不同有机肥中Cu、 Zn在农田土壤中的有效性与形态归趋

许 浩, 韩丽媛, 茹淑华, 张云青, 苏德纯*

(1 中国农业大学资源与环境学院， 北京 100193; 2 河北农林科学院农业资源环境研究所， 石家庄 050051)



不同有机肥中Cu、 Zn在农田土壤中的有效性与形态归趋

许 浩1, 韩丽媛1, 茹淑华2, 张云青1, 苏德纯1*

(1 中国农业大学资源与环境学院， 北京 100193; 2 河北农林科学院农业资源环境研究所， 石家庄 050051)

【目的】畜禽粪便有机肥的施用是造成我国农田土壤重金属污染的重要原因之一。本文选用两种典型规模化养殖场畜禽粪便有机肥，研究其在石灰性土壤和酸性土壤上施用1年后Cu、 Zn的有效性和形态归趋，为客观评价畜禽粪便有机肥中重金属进入土壤后的环境行为和生态风险提供理论依据。【方法】采用温室土壤培养试验，在石灰性土壤和酸性土壤上分别设对照(CK)、 施2%鸡粪(CM2%)、 施5%鸡粪(CM5%)、 施与CM2%、 CM5%含等量Cu、 Zn的重金属无机盐溶液(CS2%、 CS5%)、 施2%猪粪(PM2%)、 施5%猪粪(PM5%)、 施与PM2%、 PM5%含等量Cu、 Zn的重金属无机盐溶液(PS2%、 PS5%)9个处理，每个处理设3次重复，在温室条件下培养1年。测定土壤pH值， EDTA提取有效态Cu、 Zn以及采用改进Tessier连续提取法提取的各形态Cu、 Zn的含量，分析鸡粪、 猪粪及等量无机盐溶液中Cu、 Zn进入土壤后的有效性和形态归趋。【结果】施用鸡粪和猪粪1年后，石灰性土壤的pH值降低，酸性土壤的pH值升高，施用5%猪粪时石灰性土壤pH值降低了0.23个单位，酸性土壤pH值升高了0.87个单位。施入鸡粪、 猪粪1年后，石灰性土壤中有效态Zn和酸性土壤中有效态Cu、 Zn含量显著增加，施用5%猪粪时酸性土壤中有效态Cu含量增加了1.95倍，施用5%鸡粪时2种土壤中有效态Cu的含量均显著低于等量无机盐。施用鸡粪和等量无机盐后，2种土壤中交换态和有机结合态Cu的含量显著增加，交换态、 碳酸盐结合态、 有机结合态和铁锰氧化物结合态Zn的含量显著增加; 施用猪粪和等量无机盐后，2种土壤中交换态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态Cu的含量显著增加，碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Zn的含量显著增加。【结论】施用鸡粪、 猪粪提高了石灰性土壤中Zn和酸性土壤中Cu、 Zn的有效性，高用量条件下鸡粪中Cu的有效性低于等量无机盐。1年后， 通过畜禽粪便有机肥带入2种土壤中的Cu 主要以交换态和有机结合态的形式存在，Zn则主要以碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态的形式存在。2种土壤上有机肥带入的Cu、 Zn转化为铁锰氧化物结合态的比例低于等量无机盐，2种有机肥带入2种土壤中的Cu转化为交换态和有机结合态的比例高于等量无机盐。鸡粪带入的Zn转化为交换态的比例在酸性土壤中低于等量无机盐，但在石灰性土壤中则高于等量无机盐。

