连续施用无害化污泥堆肥对沙质潮土肥力的影响

摘要

[目的]研究连续施用无害化污泥堆肥对土壤肥力和环境质量的影响,为无害化污泥资源化利用提供理论依据和技术支撑. [方法]通过2013-2015年田间定位试验,每年按照当地农民施肥量在小麦和玉米季分别施用N 225 kg/hm2、P2O586 kg/hm2和K2O 113 kg/hm2(CK)基础上,施用无害化污泥堆肥15 t/hm2 (W1)、30t/hm2 (W2)和45 t/hm2 (W3),共四个处理,每个处理3次重复.小麦、玉米收获后,采集0-20 cm土层样品,测定常规土壤理化性质、重金属含量以及微生物量碳氮(SMBC、SMBN).采用内梅罗指数法计算土壤pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾分肥力系数IFIi,以及土壤综合肥力指数(integrated fertility index,IFI).[结果]1)施用污泥堆肥处理IFI在试验的第三年(2015年)玉米季达到最大值,与CK相比,W1、W2和W3处理IFI分别显著提升了57.3％、95.2％和127.5％ (P＜ 0.05),说明连续施用污泥堆肥可以有效提高土壤肥力水平,其中W3处理效果最明显.2)SMBC和SMBN含量随污泥堆肥施用时间增加而增加.相同作物同一污泥堆肥施用量处理,第三年(2015年)的SMBC和SMBN含量均显著高于第一年(2013年).W1、W2和W3处理SMBC含量在2015年小麦季达到最大值,较CK分别显著提高了109.9％、176.2％和216.8％ (P＜ 0.05);W1、W2和W3处理SMBN含量在2015年玉米季达到最大值,较CK分别显著提高了55.6％、100.5％和162.3％ (P＜0.05).3)施污泥堆肥处理的土壤和植物籽粒中重金属含量分别低于国家环境质量二级标准(GB15618-1995)和国家农产品质量安全规定的限量值.根据土壤肥力分级参考标准(NY/T 391-2000),2015年玉米季W2和W3处理的土壤肥力已经达到Ⅰ级,培肥作用显著,但长期大量施用导致的土壤重金属累积风险还需长期监测. [结论]施用重金属含量达到国家标准的无害化污泥堆肥,可以在短期内有效提升沙质潮土的土壤肥力质量,改善土壤微生物学特性.本试验条件下,连续施用45t/hm2污泥堆肥效果最显著,沙质潮土的土壤肥力质量在第三年就达到Ⅰ级,此时土壤和作物籽粒中重金属含量均低于国家相关标准限值.长期大量施用是否会带来重金属累积还需继续监测.