不同处理方式对叶菜废弃物农残含量的影响

段永华,左丽娟,张 继,赵 凡,李晓亮,邓成忠,刘 奎,郑 悦,杨进成,张 钟*

1.玉溪市农业科学院,云南玉溪 653100;2.玉溪市江川区九溪镇农业农村综合服务中心,云南江川 652600;3.通海县植保植检站,云南通海 652700)

叶菜废弃物是叶菜作物在生长管理、收获、储存和流通过程中产生的大量植物残体和废弃根、茎、叶。据统计,叶菜产废系数平均值高达9.7%[1]。然而,叶菜废弃物也是一种宝贵资源,其富含钙、镁、钾、胡萝卜素、叶黄素等多种营养元素,具有肥料化、饲料化、基质化、能源化等方面的价值,若合理有效利用有助于减少资源浪费和环境污染。

大多数叶菜生长期短,病虫害发生严重。生产上,菜农仍以施用化学农药作为防治叶菜病虫害的主要措施,过多、过量的施药常造成叶菜废弃物农残含量超标。若其作为资源进入食物链,必对环境和人畜生命安全造成较大的隐患。为此,如何有效降低叶菜废弃物农残含量成为其综合利用亟待解决的问题之一。

当前,农业科技工作者在叶菜生产病虫害防治、农药使用现状、农残含量分析、残留农药消减、绿色生产等方面做了大量的研究,成果颇丰[2-6],成效显著;但叶菜废弃物综合利用方面的研究主要集中在处理方法及资源的回收利用方面[7-8],鲜有叶菜废弃物农残消减方面的相关报道。为此,笔者以叶菜(白菜和甘蓝)废弃物为试材,实施叶面喷施敌敌畏农药作业,待晾干后对其开展日晒、水煮、微波炉加热、枯草芽孢杆菌(具有改变微生物菌群结构、分解农药残留等功能)施用、切碎沤肥、整叶沤肥处理,拟研究不同处理方式对叶菜废弃物农残含量的影响,以期为叶菜废弃物综合利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间及地点2022年7月22—8月6日,试验于玉溪市江川区九溪镇农业农村综合服务中心进行。

1.2 材料

1.2.1采样品种及地点。试验样品为白菜、甘蓝两类作物的废弃物;采样地点为玉溪市江川区九溪镇农贸市场同一商家。

1.2.2试剂材料及使用方法。农药:敌敌畏,有效成分含量77.5%(气谱法)。属有机磷杀虫剂,具有触杀、胃毒等作用;昆明农药有限公司生产。

枯草芽孢杆菌,有效活菌数≥2.0亿/g,为济宁市金山生物工程有限公司生产。

检测试剂缓冲液、底物、酶液、显色剂等试剂按GB/T 5009.199—2003标准配制,由广东恒度检测科技有限公司生产[9]。

1.2.3试验仪器。检测仪器为RP-420农药残毒快速检测仪,由北京捷盛依科科技发展有限公司生产。

1.3 方法按以下7种方式进行样本处理,不设重复:①对照(CK),喷施清水作业后,叶表面在遮阴处自然风干;②日晒作业,将叶菜废弃物放置太阳光下,待样品自然晒干为止;③枯草芽孢杆菌作业,以叶菜废弃物∶枯草芽孢杆菌=1 000∶3的重量比施药后两者混均;④微波炉加热作业,用海尔牌微波炉调至微波中火加热模式后,以每次处理300 g样品3 min的标准作业;⑤水煮作业,在沸水中,加入蔬菜废弃物,待水沸腾后,计时2 min,后捞起滤水;⑥切碎沤肥作业,将蔬菜废弃物切成0.5～1.0 cm宽的细条后,腐烂发酵沤肥;⑦整叶沤肥作业,将叶菜废弃物整叶腐烂发酵沤肥。

白菜、甘蓝叶菜废弃物表面无水分后,于7月25日,用浓度1∶1 000倍液的敌敌畏药液均匀喷施叶面至叶面充分湿润有液滴时止;待自然风干后混均,取鲜重3 kg为一个样本,在7月25日至8月6日期间,分9个批次检测,共测试126个样品。

1.4 样品检测方法该试验用乙酰胆碱酯酶抑制法[10],对叶菜废弃物的农残含量进行检测。

1.4.1检测样本制备。检测样本根据叶菜废弃物的变质情况按以下2种方式制备:①2022年7月25—27日,叶片未腐烂时,取其叶片部分,用电子秤称取2 g,将其剪成1 cm见方大小置于取样杯内,加入10 mL缓冲液,振荡1～2 min,将其过滤即为样本提取液;②2022年7月28日至8月6日,叶片腐烂后,混均沼液,用5 000 μL的移液枪吸取2～4 mL沼液于取样杯内,加入10 mL缓冲液,振荡1～2 min后,再用定性滤纸过滤,滤液静置3～5 min即为样本提取液。

1.4.2检测。取适量试管,其中一只加入2.5 mL缓冲液做空白对照,其余分别加入2.5 mL样品提取液,再分别依次加入酶100 μL→显色剂100 μL(摇匀,37 ℃培养箱中培养10 min)→底物100 μL,摇匀后马上倒入比色皿中再放入仪器内,做空白对照的比色皿放在第一通道,再按“空白”键等待检测结果(做完对照,后依次按“样品”键检测样品)。

1.4.3结果判定。在一定条件下,有机磷类农药对胆碱酯酶正常功能有抑制作用,其抑制率与农药的浓度呈正相关。正常条件下,胆碱酯酶催化神经传导代谢产物类似物水解,其水解产物与显色剂发生反应,产生黄色物质,用农残检测仪在412 nm处测定吸光度的变化值,根据其值计算出农残抑制率数值显示在仪器上。根据抑制率数值大小,便可判定样品中是否含有高剂量有机磷类农药残留。

