本發(fā)明屬于作物施肥技術領域，尤其涉及一種可防控抗生素污染的蔬果有機糞肥推薦施用方法。本發(fā)明的方法采用了申請人同日申請的發(fā)明“一種可指導防控抗生素污染的有機糞肥合理施用工具包”的內(nèi)容。
背景技術：
在目前農(nóng)作物推薦施肥實踐和研究中，推薦施肥方法的思路較為統(tǒng)一，主要分為基于土壤養(yǎng)分的推薦施肥方法以及基于作物的推薦施肥方法等兩大種類，未考慮糞肥中所含污染物風險因素可能對人體產(chǎn)生的影響。
基于土壤養(yǎng)分的推薦施肥方法主要是根據(jù)土壤中不同養(yǎng)分含量以及作物生長的養(yǎng)分需求量進行施肥推薦(土壤肥力指標法)；同時，還可通過土壤測試結果和田間肥效試驗結果，建立不同作物、不同區(qū)域的土壤養(yǎng)分豐缺指標，提供肥料配方(田間試驗配方法)；或者，根據(jù)作物目標產(chǎn)量需肥量與土壤供肥量之差估算肥料施用量(目標產(chǎn)量配方法)。
基于作物的推薦施肥方法通常將作物地上部的產(chǎn)量及營養(yǎng)狀況作為診斷作物生長正常與否的依據(jù)，主要從作物的生長表現(xiàn)與產(chǎn)量建成等方面進行考慮，如作物籽粒產(chǎn)量的高低、作物地上部的長勢與顏色外觀表現(xiàn)等(營養(yǎng)診斷法)。同時，也可以建立作物產(chǎn)量與肥料施用量之間的統(tǒng)計關系，將來自不同處理的地上部作物產(chǎn)量與施肥量進行數(shù)理統(tǒng)計，得到肥料效應函數(shù)，以此為依據(jù)進行施肥推薦(肥料效應函數(shù)法)。除此之外，農(nóng)民也常常根據(jù)自己的經(jīng)驗確定施肥量(還有經(jīng)驗施肥法)。
近年來，抗生素的污染問題越來越受到國內(nèi)外學者的注意。伴隨著集約化畜牧養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，我國平均每年約有上千萬噸的抗生素作為獸藥或飼料添加劑被用于養(yǎng)殖業(yè)中。這些抗生素并不能被全部吸收，約占用藥量的30％～90％又以原藥和代謝產(chǎn)物的形式經(jīng)動物的糞便和尿液排出。而我國規(guī)模化養(yǎng)殖場每年畜禽糞便產(chǎn)量高達17.3億噸，其中大部分經(jīng)過加工處理后，作為有機肥料應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在設施蔬菜的生產(chǎn)中，某些地區(qū)有機糞肥施用量占施肥總量的61％～88％。與此同時，抗生素也會隨之進入環(huán)境，在農(nóng)田土壤和種植作物中大量富集，并通過食物鏈對動物和人體產(chǎn)生毒害風險。
目前，我國針對典型設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的抗生素污染及積累情況的研究還很匱乏，并未有明確的相關標準和方法來衡量蔬果中抗生素的含量是否會對人體產(chǎn)生危害，更沒有一種方法可以防控抗生素隨設施肥-土-作物鏈式傳遞進而可能對人體產(chǎn)生的風險。
技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明公開了一種規(guī)避設施生產(chǎn)中抗生素通過鏈式傳遞對人體產(chǎn)生風險的有機糞肥施用上限與配比的推薦方法。綜合考慮多方面因素，將抗生素對人體的風險因素考慮其中，以各類有機糞肥中抗生素的不同含量為核心、以農(nóng)業(yè)部規(guī)定抗生素adi值為依據(jù)，定量的推薦有機糞肥施用的上限與安全肥料配比。是一種平衡、綜合有機糞肥施用建議體系與方法。
