鄭 昊，徐 銳*，曾維慶，岳志強(qiáng)，徐繼偉，薛 澤，王 茹，楊 計，張 詩

(1.云南師范大學(xué) 太陽能研究所 云南 昆明 650500； 2.玉溪市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)村能源工作站 云南 玉溪 653100)

農(nóng)用地土壤環(huán)境狀況直接關(guān)系到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生態(tài)安全和人體健康，自2016年《土壤污染防治行動計劃》頒布以來，土壤環(huán)境質(zhì)量問題受到廣泛關(guān)注，其重點(diǎn)監(jiān)測土壤中鎘、汞、砷、鉛和鉻等重金屬[1]。我國農(nóng)田土壤點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%，以Cd、Ni和Cu等重金屬污染最為突出[2]，不僅造成農(nóng)民經(jīng)濟(jì)投入增加，同時造成大量的能源浪費(fèi)，導(dǎo)致土壤惡化及環(huán)境污染，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3-4]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中肥料利用率很低，氮、磷和鉀肥的利用率分別為30%～45%、10%～25%和35%～50%[5]。生物炭是農(nóng)林廢棄物、畜禽糞便和污泥等生物質(zhì)材料在無氧或限氧條件下，經(jīng)低中溫?zé)崃呀獾玫降囊环N富碳產(chǎn)品，其具有疏松多孔、比表面積大、吸附能力強(qiáng)等特征[2]。生物炭與肥料配施，不僅可改善土壤結(jié)構(gòu)，還增大養(yǎng)分的持留[6]，其在降低土壤重金屬生物利用度和改善土壤質(zhì)量方面雖然有效，但受其自身特性和土壤性質(zhì)等影響較大[7]。大多數(shù)生物炭對土壤治理的研究多在實(shí)驗室進(jìn)行，較少在田間進(jìn)行大田試驗，而大田試驗與實(shí)驗室環(huán)境在溫度、環(huán)境、田間管理等方面相差甚遠(yuǎn)。為此，采用大田試驗方法，研究生物炭與不同肥料配施對玉米產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期為生產(chǎn)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為糯玉米品種雪妃9000，市購；沼肥，果木莊園沼氣池的沼渣沼液；化肥，尿素、普鈣及硫酸鉀，均為市購；有機(jī)肥(精制，450元/t)，購自當(dāng)?shù)厥袌觥?/p>

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗于2020年6-9月在云南省玉溪市江川區(qū)的果木莊園中進(jìn)行，共設(shè)6個處理：A，化肥；B，化肥+生物炭；C，沼肥；D，沼肥+生物炭；E，有機(jī)肥；F，有機(jī)肥+生物炭。3次重復(fù)，共18個小區(qū)，小區(qū)周圍設(shè)2 m寬保護(hù)行，小區(qū)面積36 m2，長9 m、寬4 m，每個小區(qū)設(shè)用于收集各個小區(qū)地表徑流的徑流池1個，長2 m、寬1 m、高1.5 m。

1.2.2 樣品采集 土樣：每個小區(qū)玉米采收后選取4個樣點(diǎn)各采集10～20 cm土壤樣2 kg，貼好標(biāo)簽并記錄采樣時間、地點(diǎn)、樣品編號、監(jiān)測項目等，帶回實(shí)驗室用于檢測分析。

水樣：在記錄徑流量后即可進(jìn)行徑流水樣采集，采樣前先用竹竿或木板等潔凈工具充分?jǐn)噭驈搅鞒刂械乃?，然后利用潔凈容器在徑流池不同深度各部位多點(diǎn)取樣置于清潔的塑料瓶中，每瓶水樣不少于500 mL，帶回實(shí)驗室用于檢測分析。如果不能當(dāng)天進(jìn)行水樣分析，立即將水樣儲存至冰箱冷凍保存。

玉米樣：玉米采收后，各小區(qū)每個處理隨機(jī)抽取玉米樣5～10株并貼好標(biāo)簽，可食用部分(籽粒)用于檢測其養(yǎng)分及品質(zhì)，非食用部分(根、莖等)用于檢測其資源化利用狀況，并記錄檢測結(jié)果。

