水葫芦堆肥与化肥处理下埃塞俄比亚苔麸的营养与重金属特征分析：基于UV-Vis和FAAS光谱技术的可持续农业研究

本研究针对埃塞俄比亚苔麸(Eragrostis tef)种植中土壤污染与可持续施肥需求，通过UV-Vis和FAAS技术系统评估水葫芦堆肥(WHC)与化肥联用对苔麸营养元素(N、P、S、Mg等)和重金属(Pb、Cd、Ni等)的影响。发现WHC可提升土壤肥力但伴随重金属积累风险，致癌风险指数(ILCR)显示Cd超标156倍，为生态农业与食品安全平衡提供关键数据。

　　

在埃塞俄比亚，苔麸(Eragrostis tef)不仅是制作传统主食英吉拉(injera)的核心原料，更是维系粮食安全的关键作物。然而，随着合成农用投入品的过度使用，土壤重金属污染日益严重，而入侵物种水葫芦(Eichhornia crassipes)在塔纳湖等水域的泛滥又带来新的生态挑战。面对这一双重困境，当地农民尝试将水葫芦转化为堆肥(WHC)用于苔麸种植，但其对谷物营养品质和食品安全的影响尚不明确。这项发表于《Food Chemistry Advances》的研究，首次通过紫外-可见光谱(UV-Vis)和火焰原子吸收光谱(FAAS)技术，系统评估了WHC与化肥不同配比对苔麸营养-毒理特征的影响。

研究团队采用随机采样法在贡德尔祖里亚区(Sheha-Gomenegie Kebele)采集苔麸样本，设置6种处理方案：纯WHC(10 t/ha)、WHC与NPS/尿素化肥不同比例混施(75:25至25:75)、纯化肥及空白对照。通过优化湿法消解条件(HNO₃:H₂O₂=3:2，120°C消化2.5小时)，结合Kjeldahl定氮法和Olsen法测磷，系统分析了13组样本的宏量营养、金属元素及重金属含量，并采用美国EPA推荐模型进行健康风险评估。

营养元素动态

研究显示，75%WHC+25%化肥处理(E2)使苔麸总磷(TP)提升至62.84%，显著高于对照组(56.07%)。水葫芦堆肥单独施用(E1)则使有机碳(OC)达80.42%，表明其改善土壤肥力的潜力。金属营养中，镁(Mg)含量最高(2715.73 mg/kg)，其次是钾(K)和钙(Ca)，证实苔麸作为矿物质来源的价值。

重金属风险警示

FAAS检测发现镉(Cd)和铅(Pb)严重超标，其中Cd均值达98.82 mg/kg，超FAO/WHO标准(0.1 mg/kg)近千倍。致癌风险评估显示，镉的终身致癌风险指数(ILCR)高达1.557-1.656，远超安全阈值(10^-6-10^-4)。目标危害商数(THQ)和危害指数(HI)分析进一步证实，多种重金属的协同效应可能对长期食用者造成健康威胁。

结论与意义

该研究揭示了水葫芦堆肥在提升苔麸营养品质(如TP提升12.1%)的同时，可能通过"土壤-作物"链引入镉、铅等致癌物。尽管WHC与化肥联用能优化硫(S)等元素吸收，但其重金属富集效应要求建立严格的堆肥预处理标准。这项成果为埃塞俄比亚制定"生态治理-农业利用"协同策略提供了关键科学依据，也为全球类似地区开展入侵植物资源化利用敲响食品安全警钟。研究者建议未来应结合微生物降解技术，开发重金属钝化型水葫芦堆肥工艺。