木屑淋洗廢水對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

馬蘭濤

(漳州市速生豐產(chǎn)林基地管理中心，福建 漳州 363000)

木耳是我國(guó)重要的栽培食用菌，味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富，深受全國(guó)各地群眾喜愛(ài)，尤其是素有“樹(shù)上海蜇皮”之稱的白背毛木耳(Auriculariapolytricha)，子實(shí)體脆滑爽口，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，是我國(guó)多地重要的木耳栽培品種。20世紀(jì)80年代臺(tái)商在福建漳州大量辦場(chǎng)栽培白背毛木耳以來(lái)，漳州的栽培數(shù)量迅速擴(kuò)大，逐漸成為主要的食用菌栽培品種。在毛木耳栽培實(shí)踐中，人們普遍認(rèn)為桉樹(shù)和雜木等木屑中含油脂和芳香類等不利于食用菌生長(zhǎng)的物質(zhì)，所以栽培木屑往往提前3～6個(gè)月購(gòu)買并堆放室外反復(fù)噴水淋洗，直至木屑堆流出的水由醬油色變淡后才作為毛木耳的栽培原料。這種做法產(chǎn)生了大量木屑淋洗廢水，對(duì)環(huán)境衛(wèi)生和地表水安全造成了很大影響，從而影響了木耳栽培行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

木屑淋洗廢水屬有機(jī)廢水，其養(yǎng)分和水分可以被土壤和植物吸收利用，成為農(nóng)林灌溉水資源，從而實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用。利用農(nóng)田和林地土壤可以凈化生活污水和養(yǎng)殖污水[1-3]，還能明顯促進(jìn)作物和樹(shù)木生長(zhǎng)[4-5]，達(dá)到雙贏的目的。項(xiàng)目組在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有林農(nóng)將木屑淋洗廢水引入農(nóng)田或果園用于灌溉，但關(guān)于木屑淋洗廢水對(duì)土壤及植被的影響卻未見(jiàn)報(bào)道，本研究通過(guò)測(cè)定廢水流經(jīng)區(qū)域的土壤理化性質(zhì)變化，為將木屑淋洗廢水引入林地或農(nóng)地土壤實(shí)現(xiàn)資源化利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 取樣點(diǎn)選擇及概況

取樣點(diǎn)選擇白背毛木耳栽培較為集中的漳州市龍文區(qū)朝陽(yáng)鎮(zhèn)和相鄰的薌城區(qū)浦南鎮(zhèn)，2018年2月木屑備料淋洗期，在朝陽(yáng)鎮(zhèn)西洋村錦華家庭農(nóng)場(chǎng)木屑淋洗堆旁取廢水，在農(nóng)場(chǎng)附近有廢水排放的區(qū)域選擇3個(gè)土壤取樣點(diǎn)，并選取相鄰?fù)寥罈l件一致且沒(méi)有廢水流經(jīng)的地塊為對(duì)照，各取樣點(diǎn)具體情況見(jiàn)表1。

表1 各土壤取樣點(diǎn)情況

1.2 取樣及檢測(cè)方法

取木屑淋洗廢水送廈門(mén)華測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司檢測(cè)pH、化學(xué)需氧量(COD)等7項(xiàng)指標(biāo)。pH測(cè)定用玻璃電極法[6]，COD測(cè)定用重鉻酸鹽法[7]，BOD5測(cè)定用稀釋與接種法[8]，氨氮測(cè)定用納氏試劑分光光度法[9]，總磷測(cè)定用鉬酸銨分光光度法[10]，總氮測(cè)定用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法[11]，鉀測(cè)定用火焰原子吸收分光光度法[12]。

在各取樣點(diǎn)及對(duì)照(CK)各挖取3個(gè)土壤剖面，用100 cm3環(huán)刀分層采集(每層中部取樣1個(gè))0～20 cm(上層)、20～40 cm(中層)、40～60 cm(下層)的原狀土用于測(cè)定土壤物理性質(zhì)(容重、非毛管孔隙、毛管孔隙、總孔隙、通氣度等)。同時(shí)每層取約1 kg混合土樣用于測(cè)定土壤化學(xué)性質(zhì)(pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀)。