有机肥; 铜; 锌; 农田土壤; 有效性; 形态归趋

施用畜禽粪便有机肥不仅会增加土壤中Cu、 Zn的含量，而且对土壤Cu、 Zn的有效性及其形态转化也有显著影响。有研究表明，施用粪肥后土壤中有效态Cu、 Zn的含量显著增加[8-11]，但华珞等[12]研究发现，施用有机肥后土壤中有效态Zn的含量明显降低。在紫色水稻土壤长期施用有机肥后，可交换态、 碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态、 有机结合态和残渣态Cu的含量均有所降低[13]，而在酸性土壤上长期单施有机肥后发现铁锰氧化物结合态和有机结合态Cu的含量与比例均增加[14]，土壤性质对Cu、 Zn在土壤中的存在形态也有很大影响，酸性土壤和石灰性土壤中Zn的形态分配比例有明显差异[15]。有机肥施入土壤后会发生矿化，赵明等[16]研究表明，猪粪培养120天后矿化率为55.4%。有机肥矿化过程中有机质的含量和组分不断变化，因此有机肥施用时间也会对重金属存在形态产生影响。商和平等[17]对施用有机肥短期内形态变化研究表明，石灰性土壤中施用鸡粪6个月与施用1个月相比交换态Cu、 Zn发生了显著变化。畜禽粪便有机肥进入土壤后，开始分解较快，随着时间的延长分解速率减小，1年后则趋于稳定[18]。

研究不同畜禽粪便有机肥施入不同土壤1年后重金属的形态归趋，并与等量重金属无机盐做定量化比较，明确畜禽粪便有机肥中重金属与无机盐中重金属的有效性和形态归趋的差异，对了解不同有机肥中重金属在不同农田土壤中的生态毒性与转化规律、 科学确定农田土壤由不同有机肥带入的重金属负荷有重要意义。本文选用两种典型规模化养殖场畜禽粪便有机肥，研究其在石灰性土壤和酸性土壤上施用1年后Cu、 Zn的形态归趋和有效性，为客观评价畜禽粪便有机肥中重金属进入土壤后的环境行为和生态风险提供理论依据。

1　材料与方法

1.1供试材料

试验用土壤分别为采自河北省河北农林科学院大河试验站的石灰性褐土(简称石灰性土壤)(38°07′32″N，114°23′00″E)和采自福建省闽侯县的酸性黄泥土(简称酸性土壤)(26°11′29″N， 119°8′58″E)。土壤经风干、 粉碎、 过4 mm筛备用。试验用鸡粪、 猪粪分别采自河北省石家庄市典型的规模化养鸡和养猪场，鸡粪和猪粪添加少量草炭堆放腐熟1个月后风干过筛备用。试验用土壤和鸡粪、 猪粪的基本化学性质和Cu、 Zn含量见表1。

表1　供试土壤和有机肥料的基本化学性质和铜、 锌含量

1.2试验设计

1.3土壤pH测定方法

取过1 mm筛的土壤样品，采用去离子水浸提pH计法(水土比2.5 ∶1)测定土壤pH。

1.4土壤有效态重金属提取方法和重金属形态分级方法

土壤有效态Zn、 Cu用0.05 mol/L EDTA提取: 称取过1 mm筛的10 g样品放于100 mL离心管，加入0.05 mol/L EDTA(乙二胺四乙酸二钠盐溶液)50 mL，盖紧离心管盖子，置于振荡机上200 r/min往复式振荡2 h。于离心机上4 000 r/min离心10 min，过滤、 待测[19]。

土壤中Zn、 Cu形态分级采用改进的Tessier连续提取法: 取过0.149 mm筛的土样，用改进Tessier连续提取法测定土壤中Cu、 Zn的赋存形态。所用改进Tessier法[20]提取过程见图1。残渣态用差减法计算。

1.5土壤重金属含量测定方法

EDTA提取液中有效态Cu、 Zn含量和连续提取法各步骤提取的各形态Cu、 Zn含量用原子吸收光谱法(TAS-990普析通用原子吸收分光光度仪)测定。土壤和有机肥Cu、 Zn全量测定用国家标样做质量控制。

图1　改进的Tessier 连续提取法Fig.1　An improved Tessier sequential extraction method

1.6数据处理方法

数据处理、 绘制图表使用Microsoft Office Excel 2010软件。使用SAS 9.1.3软件，在P<0.05水平下进行统计分析，以不同字母表示达到显著差异水平。

