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作者简介:

徐晗(1997-),女,河南开封人,硕士研究生,研究方向为荔枝园土壤性质研究。E-mail:718628807@qq.com。

通讯作者:

姚丽贤,E-mail:lyaolx@scau.edu.cn。

参考文献 1
Zhang F S,Li Y X,Yang M,et al.Content of heavy metals in animal feeds and manures from farms of different scales in northeast China[J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2012,9(8):2658-2668.
参考文献 2
姜萍,金盛杨,郝秀珍,等.重金属在猪饲料-粪便-土壤-蔬菜中的分布特征研究[J].农业环境科学学报,2010,29(5):942-947.
参考文献 3
潘寻,韩哲,贲伟伟.山东省规模化猪场猪粪及配合饲料中重金属含量研究[J].农业环境科学学报,2013,32(1):160-165.
参考文献 4
姚丽贤,李国良,党志.集约化养殖禽畜粪中主要化学物质调查[J].应用生态学报,2006,17(10):1989-1992.
参考文献 5
张树清,张夫道,刘秀梅,等.规模化养殖畜禽粪主要有害成分测定分析研究[J].植物营养与肥料学报,2005,11(6):116-123.
参考文献 6
Sungur A,Soylak M,Yilmaz S,et al.Heavy metal mobility and potential availability in animal manure:using a sequential extraction procedure[J].Journal of Material Cycles and Waste Management,2016,18(3):563-572.
参考文献 7
姚丽贤,李国良,何兆桓,等.施用禽畜粪对两种土壤 As、 Cu 和Zn有效性的影响[J]. 土壤学报,2009,46(1):127-135.
参考文献 8
Zhou D M,Hao X Z,Wang Y J,et al.Copper and Zn uptake by radish and pakchoi as affected by application of livestock and poultry manures[J].Chemosphere,2005,59(2):167-175.
参考文献 9
龙海燕,吴春山,李小梅.畜禽养殖废物农用对蔬菜铬含量的影响[J].农业环境科学学报,2012,31(8):1491-1497.
参考文献 10
王瑾,韩剑众.饲料中重金属和抗生素对土壤和蔬菜的影响 [J].生态与农村环境学报,2008(4):90-93.
参考文献 11
姚丽贤,李国良,何兆桓,等.连续施用鸡粪对菜心产量和重金属含量的影响[J].环境科学,2007,28(5):1113-1120.
参考文献 12
齐文娥,陈厚彬,李伟文,等.中国荔枝产业发展现状、趋势与建议[J].广东农业科学,2016,43(6):173-179.
参考文献 13
姚丽贤.我国荔枝养分管理技术应用与需求调研报告[J]. 荔枝科技通讯,2009(3):41-54.
参考文献 14
LY/T 1270-1999,森林植物与森林枯枝落叶层全硅、铁、铝、 钙、镁、钾、钠、磷、硫、锰、铜、锌的测定[S].
参考文献 15
崔珊珊,胡卓炎,余恺,等.不同产地妃子笑荔枝果汁的氨基酸组分[J].食品科学,2011,32(12):269-273.
参考文献 16
Li W Q,Hu Q P,Xu J G.Changes in physicochemical characteristics and free amino acids of hawthorn(Crataegus pinnatifida)fruits during maturation[J].Food Chemistry,2015,175:50-56.
参考文献 17
Silva B M,Casal S,Andrade P B,et al.Free amino acid composition of quince(Cydonia oblonga Miller)fruit(Pulp and peel)and jam[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2004,52(5):1201-1206.
参考文献 18
Sheng L,Shen D D,Luo Y,et al.Exogenous gamma-aminobutyric acid treatment affects citrate and amino acid accumulation to improve fruit quality and storage performance of postharvest citrus fruit[J].Food Chemistry,2017,216:138-145.
参考文献 19
Inoue K,Shirai T,Ochiai H,et al.Blood-pressure-lowering effect of a novel fermented milk containing gamma-aminobutyric acid(GABA)in mild hypertensives[J].European Journal of Clinical Nutrition,2003,57(3):490-495.
参考文献 20
Nishimura M,Yoshida S,Haramoto M,et al.Effects of white rice containing enriched gamma-aminobutyric acid on blood pressure[J].Journal of Traditional and Complementary Medicine,2016,6(1):66-71.
参考文献 21
Tian J,Dang H N,Yong J,et al.Oral treatment with gamma-aminobutyric acid improves glucose tolerance and insulin sensitivity by inhibiting inflammation in high fat diet-fed mice [J].Plos One,2011,6(9):e25338.
参考文献 22
Abdou A M,Higashiguchi S,Horie K,et al.Relaxation and immunity enhancement effects of gamma-aminobutyric acid(GABA)administration in humans[J].Biofactors,2006,26(3):201-208.
参考文献 23
Yoto A,Murao S,Motoki M,et al.Oral intake of gamma-aminobutyric acid affects mood and activities of central nervous system during stressed condition induced by mental tasks[J].Amino Acids,2012,43(3):1331-1337.
参考文献 24
颜蒙蒙,贾武霞,苏世鸣,等.猪粪中铜、锌与等量水溶性盐对两种叶类蔬菜的植物有效性比较[J].农业环境科学学报,2018,37(2):223-231.
参考文献 25
Bhattacharyya P,Chakraborty A,Chakrabarti K,et al.Copper and zinc uptake by rice and accumulation in soil amended with municipal solid waste compost[J].Environmental Geology,2006,49(7):1064-1070.
参考文献 26
Smith S R,Bencze K Z,Russ K A,et al.Investigation of the copper binding site and the role of histidine as a ligand in riboflavin binding protein[J].Inorganic Chemistry,2008,47(15):6867-6872.
参考文献 27
Abbaspour N,Hurrell R,Kelishadi R.Review on iron and its importance for human health[J].Journal of Research in Medical Sciences,2014,19(2):164-174.
参考文献 28
De Benoist B,Cogswell M,Egli I,et al.Worldwide prevalence of anaemia 1993-2005;WHO global database of anaemia[J]. Geneva World Health Organization,2008,2(3):97-100.
参考文献 29
Kassebaum N J.The global burden of anemia[J].Hematology-Oncology Clinics of North America,2016,30(2):247.
参考文献 30
Steinnes E.Soils and geomedicine[J].Environmental Geochemistry and Health,2009,31:523-535.
参考文献 31
Plum L M,Rink L,Haase H.The essential toxin:Impact of zinc on human health[J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2010,7(4):1342-1365.
参考文献 32
朱陆伟,石慧,王伟,等.施用猪粪后果园土壤中养分含量的动态变化[J].华南农业大学学报,2019,40(3):38-44.
参考文献 33
Yang B M,Yao L X,Li G L,et al.Dynamic changes of nutrition in litchi foliar and effects of potassium-nitrogen fertilization ratio [J].Journal of Soil Science and Plant Nutrition,2015,15:98-110.
参考文献 34
邓朝军,吴琼,许奇志,等.不同成熟度‘贵妃’枇杷果实色泽与糖酸含量关系[J].热带作物学报,2016,37(9):1747-1751.
参考文献 35
孙莹,陈世珍,朱丽琴,等.不同成熟度赣南“纽荷尔”脐橙香气成分和主要品质指标分析[J].江西农业大学学报,2015,37(3):429-434.
目录contents

