钝化剂对土肥中重金属钝化及生物效应的影响

摘要

畜禽粪便有机肥在长期的农田施用中易引起土壤重金属富集，造成土壤的重金属污染。本文以降低重金属活性并提高有机肥品质为出发点，开展了重金属钝化剂对猪粪堆肥过程中对重金属活性的钝化效果研究，筛选出可有效降低畜禽粪便中重金属Cu、Pb、Zn、Cd活性的钝化剂材料，通过钝化剂不同比例优化组合进一步确定较优钝化剂，为解决有机肥的重金属污染问题提供技术支撑;利用肥料中含有重金属钝化剂，通过盆栽试验，明确钝化剂肥料在土壤中对重金属钝化的稳定性，降低农耕土壤中重金属活性，探讨钝化剂对农产品品质的影响，达到降低蔬菜对重金属富集量的目的。主要结果如下:
　　综合考虑堆肥后重金属的钝化效果及堆肥产品品质，选取木屑炭、玉米秸秆炭和JBW腐植酸为较优钝化剂材料。猪粪堆肥处理后，重金属Cu的最佳钝化剂材料为花生壳生物炭，Pb的最佳钝化剂材料为玉米秸秆炭，Zn的最佳钝化剂材料为JBW腐植酸，Cd的最佳钝化剂材料为木屑生物炭;添加花生壳生物碳虽然对重金属Cu具有较好的钝化效果，但其在堆肥过程中未达到无害化标准。因此木屑生物炭、玉米秸秆炭和嘉博文腐植酸是3种有效的钝化剂材料。对木屑生物炭、玉米秸秆炭和嘉博文腐植酸3种钝化剂材料进行不同比例的优化组合经猪粪好氧堆肥后，7.5％木屑炭+2.5％玉米秸秆炭+7.5％嘉博文生物腐植酸对Cu钝化效果最好达94.98％;5％木屑炭+2.5％玉米秸秆炭+5％嘉博文生物腐植酸对Pb钝化效果最好达63.55％;7.5％木屑炭+7.5％玉米秸秆炭+5％嘉博文生物腐植酸对Zn、Cd钝化效果最好，分别达25.00％、68.78％。
　　通过考察种植油菜前后，土壤中不易被植物吸收利用的氧化态及残渣态之和的变化来检验钝化剂对土壤中重金属的钝化效果是否稳定。得出5％木屑炭+7.5％玉米秸秆炭+2.5％嘉博文生物腐植酸的钝化剂对土肥中重金属Cu、Zn的稳定效果最好;5％木屑炭+2.5％玉米秸秆炭+5％嘉博文生物腐植酸对土肥中重金属Pb的稳定效果最好;7.5％木屑炭+7.5％玉米秸秆炭+5％嘉博文生物腐植酸对土肥中重金属Cd的稳定性效果最好。
　　油菜收获后，不添加钝化剂的有机肥处理与添加钝化剂的有机肥处理间，TN、TP、TK含量差别无明显变化规律;添加钝化剂的有机肥施用对油菜的增产效果显著好于不添加钝化剂的有机肥处理。5％木屑炭+7.5％玉米秸秆炭+2.5％嘉博文生物腐植酸对重金属Cu的生物有效性降低效果最好，达62.67％;5％木屑炭+5％玉米秸秆炭+7.5％嘉博文生物腐植酸对重金属Pb、Zn的生物有效性降低效果最好，分别达76.85％、46.45％，5％木屑炭+7.5％玉米秸秆炭+2.5％嘉博文生物腐植酸处理次之，达75.58％、43.51％;2.5％木屑炭+5％玉米秸秆炭+5％嘉博文生物腐植酸对重金属Cd的生物有效性降低效果最好，达56.72％，5％术屑炭+7.5％玉米秸秆炭+2.5％嘉博文生物腐植酸处理次之，达55.17％。
　　综上所述，3种钝化剂材料组合在堆肥实验中对于降低重金属Cu、Pb、Zn、Cd的活性效果，以及生物实验中重金属生物有效性降低效果的比较可知，综合效果最好的是5％木屑炭+7.5％玉米秸秆炭+2.5％嘉博文生物腐植酸。生物炭与腐植酸配合施用，可弥补生物炭本身养分含量低的缺点，同时可起到降低畜禽粪便有机肥中重金属活性，改良土壤，降低畜禽粪便有机肥在农业利用中的重金属污染风险。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 农田土壤重金属污染现状

1．2．2 我国畜禽粪便中重金属污染现状

1．2．3 畜禽粪便有机肥中重金属钝化措施

1．2．4 重金属钝化剂在有机肥制备过程中的应用

1．2．5 重金属的生物有效性评价方法

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究目的与目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 技术路线

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验方案

2．2．1 高温好氧堆肥实验方案

2．2．2 钝化剂堆肥盆栽实验设计方案

2．3 样品测定方法

2．4 数据计算方法

3 结果与分析

3．1 钝化剂材料筛选试验研究

3．1．1 钝化剂材料对猪粪堆肥理化性质及腐熟度的影响分析

3．1．2 钝化剂材料对堆肥重金属总量的影响分析

3．1．3 钝化剂材料对堆肥重金属Cu形态分布的影响分析

3．1．4 钝化剂材料对堆肥重金属Pb形态分布的影响分析

3．1．5 钝化剂材料对堆肥重金属Zn形态分布的影响分析

3．1．6 钝化剂材料对堆肥重金属Cd形态分布的影响分析

3．2 钝化剂对堆肥重金属活性的影响效果

3．2．1 钝化剂对堆肥理化性质及腐熟度的影响分析

3．2．2 钝化剂对堆肥重金属Cu形态分布的影响分析

3．2．3 钝化剂对堆肥重金属Pb形态分布的影响分析

3．2．4 钝化剂对堆肥重金属Zn形态分布的影响分析

3．2．5 钝化剂对堆肥重金属Cd形态分布的影响分析

3．3 钝化剂对土肥重金属稳定性的影响效果

3．3．1 钝化剂对土肥中重金属Cu的稳定性效果分析

3．3．2 钝化剂对土肥中重金属Pb的稳定性效果分析

3．3．3 钝化剂对土肥中重金属Zn的稳定性效果分析

3．3．4 钝化剂对土肥中重金属Cd的稳定性效果分析

3．4 钝化剂对油菜生物效应及安全施肥环境效应的影响效果

3．4．1 钝化剂对油菜TN、TP、TK吸收及其产量的影响效果分析

3．4．2 钝化剂对油菜中重金属Cu、Pb、Zn、Cd含量的影响分析

3．4．3 钝化剂对油菜的重金属生物有效性影响分析

4 结论与讨论

4．1 结论

4．2 讨论

参考文献

在读硕士期间发表论文

作者简介

致谢