2　结果与分析

2.1施用鸡粪、 猪粪对不同农田土壤pH的影响

土壤pH值是影响土壤中重金属有效性和环境行为的重要因素。从表2可以看出，在石灰性土壤上施用鸡粪对土壤pH值没有显著影响，施用猪粪显著降低了土壤pH值。施入5%的猪粪1年后，石灰性土壤pH值比对照降低了0.23个单位。施入无机盐溶液的处理对土壤pH值变化影响不显著。施入有机肥后土壤pH值降低，这可能主要是由于鸡粪、 猪粪中的有机物在土壤中分解、 微生物代谢产生大量低分子有机酸导致土壤pH值降低所致[21]。

在酸性土壤上，鸡粪、 猪粪的施用均显著提高了酸性土壤的pH值，并且用量越高pH值增加越显著。无机盐溶液的施用也显著提高了土壤的pH值。酸性土壤中施用有机肥后土壤pH值升高的原因可能是有机肥pH值本身高于酸性土壤，从而导致施入鸡粪后土壤pH值上升。另外，畜禽粪便等有机肥在矿化的过程中会产生大量的腐殖质等，它们包含羟基、 苯酚等官能团，可以消耗土壤中质子氢，与土壤中羟基铝、 铁水合氧化物发生配位体交换，降低土壤酸度，使土壤pH升高[22]。所用无机盐溶液pH为6.7，也高于酸性土壤的pH，使得无机盐处理土壤pH也增加。

表2　施用不同量畜禽粪便有机肥和无机盐培养1年后石灰性土壤和酸性土壤的pH值

注(Note): 同列数据后不同字母表示同一处理组的不同处理之间差异达到5%显著水平Values followed by different letters in a column are significantly different among different treatments at the same treatment group at 5% level.

2.2施用鸡粪、 猪粪1年后土壤有效态Cu、 Zn含量

2.2.1 石灰性土壤有效态Cu、 Zn含量从图2A可以看出，在石灰性土壤上，与对照相比施用鸡粪对土壤中有效态Cu含量没有显著影响，施用猪粪则显著增加了土壤中有效态Cu的含量。施入与鸡粪、 猪粪等量的无机盐溶液后均显著增加了有效态Cu的含量，而且用量越高有效态Cu的增加越显著。在5%用量水平下，施用鸡粪、 猪粪后土壤有效态Cu含量显著低于施用等量无机盐，这表明鸡粪、 猪粪中Cu的有效性均低于等量无机盐中的Cu。造成上述结果的原因可能是鸡粪、 猪粪中固相有机质对Cu的吸附作用很强，从而降低了有效态含量[23]。

从图2B可以看出，与对照相比施用鸡粪、 猪粪均显著增加了土壤有效态Zn的含量，并且随着施用量的增加，有效态Zn含量增加越显著，施用5%鸡粪后有效态Zn含量增加了1.24倍。在同等用量水平下，施用鸡粪、 猪粪与对应等量无机盐溶液后有效态Zn含量差异不显著，这表明施用1年后，鸡粪、 猪粪中Zn的有效性与等量Zn无机盐相近。这种与Cu有效性差异的主要原因是因为有机质对Cu、 Zn吸附能力不同所致，有机质对Zn的吸附小于Cu[24-26]。

图2　施用不同量畜禽粪便和无机盐培养1年后石灰性土壤中有效态Cu、 Zn的含量Fig. 2　Concentration of available Cu and Zn in calcareous soil after the application of different amounts of manure and inorganic salt for 1 year[注(Note): 方柱上的不同小写字母表示不同处理间差异达到5%显著水平Different small letters above the bars mean significant among different treatments at 5% level. 图中两个CK统计结果字母不同是因为CM、 CS之间和PM、 PS之间分别进行统计分析 The different letter between the two CK treatments is because of the statistical analysis of CM, CS and PM, PS respectively.]