    摘要

    养殖场禽畜粪的高金属残留可能带来的农产品金属污染广受社会关注,也是一个值得深入探讨的科学问题。研究在荔枝上施用含有较高金属微量元素添加剂残留的粪肥对荔枝果实品质及质量安全的影响,有助于科学回答高金属残留的养殖场粪肥是否可施用于荔枝的疑问。在饲料中以 3 种用量(1、2 和 4 kg/t)添加金属微量元素添加剂(含 Fe、Mn、Cu 和 Zn 4 种金属硫酸盐),并进行鸡养殖试验,分别收集 3 种鸡粪,在 2015 ~ 2018 年进行 2 个荔枝施用鸡粪的田间试验。其一是以等用量(株施 40 kg)施用 3 种鸡粪,其二是以不同用量(株施 0、 20、40 和 80 kg)施用同种鸡粪(饲料中添加 2 kg/t 添加剂),研究连续 3 年施用鸡粪对荔枝果实品质影响的添加剂剂量及鸡粪用量效应。结果显示,以相同用量连续施用金属含量不同的 3 种鸡粪,每年除果实固形物含量随鸡粪金属含量提高而降低外,果实可溶糖、糖酸比、风味氨基酸和总游离氨基酸含量差别不大,但不同年份果实品质差异显著(P< 0.05);同时,除果肉 Mn 和 Zn 含量随鸡粪施用年限增加而显著提高外(P< 0.01),果实(果肉、 果皮和果核)其他金属含量未随鸡粪金属含量或施用年限的增加而提高。以不同用量施用同种鸡粪,荔枝果实除可溶糖含量有随粪肥用量和施用年限增加而降低的趋势外,处理间其他品质的差异不明显,果实 4 种金属含量与鸡粪用量关系不大,也未随施用年限的增加而提高。连续 3 年在荔枝上施用含较高金属残留的鸡粪,整体上对荔枝果实品质并未造成明显不良影响,对果实金属含量影响也未具有饲料添加剂剂量及鸡粪用量效应。由于我国现行食品卫生标准没有限定这 4 种金属含量,在常规用量下(每年每株通常不超过 40 kg),即使连续施用高金属残留的粪肥,也难以产生荔枝果实 4 种金属污染问题。

    Abstract

    Potential metal contamination risk by application of animal manure containing high levels of metal residue is widely concerned,and is also a scientific issue worthy of in-depth discussion. In this work,the influence of fruit quality and safety for litchi plants applied with chicken manures bearing high contents of metal residue was investigated in order to answer the question that whether animal manure from intensive animal farms can be safely used in litchi production. Various dosages of metal micronutrient additives(1,2 and 4 kg/t)bearing the sulfate of Fe,Mn,Cu and Zn were added into chicken diets. Chicken feeding experiment with the given diets were conducted and the chicken manures were collected separately and applied annually to litchi trees in two field trials during 2015 ~ 2018. The experiment 1 consisted of three manures at 40 kg per plant and the experiment 2 included four rates(0,20,40 and 80 kg)of manure from chickens fed with 2 kg microelement additive per ton,the effect of additive dosage and chicken manure dosage on litchi fruit quality after applying chichen manure for 3 consecutive years. Experiment 1 showed that,fruit quality including soluble sugar,the ratio of sugar over titratable acid,flavor amino acid and total free amino acid,was generally not affected by metal concentrations in the manures except soluble solid that was reduced with the increase of metal content. However,significant difference in fruit quality as affected by three manures was observed among years(P< 0.05). Fe,Mn,Cu and Zn contents in litchi fruit including pulp,peel and seed,were not closely related with the four metal concentrations in the manure and application years except increased Mn and Zn in pulp responded to an increase in application years(P< 0.01). Experiment 2 indicated that generally,fruit soluble sugar content decreased with increasing manure dosage and application year,however,all the other quality indices of litchi fruit were not influenced by manure dosages. Fruit(including pulp,peel and seed)metal contents were not closely related to manure dosage,and it does not increase with the increase of application years except pulp Mn and Zn contents that significently increased with time. Litchi fruit quality was not markedly impacted by high dosage of chicken manure bearing high levels of Fe,Mn,Cu and Zn for three years. Application rate of chicken manure bearing high level of metals had little impact on fruit metal contents as well. Since there are no limits for Fe,Mn,Cu and Zn in food issued yet in the Chinese food hygiene standard,even if the continuous application of high metal residue manure under the conventional dosage(usually no more than 40 kg per plant per year). it is difficult to cause the four metal pollution problems of litchi fruits.

