生物质炭改良盆栽水稻土壤的研究

耿勤 彭俊岭（广东建研环境监测有限公司广东广州510520）

生物质炭改良盆栽水稻土壤的研究

耿勤 彭俊岭
（广东建研环境监测有限公司广东广州510520）

通过向种植水稻的盆栽土壤中加入一定量的由玉米秸秆高温煅烧而成的生物质炭（简称玉米秸秆炭），分别在水稻的秧苗期和成熟期采集土样，对玉米秸秆炭对土壤的改良效果进行研究，结果表明：施炭量对秧苗期和成熟期土壤的基本理化性质影响较大，达到显著或极显著水平，施炭量对土壤Cd有效态含量的影响不显著（p＞0.05）。

玉米秸秆炭；盆栽土壤；改良效果；Cd

目前，10%以上的全国耕种土地面积已受重金属污染，共约1.5亿亩[1]，有研究表明[2]，我国南方低产水稻土面积约占总稻区的26%，而水稻土又是我国南方最主要的土壤资源，这些土壤的普遍特点是土壤酸度高，通气性差，易板结，重金属污染严重，供肥差等[3-5]。如何对这一土壤进行改善，目前，已有许多专家学者[6-8]进行了研究，也取得了一定成效，本文拟以农业废物——玉米秸秆为原料制备成生物质炭，研究其对土壤改良的效果，以期为其后期的投产应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

（1）生物质炭：将取自农田里的玉米秸秆洗净，烘干，粉碎，放于坩埚中，盖上盖子，置于马弗炉内，在350-500℃下炭化2h，得到玉米秸秆炭。其性质见表1.1。

表1 .1生物质炭的性质

（2）供试土壤：供试土壤采自南方某矿区附近重金属污染农田。其土壤基本理化性质见表1.2。

表1 .2供试土壤的基本理化性质

1.2 试验设计

盆栽试验在室外进行，将风干后土样填装于盆栽桶中，每桶装4.0 kg土，设2个玉米秸秆炭添加处理（炭土质量比为0%、0.1%），分别施入盆栽土壤中，拌匀。每个处理设3个重复，土壤培养两周，期间保持土壤湿润。将水稻秧苗移入盆中，在水稻秧苗期和成熟期各采集一次土壤样品。

1.3 测定方法与数据分析

土壤pH值用酸度计测定(pHs-25，上海仪电科学仪器股份有限公司)，固液比值为m(固):m(液)=1:2.5[11]；有机质含量采用水合热重铬酸钾氧化-比色法测定[11]；氯化钡-硫酸强迫交换法测阳离子交换量[12]；土壤中Cd有效态含量用0.1mol/L的HCl提取法[11]；土壤重金属全量采用王水-高氯酸消解[13]；样品中Cd的浓度用原子吸收分光光度计（AA-7000，北京东西分析仪器公司）测定。

试验数据为3次重复的平均值，采用Microsoft Excel2003处理，SPSS17.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 生物质炭对土壤理化性质的影响

生物质炭对土壤理化性质的影响见表2.1，秧苗期土壤和成熟期土壤的pH值、有机质、CEC都随着施炭量的增加而增加。秧苗期土壤的pH值、有机质，CEC低于成熟期土壤，生物质炭富含有机碳，可以增加土壤有机碳含量[1 4-1 5]、土壤有机质[16-17]或腐殖质含量。生物质炭有较高的灰分含量，含有丰富的钾、钙、钠、镁、硅等[18]，将其施入土壤，可与土壤阳离子进行交换，使土壤CEC增加。有研究表明[1 9-2 0]生物质炭对土壤CEC改善作用与其在土壤中的老化时间有关，随着生物质炭在土壤中作用时间的延长，其在生物和非生物的作用下氧化产生诸如羧基等类的官能团，增大其电荷量或CEC，从而使土壤CEC显著增大。本研究的结果与其相一致。

表2 .1生物质炭对土壤理化性质的影响

2.2 生物质炭对Cd的影响

表2 .2土壤镉的化学形态变化

由表2.2可知，秧苗期土壤的Cd总量和有效态含量均高于成熟期土壤，这可能与水稻在生长阶段大量吸收土壤养分的同时也促进了土壤Cd的迁移转化有关，土壤中的部分Cd进入水稻，从而导致了成熟期土壤Cd含量低于秧苗期。施炭量对土壤Cd总量和有效态含量影响不大。

结论

（1）生物质炭对土壤理化性质影响显著，且其pH值、有机质和CEC均随着施炭量的增加而增加，成熟期不同施炭量水平下的pH值、有机质均低于秧苗期，CEC却高于秧苗期；

（2）0.1%的施炭量对秧苗期和成熟期土壤Cd总量和有效态含量影响均不明显；

（3）可进一步研究生物质炭与其他改良剂相结合，达到改善土壤理化性质的同时降低重金属的活性，抑制重金属向水稻中迁移。

[1]刘翠华,依艳丽,张大庚,等.葫芦岛锌厂周围土壤Cd污染现状研究[J].土壤通报,2003,34(4):326-329.

[2]刘占军.我国南方低产水稻土养分特征与质量评价[D].中国农业大学,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]陈心想,耿增超.生物质炭在农业上的应用[J].西北农林科技大学学报(自然科学版)Journal of Northwest A&F University(Nat.Sci.Ed.)2013,41(2):167-174.

[5]何绪生,张树清,佘雕.生物质炭对土壤肥料的作用及未来研究[J].中国农学通报,2011,27(15):16-25.

耿勤(1991－)，女，安徽人，硕士研究生，研究方向为土水污染与控制。

彭俊岭(1982－)，男，湖南人，中级工程师，研究方向为环境监测。