪粪用量关系并不密切。相关分析结果显示,在1%和2%处理条件下,三种土壤酶活性均与土壤强力霉素和金霉素含量正相关(P<0.05);当猪粪用量提高至4%,脲酶活性则与两种抗生素含量无关,酸性磷酸酶活性与强力霉素含量无关,但仍然与金霉素含量显著正相关。(4)施用猪粪在初期对荔枝幼苗生长有所抑制,但随时间延长,则明显促进荔枝生长。施用猪粪提高了荔枝植株地上部和根系Fe、Mn、Cu、Zn含量,而且整体上植株4种金属含量随猪粪用量增加而提高。另外,荔枝植株可吸收来自猪粪的金霉素和强力霉素。随生长时间延长,植株金霉素含量显著提高但与猪粪用量关系不大;强力霉素含量随猪粪用量提高而显著提高,但随荔枝生长被生物量稀释而下降。金霉素在植株体内向上转移的能力强(转移系数0.595~0.789),强力霉素则很弱(转移系数0.01)。(5)荔枝植株收获后,除土壤总Fe含量外,土壤Mn、Cu、Zn总含量和4种金属有效含量随猪粪用量的增加而显著提高(P<0.05)。整体上,2种抗生素在土壤的残留量也随猪粪用量的增加而提高。(6)田间试验表明,施用猪粪不同程度降低了荔枝果实膨大期叶片的蒸腾速率和气孔导度,但对叶片胞间二氧化碳浓度没有显著影响,导致处理间净光合速率差异虽未达显著水平,但施用猪粪有降低叶片净光合速率的趋势。施用猪粪对荔枝果肉固形物、可溶糖、滴定酸、总游离氨基酸和各风味氨基酸含量影响不大,但果肉pH和糖酸比有随猪粪用量增加而降低的趋势。虽然猪粪中4种金属和抗生素的含量较高,但施用猪粪对果肉金属含量并没有影响,而且果肉均未检出2种抗生素。综上所述,猪粪是作物N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn养分的良好来源。然而,由于猪粪Cu、Zn含量较高,如长期大量施用,可能会造成土壤Cu、Zn累积污染风险。来自猪粪的四环素类抗生素在土壤的半衰期虽然较短,但若长期施用可导致此类抗生素在土壤的累积。由于荔枝植株吸收Zn(平均富集系数为0.54~0.78)和四环素类抗生素能力强,虽然田间施用猪粪一年对荔枝果肉Zn含量没有影响,果肉也未检出2种抗生素,荔枝果肉受金属及抗生素(尤其是金霉素)污染的风险有待更长时间的试验结果才能客观评价。