三種物料及其施用比例對汞污染土壤養(yǎng)分的影響

陳芬 張紅麗 余高 吳涵茜 田紅梅

摘 要 通過室內(nèi)培養(yǎng)試驗，研究了3種物料（中藥渣生物有機肥、秸稈生物炭、凹凸棒土）不同施用比例[0（CK）、1.5%、3%和6%]對汞污染土壤全氮、有效磷和速效鉀含量的影響。結(jié)果表明，培養(yǎng)60 d后，施用中藥渣生物有機肥和秸稈生物炭均可明顯提高土壤全氮、有效磷和速效鉀含量，且土壤全氮、有效磷和速效鉀含量均隨施用比例增加而提高;施用凹凸棒土可有效降低土壤有效磷含量，但對土壤全氮和速效鉀含量的影響不明顯?？梢姡兴幵镉袡C肥和秸稈生物炭可有效提高汞污染土壤肥力水平，但凹凸棒土對土壤肥力的影響尚不明確。

關(guān)鍵詞 中藥渣生物有機肥;秸稈生物炭;凹凸棒土;汞污染土壤;全氮;有效磷;速效鉀

中圖分類號：S158 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.19.004

貴州省銅仁市萬山區(qū)是我國最大的汞工業(yè)生產(chǎn)基地，曾因汞資源儲量和產(chǎn)量分列亞洲之首、世界第三而被譽為中國“汞都”[1]。截至2002年閉坑，在600余年的開采歷史中將含有汞的“廢渣”“廢氣”“廢水”直接排放到周邊的自然環(huán)境中，導(dǎo)致周邊農(nóng)田土壤重金屬污染極其嚴重[2-3]。黃壤是貴州省分布最廣、面積最大的地帶性土壤，占全省土壤總面積的46.4%，是貴州省旱地糧食作物的主要生產(chǎn)基地[4]。黃壤具有質(zhì)地黏重、比水容量小、養(yǎng)分含量低和酸性強等特點。在重金屬污染和黃壤自身特點的雙重作用下，該地區(qū)的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展受到了嚴重阻礙。

目前，關(guān)于萬山汞污染土壤的研究主要集中在重金屬污染狀況[5]、修復(fù)措施[6]、對人類的影響[7-8]等方面，而土壤肥力改良方面的研究報道較少。本課題組前期的研究成果也顯示，中藥渣生物有機肥可以有效降低土壤中汞的生物有效性，但其對土壤肥力的影響還不明確。基于此，本研究通過室內(nèi)培養(yǎng)試驗，研究中藥渣生物有機肥、秸稈生物炭和凹凸棒土及其施用比例對汞污染黃壤的全氮、有效磷、速效鉀含量的影響，以期為汞污染黃壤的肥力改良提供一定的理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 供試材料

供試土壤取自貴州省銅仁市萬山區(qū)汞礦周邊某農(nóng)田耕層土壤（0～20 cm土層），土樣取回后，經(jīng)室內(nèi)自然風干、去雜、過2 mm篩備用。土壤類型為黃壤，有機質(zhì)含量12.11 g·kg-1，全氮0.78 g·kg-1，有效磷16.75 mg·kg-1，速效鉀132.34 mg·kg-1。

中藥渣生物有機肥由寧鄉(xiāng)豐裕生物科技有限公司提供，其理化性質(zhì)為：有機質(zhì)53.87%，pH值7.24，全氮1.94%，P2O5 2.27%，K2O 1.34%，有效活菌數(shù)≥0.2億個/g。

秸稈生物炭：購自遼寧金和福有限公司（炭化溫度500 ℃，炭化時間6 h）。

凹凸棒土：購自鼎邦礦產(chǎn)品科技有限公司。

1.2? 室內(nèi)培養(yǎng)試驗

根據(jù)本課題組前期試驗結(jié)果，設(shè)3種物料（中藥渣生物有機肥、秸稈生物炭、凹凸棒土）的施用比例（以風干土計）分別為0（CK）、1.5%、3%、6%，每種物料4個處理，每個處理3次重復(fù)。稱取2 kg風干土樣，分別添加相應(yīng)比例的物料，與土樣充分混勻后裝于塑料盆內(nèi)，使用重量法[9]噴施去離子水，在室溫下保持田間持水量的60%培養(yǎng)，培養(yǎng)60 d后取樣進行分析。

1.3? 測定項目

將取出的土樣，于室內(nèi)自然風干、研磨、過0.15 mm篩尼龍后進行試驗分析。土壤全氮采用凱氏定氮法進行測定;有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗分光光度法進行測定;速效鉀采用火焰光度計法進行測定。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 25.0、Excel 2013軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 中藥渣生物有機肥對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表1可以看出，土壤全氮、有效磷和速效鉀含量均隨著中藥渣生物有機肥施用比例的增加而提高;除全氮含量外，3種施用比例處理的土壤有效磷和速效鉀含量之間差異均達顯著水平（P<0.05）;中藥渣生物有機肥處理的土壤全氮、有效磷和速效鉀含量均顯著高于CK處理（P<0.05），說明施用中藥渣生物有機肥可顯著提高土壤的全氮、有效磷和速效鉀含量，但施用比例對土壤養(yǎng)分的影響存在一定的差異。