    关键词

    禽畜粪重金属荔枝食品安全

  • 在集约化禽畜养殖中,为了防治禽畜疾病、促进禽畜生长和提高饲料的利用率,饲料中常常添加微量元素添加剂(俗称禽矿,通常包含Fe、Mn、 Cu、Zn 4种金属元素)。然而,由于禽畜对金属微量元素添加剂的利用率较低,大部分金属随粪尿排出,导致禽畜粪中金属残留较高[1-5]。由于粪肥中的金属主要以可提取态存在,生物有效性和移动性较高[6-7],施用较高金属含量的禽畜粪肥对农产品质量安全的影响受到社会关注。研究显示,施用含(重)金属残留的禽畜粪,可显著提高蔬菜的Cu、 Zn、As、Cd等含量[8-11]。目前施用含(重)金属的禽畜粪对作物吸收累积(重)金属影响的研究,基本集中在蔬菜作物上,在多年生木本作物上的研究极为缺乏。

  • 荔枝(Litchi chinensis Sonn)是我国重要的热带亚热带多年生木本果树。我国是世界上荔枝种植面积最大、总产量最高的国家[12]。国家荔枝龙眼产业技术体系产业调查显示,荔枝种植户施用有机肥的比例高达74%,施用的有机肥种类包括禽畜粪、人粪尿、饼肥、花生麸、沼气液和蘑菇渣肥等,其中禽畜粪是最常施用的有机肥[13]。作为一种鲜美的水果,人们对荔枝果实质量的关注往往大于产量。由于近年在蔬菜作物上的大部分研究均认为施用粪肥会提高作物的重金属含量,出现粪肥中重金属残留会污染荔枝果实的说法,部分荔枝种植户甚至拒绝施用粪肥。针对这种现象,本研究在饲料中加入3种用量金属微量元素添加剂,进行肉鸡养殖试验并收集3种鸡粪,同时进行2个荔枝田间试验,分别以同一用量施用3种鸡粪及以不同用量施用其中1种鸡粪,探讨连续施用鸡粪对荔枝果实品质、风味及金属含量影响的添加剂剂量和鸡粪用量效应,为粪肥中金属残留是否会造成荔枝果实金属污染问题提供科学解答。

  • 1 材料与方法

  • 试验于2015年8月~2018年7月在广东省惠东县多祝镇守望果园(23.0290° N,114.5551° E) 进行,属华南典型的缓坡地荔枝园。

  • 1.1 供试荔枝树

  • 试验用荔枝树品种为妃子笑,1994年用嫁接苗种植,砧木为淮枝。等高种植,种植密度为4m×6m,试验开始时株高为4~5m,树冠投影直径约为5~6m。

  • 1.2 果园土壤

  • 试验园土壤为赤红壤,质地为壤质粘土。土壤pH 4.45,有机质含量13.0g/kg,碱解氮85.4mg/kg,有效磷40.0mg/kg,速效钾179.5mg/kg,交换性钙217.8mg/kg,交换性镁28.3mg/kg,有效硫50.3mg/kg,有效铜0.54mg/kg,有效锌0.8mg/kg,有效铁130.8mg/kg,有效锰8.18mg/kg和有效硼0.127mg/kg。故该试验点土壤为强酸性,整体养分肥力偏低。

  • 1.3 供试鸡粪

  • 鸡料生产中微量元素添加剂添加量通常为1~2kg/t。本试验在中鸡(肉鸡)饲料中分别加入1、2和4kg/t的金属添加剂(同时含有Fe、Mn、 Cu、Zn 4种金属的硫酸盐),生产获得3种饲料,分别喂饲42d龄的肉鸡,分别收集3种足量的不同鸡粪,记为鸡粪1、鸡粪2和鸡粪3。3种鸡粪不添加任何东西,自然堆沤约一个月后备用。不同年份堆沤后鸡粪基本性质见表1。

  • 表1 试验用鸡粪性质

  • 1.4 试验方案

  • 1.4.1 施用不同种类鸡粪试验

  • 以3种金属含量不同的鸡粪(鸡粪1、鸡粪2和鸡粪3)作为3个处理进行荔枝田间试验。每个处理3个重复,随机区组排列。每个重复3株树。选择27株等高种植、树体大小基本一致的荔枝树。每年采果后在荔枝树滴水线下开3条放射沟施用,每株树施用40kg鸡粪,然后培土。本试验每年在施用常量等量化肥基础上进行。试验树的病虫害管理、除草、修剪等其他田间管理措施与生产实践一致。

  • 1.4.2 施用不同用量鸡粪试验

  • 以鸡粪2作为供试鸡粪,设置4个鸡粪用量(每株施用0、20、40和80kg)作为4个处理进行荔枝田间试验。每个处理3个重复,随机区组排列。每个重复3株树,共36株。每年鸡粪施用方法、化肥施用及田间管理等均与上一个试验相同。

  • 1.5 样本采集和测定

  • 于荔枝果实集中收获期,在每株试验树的8个方位各采集果实10个,每株共80个。3株树的果实混合成为一个重复的样本。果实带回实验室后再次混匀,将果皮、果肉和果核剥离,立刻用WYT(0~80%)手持糖量计测定固形物含量,用费林试剂法测定可溶糖含量,用中和滴定法测定可滴定酸含量。对于金属含量的测定,果肉鲜样用硝酸-高氯酸法消解、然后用原子吸收分光光度法测定Fe、Mn、Cu和Zn含量[14]。果皮和果核样本则在105℃杀青,于70℃烘干后粉碎制样,用与果肉相同的方法测定金属含量。

