有机肥与生物炭对重金属污染农田土壤肥力的影响

来源:用户上传      作者:邹春野 董建军 韩啸 卢凌霄

　　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。而生物炭可以明顯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。
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