高温预处理联合生物炭堆肥产品对叶菜品质及有害物质累积的影响OA北大核心CSTPCD

【目的】集约化农业废弃物为主要原料的有机肥料中不同程度地存在有机、无机污染物,如何降低甚至避免污染物进入作物体内,对有机肥的安全利用意义重大。【方法】供试有机肥的主要原料为猪粪和麦秸,采用3种工艺制备了有机肥样品:常规堆肥(TC)、高温预处理堆肥(HTC)、高温预处理后添加生物炭堆肥(HTBC)。以生菜(Lactuca sativa)为材料进行了堆肥产品施用盆栽试验。在定植后50天取样,调查生菜叶片和根的鲜、干生物量。利用抖根法,采集根际土壤样品,分析叶片和根际土壤中重金属、抗生素含量及抗性基因(ARGs)的绝对丰度。同时,计算了生菜对重金属和抗生素的生物富集系数。【结果】与TC处理相比,HTC和HTBC处理分别增加生菜叶片鲜重9.2%和13.1%,提高可溶性蛋白质含量14.2%和8.3%,降低亚硝酸盐含量19.9%和19.4%;HTC和HTBC处理均能降低生菜叶片中重金属和抗生素含量以及ARGs绝对丰度,HTC处理降幅分别为6.0%~38.9%、22.4%~64.3%和41.6%~47.6%,HTBC处理降幅分别为13.8%~65.6%、33.0%~100.0%和59.2%~76.2%;HTC和HTBC处理的重金属富集系数分别降低8.7%~43.8%和8.0%~68.8%(Cd除外),HTC处理的磺胺类和四环素类抗生素富集系数分别降低14.5%~66.2%和4.5%~37.9%,而HTBC处理的降幅分别为33.4%~100.0%和34.2%~38.8%;在测定的11种抗生素中,HTBC可显著降低生菜根际土壤中9种抗生素的含量,而HTC只降低5种抗生素含量;在测定的6个ARGs亚型中,HTBC可显著降低5个ARGs的绝对丰度,而HTC只降低2个,HTBC对有害物质削减效果优于HTC。相关性分析结果表明,生菜叶片中重金属和抗生素含量以及ARGs的绝对丰度与根际土壤中对应污染物含量呈显著正相关。【结论】高温预处理联合生物炭添加堆肥工艺生产的有机肥可提高生菜产量与品质,同时降低根际土壤中的重金属和抗生素含量及ARGs丰度,进而减少了生菜的吸收和富集,有效削减生菜中有害物质的积累。因此,在高温预处理基础上添加生物炭进行堆腐,是减少作物对有机肥中重金属、抗生素和ARGs吸收积累的有效措施。