  • 荔枝果实游离氨基酸采用茚三酮柱后衍生法进行测定,前处理采用酸水解法测定,处理后的样品过滤后直接上机测定[15]。所用的氨基酸分析仪型号为日立L-8900型,配备色谱柱为日立855-4507型。检测条件为:柱温为程序变温,反应柱温为135℃;柠檬酸(锂)pH缓冲液梯度洗脱,流速为洗脱泵0.35mL/min,衍生泵为0.30mL/min;检测波长为570nm+440nm,分析时间为148min。检出的氨基酸有各种风味氨基酸和 γ-氨基丁酸等28种。其中,天冬氨酸 + 赖氨酸 + 谷氨酸之和为鲜味氨基酸,甘氨酸 + 丙氨酸 + 苏氨酸 + 丝氨酸 + 组氨酸 + 脯氨酸之和为甜味氨基酸,缬氨酸 + 蛋氨酸 + 异亮氨酸 + 亮氨酸 + 精氨酸之和为苦味氨基酸,酪氨酸 + 苯丙氨酸之和为芳香族氨基酸,总游离氨基酸为所有检出氨基酸之和。

  • 1.6 数据处理

  • 数据用Excel2016进行处理和作图,数据表示为平均值 ± 标准误。用SAS 9.0进行单因素和双因素方差分析,并进行Duncan’s多重比较(P<0.05)。

  • 2 结果与分析

  • 2.1 荔枝果实品质

  • 连续3年等量施用3种金属含量不同的鸡粪对荔枝果实的可溶糖和可滴定酸含量影响不大,对果实糖酸比也没有显著影响(表2)。然而,3年果实固形物含量随鸡粪中金属含量提高而降低,其中施用鸡粪3的固形物含量显著低于鸡粪1处理。

  • 表2 施用3种不同鸡粪的荔枝果实品质

  • 注:表中不同年份每列数据后面小写字母不相同者表示差异显著(P<0.05)。下同。

  • 以不同用量施用鸡粪2,对荔枝果实的固形物含量影响不大,但可溶糖含量有随鸡粪用量增加而降低的趋势,而且随着施用次数增加,这种趋势变得明显(表3)。施用鸡粪2对可滴定酸含量的影响不大,未达显著水平,整体上对荔枝果实的糖酸比并没有明显不良影响。

  • 表3 施用不同用量鸡粪的荔枝果实品质

  • 不同年份2个试验荔枝果实的上述4种指标均分别存在显著差异(P<0.05)(具体数据略),表明荔枝果实品质存在显著的年份差异,处理间的差异反而相对较小。

  • 2.2 荔枝果实游离氨基酸含量

  • 游离氨基酸含量是衡量水果及水果加工品的重要依据[16-17]。γ-氨基丁酸不但提高果实耐贮性[18],而且具有防治高血压[19-20]和糖尿病[21]、缓和中枢神经压力和提高机体免疫力[22-23]等保健作用。因此,对不同处理果实的风味氨基酸及 γ氨基丁酸含量进行比较具有实用价值。表4显示,与鸡粪1相比,施用鸡粪2和3整体上有降低2016年荔枝果实各种风味氨基酸、γ-氨基丁酸和总游离氨基酸的趋势,而施用鸡粪3显著降低甜味和苦味氨基酸的含量,在一定程度上降低荔枝果实风味。然而,2017年3种鸡粪处理荔枝果实各类氨基酸及总游离氨基酸含量则未表现出明显差别。以不同用量施用同种鸡粪,对2年荔枝果实的各种风味氨基酸、γ-氨基丁酸和总游离氨基酸含量均影响不大(表5)。这表明,连续施用鸡粪对荔枝果实风味氨基酸、γ-氨基丁酸和总游离氨基酸含量的影响均未表现出鸡粪金属含量及鸡粪用量效应。

  • 表4 施用3种不同鸡粪的荔枝果实游离氨基酸含量(mg/g)

  • 表5 施用不同用量鸡粪的荔枝果实游离氨基酸含量(mg/g)

  • 2.3 荔枝果实金属含量

  • 荔枝果肉金属含量测定结果显示,连续3年施用3种不同鸡粪,每年鸡粪中金属含量对果肉Fe、 Mn、Cu和Zn含量影响均不大(图1)。如对不同处理不同年份果肉金属含量进行双因素方差分析(表6),则3年处理间果肉Fe、Mn、Cu和Zn含量均没有显著差异,不同年份果肉Fe和Cu含量也没有显著差异,但不同年份的Mn和Zn含量则随鸡粪施用年限的增加而极显著提高(P<0.01)。

  • 图1 施用3种不同鸡粪的荔枝果肉金属含量

  • 注:图中每种金属标注小写字母不相同者表示差异显著(P<0.05)。下同。

  • 表6 施用3种不同鸡粪荔枝果肉金属含量方差分析

  • 如连续以不同用量施用同种鸡粪,则除2016年果肉Zn含量及2017和2018年果肉Cu含量存在处理间差异外,其他年份不同处理果肉的其他金属含量均没有显著差别(图2)。方差分析结果显示,虽然不同处理鸡粪用量对果肉Cu、Zn含量有显著影响(P<0.05),但果肉Cu、Zn含量并未随着鸡粪用量的增加而提高(表7);除果肉Fe含量外,3年鸡粪用量对果肉Mn、Cu、Zn含量均存在极显著的年份差异(P<0.01),但三者含量并未随鸡粪施用时间的延长而提高。这意味着即使连续施用3年,提高鸡粪用量并不会提高果肉4种金属含量。

  • 图2 施用不同用量鸡粪荔枝果肉金属含量

  • 表7 施用不同用量鸡粪荔枝果肉金属含量方差分析

  • 在2018年,进一步检测了荔枝果皮和果核的金属含量。结果显示,施用3种不同鸡粪,除荔枝果皮的Fe和Mn含量存在差异外,果皮Cu和Zn含量及果核的4种金属含量均差别不大(图3)。而且,仅有果皮Fe含量随鸡粪Fe含量的增加而明显提高。以不同用量施用同种鸡粪,除果皮Zn含量和果核Cu含量存在显著差异外,果皮和果核其他金属含量均没有差别(图4)。然而,果皮Zn含量和果核Cu含量也未随鸡粪用量提高而提高。这说明不论施用金属含量不同的鸡粪或以不同用量施用同种鸡粪,整体上未能提高荔枝果皮和果核的4种金属含量。