土壤物理性質(zhì)按LY/T 1215—1999森林土壤水分—物理性質(zhì)的測(cè)定[13]的有關(guān)技術(shù)規(guī)定，由課題組自行測(cè)定。土壤化學(xué)性質(zhì)委托漳州市農(nóng)業(yè)檢驗(yàn)監(jiān)測(cè)中心測(cè)定，土壤pH值采用電位法，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀法，全N采用凱氏蒸餾法，全P和有效P采用鉬銻抗比色法，全K和速效K采用火焰光度計(jì)法，堿解N采用堿解擴(kuò)散法[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 桉樹(shù)木屑淋洗廢水水質(zhì)狀況

木屑淋洗廢水中的污染物質(zhì)主要為水浸泡木屑溶出的天然有機(jī)物和無(wú)機(jī)物等成分，對(duì)水體的主要污染風(fēng)險(xiǎn)是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。由表2可知，木屑淋洗廢水為棕色渾濁有異味的廢水，pH值為6.48，呈弱酸性，有機(jī)物含量偏高，但較養(yǎng)豬污水有機(jī)物濃度低得多[3]。對(duì)照農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，只有COD超標(biāo)，BOD5、總磷符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，除氨氮達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，BOD5、COD、總氮、總磷等指標(biāo)均超過(guò)Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此直接排入地表水體可引起水環(huán)境的富營(yíng)養(yǎng)化。

表2 桉樹(shù)木屑淋洗廢水檢測(cè)結(jié)果

2.2 廢水澆灌對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

2.2.1 對(duì)土壤容重的影響 由圖1可知，上層土壤容重取樣點(diǎn)1處理小于對(duì)照，樣點(diǎn)2和樣點(diǎn)3處理則大于對(duì)照，規(guī)律性較差，可能與土壤表層受人為影響較大有關(guān)。中層土壤容重各樣點(diǎn)處理均小于對(duì)照，下層土壤容重處理均大于對(duì)照，但處理與對(duì)照間總體差異不大。木屑淋洗廢水澆灌對(duì)土壤容重的影響總體不大，可小幅降低中層(20～40 cm)土壤容重，增加下層(40～60 cm)土壤容重。

圖1 各樣點(diǎn)土壤容重

2.2.2 對(duì)土壤孔隙度和通氣度的影響 由圖2可知，廢水澆灌土壤后，樣點(diǎn)1上層、中層土壤和樣點(diǎn)3中層、下層土壤總孔隙度有所提高，其它各層土壤總孔隙度均表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，特別是樣點(diǎn)2，每層土壤的總孔隙度均低于對(duì)照，且主要是由于毛管孔隙的下降所致，可能與樣點(diǎn)2的砂土結(jié)構(gòu)較差，廢水的連續(xù)澆灌更易導(dǎo)致毛管孔隙度的下降有關(guān)。土壤的通氣狀況主要由非毛管孔隙決定，由圖3可知，土壤的通氣度與非毛管孔隙所占比例的變化規(guī)律基本一致。廢水澆灌提高了樣點(diǎn)1、2各層土壤和樣點(diǎn)3下層土壤的通氣度。

2.2.3 對(duì)土壤持水量的影響 由圖4可知，木屑淋洗廢水澆灌情況下，樣點(diǎn)1上層、中層，樣點(diǎn)3中層土壤最大持水量增大；樣點(diǎn)1下層、樣點(diǎn)3上層、下層，樣點(diǎn)2所有土層土壤最大持水量均下降；樣點(diǎn)1中層和樣點(diǎn)3上層、中層土壤最小持水量增大；樣點(diǎn)1上層、下層，樣點(diǎn)3下層和樣點(diǎn)2各層土壤最小持水量均下降?？傮w而言，較短時(shí)間(2 a)的廢水澆灌導(dǎo)致各層土壤持水能力的普遍下降，而較長(zhǎng)時(shí)間(15 a)的廢水澆灌提高了20～40 cm土層的持水能力。