本發(fā)明的具體技術方案如下：一種可防控抗生素污染的蔬果有機糞肥推薦施用方法，包括以下步驟：
1)、確定指定地塊的環(huán)境參數(shù)、種植的蔬果作物參數(shù)，所述參數(shù)包括：
(1)地塊環(huán)境參數(shù)：種植地域(包括華北、華中、華東、華南、西北、東北、西南)、土壤類型、溫度(k)、種植面積(畝)、大棚容積(m3)、灌溉水量(mm/d)；
(2)蔬果作物參數(shù)：蔬果類型；
2)、計算抗生素的風險攝入量(i)：
抗生素的風險攝入量(i)是結合adi值、人均每日食物攝入量、成人的人均體重，再通過模擬計算反推出的肥料中可含有的最高抗生素含量。每種抗生素都對應一個i值。
獲取全部抗生素的adi值(發(fā)明申請“一種可指導防控抗生素污染的有機糞肥合理施用工具包”中“資料庫”工具包)，結合已輸入的參數(shù)，以及人均每日食物攝入量、成人的人均體重，通過上述發(fā)明申請中的“運算控制”工具包，反推出肥料中可含有的最高抗生素含量。每種抗生素都對應一個i值。其計算的主要步驟為：
(1)將adi值轉換為蔬果中濃度(dv)：
dv＝adi×60×900÷(1821×103×mw)；
其中，dv單位為mol/m3，adi值取自農(nóng)業(yè)部235號公告；60為推薦成人人均體重(kg)；900為蔬果平均密度(kg/m3)；1821為人均每日食物攝入量(g)；mw為抗生素摩爾質量(g/mol)。
(2)將已獲得的各參數(shù)輸入發(fā)明申請“一種可指導防控抗生素污染的有機糞肥合理施用工具包”的計算工具包中進行模擬計算，得到施用肥料時的抗生素攝入通量es(mol/h)；
(3)將es轉換為抗生素的風險攝入量(i)：
i(μg/畝)＝24×es×mw×生長期(天)×106/種植面積(畝)；
3)、計算有機糞肥參考施用量(m)：
結合i值與各類有機糞肥中不同的抗生素濃度范圍(c)(發(fā)明申請“一種可指導防控抗生素污染的有機糞肥合理施用工具包”中“資料庫”工具包)，計算有機糞肥參考施用量(m)。每個m都對應著一種糞肥中的某一種抗生素，即m(i,j)，其中i代表有機糞肥類型，j代表抗生素類型。計算公式：
m＝i/c；
不同類型的有機糞肥所含有抗生素的濃度范圍不同，通過近十年國內(nèi)發(fā)表文獻的數(shù)據(jù)搜集和本實驗室實驗檢測，得出每種抗生素在不同糞肥中的濃度含量c值，包括最大值、最小值、平均值，即m值對應存在最大值、最小值、平均值。
4)、計算相對安全系數(shù)(q)：
不同抗生素在各類有機糞肥中的相對安全系數(shù)(q)是對m值的一種轉化，可以比較不同種類有機糞肥間的相對安全程度。q值越高，該種糞肥中的抗生素風險程度越低，更建議施用。每個q都對應著一種糞肥中的某一種抗生素。計算公式為：
q(i,j)＝m(i,j)/m(i,max)；(q<1)
當m值數(shù)量級相差較大時，可使用公式：
q(i,j)＝log[m(i,j)]/log[m(i,max)]；(q<1)
其中，i代表有機糞肥類型，j代表抗生素類型；m值選取“最小值～最大值”。
5)、確定有機糞肥配比方案：
對單獨施用某種糞肥時的施用上限建議：
最大施用量m(i,j)≤施用上限m(min,j)；
其中，i代表有機糞肥類型，j代表抗生素類型；m值選取平均值。
當施用混合糞肥時：
某種有機糞肥施用比例≤q(min,j)；
在同種類有機糞肥中選取最小的抗生素安全系數(shù)q(min,j)，以確定該種糞肥中風險最高的抗生素種類，以其為限，則所施用的混合肥料中，該種有機糞肥所占比例最好不大于q(min,j)旳值。同理可確定每種糞肥的比例限值，再結合每種有機糞肥參考施用量m(min,j)，進行有機糞肥施用推薦。