  • 3 讨论

  • 3.1 饲料微量元素添加剂造成鸡粪金属残留及施用鸡粪引起荔枝果实金属污染的风险

  • 由于2015~2017年间3次在鸡饲料添加的微量元素添加剂的4种金属含量不同,每年即使以相同用量(1、2和4kg/t)添加此类添加剂,获得的3种鸡粪金属含量并不相同。2015、2016和2017年饲料Fe含量分别为(220.9±16.0)~(334.6±28.3)、(166.5±3.4)~(308.6±8.4)和(173.4±6.2)~(322.0±13.9)mg/kg,Mn含量分别为(18.0±1.5)~(84.7±1.6)、(78.4±0.5)~(218.0±16.3)和(89.9±1.6)~(264.7±12.3)mg/kg,Cu含量分别为(10.4± 3.6)~(38.9±3.4)、(18.5±0.2)~(26.7±0.6) 和(17.2±0.4)~(28.6±0.8)mg/kg,Zn含量分别为(71.9±5.5)~(332.6±28.5)、(74.9±2.1)~(177.7±10.8)和(91.1±1.2)~(195.8±3.7)mg/kg。根据我国《饲料添加剂安全使用规范》(农业部公告第1224号),鸡或家禽饲料中Fe、Mn、Cu和Zn的限量标准分别为750、150、25和120mg/kg,本试验所用的3年饲料的Fe含量均超标,2016和2017年饲料2和饲料3的Mn含量分别超标,2016和2017年饲料3的Cu含量超标,3年的饲料2和饲料3的Zn含量均超标。

  • 图3 施用3种不同鸡粪荔枝果皮和果核金属含量

  • 图4 施用不同用量鸡粪荔枝果皮和果核金属含量

  • 虽然本研究所用饲料存在金属含量超标现象,但我国《畜禽粪便安全使用准则》(NY/T1334-2007),对禽畜粪Fe和Mn含量未作限定。如按此准则的Cu和Zn限量标准对3年试验用的鸡粪金属含量进行衡量,则仅有2016年鸡粪3的Zn含量稍微超标(7.1%),其他鸡粪的Cu和Zn含量均未超标。

  • 虽然Cu和Zn为植物必需营养元素,但不同作物对粪肥金属的吸收能力存在较大差异。长期施用禽畜粪的土壤生产的蔬菜,地上部Cu、Zn含量显著高于对照土壤生产的蔬菜Cu、Zn含量[210]。然而,本研究2个试验均表明,荔枝果实累积来自鸡粪的4种金属的能力很低。即使连续3年以40kg/株的用量施用饲料添加4kg/t金属添加剂获得的鸡粪及以80kg/株的用量施用饲料添加2kg/t金属添加剂获得的鸡粪,仅有果肉Mn和Zn含量在连续施用的条件下才表现出随鸡粪Mn、Zn含量的增加而提高,果皮和果核金属含量也未见提高。这大概与荔枝的生长特点有关。荔枝为木本果树,树体高大,生物量大,即使根系可以吸收来自鸡粪的金属,也难以运输到果实中。而且,荔枝通常在采后适当修剪,当年累积在结果母枝的金属随修剪部分被带走,而翌年果实则往往生长在新抽生的老熟秋梢上。荔枝的这种生物学特点,大大降低了粪肥中金属污染荔枝果实的风险。

  • 另外,虽然粪肥中的金属有效性大于土壤原有金属的有效性[7] 或随着粪肥用量的增加而提高[24],但粪肥含有大量的有机质(腐殖质),可通过吸附、沉淀和鳌合等作用[25-26]降低金属的有效性。由于鸡粪中的有机质含量远远高于4种金属含量,随鸡粪施用量提高,带入土壤的有机质(腐殖质)量也随之增加,故本研究施用不同用量的同种鸡粪,并未出现荔枝果肉、果皮和果核金属含量随鸡粪用量增加而提高的现象。每年等量施用3种金属含量不同的鸡粪,翌年荔枝果肉Mn和Zn含量并未随鸡粪Mn、Zn含量增加而提高,但随鸡粪施用年限的增加而提高,这说明鸡粪带入土壤有机质量在一定范围内,鸡粪Mn、Zn含量越高,它们累积的有效性已超过了有机质降低其有效性的作用,从而出现提高果肉Mn、Zn含量的现象。这一点与颜蒙蒙等[24]提出的粪肥中Zn有效性随施用时间延长而提高的结果类似。

  • 在荔枝实际生产中,由于施用粪肥劳动力成本较高,果农通常1年或每隔1~2年施用一次禽畜粪肥,而且每次粪肥用量通常为20、30kg/株,罕有高达80kg/株。因此,在禽畜饲料中按常规用量添加金属添加剂,所产生的禽畜粪肥如按常规方法施用,荔枝果实金属含量增加的风险很低。

  • 3.2 我国食品金属限量标准的变化

  • 我国原有《食品中铁限量标准》(GB 15200-94)没有针对水果的限量标准,《食品中铜限量卫生标准》(GB 15199-94)和《食品中锌限量卫生标准》(GB 13106-91)规定了水果的Cu和Zn限值。目前上述3标准均已废止。此外,我国一直未出台针对水果Mn含量的限量标准。我国最新的《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017) 对水果中Fe、Mn、Cu和Zn含量均未作出限定。由此可见,即使施用含Fe、Mn、Cu和Zn残留较高的鸡粪确实提高了果实4种金属含量,也不会引起这些金属污染荔枝果实的问题。

