有機肥與生物炭對重金屬污染農(nóng)田土壤肥力的影響

鄒春野 董建軍 韓嘯 盧凌霄

在施用有機肥與生物炭以后，受到重金屬污染的土壤中陽離子交換量、有機質(zhì)含量、過氧化氫酶活性以及全氮及全磷含量等都有著不同程度的提升，但是土壤內(nèi)部的全鉀含量以及土壤pH卻有所下降。有機肥有機質(zhì)含量高，肥效期長，富含氮、磷、鉀等微量元素，以及鎂、鋅、鐵、錳、硼等微量元素。生物炭是一種碳材料，由60%的碳、氮、氫、氧和堿性礦物組成，它由豐富的含氧官能團和多孔結(jié)構(gòu)組成，具有較強的離子吸附能力，常用作土壤改良劑和固體碳劑。有機肥和生物炭改良土壤的研究表明，有機肥和生物炭在改善土壤理化性質(zhì)、可以有效提高土壤肥力和微生物活性，提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)等。

1 有機肥的重要性

有機肥不僅可以調(diào)節(jié)土壤的pH，還能緩解土壤的酸化程度，能夠有效改善土壤的腐殖質(zhì)包裹能力以及有機質(zhì)的吸附能力，可以最大限度地減少土壤發(fā)生養(yǎng)分流失情況，提升營養(yǎng)元素的有效性。此外，有機肥中含有豐富的酶能夠促進微生物繁殖，提升土壤酶活性，豐富土壤的細菌群落。而生物炭可以明顯提升土壤的有機含量、pH、陽離子交換量以及土壤養(yǎng)分含量，能對一些酸性的土壤起到較為顯著的改善作用，提升玉米以及油菜的產(chǎn)量。而對于部分出現(xiàn)重金屬污染的土壤，有機肥的使用還能提升其內(nèi)部銅、鋅、鎘等重金屬的含量，可以使部分污染物質(zhì)能夠轉(zhuǎn)向修復(fù)植物體內(nèi)。

2 有機肥與生物炭對重金屬污染農(nóng)田土壤肥力的影響分析

2.1 有機肥和生物炭對土壤pH值、有機質(zhì)含量的影響

衡量土質(zhì)肥沃的最重要參照指標就是土壤pH、有機質(zhì)含量以及陽離子交換量等，這些指標不僅影響著修復(fù)植物的生長情況，還會對土壤中的重金屬污染形態(tài)產(chǎn)生較大影響。pH會對礦物、土壤、顆粒等一些成分的電荷狀態(tài)產(chǎn)生影響，進而對活性重金屬含量、重金屬狀態(tài)等造成影響。此外，由于有機質(zhì)與土壤理化性質(zhì)直接相關(guān)，通過化學(xué)結(jié)合物理吸附的方式改變土壤養(yǎng)分含量，進而影響土質(zhì)甚至重金屬狀態(tài)。

2.2 有機肥和生物炭施入對土壤中總氮、磷、鉀含量的影響

土壤內(nèi)部所含的鉀、氮、磷含量是衡量土壤肥力的核心指標，其中最基礎(chǔ)的肥力指標就是全氮含量，能為后續(xù)的施氮環(huán)節(jié)提供較為有力的參照。全磷是土壤有效磷的基礎(chǔ)，能夠保證農(nóng)作物獲得足夠的磷素營養(yǎng)，這也是土壤潛在的指標之一。

2.3 有機肥和生物炭施入對土壤脲酶、過氧化氫酶活性的影響

土壤酶活性能夠?qū)ν寥乐械母鞣N生物化學(xué)過程進行強化，其主要影響因素為土壤理化性質(zhì)、農(nóng)業(yè)措施以及肥力狀況等，這也是衡量土壤自凈能力以及土壤肥力的最重要評價指標。

所謂土壤酶就是能夠參與土壤生物化學(xué)反應(yīng)的一種特殊催化劑，比如脲酶可以促進尿素進一步水解為氨，而過氧化氫酶能夠促進氧化氫進行分解，能夠防止生物體對土壤帶來的危害。其中有機肥對土壤酶活性的提升主要體現(xiàn)在以下兩方面：第一，由于有機肥本身就含有豐富的營養(yǎng)元素，能夠在增加土壤養(yǎng)料的同時促進酶活性的提升;第二，有機肥能夠提供豐富的腐殖質(zhì)，土壤有機質(zhì)能夠為大多數(shù)的吸附態(tài)酶提供豐富的結(jié)合位點，保證酶的有效性。因此，擁有大量養(yǎng)分的有機肥能夠顯著提升脲酶活性，而生物炭的強吸附性不僅能夠緩釋其中的養(yǎng)分，還能吸附一些重金屬離子，防止微生物以及植物受到毒害威脅，提升過氧化氫酶的活性。

3 結(jié)語

綜上所述，有機肥、生物炭都能對土壤的各項肥力指標造成影響，其影響顯著性與植物類型有關(guān)。一般來說，生物炭對黑麥草根際微環(huán)境調(diào)節(jié)效果較好，而有機肥則對苜蓿根際微環(huán)境效果較好，其具體的作用原理還需要進一步研究。