進一步，所述的抗生素包括：磺胺類、四環(huán)素類、喹諾酮類、β-內(nèi)酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、林可霉素類、氯霉素類。
進一步，所述的蔬果包括：根菜類、莖菜類、葉菜類、花菜類、瓜果類。
進一步，所述的有機糞肥包括：豬糞、羊糞、牛糞、雞糞。
進一步，所述的土壤類型包括：壤土、砂土、黏土。
本發(fā)明的理論依據(jù)如下：
目前已有的施肥方法思路較為統(tǒng)一，均是從“養(yǎng)分”或“環(huán)境”角度進行推薦，未考慮風險因素可能對人體產(chǎn)生的影響。本方法首次從“防控”角度出發(fā)，結合抗生素的環(huán)境殘留可能對人體產(chǎn)生的風險，計算各類有機糞肥的相對安全程度，從而定量的推薦有機糞肥施用的上限與安全肥料配比。本發(fā)明所使用計算方法主要根據(jù)環(huán)境多介質逸度模型原理建立，運算程序中所需的各種參數(shù)都有現(xiàn)實依據(jù)，模擬計算過程經(jīng)過了多次驗證，確保了數(shù)據(jù)的科學可靠。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果：
本發(fā)明方法科學、人性化的將抗生素對人體健康的影響納入到有機糞肥安全施用范圍中，相較只注重肥料養(yǎng)分或抗生素生理毒性的推薦(評價)方法，更為平衡、綜合、切合實際利益。同時，針對抗生素對農(nóng)田土壤及生態(tài)環(huán)境的影響問題，引入有機糞肥中各類抗生素的含量數(shù)據(jù)，獲得抗生素在各類糞肥中的相對安全系數(shù)，簡潔明了地展示了不同類型糞肥的安全性與風險性，便于農(nóng)戶選擇施用有機糞肥的類型與各種成分的配比。同時，結合發(fā)明申請“一種可指導防控抗生素污染的有機糞肥合理施用工具包”中的工具包，可直接進行數(shù)據(jù)選擇和計算，無需農(nóng)戶提供大量數(shù)據(jù)，整體操作靈活、簡便，貼合實際、實用性強，是一種科學的精準化綜合平衡的抗生素防控與肥料施用推薦方法。同時本發(fā)明有助于提升農(nóng)民對抗生素類物質對環(huán)境影響的認識，在目前普遍對無機物質與重金屬含量較為重視的環(huán)境下，將抗生素類物質引入社會關注的視線內(nèi)。
具體實施方式
本發(fā)明結合指定地塊的各類參數(shù)、有機糞肥中抗生素濃度范圍、動物性食品中抗生素的最高限量(規(guī)定adi值)，以及發(fā)明申請“一種可指導防控抗生素污染的有機糞肥合理施用工具包”計算工具包，順序計算抗生素對人體的風險攝入量(i)、有機糞肥的參考施用量(m)、抗生素在有機糞肥中的相對安全系數(shù)(q)。最后根據(jù)相對安全系數(shù)，對有機糞肥施肥量上限與肥料配比進行推薦。
實施例1：西瓜
1)、輸入指定地塊的環(huán)境參數(shù)、種植的蔬果作物參數(shù)：
2)、計算抗生素的風險攝入量(i)：
(1)將adi值轉換為蔬果中濃度dv(mol/m3)：
(2)利用模型得到施用肥料時的抗生素攝入通量es(mol/h)；
(3)將es轉換為抗生素的風險攝入量i(μg/畝)：
3)、計算有機糞肥參考施用量(m)：
利用公式：m＝i/c，其中c值從專利“一種可指導防控抗生素污染的有機糞肥合理施用的工具包”中“資料庫”工具包中直接調(diào)取，計算有機糞肥參考施用量m(kg/畝)：
則：單獨施用豬糞時，最大施肥量m(i,1)≤施用上限m(2,1)＝4233(kg/畝)；
單獨施用羊糞時，最大施肥量m(i,2)≤施用上限m(1,2)＝10763(kg/畝)；
單獨施用牛糞時，最大施肥量m(i,3)≤施用上限m(2,3)＝179(kg/畝)；