  • 另外,Fe是几乎所有生物的必需营养元素,它广泛参与各种代谢过程[27]。世界上有19.7亿人患有贫血,其中50%~80%是由缺Fe造成的,故缺Fe性贫血成为一个全球关注的健康问题[28-29]。植物和动物缺Cu和Mn也是一个世界性问题,尤其在土壤pH高的地区[30]。另外,世界范围内人体Zn毒害极为罕见,而缺Zn则普遍存在。缺Zn对人体生长、神经发育和免疫能力均有伤害。由于营养不良及食物Zn有效性低造成的缺Zn健康风险,远远大于Zn毒害的风险[31]。如果施用含Fe、Mn、 Cu和Zn的粪肥提高了荔枝或其他果树果实这4种金属含量,食用这些果实可成为膳食补充人体微量元素的途径之一。

  • 3.3 鸡粪中金属对荔枝果实品质的影响

  • 连续3年以相同用量施用3种鸡粪,每年均出现果实固形物含量随鸡粪金属含量增加而降低的规律(表2);然而,每年荔枝果实中4种金属含量并没有随鸡粪金属含量的增加而提高,这说明果实固形物含量的下降并不是鸡粪金属含量直接引起的结果。由于鸡粪本身组分复杂,添加不同剂量金属微量元素添加剂,对鸡粪的性质或各种主要物质(如N、P、K)含量均有影响(表1)。3种鸡粪施入土壤后,大概是鸡粪中金属及与它们含量相关的其他物质对土壤性质、荔枝根系吸收或果实生长发育的间接影响,综合导致了果实固形物含量的差异。

  • 同时,连续3年以不同用量施用鸡粪2,荔枝果实可溶糖含量整体上随鸡粪用量和施用年限增加而降低,但同时果实4种金属含量与鸡粪用量也未具有密切关系,这意味着果实可溶糖的变化应由鸡粪中其他主要物质的输入量差异造成,并不是由其中的金属元素直接引起。

  • 前期研究表明,施用不同用量猪粪处理的土壤碱解氮含量仅在施后80d内存在显著差异, 80~360d的碱解氮含量已极为接近,但不同用量处理的土壤有效钾含量则在0~360d一直保持显著差异[32]。这意味着在荔枝年生长周期的大部分时间里,粪肥用量越高,供应荔枝生长的钾氮养分比例(K2O/N)也越高。荔枝果实可滴定酸含量和糖酸比分别随钾氮肥施用比例(K2O/N)的增加而提高或降低,而且这种效应随粪肥施用时间的延长而愈加明显[33]。上述研究很大程度上解释了本研究表3中荔枝果实品质随粪肥用量及施用年限增加而呈现的变化规律。此外,随K2O/N提高,荔枝收获推迟[33],即某一年同时收获的低K2O/N处理的果实成熟度相对更高。由于果实品质与成熟度密切相关[34-35],本研究在成熟期同时采集同一试验不同处理荔枝果实样本,高用量鸡粪处理的果实成熟度低于低用量处理,也是果实糖酸指标随粪肥用量和施用年限增加而降低的原因之一。

  • 产量对植物内含物含量的稀释作用普遍存在。然而,本研究2个试验荔枝果实年度品质指标与金属含量呈现不同的变化规律,说明在本试验条件下,产量对果实上述内含物含量并没有产生明显影响。

  • 4 结论

  • 在荔枝上连续3年分别以相同用量施用4种金属含量不同的鸡粪或以不同用量施用4种金属含量相同的鸡粪,均对荔枝果实品质和风味影响不大。除果肉Mn、Zn含量随鸡粪Mn、Zn含量增加而增加外,果肉其他金属含量并未随鸡粪用量或鸡粪中金属含量的增加而增加。按常规方式施用4种金属残留较高的粪肥,荔枝果实被来自粪肥的4种金属污染的风险极低。

  • 参考文献

    • [1] Zhang F S,Li Y X,Yang M,et al.Content of heavy metals in animal feeds and manures from farms of different scales in northeast China[J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2012,9(8):2658-2668.

    • [2] 姜萍,金盛杨,郝秀珍,等.重金属在猪饲料-粪便-土壤-蔬菜中的分布特征研究[J].农业环境科学学报,2010,29(5):942-947.

    • [3] 潘寻,韩哲,贲伟伟.山东省规模化猪场猪粪及配合饲料中重金属含量研究[J].农业环境科学学报,2013,32(1):160-165.

    • [4] 姚丽贤,李国良,党志.集约化养殖禽畜粪中主要化学物质调查[J].应用生态学报,2006,17(10):1989-1992.

    • [5] 张树清,张夫道,刘秀梅,等.规模化养殖畜禽粪主要有害成分测定分析研究[J].植物营养与肥料学报,2005,11(6):116-123.

    • [6] Sungur A,Soylak M,Yilmaz S,et al.Heavy metal mobility and potential availability in animal manure:using a sequential extraction procedure[J].Journal of Material Cycles and Waste Management,2016,18(3):563-572.

    • [7] 姚丽贤,李国良,何兆桓,等.施用禽畜粪对两种土壤 As、 Cu 和Zn有效性的影响[J]. 土壤学报,2009,46(1):127-135.

    • [8] Zhou D M,Hao X Z,Wang Y J,et al.Copper and Zn uptake by radish and pakchoi as affected by application of livestock and poultry manures[J].Chemosphere,2005,59(2):167-175.

    • [9] 龙海燕,吴春山,李小梅.畜禽养殖废物农用对蔬菜铬含量的影响[J].农业环境科学学报,2012,31(8):1491-1497.

    • [10] 王瑾,韩剑众.饲料中重金属和抗生素对土壤和蔬菜的影响 [J].生态与农村环境学报,2008(4):90-93.

    • [11] 姚丽贤,李国良,何兆桓,等.连续施用鸡粪对菜心产量和重金属含量的影响[J].环境科学,2007,28(5):1113-1120.