2.2.2 酸性土壤中有效态Cu、 Zn含量从图3A可以看出，在酸性土壤中，施用鸡粪、 猪粪后土壤中有效态Cu含量与对照相比均显著增加，而且用量越高有效态Cu的增加越显著，其中施用5%猪粪使有效态Cu含量增加了1.95倍。施入等量的Cu无机盐溶液后也均显著增加了有效态Cu的含量。在5%用量水平下，施用鸡粪后土壤有效态Cu含量显著低于施用等量无机盐，这表明鸡粪中Cu的有效性低于等量无机盐中的Cu的有效性。但猪粪处理土壤中有效态Cu含量与无机盐处理之间差异不显著。

图3B表明，与对照相比，施用鸡粪、 猪粪均显著增加了土壤有效态Zn的含量，并且随着施用量的增加，有效态Zn含量增加越显著。和石灰性土壤上结果相同，在同等用量水平下，施用鸡粪、 猪粪与对应等量无机盐溶液后土壤有效态Zn含量差异不显著，这表明鸡粪、 猪粪中Zn的有效性与等量Zn无机盐在酸性土壤上也是相近的。

2.3施用鸡粪、 猪粪1年后不同土壤中重金属Cu、 Zn的赋存形态变化

图3　施用不同量畜禽粪便和无机盐培养1年后酸性土壤中有效态Cu、 Zn的含量Fig. 3　Concentration of available Cu and Zn in acid soil after application of different amounts of manure and inorganic salt for 1 year[注(Note): 方柱上的不同小写字母表示不同处理间差异达到5%显著水平Different small letters above the bars mean significant among different treatments at 5% level. 图中两个CK统计结果字母不同是因为CM、 CS之间和PM、 PS之间分别进行统计分析 The different letter between the two CK treatments is because of the statistical analysis of CM, CS and PM, PS respectively.]

2.3.1 施用鸡粪后不同土壤中重金属Cu、 Zn的赋存形态从表3中可以看出，在石灰性土壤中，施用鸡粪和等量Cu无机盐后土壤交换态和有机结合态Cu的含量及占土壤全Cu的比例均显著增加，用量越高增加越显著。鸡粪和无机盐处理间交换态含量差异不显著，有机结合态含量鸡粪处理显著高于等量无机盐处理。这表明通过鸡粪和无机盐带入石灰性土壤中的Cu主要以交换态和有机结合态的形式存在，鸡粪带入的Cu转化为有机结合态的比例更高。无机盐处理也显著增加了石灰性土壤中碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Cu的含量。表明无机盐处理带入的Cu还转化为了碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态。残渣态Cu的含量与所占比例变化不显著。

施用鸡粪和等量Zn无机盐1年后石灰性土壤中交换态、 碳酸盐结合态、 有机结合态和铁锰氧化物结合态Zn的含量均显著增加，鸡粪处理交换态Zn含量显著高于无机盐处理，铁锰氧化物结合态和有机结合态含量则显著低于无机盐处理。这表明鸡粪和无机盐带入石灰性土壤中的Zn主要以交换态、 碳酸盐结合态、 有机结合态和铁锰氧化物结合态的形式存在。鸡粪带入的Zn转化为交换态的量更高，无机盐带入的Zn转化为铁锰氧化物结合态和有机结合态的量更高。

在酸性土壤上，施用鸡粪和等量Cu无机盐后土壤中交换态、 碳酸盐结合态和有机结合态Cu的含量与占全铜的比例显著增加，碳酸盐结合态含量鸡粪处理显著高于无机盐处理，有机结合态含量在低用量时鸡粪处理大于无机盐处理，在高用量时无机盐处理大于鸡粪处理。这表明鸡粪和无机盐带入酸性土壤中的Cu主要以交换态和有机结合态的形式存在，鸡粪和无机盐带入的Cu在不同用量条件下分配比例存在差异。无机盐处理还显著增加了酸性土壤中铁锰氧化物结合态Cu的含量，鸡粪处理显著降低了铁锰氧化物结合态的含量，表明无机盐处理带入的Cu还转化为了碳铁锰氧化物结合态。酸性土壤中残渣态Cu的变化规律与在石灰性土壤中一致。

