松江区种养结合家庭农场土壤养分和环境质量现状分析

陈丽娟 戴慧峰 李 红 张 晨 （上海市松江区食用农产品安全监督检测中心 201611）

种养结合家庭农场是实现农业生态循环、可持续发展的一种新模式，该模式通过猪粪尿资源化利用，将其作为有机肥就地生态还田，既能解决养猪对农田环境的污染，又可改善土壤理化性状。为掌握种养结合家庭农场的土壤养分及环境质量变化状况，松江区从2011年开始连续6年抽取3个镇的5家种养结合家庭农场，开展了土壤养分和环境质量跟踪监测。现将相关监测结果报道如下。

1 布点采样状况

根据种养结合家庭农场建场时间、养猪规模、种植面积、粪尿还田方式，设置5个家庭农场监测点、5个周围农户对照田监测点，每年分2次取土壤样本，第1次于5月（麦子收获后水稻施肥种植前）、第2次于10月底11月初（水稻收获后麦子施肥种植前）取样，采取“S形”多点采样法，采集15～20个小样点的土壤并充分混合，土样经自然风干后采用四分法留取检测分析土样。土壤理化性状主要检测pH、容重、比重、孔隙度4项指标；土壤养分主要检测有机质、水解氮、有效磷、速效钾的含量；土壤环境质量主要检测铜、锌、铅、镉、铬、砷、汞7个重金属的含量。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性状

2011～2016年的检测结果表明，相比对照点，监测点的土壤容重减少、孔隙度增加，而土壤pH及比重变化不明显。

2.1.1 土壤容重

由图1可知，5个家庭农场监测点的土壤容重范围在0.93～1.26g/cm3，平均为1.08g/cm3，比5个对照点的平均值（1.12g/cm3）低0.04g/cm3。说明猪尿粪还田能使土壤熟化程度变高、土壤结构变好。

图1 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点的土壤容重

2.1.2 土壤孔隙度

孔隙度可反映土壤孔隙状况和松紧程度，土壤团粒结构好，则孔隙度高。由图2可知，种养结合农场监测点的孔隙度高于对照点孔隙度，5个家庭农场监测点的土壤孔隙度范围在49.39%～62.65%，平均为56.31%，比5个对照点的平均值（54.89%）多1.42%。

图2 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点的土壤孔隙度

2.1.3 土壤比重

土壤比重是指单位体积固体土粒的重量与同体积水的重量之比，其大小决定于土粒的矿物组成和有机质含量。由图3可知，5个家庭农场监测点的土壤比重范围在2.36～2.57g/cm3，平均为2.48g/cm3，与5个对照点的平均值（2.49g/cm3）差异不大。

图3 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点的土壤比重

2.1.4 土壤pH

由图4可知，5个家庭农场监测点的土壤pH范围在5.47～7.83，平均为6.93，与5个对照点的平均值（6.88）接近。

图4 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点的土壤pH

2.2 土壤养分状况

2011～2016年的检测结果表明，种养结合家庭农场监测点的土壤有机质、有效磷、水解氮、速效钾含量均高于对照点，其中速效钾含量差异最为明显；且种养结合家庭农场的土壤有效磷含量逐年增加明显。

2.2.1 土壤有机质含量

由图5可知，5个家庭农场监测点的土壤有机质含量范围在26.8～61.1g/kg，平均为38.9g/kg，比5个对照点的平均值（35.1g/kg）高3.8g/kg。

图5 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点的土壤有机质含量

2.2.2 土壤水解氮含量

由图6可知，5个家庭农场监测点的土壤水解氮含量范围在101～239mg/kg，平均为179mg/kg，比5个对照点的平均值（165mg/kg）高14mg/kg。

图6 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点的土壤年均水解氮含量

2.2.3 土壤有效磷含量

由图7可知，5个家庭农场监测点的土壤有效磷含量范围在3.6～100.3mg/kg，平均为23.1mg/kg，比5个对照点的平均值（13.2mg/kg）高9.9mg/kg，且种养结合家庭农场的土壤有效磷含量呈明显的逐年增长趋势。

图7 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点的土壤年均有效磷含量

2.2.4 土壤速效钾含量

由图8可知，5个家庭农场监测点的土壤速效钾含量范围在77～458mg/kg，平均为185mg/kg，比5个对照点的平均值（135mg/kg）高50mg/kg。

图8 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点的土壤年均速效钾含量

2.3 土壤环境质量

由图9～15可知，（1）6年中共检测420份土壤样品，从整体上看，种养结合家庭农场监测点的土壤中7个重金属含量指标历年变化不明显，均符合土壤环境质量(GB 15618-1995) 一级、二级标准，对作物和环境不造成危害和污染。（2）土壤中锌、铬、砷含量全部符合土壤环境质量一级标准，土壤质量基本上保持自然背景水平；土壤铜、铅、镉、汞含量在二级标准范围内。（3）分析土壤中7个重金属的最低含量和最高含量，最低含量均达到一级标准，最高含量均达到二级标准。（4）分析2016年土壤样品检测结果，5个监测点的土壤中7个重金属含量都符合土壤环境质量一级、二级标准，且无明显增加趋势。见表1。

图9 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点土壤铜含量

图10 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点土壤锌含量

图11 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点土壤铅含量

图12 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点土壤镉含量

图13 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点土壤铬含量

图14 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点土壤砷含量

图15 2011～2016年种养结合家庭农场和对照点土壤汞含量

表1 种养结合家庭农场土壤重金属含量对比（单位：mg/kg）

3 结论与讨论

通过连续6年的跟踪监测，种养结合家庭农场将猪粪尿作为有机肥就地生态还田，与周边对照农田相比：（1）土壤孔隙度、容重有所改善，土壤容重减少、孔隙度增加，但变化幅度小，表明土壤物理性状的改良进程缓慢，将是一个长期过程，要增加对土壤物理性状的监测，从而真正掌握其改变状况。（2）种养结合家庭农场监测点的土壤有效磷、速效钾和有机质的平均含量呈上升趋势；土壤养分含量均高于周围农户对照田，其中差异最明显的是速效钾含量。根据种养结合家庭农场目前土壤养分状况，建议按实际所需，合理调整氮、磷、钾肥施用比例，即合理使用氮肥、增施磷肥，以提高肥料利用率。（3）种养结合家庭农场监测点的土壤中7个重金属含量历年变化不明显，与2002年松江区土壤普查时重金属平均含量相比差异不显著，与对照点相比差异也不显著，均符合土壤环境质量(GB 15618-1995) 一级、二级标准。综上所述，种养结合家庭农场将猪粪尿还田，基本上解决了养猪污染问题。