耿勤 彭俊嶺（廣東建研環(huán)境監(jiān)測有限公司廣東廣州510520）

生物質炭改良盆栽水稻土壤的研究

耿勤 彭俊嶺
（廣東建研環(huán)境監(jiān)測有限公司廣東廣州510520）

通過向種植水稻的盆栽土壤中加入一定量的由玉米秸稈高溫煅燒而成的生物質炭（簡稱玉米秸稈炭），分別在水稻的秧苗期和成熟期采集土樣，對玉米秸稈炭對土壤的改良效果進行研究，結果表明：施炭量對秧苗期和成熟期土壤的基本理化性質影響較大，達到顯著或極顯著水平，施炭量對土壤Cd有效態(tài)含量的影響不顯著（p＞0.05）。

玉米秸稈炭；盆栽土壤；改良效果；Cd

目前，10%以上的全國耕種土地面積已受重金屬污染，共約1.5億畝[1]，有研究表明[2]，我國南方低產水稻土面積約占總稻區(qū)的26%，而水稻土又是我國南方最主要的土壤資源，這些土壤的普遍特點是土壤酸度高，通氣性差，易板結，重金屬污染嚴重，供肥差等[3-5]。如何對這一土壤進行改善，目前，已有許多專家學者[6-8]進行了研究，也取得了一定成效，本文擬以農業(yè)廢物——玉米秸稈為原料制備成生物質炭，研究其對土壤改良的效果，以期為其后期的投產應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

（1）生物質炭：將取自農田里的玉米秸稈洗凈，烘干，粉碎，放于坩堝中，蓋上蓋子，置于馬弗爐內，在350-500℃下炭化2h，得到玉米秸稈炭。其性質見表1.1。

表1 .1生物質炭的性質

（2）供試土壤：供試土壤采自南方某礦區(qū)附近重金屬污染農田。其土壤基本理化性質見表1.2。

表1 .2供試土壤的基本理化性質

1.2 試驗設計

盆栽試驗在室外進行，將風干后土樣填裝于盆栽桶中，每桶裝4.0 kg土，設2個玉米秸稈炭添加處理（炭土質量比為0%、0.1%），分別施入盆栽土壤中，拌勻。每個處理設3個重復，土壤培養(yǎng)兩周，期間保持土壤濕潤。將水稻秧苗移入盆中，在水稻秧苗期和成熟期各采集一次土壤樣品。

1.3 測定方法與數據分析

土壤pH值用酸度計測定(pHs-25，上海儀電科學儀器股份有限公司)，固液比值為m(固):m(液)=1:2.5[11]；有機質含量采用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法測定[11]；氯化鋇-硫酸強迫交換法測陽離子交換量[12]；土壤中Cd有效態(tài)含量用0.1mol/L的HCl提取法[11]；土壤重金屬全量采用王水-高氯酸消解[13]；樣品中Cd的濃度用原子吸收分光光度計（AA-7000，北京東西分析儀器公司）測定。

試驗數據為3次重復的平均值，采用Microsoft Excel2003處理，SPSS17.0進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 生物質炭對土壤理化性質的影響

生物質炭對土壤理化性質的影響見表2.1，秧苗期土壤和成熟期土壤的pH值、有機質、CEC都隨著施炭量的增加而增加。秧苗期土壤的pH值、有機質，CEC低于成熟期土壤，生物質炭富含有機碳，可以增加土壤有機碳含量[1 4-1 5]、土壤有機質[16-17]或腐殖質含量。生物質炭有較高的灰分含量，含有豐富的鉀、鈣、鈉、鎂、硅等[18]，將其施入土壤，可與土壤陽離子進行交換，使土壤CEC增加。有研究表明[1 9-2 0]生物質炭對土壤CEC改善作用與其在土壤中的老化時間有關，隨著生物質炭在土壤中作用時間的延長，其在生物和非生物的作用下氧化產生諸如羧基等類的官能團，增大其電荷量或CEC，從而使土壤CEC顯著增大。本研究的結果與其相一致。

表2 .1生物質炭對土壤理化性質的影響

2.2 生物質炭對Cd的影響

表2 .2土壤鎘的化學形態(tài)變化

由表2.2可知，秧苗期土壤的Cd總量和有效態(tài)含量均高于成熟期土壤，這可能與水稻在生長階段大量吸收土壤養(yǎng)分的同時也促進了土壤Cd的遷移轉化有關，土壤中的部分Cd進入水稻，從而導致了成熟期土壤Cd含量低于秧苗期。施炭量對土壤Cd總量和有效態(tài)含量影響不大。

結論

（1）生物質炭對土壤理化性質影響顯著，且其pH值、有機質和CEC均隨著施炭量的增加而增加，成熟期不同施炭量水平下的pH值、有機質均低于秧苗期，CEC卻高于秧苗期；

（2）0.1%的施炭量對秧苗期和成熟期土壤Cd總量和有效態(tài)含量影響均不明顯；

（3）可進一步研究生物質炭與其他改良劑相結合，達到改善土壤理化性質的同時降低重金屬的活性，抑制重金屬向水稻中遷移。

[1]劉翠華,依艷麗,張大庚,等.葫蘆島鋅廠周圍土壤Cd污染現狀研究[J].土壤通報,2003,34(4):326-329.

[2]劉占軍.我國南方低產水稻土養(yǎng)分特征與質量評價[D].中國農業(yè)大學,2014.

[3]Mamindy-Pajany Y,Hurel C,Geret F,et al.Comparison of mineral-based amendments for ex-situ stabilization of trace elements(As,Cd,Cu,Mo,Ni,Zn)in marine dredged sediments:A pilot-scale experiment[J].Journal of Hazardous Material,2013,252-253:213-219.

[4]陳心想,耿增超.生物質炭在農業(yè)上的應用[J].西北農林科技大學學報(自然科學版)Journal of Northwest A&F University(Nat.Sci.Ed.)2013,41(2):167-174.

[5]何緒生,張樹清,佘雕.生物質炭對土壤肥料的作用及未來研究[J].中國農學通報,2011,27(15):16-25.

耿勤(1991－)，女，安徽人，碩士研究生，研究方向為土水污染與控制。

彭俊嶺(1982－)，男，湖南人，中級工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測。