根据检测仪器性能,样品的抑制率<70%,样品农药残留合格;抑制率≥70%,样品不合格。抑制率≥70%的样品,蔬菜中可能含有某种有机磷类农药残留,此时样品要有2次以上重复试验,几次重复检测的重现性应在80%以上,才能判定此样品合格。抑制率在-10%～70%之间,均属正常,一旦抑制率超出该范围,则表示农残超标或操作失误,需重新检测。

1.4 数据处理采用Excel 2010计算和分析处理数据。

2 结果与分析

2.1 不同处理方式对白菜废弃物农残含量的影响由表1可知,喷施清水作业,即对照处理的样品抑制率均<70%,说明白菜样品中有机磷含量未超标,底样正常。随着施药时间的推移,不同处理方式下白菜废弃物样品中提取液对酶的抑制率不断下降,说明农残含量不断降低,这与敌敌畏随时间的推移不断分解、消失规律一致。但喷施敌敌畏作业后,不同样品抑制率<70%的到达时间不一致,排列顺序:水煮2 min<微波炉加热3 min<0.3%枯草芽孢杆菌<切碎沤肥<日晒=整叶沤肥。其中,水煮2 min、微波炉加热3 min、0.3%枯草芽孢杆菌处理样品抑制率<70%的时间仅为3、4、5 d,远小于不同处理间样品抑制率<70%所需时间的均值,差异明显。经方差分析,不同检测时间的样品抑制率数值差异达极显著水平;到8月4日,不同处理样品抑制率均<70%。

表1 不同处理方式对白菜废弃物农残含量的影响

从不同处理间样品抑制率数值看,不同处理间样品平均抑制率数值的变化规律与抑制率<70%到达时间基本一致,以水煮2 min(61.1%)、微波炉加热3 min(66.8%)、0.3%枯草芽孢杆菌(71.3%)处理数值较低,分别比整叶沤肥(常规处理)处理低24.9百分点、19.2百分点、14.7百分点,经方差分析,部分处理间样品抑制率的差异达显著水平(表2)。

表2 不同处理方式对白菜废弃物农残含量差异显著性分析

2.2 不同处理方式对甘蓝废弃物农残含量的影响由表3～4可知:喷施清水作业,即对照处理的样品抑制率均<70%,说明甘蓝样品中有机磷含量未超标,底样正常;随着施药时间的推移,甘蓝废弃物在不同处理方式下,样品提取液对酶的抑制率总体呈不断下降的变化规律,这与敌敌畏随时间的推移不断分解、消失规律一致。但喷施敌敌畏作业后,不同处理样品抑制率<70%的到达时间不一致。排列顺序:0.3%枯草芽孢杆菌=水煮2 min=日晒<微波炉加热3 min=切碎沤肥<整叶沤肥,其中,以0.3%枯草芽孢杆菌、水煮2 min、日晒处理样品抑制率<70%所需时间最短,但也需要7 d时间;不同处理间样品抑制率<70%所需时间较长,且处理间差异较小。经方差分析,不同检测时间的样品抑制率数值差异达极显著水平;到8月6日,不同处理样品抑制率均<70%。

表3 不同处理方式对甘蓝废弃物农残含量的影响

表4 不同处理方式对甘蓝废弃物农残含量差异显著性分析

从不同处理间样品抑制率数值看,不同处理间样品平均抑制率数值的变化规律与抑制率<70%的到达时间不一致,排列顺序:水煮2 min<微波炉加热3 min<0.3%枯草芽孢杆菌<日晒<切碎沤肥<整叶沤肥,其中,以水煮2 min(76.4%)、微波炉加热3 min(78.8%)、0.3%枯草芽孢杆菌(79.1%)处理数值较低,分别比整叶沤肥分别低12.5百分点、10.1百分点、9.8百分点,经方差分析,所有处理与对照间样品抑制率的差异达到极显著水平。

2.3 甘蓝与白菜废弃物农残含量比较由甘蓝与白菜废弃物农残含量对比分析可知,在检测时期内,不同处理甘蓝和白菜样品抑制率均值<70%的到达时间一致,均为8月1日;但甘蓝样品抑制率均值(75.8%)比白菜高7.4%,对63组样本进行t检验,差异达极显著水平。

3 结论与讨论

通过室内喷药作业及检测分析可知,随着施药时间的推移,不同处理方式样品提取液对酶的抑制率总体呈不断下降的变化规律,以水煮2 min、微波炉加热3 min、0.3%枯草芽孢杆菌处理样品抑制率<70%所需时间较短、均值较小,说明水煮2 min、微波炉加热3 min、0.3%枯草芽孢杆菌处理降解白菜和甘蓝废弃物有机磷类农药效果明显,而且不同处理方式对白菜农残降解效果要优于甘蓝。这与亢希然等[11-12]提出的浸泡(臭氧)、高温、长时间储藏、超声波、降解酶等方法去除农药残留有相似之处,但笔者提出的水煮、微波炉加热、枯草芽孢杆菌处理更简单易行。因此,在叶菜废弃物处理中,一方面,要加强田间农药合理施用、安全间隔期采收等方面的监督管理;另一方面,要采用水煮、光热、菌种处理来降低叶菜废弃物中的有机磷类农残含量,使之作为原料生产的产品质量、安全性得以保证,减少其因农药残留含量超标带来的危害。今后应加大对叶菜废弃物不同农药残留的影响及微波、水煮、菌种处理复合技术的效果、设备开发、效益分析、环境评估等方面的研究,使叶菜废弃物快速、有效、便捷地分解,降低叶菜废弃物农残含量,为大面积推广叶菜废弃物综合利用提供参考。