    • [12] 齐文娥,陈厚彬,李伟文,等.中国荔枝产业发展现状、趋势与建议[J].广东农业科学,2016,43(6):173-179.

    • [13] 姚丽贤.我国荔枝养分管理技术应用与需求调研报告[J]. 荔枝科技通讯,2009(3):41-54.

    • [14] LY/T 1270-1999,森林植物与森林枯枝落叶层全硅、铁、铝、 钙、镁、钾、钠、磷、硫、锰、铜、锌的测定[S].

    • [15] 崔珊珊,胡卓炎,余恺,等.不同产地妃子笑荔枝果汁的氨基酸组分[J].食品科学,2011,32(12):269-273.

    • [16] Li W Q,Hu Q P,Xu J G.Changes in physicochemical characteristics and free amino acids of hawthorn(Crataegus pinnatifida)fruits during maturation[J].Food Chemistry,2015,175:50-56.

    • [17] Silva B M,Casal S,Andrade P B,et al.Free amino acid composition of quince(Cydonia oblonga Miller)fruit(Pulp and peel)and jam[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2004,52(5):1201-1206.

    • [18] Sheng L,Shen D D,Luo Y,et al.Exogenous gamma-aminobutyric acid treatment affects citrate and amino acid accumulation to improve fruit quality and storage performance of postharvest citrus fruit[J].Food Chemistry,2017,216:138-145.

    • [19] Inoue K,Shirai T,Ochiai H,et al.Blood-pressure-lowering effect of a novel fermented milk containing gamma-aminobutyric acid(GABA)in mild hypertensives[J].European Journal of Clinical Nutrition,2003,57(3):490-495.

    • [20] Nishimura M,Yoshida S,Haramoto M,et al.Effects of white rice containing enriched gamma-aminobutyric acid on blood pressure[J].Journal of Traditional and Complementary Medicine,2016,6(1):66-71.

    • [21] Tian J,Dang H N,Yong J,et al.Oral treatment with gamma-aminobutyric acid improves glucose tolerance and insulin sensitivity by inhibiting inflammation in high fat diet-fed mice [J].Plos One,2011,6(9):e25338.

    • [22] Abdou A M,Higashiguchi S,Horie K,et al.Relaxation and immunity enhancement effects of gamma-aminobutyric acid(GABA)administration in humans[J].Biofactors,2006,26(3):201-208.

    • [23] Yoto A,Murao S,Motoki M,et al.Oral intake of gamma-aminobutyric acid affects mood and activities of central nervous system during stressed condition induced by mental tasks[J].Amino Acids,2012,43(3):1331-1337.

    • [24] 颜蒙蒙,贾武霞,苏世鸣,等.猪粪中铜、锌与等量水溶性盐对两种叶类蔬菜的植物有效性比较[J].农业环境科学学报,2018,37(2):223-231.

    • [25] Bhattacharyya P,Chakraborty A,Chakrabarti K,et al.Copper and zinc uptake by rice and accumulation in soil amended with municipal solid waste compost[J].Environmental Geology,2006,49(7):1064-1070.

    • [26] Smith S R,Bencze K Z,Russ K A,et al.Investigation of the copper binding site and the role of histidine as a ligand in riboflavin binding protein[J].Inorganic Chemistry,2008,47(15):6867-6872.

    • [27] Abbaspour N,Hurrell R,Kelishadi R.Review on iron and its importance for human health[J].Journal of Research in Medical Sciences,2014,19(2):164-174.

    • [28] De Benoist B,Cogswell M,Egli I,et al.Worldwide prevalence of anaemia 1993-2005;WHO global database of anaemia[J]. Geneva World Health Organization,2008,2(3):97-100.

    • [29] Kassebaum N J.The global burden of anemia[J].Hematology-Oncology Clinics of North America,2016,30(2):247.

    • [30] Steinnes E.Soils and geomedicine[J].Environmental Geochemistry and Health,2009,31:523-535.

    • [31] Plum L M,Rink L,Haase H.The essential toxin:Impact of zinc on human health[J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2010,7(4):1342-1365.

    • [32] 朱陆伟,石慧,王伟,等.施用猪粪后果园土壤中养分含量的动态变化[J].华南农业大学学报,2019,40(3):38-44.

    • [33] Yang B M,Yao L X,Li G L,et al.Dynamic changes of nutrition in litchi foliar and effects of potassium-nitrogen fertilization ratio [J].Journal of Soil Science and Plant Nutrition,2015,15:98-110.

    • [34] 邓朝军,吴琼,许奇志,等.不同成熟度‘贵妃’枇杷果实色泽与糖酸含量关系[J].热带作物学报,2016,37(9):1747-1751.

    • [35] 孙莹,陈世珍,朱丽琴,等.不同成熟度赣南“纽荷尔”脐橙香气成分和主要品质指标分析[J].江西农业大学学报,2015,37(3):429-434.

  • 参考文献

    • [1] Zhang F S,Li Y X,Yang M,et al.Content of heavy metals in animal feeds and manures from farms of different scales in northeast China[J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2012,9(8):2658-2668.

    • [2] 姜萍,金盛杨,郝秀珍,等.重金属在猪饲料-粪便-土壤-蔬菜中的分布特征研究[J].农业环境科学学报,2010,29(5):942-947.

    • [3] 潘寻,韩哲,贲伟伟.山东省规模化猪场猪粪及配合饲料中重金属含量研究[J].农业环境科学学报,2013,32(1):160-165.

    • [4] 姚丽贤,李国良,党志.集约化养殖禽畜粪中主要化学物质调查[J].应用生态学报,2006,17(10):1989-1992.

    • [5] 张树清,张夫道,刘秀梅,等.规模化养殖畜禽粪主要有害成分测定分析研究[J].植物营养与肥料学报,2005,11(6):116-123.

    • [6] Sungur A,Soylak M,Yilmaz S,et al.Heavy metal mobility and potential availability in animal manure:using a sequential extraction procedure[J].Journal of Material Cycles and Waste Management,2016,18(3):563-572.