圖3 各樣點(diǎn)土壤通氣度

圖4 各取樣點(diǎn)土壤持水量

2.3 廢水澆灌對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.3.1 對(duì)pH和有機(jī)質(zhì)的影響 由表3可知，樣點(diǎn)1、2各層土壤pH均略有下降，樣點(diǎn)3則明顯升高。木屑淋洗廢水pH為6.48，與取樣點(diǎn)土壤pH相近或略高，澆灌本身不會(huì)對(duì)土壤pH產(chǎn)生明顯影響，樣點(diǎn)3處理pH升高可能是由于淋洗廢水的澆灌使上層覆蓋的石灰下滲影響到取樣層所致。除樣點(diǎn)3中層、下層土壤外，其它各層土壤有機(jī)質(zhì)含量均較對(duì)照下降，可能與廢水灌溉導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)分解速度快于有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)充速度所致，李阿池[15]在研究養(yǎng)豬污水澆灌森林土壤時(shí)也發(fā)現(xiàn)同樣的變化趨勢(shì)。

2.3.2 對(duì)全氮、全磷、全鉀的影響 氮磷鉀是植物生長(zhǎng)必需的大量元素，土壤氮磷鉀含量是重要的肥力指標(biāo)，也是速效養(yǎng)分的重要來(lái)源[16]，能有效反映土壤養(yǎng)分總體狀況。由圖5可知，利用木屑淋洗廢水澆灌土壤后，土壤全氮和全磷含量有增有減，規(guī)律性不明顯。樣點(diǎn)1上層和樣點(diǎn)3中層、下層土壤全氮和全磷含量增加。除樣點(diǎn)2中層和樣點(diǎn)3下層土壤外，大多數(shù)土層全鉀含量提高。淋洗廢水澆灌對(duì)土壤全氮和全磷含量的影響規(guī)律性不明顯，但普遍提高了土壤全鉀的含量。

表3 各取樣點(diǎn)土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量

圖5 各取樣點(diǎn)土壤全氮、全磷、全鉀含量

圖6 各取樣點(diǎn)土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量

2.3.3 對(duì)堿解氮、有效磷和速效鉀的影響 土壤堿解氮、有效磷和速效鉀能很好地反映短期內(nèi)土壤氮磷鉀元素的供應(yīng)狀況，在生產(chǎn)上具有重要意義。由圖6可知，木屑淋洗廢水灌溉后，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀變化明顯，澆灌時(shí)間較長(zhǎng)的樣點(diǎn)1和樣點(diǎn)3，3種速效養(yǎng)分含量均明顯升高，堿解氮分別提高151.4%和45.5%，有效磷分別提高82.2%和204.0%，速效鉀分別提高833.3%和4221.1%。澆灌時(shí)間較短的樣點(diǎn)2，3種速效養(yǎng)分含量則略有下降，這可能與養(yǎng)分消耗的短期效應(yīng)有關(guān)。長(zhǎng)期使用木屑淋洗廢水灌溉導(dǎo)致的土壤速效養(yǎng)分含量明顯增加對(duì)土壤生產(chǎn)功能的發(fā)揮具有重要作用，特別是有效磷的增加，對(duì)普遍缺乏有效磷的南方土壤更為有益。

3 結(jié)論與討論

桉樹(shù)木屑淋洗廢水澆灌對(duì)土壤物理和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，雖然各樣點(diǎn)之間規(guī)律不盡相同，但總體而言，較長(zhǎng)時(shí)間的澆灌(15 a)改善了20～40 cm土層的物理狀況，明顯提高了各層土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的含量。由于本文取樣點(diǎn)木屑淋洗廢水的澆灌方式為自然排放，對(duì)土壤理化性質(zhì)可產(chǎn)生一定的不利影響，如果澆灌方式改為有目的地進(jìn)行開(kāi)溝引流、按需澆灌，可能會(huì)有更好的土壤改良效果。

合理處理木屑淋洗廢水，減少因廢水直接排入地表水體引起的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，對(duì)毛木耳栽培的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。目前污水農(nóng)業(yè)施用已成為全球污水資源再生的一個(gè)重要途徑[17]，既可以有效處理污水，還可以充分利用水資源和污水中的養(yǎng)分，在生活污水和養(yǎng)殖污水澆灌農(nóng)田方面應(yīng)用較多[2，18-21]，但也存在養(yǎng)殖或生活污水中重金屬和鹽分進(jìn)入土壤的風(fēng)險(xiǎn)[22]。相對(duì)而言，木屑淋洗廢水的污染物主要是木材的天然浸出物，且濃度較低，用于農(nóng)田和林地灌溉的風(fēng)險(xiǎn)更低，是簡(jiǎn)單有效的木屑淋洗廢水處理方式。