施用鸡粪和等量Zn无机盐1年后酸性土壤中交换态、 碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态、 有机结合态和残渣态Zn含量也均显著增加。交换态、 碳酸盐结合态和残渣态所占的比例增大，而铁锰氧化物结合态和有机结合态Zn所占的比例减小，鸡粪处理和无机盐处理之间碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态和残渣态含量差异不显著，鸡粪处理有机结合态含量显著高于无机盐处理，交换态含量显著低于无机盐处理，这说明鸡粪和无机盐的Zn进入酸性土壤后都可转化为交换态、 碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态、 有机结合态和残渣态，而且Zn有从铁锰氧化物结合态和有机结合态向交换态、 碳酸盐结合态和残渣态转化的趋势。鸡粪带入的Zn转化为有机结合态的比例更高，无机盐处理带入的Zn转化为交换态的比例更高。

2.3.2 施用猪粪后不同土壤中重金属Cu、 Zn的赋存形态表4为施用不同量猪粪和与等量重金属无机盐溶液培养1年后，石灰性土壤和酸性土壤中不同形态的Cu、 Zn含量与其占全量Cu、 Zn的比例。

从表4中可以看出，在石灰性土壤中，施用猪粪和等量无机盐后土壤中交换态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态Cu的含量与所占比例显著增加，随着用量的增加，含量与所占比例变化越显著。铁锰氧化物结合态含量无机盐处理显著高于猪粪处理，高用量条件下交换态和有机结合态含量猪粪处理显著高于无机盐处理。这表明猪粪和无机盐带入石灰性土壤中的Cu都主要以交换态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态的形式存在。无机盐带入的Cu转化为铁锰氧化物结合态的比例更高，用量较高时猪粪带入的Cu转化为交换态和有机结合态的比例更高。高用量时施用猪粪和无机盐显著增加了残渣态Cu的含量，这表明用量较高时猪粪和无机盐带入的Cu部分还转化为残渣态。

施用猪粪和等量Zn无机盐1年后石灰性土壤中碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态Zn的含量与占全Zn的比例均显著增加，碳酸盐结合态含量猪粪处理与无机盐处理之间则无显著差异，高用量条件下无机盐处理铁锰氧化物结合态和有机结合态含量显著高于猪粪处理。这说明猪粪和等量无机盐带入石灰性土壤中的Zn主要以碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态的形式存在，用量较高时无机盐带入的Zn转化为铁锰氧化物结合态和有机结合态的比例更高。残渣态Zn的变化趋势与Cu一致。

施用猪粪和等量无机盐1年后酸性土壤中碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态Zn的含量与占全Zn的比例也显著增加，铁锰氧化物结合态含量猪粪处理和无机盐处理之间无显著差异，高用量条件下碳酸盐结合态含量无机盐处理显著高于猪粪处理，这说明猪粪和无机盐带入酸性土壤中的Zn主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的形式存在，用量较高时无机盐带入的Zn进入碳酸盐结合态的比例更高。施用无机盐还显著增加了土壤中交换态和有机结合态Zn的含量，表明无机盐带入酸性土壤中的Zn还转化为了交换态和有机结合态。残渣态Zn的含量增加但比例变化不显著。