單獨施用雞糞時，最大施肥量m(i,4)≤施用上限m(2,4)＝1259(kg/畝)。
4)、計算安全系數(shù)(q)：
利用公式：q(i,j)＝log[m(i,j)]/log[m(i,max)]，計算不同抗生素在各類有機糞肥中的相對安全系數(shù)(q)：
(1)有機糞肥參考施用量(m)范圍：
(2)計算可得q值：
則：施用豬糞的比例最佳≤q(1,1)＝0.64～0.91；
施用羊糞的比例最佳≤q(3,2)＝0.82～0.89；
施用牛糞的比例最佳≤q(2,3)＝0.47～0.55；
施用雞糞的比例最佳≤q(2,4)＝0.70～0.92。
5)、確定有機糞肥配比方案：
根據(jù)已計算出的m值和q值，可確定下列有機糞肥配比方案：
參考幾類有機糞肥的最大施用量m與相對安全系數(shù)q，可以看出在西瓜的種植中，牛糞的m值和q值都偏低，不建議在實際種植時施用，下面列出幾項可采取的方案：
(1)2/3豬糞+1/3羊糞(雞糞)，用量分別不超過4233kg/畝和10763kg/畝(1259kg/畝)；
(2)4/5羊糞+1/5豬糞(雞糞)，用量分別不超過10763kg/畝和4233kg/畝(1259kg/畝)；
(3)3/5雞糞+2/5豬糞(羊糞)，用量分別不超過1259kg/畝和4233kg/畝(10763kg/畝)；
......
實施例2：油菜
1)、輸入指定地塊的環(huán)境參數(shù)、種植的蔬果作物參數(shù)：
2)、計算抗生素的風險攝入量(i)：
(1)將adi值轉換為蔬果中濃度dv(mol/m3)：
(2)利用模型得到施用肥料時的抗生素攝入通量es(mol/h)；
(3)將es轉換為抗生素的風險攝入量i(μg/畝)：
3)、計算有機糞肥參考施用量(m)：
利用公式：m＝i/c，其中c值從專利“一種可指導防控抗生素污染的有機糞肥合理施用的工具包”中“資料庫”工具包中直接調(diào)取，計算有機糞肥參考施用量m(kg/畝)：
則：單獨施用豬糞時，最大施肥量m(i,1)≤施用上限m(2,1)＝6739(kg/畝)；
單獨施用羊糞時，最大施肥量m(i,2)≤施用上限m(2,2)＝1096(kg/畝)；
單獨施用牛糞時，最大施肥量m(i,3)≤施用上限m(1,3)＝24090(kg/畝)；
單獨施用雞糞時，最大施肥量m(i,4)≤施用上限m(2,4)＝1953(kg/畝)。
4)、計算安全系數(shù)(q)：
利用公式：q(i,j)＝log[m(i,j)]/log[m(i,max)]，計算不同抗生素在各類有機糞肥中的相對安全系數(shù)(q)：
(1)有機糞肥參考施用量(m)范圍：
(2)計算可得q值：
則：施用豬糞的比例最佳≤q(1,1)＝0.67～0.91；
施用羊糞的比例最佳≤q(2,2)＝0.67～0.84；
施用牛糞的比例最佳≤q(3,3)＝0.83～1.00；
施用雞糞的比例最佳≤q(2,4)＝0.72～0.92。
5)、確定有機糞肥配比方案：
根據(jù)已計算出的m值和q值，可確定下列有機糞肥配比方案：
參考幾類有機糞肥的最大施用量m與相對安全系數(shù)q，可以看出在油菜的種植中，羊糞、雞糞的m值偏低，不建議在實際種植時施用，下面列出幾項可采取的方案：
(1)2/3豬糞+1/3牛糞，用量分別不超過6739kg/畝和24090kg/畝；
(2)4/5牛糞+1/5豬糞，用量分別不超過24090kg/畝和6739kg/畝；
......
上述實施例對本發(fā)明的技術方案進行了詳細說明。顯然，本發(fā)明并不局限于所描述的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，熟悉本技術領域的人員還可據(jù)此做出多種變化，但任何與本發(fā)明等同或相類似的變化都屬于本發(fā)明保護的范圍。