1.2.3 指標(biāo)測定 鋅、銅，參照GB/T 17138-1997規(guī)定，采用火焰原子吸收分光光度法測定；鎘、鉛，參照GB/T 17141-1997規(guī)定，采用石墨爐原子吸收分光光度法測定；砷、汞，參照GB/T 22105.2-2008規(guī)定，采用原子熒光法測定；總氮、全鉀，參照NY/T 87-1988規(guī)定，采用土壤測定法進(jìn)行；鉻，參照標(biāo)準(zhǔn)為HJ 491-2009[8]規(guī)定，采用火焰原子吸收分光光度法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物炭與不同肥料配施玉米的產(chǎn)量影響

試驗結(jié)果表明，在單施化肥、沼肥和有機(jī)肥中，以施用沼肥的玉米產(chǎn)量最高，為1 427.48 kg/667m2；施用化肥的玉米產(chǎn)量其次，為1 250.13 kg/667m2；施用有機(jī)肥的玉米產(chǎn)量最低，為1 233.03 kg/667m2；施用沼肥較化肥和有機(jī)肥分別提高14.18%和15.77%。生物炭與不同肥料配施，化肥+生物炭較單施化肥提高10.31%；沼肥+生物炭較單施沼肥提高13.33%；有機(jī)肥+生物炭較單施有機(jī)肥產(chǎn)量差異較小，有機(jī)肥+生物炭較單施有機(jī)肥降低1.23%。表明，不同肥料添加生物炭后有利于提高玉米的產(chǎn)量，可在生產(chǎn)推廣應(yīng)用。

2.2 生物炭與不同肥料配施玉米的品質(zhì)

試驗結(jié)果表明，施用化肥+生物炭玉米中鋅、銅、鎘、鉛、砷、汞、鉻和鉀等重金屬含量均較單施化肥低。表明，化肥與生物炭配施可降低玉米重金屬的含量，有利于提高玉米的品質(zhì)。由于生物炭對鋅、銅、鎘和鉛等重金屬的吸附能力較好，對砷、汞、鉻和鉀等重金屬的吸附能力較弱。沼肥與生物炭配施可明顯降低玉米中鋅、銅、鎘和鉛等重金屬的含量，但玉米中砷、汞、鉻和鉀等重金屬含量變化不大，降低玉米中砷、汞、鉻和鉀等重金屬的效果不明顯。由于生物炭對銅、砷、汞、鉻、鉛和鉀等重金屬吸附能力較強(qiáng)，對鋅和鎘的吸附力較弱。有機(jī)肥與生物炭配施可明顯降低玉米中銅、砷、汞、鉻、鉛和鉀等重金屬的含量，但玉米中鋅和鎘的含量變化不大，降低玉米中鋅和鎘的效果不明顯。

3 結(jié)論

單施化肥、沼肥和有機(jī)肥，以施用沼肥的玉米產(chǎn)量最高，為1 427.48 kg/667m2；施用沼肥較化肥和有機(jī)肥分別提高14.18%和15.77%。化肥+生物炭較單施化肥提高10.31%；沼肥+生物炭較單施沼肥提高13.33%；有機(jī)肥+生物炭較單施有機(jī)肥降低1.23%。不同肥料添加生物炭后有利于提高玉米的產(chǎn)量，可在生產(chǎn)推廣應(yīng)用。施用化肥+生物炭玉米中鋅、銅、鎘、鉛、砷、汞、鉻和鉀等重金屬含量均較單施化肥低，化肥與生物炭配施可降低玉米重金屬的含量，有利于提高玉米的品質(zhì)。沼肥與生物炭配施可明顯降低玉米中鋅、銅、鎘和鉛等重金屬的含量，但對降低玉米中砷、汞、鉻和鉀等重金屬含量的效果不明顯。有機(jī)肥與生物炭配施，可明顯降低玉米中銅、砷、汞、鉻、鉛和鉀等重金屬的含量，但對降低玉米中鋅和鎘含量的效果不明顯。