3　讨论

随着规模化养殖的发展，畜禽粪便产生量逐渐增多，作为有机肥施入农田是畜禽粪便资源利用的主要途径，明确畜禽粪便有机肥中重金属与无机盐中重金属的有效性和形态归趋的差异，可以为畜禽粪便资源的合理与安全利用提供理论依据。本研究表明，施用鸡粪、 猪粪培养1年后，石灰性土壤中有效态Zn的含量和酸性土壤中有效态Cu、 Zn的含量显著增加，这主要是有机肥本身带入了有效态Cu、 Zn和有机肥在腐解过程中产生有机酸对土壤中原有非有效态Zn的活化共同作用的结果[27]。Lipoth等[28]研究也发现，长期施用有机肥会造成土壤中有效态Cu、 Zn含量的增加。姚丽贤等[29]研究结果也表明，施用粪肥明显提高了土壤中有效态Cu、 Zn的含量与所占的比例。本研究还表明，在高用量条件下两种土壤中鸡粪中Cu的有效性比无机盐中的Cu低，这是由于鸡粪中固相有机质对Cu的吸附作用强于水溶性有机质对Cu的络合作用，降低了Cu在土壤中的有效性[30]，这表明鸡粪中Cu的有效性较低，生态毒性比无机盐小。

重金属的毒性和迁移能力很大程度上也取决于它们在土壤中各种形态存在的数量比例，不同形态的重金属在土壤系统中的循环过程存在显著差异。有机肥中含有大量的有机质能够吸附和络合重金属，施入土壤后会影响外源重金属形态转化的过程[31]。本研究表明，鸡粪、 猪粪中的Cu、 Zn进入石灰性土壤和酸性土壤后部分转化为有机结合态。这是由于鸡粪、 猪粪增加了土壤中腐殖质的含量，腐殖质与Cu、 Zn的络合使有机结合态Cu、 Zn的含量增加[32]。刘霞等[33]研究表明，有机质结合态重金属与有机质的含量呈正相关。刘平等[34]研究也表明，有机结合态Cu随有机肥用量的增加而增加。

通常情况下，土壤中重金属交换态所占比例很低，残渣态所占比例较高[35]。外源重金属进入土壤会向各个形态转化，本研究表明，施用有机肥后石灰性土壤和酸性土壤中交换态、 铁锰氧化物结合态、 碳酸盐结合态和有机结合态Cu、 Zn的含量均不同程度地增加。但是Cu、 Zn之间的形态分配比例存在差异，本研究表明，有机肥带入石灰性土壤和酸性土壤中的Cu转化为有机结合态的比例高于Zn，Zn转化为碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的比例高于Cu。这是由于Cu、 Zn对土壤中不同组分的吸附能力不同造成的，Cu与有机质的吸附能力更强，Zn与碳酸盐和铁锰氧化物的吸附能力更强[36]。

不同来源有机肥中重金属的形态变化也有差异，本研究表明，施用鸡粪显著增加了石灰性土壤和酸性土壤中交换态Zn的含量与所占比例，施用猪粪后降低了2种土壤中交换态Zn的含量与所占比例，这可能与试验所用的鸡粪中Zn含量远远高于猪粪中Zn含量有关，说明有机肥本身重金属的含量会对形态产生影响。Ma等[37]研究也表明重金属全量会影响其存在形态。有机肥中重金属进入土壤后的形态转化会因有机质含量、 重金属种类、 有机肥来源等因素产生差异，因此对土壤造成的生态毒性也会有差异。

4　结论

1)施用鸡粪和猪粪1年后，石灰性土壤pH降低，酸性土壤pH升高。施用鸡粪和猪粪显著提高了石灰性土壤中Zn和酸性土壤中Cu、 Zn的有效性。在高用量条件下，鸡粪中Cu的有效性低于等量无机盐中Cu的有效性。

2)施用鸡粪和猪粪1年后，通过鸡粪进入酸性土壤和石灰性土壤中的Cu主要以交换态和有机结合态的形式存在，Zn主要以交换态、 碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态的形式存在; 通过猪粪进入酸性土壤和石灰性土壤中的Cu主要以交换态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态的形式存在，Zn主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的形式存在。

3)与等量无机盐相比，2种有机肥中Cu、 Zn进入石灰性土壤和酸性土壤后转化为铁锰氧化物结合态的比例较低，Cu进入石灰性土壤和酸性土壤后转化为交换态和有机结合态的比例较高，鸡粪带入的Zn转化为交换态的比例在酸性土壤中低于等量无机盐，在石灰性土壤中高于等量无机盐。

