有机肥与生物炭对重金属污染农田土壤肥力的影响
2020-12-19邹春野董建军卢凌霄
邹春野,董建军,韩 啸,卢凌霄
(吉林省辽源市农业科学院,吉林 辽源 136200)
在施用有机肥与生物炭以后,受到重金属污染的土壤中阳离子交换量、有机质含量、过氧化氢酶活性以及全氮及全磷含量等都有着不同程度的提升,但是土壤内部的全钾含量以及土壤pH却有所下降。有机肥有机质含量高,肥效期长,富含氮、磷、钾等微量元素,以及镁、锌、铁、锰、硼等微量元素。生物炭是一种碳材料,由60%的碳、氮、氢、氧和碱性矿物组成,它由丰富的含氧官能团和多孔结构组成,具有较强的离子吸附能力,常用作土壤改良剂和固体碳剂。有机肥和生物炭改良土壤的研究表明,有机肥和生物炭在改善土壤理化性质、可以有效提高土壤肥力和微生物活性,提高作物产量,改善作物品质等。
1 有机肥的重要性
有机肥不仅可以调节土壤的pH,还能缓解土壤的酸化程度,能够有效改善土壤的腐殖质包裹能力以及有机质的吸附能力,可以最大限度地减少土壤发生养分流失情况,提升营养元素的有效性。此外,有机肥中含有丰富的酶能够促进微生物繁殖,提升土壤酶活性,丰富土壤的细菌群落。而生物炭可以明显提升土壤的有机含量、pH、阳离子交换量以及土壤养分含量,能对一些酸性的土壤起到较为显著的改善作用,提升玉米以及油菜的产量。而对于部分出现重金属污染的土壤,有机肥的使用还能提升其内部铜、锌、镉等重金属的含量,可以使部分污染物质能够转向修复植物体内。
2 有机肥与生物炭对重金属污染农田土壤肥力的影响分析
2.1 有机肥和生物炭对土壤pH值、有机质含量的影响
衡量土质肥沃的最重要参照指标就是土壤pH、有机质含量以及阳离子交换量等,这些指标不仅影响着修复植物的生长情况,还会对土壤中的重金属污染形态产生较大影响。pH会对矿物、土壤、颗粒等一些成分的电荷状态产生影响,进而对活性重金属含量、重金属状态等造成影响。此外,由于有机质与土壤理化性质直接相关,通过化学结合物理吸附的方式改变土壤养分含量,进而影响土质甚至重金属状态。
2.2 有机肥和生物炭施入对土壤中总氮、磷、钾含量的影响
土壤内部所含的钾、氮、磷含量是衡量土壤肥力的核心指标,其中最基础的肥力指标就是全氮含量,能为后续的施氮环节提供较为有力的参照。全磷是土壤有效磷的基础,能够保证农作物获得足够的磷素营养,这也是土壤潜在的指标之一。
2.3 有机肥和生物炭施入对土壤脲酶、过氧化氢酶活性的影响
土壤酶活性能够对土壤中的各种生物化学过程进行强化,其主要影响因素为土壤理化性质、农业措施以及肥力状况等,这也是衡量土壤自净能力以及土壤肥力的最重要评价指标。
所谓土壤酶就是能够参与土壤生物化学反应的一种特殊催化剂,比如脲酶可以促进尿素进一步水解为氨,而过氧化氢酶能够促进氧化氢进行分解,能够防止生物体对土壤带来的危害。其中有机肥对土壤酶活性的提升主要体现在以下两方面:第一,由于有机肥本身就含有丰富的营养元素,能够在增加土壤养料的同时促进酶活性的提升;第二,有机肥能够提供丰富的腐殖质,土壤有机质能够为大多数的吸附态酶提供丰富的结合位点,保证酶的有效性。因此,拥有大量养分的有机肥能够显著提升脲酶活性,而生物炭的强吸附性不仅能够缓释其中的养分,还能吸附一些重金属离子,防止微生物以及植物受到毒害威胁,提升过氧化氢酶的活性。
3 结语
综上所述,有机肥、生物炭都能对土壤的各项肥力指标造成影响,其影响显著性与植物类型有关。一般来说,生物炭对黑麦草根际微环境调节效果较好,而有机肥则对苜蓿根际微环境效果较好,其具体的作用原理还需要进一步研究。