在不同条件下添加优良鸡粪生物炭对土壤化学特性的影响研究

摘要

鸡粪生物炭既可以固定碳与鸡粪中的营养物质;又可以克服鸡粪不当处理所产生的环境问题;是鸡粪资源化利用的一个重要途径;但由于鸡粪中Cu和Zn的含量较高;因此使用时可能存在重金属污染风险。因此本研究探究利用300℃与600℃温度制备鸡粪生物炭;以及臭氧氧化对鸡粪生物炭理化性质的影响;经过恒温培养初步探究鸡粪生物炭在土壤中Cu与Zn有效性的变化;并通过温室大棚培养实验来探究鸡粪生物炭施用对空白土壤和添加鹿粪的土壤Cu和Zn有效态、赋存形态以及对小白菜生长和吸收Cu和Zn的影响;以期为科学合理利用鸡粪生物炭提供科学依据。具体结果如下： (1)随制备温度的提高;鸡粪生物炭的pH与EC值也相应升高。除鸡粪在600℃制备成生物炭时重金属 Zn 总量大量损失外;鸡粪生物炭的矿质元素以及重金属 Cu、Zn总量均得到了富集;但有效态含量得到了大幅度的下降。鸡粪制成生物炭后 Cu 和 Zn酸溶态与可还原态比例明显减少;而生物难利用的可氧化态与残渣态比例提高。表明生物炭虽然可以富集Cu、Zn总量但其有效性却明显降低。 (2)因为600℃制备生物炭物质损失较大;所以采用低温300℃生物炭进行恒温土壤培养;施用鸡粪生物炭可以使土壤pH与EC值增加;经过90d培养后鸡粪生物炭对空白土壤中有效态Cu含量起到一定的固定作用;增加了有效态Zn的含量;但生物炭对添加鹿粪的土壤有效态没有明显改变效果。淹水条件下经臭氧氧化后的鸡粪生物炭依然保留对铜的固定作用;但未经氧化后的生物炭没有起到固定作用。另外淹水培养使得添加鹿粪土壤有效态Cu和Zn在90d培养后回升幅度均高于正常条件。 (3)在高温高湿的温室大棚中;鸡粪生物炭的施用增加土壤中速效磷与速效钾含量;且施用鸡粪生物炭可以使空白土壤与添加鹿粪土壤中该两种营养含量呈缓慢释放趋势。鸡粪生物炭可以显著降低空白土壤与鹿粪土壤中铵态氮的含量;提高了土壤硝态氮的含量;而经过盆栽培养后硝态氮含量均会得到明显降低。另外施用鸡粪生物炭能够减少土壤中水溶性有机碳含量但增加土壤有机碳含量。对于土壤中Cu和Zn来说;经过培养后鸡粪生物炭的施用可以使空白土壤与添加鹿粪土壤中有效态Cu显著下降;相对于对照有效态Zn含量增加;但与培养初期相比添加生物炭处理能够随培养延长来大幅降低自身有效态Zn含量。赋存形态表现出施用鸡粪生物炭可降低酸溶态与可还原态Cu的比例;增加残渣态Cu比例;提高可氧化态与残渣态Zn比例。施用鸡粪生物炭能够促进小白菜的生长;增加小白菜干重;减少小白菜根部重金属 Cu 和 Zn 含量;降低 Cu和Zn的根富集系数;二次盆栽后添加鸡粪生物炭还能够降低小白菜茎叶部Cu和Zn的含量。 综上所述;鸡粪生物炭施入土壤后可存在短暂的重金属污染风险;且Zn的污染风险大于 Cu。但可以增加土壤有机碳含量达到固炭效果;随着培养时间的延长;鸡粪生物炭中的营养物质可缓慢释放从而促进小白菜的生长;同时又能降低Cu和Zn有效态含量;从而减少植物对Cu和Zn的吸收。

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