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Bioavailability and form tendency of Cu and Zn in farmland soils after application of different 化趋势与温度变化趋势相organic fertilizers

XU Hao1， HAN Li-yuan1， RU Shu-hua2， ZHANG Yun-qing1， SU De-chun1*

(1CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China; 2InstituteofAgro-resourceandEnvironment,HebeiAcademyofAgricultureandForestrySciences,Shijiazhuang050051,China)

【Objectives】 The application of livestock and poultry manure is one of the most important causes of heavy metal contamination in agricultural soils in China. In this paper, two kinds of typical livestock and poultry manure from large-scale farms were applied to soils for 1 year to investigate the bioavailability and form transformation of Cu and Zn in calcareous soil and acid soil. The results will provide theoretical basis for evaluating the environmental behavior and ecological risk of heavy metals in livestock and poultry manure. 【Methods】 A soil incubation experiment was conducted with calcareous soil and acid soil under greenhouse condition for 1 year. Nine treatments were designed: control(CK), 2% chicken manure(CM2%), 5% chicken manure(CM5%), equivalent inorganic Cu or Zn salt solutions with CM2% and CM5%(CS2%, CS5% respectively), 2% pig manure(PM2%), 5% pig manure(PM5%), equivalent inorganic Cu or Zn salt solutions with PM2% and PM5% (PS2%, PS5% respectively). Soil pH, EDTA extractable Cu and Zn contents, different forms of Cu and Zn contents were determined, and the bioavailability and form transformation of Cu and Zn from livestock and poultry manure were analyzed. 【Results】 The pH value decreased in calcareous soil but increased in acid soil after the application of chicken and pig manure, and the pH value of calcareous soil decreased 0.23 units while that of acid soil increased 0.87 units in PM5% treatment. After the application of chicken and pig manure for 1 year, the contents of available Zn in calcareous soil and the contents of available Cu and Zn in acid soil increased significantly. The available Cu increased by 1.95 times in acid soil in PM5% treatment and the contents of available Cu in CM 5% treatment were lower than those in CS5% treatment. After the application of chicken manure and equivalent inorganic salt solutions, the contents of exchangeable Cu, organic bound Cu and exchangeable Zn, carbonate bound Zn, organic bound Zn, Fe-Mn oxides bound Zn increased significantly both in calcareous soil and acid soil. And after the application of pig manure and equivalent inorganic salt solutions, the contents of exchangeable Cu, Fe-Mn oxides bound Cu, organic bound Cu and carbonate bound Zn, Fe-Mn oxides bound Zn increased significantly both in calcareous soil and acid soil. 【Conclusions】 The application of chicken and pig manure enhanced the bioavailability of Zn in calcareous soil and the bioavailability of Cu, Zn in acid soil, while the bioavailability of Cu in chicken manure was lower than equivalent inorganic salt at high dosage treatment. Cu added into both two soils through chicken and pig manure was mainly in the forms of exchangeable and organic bound form, while Zn was mainly in the forms of carbonate bound, Fe-Mn oxides bound and organic bound form. The proportions of Fe-Mn oxides bound Cu and Zn through chicken and pig manure were lower than those through equivalent inorganic salt and the proportions of exchangeable Cu and organic bound Cu were higher than those through equivalent inorganic salt in two kinds of soil. The proportion of exchangeable Zn through chicken manure was lower in acid soil while it was higher in calcareous soil than that through equivalent inorganic salt.

organic fertilizer; Cu; Zn; farmland soil; bioavailability; form tendency

2015-09-23接受日期: 2015-12-11网络出版日期: 2016-06-03

国家自然科学基金项目(41271488); 河北省自然科学基金项目(C2013301066)资助。

许浩(1991—)， 男， 山东淄博人， 硕士研究生， 主要从事土壤重金属污染控制与修复研究。 E-mail:haox0615@126.com

E-mail: dcsu@cau.edu.cn.

S141

A

1008-505X(2016)04-0998-12