同列不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05），下同

2.2? 秸稈生物炭對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表2可以看出，土壤全氮、有效磷和速效鉀含量均隨著秸稈生物炭施用比例增加而提高，其中施用比例為6%處理的土壤全氮和有效磷含量均顯著高于3%處理和1.5%處理，但3%處理和1.5%處理之間的差異不顯著;施用比例1.5%、3%和6%處理的土壤速效鉀含量之間的差異達顯著水平（P<0.05）。同時，秸稈生物炭處理的土壤全氮、有效磷和速效鉀含量均顯著高于CK處理（P<0.05），說明施用秸稈生物炭可顯著提高土壤的全氮、有效磷和速效鉀含量，且不同施用比例對土壤速效鉀含量的影響差異顯著。

2.3? 凹凸棒土對土壤養(yǎng)分含量的影響

由表3可以看出，除土壤全氮和速效鉀含量外，凹凸棒土施用比例1.5%、3%和6%處理的土壤有效磷含量之間的差異達顯著水平（P<0.05）;與CK處理相比，添加凹凸棒土處理的土壤有效磷含量有不同程度的降低，降幅達到37.20%～66.57%（P<0.05）;對土壤全氮和速效鉀含量的影響不明顯。說明添加凹凸棒土可以有效降低土壤有效磷含量。

3? 小結(jié)與討論

試驗結(jié)果表明，施用中藥渣生物有機肥和秸稈生物炭均可有效提高土壤全氮、有效磷和速效鉀含量，且隨施用比例的增加而提高，這與孔濤等[10]、郭碧林等[11]的研究結(jié)果一致。分析其原因，主要包括兩點：1）中藥渣生物有機肥和秸稈生物炭自身含有大量的氮磷鉀，施用后會增加土壤中相應(yīng)的養(yǎng)分含量;2）施用生物有機肥可促進土壤釋放出遲效態(tài)氮磷鉀，減緩?fù)寥廊坝行B(tài)氮磷鉀的消耗，從而使土壤全氮、有效磷、速效鉀含量升高[12]。

試驗結(jié)果還表明，施用凹凸棒土會有效降低土壤有效磷含量，但對土壤全氮和速效鉀含量的影響不明顯。這可能與凹凸棒土的自身特性有關(guān)，其具有離子交換性和多孔性，對氮磷鉀具有吸附、分離雙重作用，在施肥前期可以吸附部分氮磷鉀等有效成分，而在后期又釋放出來。然而本試驗的培養(yǎng)周期較短，導(dǎo)致凹凸棒土對土壤養(yǎng)分的影響規(guī)律不明顯。

綜上所述，施用中藥渣生物有機肥和秸稈生物炭可以有效提高酸性汞污染土壤的肥力水平，但凹凸棒土對土壤肥力的影響還有待進一步研究。

參考文獻：

[1] 陳芬，余高，侯建偉，等.礦渣運輸?shù)缆穬蓚?cè)農(nóng)田土壤重金屬風險評價[J].西南大學學報（自然科學版），2020，42（11）：9-21.

[2] Chang C， Chen C， Yin R， et al. Bioaccumulation of Hg in rice leaf facilitates selenium bioaccumulation in rice （Oryza sativa L.） leaf in the Wanshan mercury mine[J]. Environmental Science and Technology， 2020， 54（6）： 3228-3236.

[3]? Zhao G， Duan Z， Lian M， et al. Atmospheric mercury in China studied with differential absorption lidar[J]. The European Physical Journal Conferences， 2020， 237（40）：03003.

[4]? 陳芬，余高，吳涵茜，等.中藥渣生物有機肥對鎘-汞復(fù)合污染土壤的鈍化效果[J].浙江大學學報（農(nóng)業(yè)與生命科學版），2020，46（6）：737-747.

[5]? Yu G， Chen F， Zhang H， et al. Pollution and health risk assessment of heavy metals in soils of Guizhou， China[J]. Ecosystem Health and Sustainability， 2021， 7（1）： 1-12.

[6]? Xia J C， Wang J X， Zhang L M， et al. Screening of native low mercury accumulation crops in a mercury-polluted mining region： Agricultural planning to manage mercury risk in farming communities[J]. Journal of Cleaner Production， 2020， 262（6）： 121324.

[7]? Zhang C， Gan C， Ding L， et al. Maternal inorganic mercury exposure and renal effects in the Wanshan mercury mining area， southwest China[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2020， 189： 109987.

[8]? Feng L， Zhang C， Liu H， et al. Impact of low-level mercury exposure on intelligence quotient in children via rice consumption[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2020， 202： 110870.

[9]? 王貴彥，史秀捧，張建恒，等.TDR法、中子法、重量法測定土壤含水量的比較研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報，2000（3）：23-26.

[10] 孔濤，馬瑜，劉民，等.生物有機肥對土壤養(yǎng)分和土壤微生物的影響[J].干旱區(qū)研究， 2016， 33（4）：884-891.

[11] 郭碧林，陳效民，景峰，等.施用生物有機肥對紅壤水稻土中重金屬及微生物量的影響[J].土壤通報，2019，50（4）：952-957.

[12] 于秀麗，趙明家.增施生物有機肥對鹽堿土壤養(yǎng)分的影響[J].吉林農(nóng)業(yè)大學學報，2013，35（1）：50-54，57.

（責任編輯：易? 婧）