    • [7] 姚丽贤,李国良,何兆桓,等.施用禽畜粪对两种土壤 As、 Cu 和Zn有效性的影响[J]. 土壤学报,2009,46(1):127-135.

    • [8] Zhou D M,Hao X Z,Wang Y J,et al.Copper and Zn uptake by radish and pakchoi as affected by application of livestock and poultry manures[J].Chemosphere,2005,59(2):167-175.

    • [9] 龙海燕,吴春山,李小梅.畜禽养殖废物农用对蔬菜铬含量的影响[J].农业环境科学学报,2012,31(8):1491-1497.

    • [10] 王瑾,韩剑众.饲料中重金属和抗生素对土壤和蔬菜的影响 [J].生态与农村环境学报,2008(4):90-93.

    • [11] 姚丽贤,李国良,何兆桓,等.连续施用鸡粪对菜心产量和重金属含量的影响[J].环境科学,2007,28(5):1113-1120.

    • [12] 齐文娥,陈厚彬,李伟文,等.中国荔枝产业发展现状、趋势与建议[J].广东农业科学,2016,43(6):173-179.

    • [13] 姚丽贤.我国荔枝养分管理技术应用与需求调研报告[J]. 荔枝科技通讯,2009(3):41-54.

    • [14] LY/T 1270-1999,森林植物与森林枯枝落叶层全硅、铁、铝、 钙、镁、钾、钠、磷、硫、锰、铜、锌的测定[S].

    • [15] 崔珊珊,胡卓炎,余恺,等.不同产地妃子笑荔枝果汁的氨基酸组分[J].食品科学,2011,32(12):269-273.

    • [16] Li W Q,Hu Q P,Xu J G.Changes in physicochemical characteristics and free amino acids of hawthorn(Crataegus pinnatifida)fruits during maturation[J].Food Chemistry,2015,175:50-56.

    • [17] Silva B M,Casal S,Andrade P B,et al.Free amino acid composition of quince(Cydonia oblonga Miller)fruit(Pulp and peel)and jam[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2004,52(5):1201-1206.

    • [18] Sheng L,Shen D D,Luo Y,et al.Exogenous gamma-aminobutyric acid treatment affects citrate and amino acid accumulation to improve fruit quality and storage performance of postharvest citrus fruit[J].Food Chemistry,2017,216:138-145.

    • [19] Inoue K,Shirai T,Ochiai H,et al.Blood-pressure-lowering effect of a novel fermented milk containing gamma-aminobutyric acid(GABA)in mild hypertensives[J].European Journal of Clinical Nutrition,2003,57(3):490-495.

    • [20] Nishimura M,Yoshida S,Haramoto M,et al.Effects of white rice containing enriched gamma-aminobutyric acid on blood pressure[J].Journal of Traditional and Complementary Medicine,2016,6(1):66-71.

    • [21] Tian J,Dang H N,Yong J,et al.Oral treatment with gamma-aminobutyric acid improves glucose tolerance and insulin sensitivity by inhibiting inflammation in high fat diet-fed mice [J].Plos One,2011,6(9):e25338.

    • [22] Abdou A M,Higashiguchi S,Horie K,et al.Relaxation and immunity enhancement effects of gamma-aminobutyric acid(GABA)administration in humans[J].Biofactors,2006,26(3):201-208.

    • [23] Yoto A,Murao S,Motoki M,et al.Oral intake of gamma-aminobutyric acid affects mood and activities of central nervous system during stressed condition induced by mental tasks[J].Amino Acids,2012,43(3):1331-1337.

    • [24] 颜蒙蒙,贾武霞,苏世鸣,等.猪粪中铜、锌与等量水溶性盐对两种叶类蔬菜的植物有效性比较[J].农业环境科学学报,2018,37(2):223-231.

    • [25] Bhattacharyya P,Chakraborty A,Chakrabarti K,et al.Copper and zinc uptake by rice and accumulation in soil amended with municipal solid waste compost[J].Environmental Geology,2006,49(7):1064-1070.

    • [26] Smith S R,Bencze K Z,Russ K A,et al.Investigation of the copper binding site and the role of histidine as a ligand in riboflavin binding protein[J].Inorganic Chemistry,2008,47(15):6867-6872.

    • [27] Abbaspour N,Hurrell R,Kelishadi R.Review on iron and its importance for human health[J].Journal of Research in Medical Sciences,2014,19(2):164-174.

    • [28] De Benoist B,Cogswell M,Egli I,et al.Worldwide prevalence of anaemia 1993-2005;WHO global database of anaemia[J]. Geneva World Health Organization,2008,2(3):97-100.

    • [29] Kassebaum N J.The global burden of anemia[J].Hematology-Oncology Clinics of North America,2016,30(2):247.

    • [30] Steinnes E.Soils and geomedicine[J].Environmental Geochemistry and Health,2009,31:523-535.

    • [31] Plum L M,Rink L,Haase H.The essential toxin:Impact of zinc on human health[J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2010,7(4):1342-1365.

    • [32] 朱陆伟,石慧,王伟,等.施用猪粪后果园土壤中养分含量的动态变化[J].华南农业大学学报,2019,40(3):38-44.

    • [33] Yang B M,Yao L X,Li G L,et al.Dynamic changes of nutrition in litchi foliar and effects of potassium-nitrogen fertilization ratio [J].Journal of Soil Science and Plant Nutrition,2015,15:98-110.

    • [34] 邓朝军,吴琼,许奇志,等.不同成熟度‘贵妃’枇杷果实色泽与糖酸含量关系[J].热带作物学报,2016,37(9):1747-1751.

    • [35] 孙莹,陈世珍,朱丽琴,等.不同成熟度赣南“纽荷尔”脐橙香气成分和主要品质指标分析[J].江西农业大学学报,2015,37(3):429-434.

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