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據測算,全國每年生產(chǎn)農作物秸稈10.4萬(wàn)噸,可收集資源量約9億噸,尚有1.8億噸未得到有效利用,多數被田間就地焚燒,規?；笄蒺B殖場(chǎng)每年產(chǎn)生畜禽糞污20.5億噸,仍有56%未得到有效利用。隨著(zhù)節能減排的推行,作為有機固體廢棄物無(wú)害化、減量化和資源化利用的有效途徑一厭氧消化日益得到重視。

厭氧消化殘余物富含有機質(zhì)、營(yíng)養成分和生物活性物質(zhì),是優(yōu)質(zhì)的有機肥,廣泛應用于農業(yè),可減

少化肥和農藥的用量。不同地區及原料產(chǎn)生的  紅泥膜沼氣池沼渣,重金屬含量也有所區別,尤其是以畜禽糞便為  原料,由于畜禽對重金屬吸收率較低,其大部分會(huì )通  過(guò)原樣的形式隨排泄物排出體外2。重金屬具有  難遷移、難降解、易富集、危害大等特點(diǎn),所以廢棄物  中的重金屬逐漸成為廢棄物資源再利用的限制因  素3。因此,通過(guò)鈍化劑原位修復技術(shù)來(lái)降低土壤中有效態(tài)重金屬污染具有重要意義4。石灰類(lèi)鈍  化劑會(huì )提高土壤pH值,土壤有機質(zhì)、粘土礦物、水

和氧化物以及鈍化劑表面的負電荷增多,土壤對重  金屬的吸附能力增強,且在較高的pH值和重金  屬濃度下會(huì )通過(guò)沉淀作用固定重金屬6)。一些含  鋁鎂的粘土礦能通過(guò)吸附作用、離子交換配合反  應和共沉淀達到鈍化重金屬的目的。

黑麥草具有先鋒植物特性,生長(cháng)快、產(chǎn)量高,可多次劉割并再生,對重金屬有很強的抗性和蓄集作用。同時(shí),實(shí)現“豬沼士草”的良性循環(huán),是農區發(fā)展資源節約型、生態(tài)友好型畜牧業(yè)的有效途徑,通過(guò)種草養畜,吸納養豬場(chǎng)產(chǎn)生的沼液,既有利于保護生態(tài)環(huán)境,又有利于解決南方飼料不足的問(wèn)題。施用紅泥膜沼氣池沼渣作為土壤改良劑,可以減少化肥的施用,促進(jìn)植物生長(cháng),減少土壤退化和板結,提高土  壤水分保持能力0。本試驗通過(guò)將紅泥膜沼氣池沼渣和土壤鈍化劑  起施用于黑麥草,研究不同土壤鈍化劑和施用量對  黑麥草中重金屬含量的影響,為替代化肥又減少農作  物中重金屬積累的紅泥膜沼氣池沼渣安全施用模式提供參考。

1材料與方法

1.1材料

紅泥膜沼氣池沼渣、黑麥草、栽培土、氧化鎂、貝殼粉,所用栽  培土壤取自西南科技大學(xué)重金屬修復示范基地,沼  渣取自農業(yè)部沼氣科學(xué)研究所雙流基地戶(hù)用沼氣  池。土壤和紅泥膜沼氣池沼渣中重金屬含量見(jiàn)表1。

1.2試驗設計方案

1.2.1試驗設置

本研究以盆栽的形式進(jìn)行,試驗設置了5個(gè)處理:1)紅泥膜沼氣池沼渣10g+貝殼粉2g;2)紅泥膜沼氣池沼渣10g+氧化鎂2g;3)紅泥膜沼氣池沼渣10g+貝殼粉1g+氧化鎂1g;4)紅泥膜沼氣池沼渣10g;5)CK不施用。紅泥膜沼氣池沼渣、貝殼粉以及氧化鎂均以底肥的形式施入到栽培土壤中。每個(gè)處理3個(gè)重復,每個(gè)花盆中播種50粒黑麥草,播種30天后分別對不同處理組的黑麥草地上部分進(jìn)行收割,將收割后的黑麥草用牛皮紙包好,放在105℃的干燥箱

中進(jìn)行30mn的殺青處理,待殺青處理后將生黑麥  草再放置在75℃的干燥箱處理24h。并將樣本寄送到第三方檢測中心進(jìn)行黑麥草地上部分中的重金屬Cr,Cu,Zn,As和Pb的含量進(jìn)行測定。

1.2.2施用配比的優(yōu)化  采用I9(34)正交表,對紅泥膜沼氣池沼渣、貝殼粉與氧化鎂  的施用配比進(jìn)行優(yōu)化,每個(gè)因素設置3個(gè)濃度水平,試驗設計見(jiàn)表2

1.2.3數據處理  利用 Excel i件對試驗相關(guān)數據的進(jìn)行分析,以確定最優(yōu)的施用配比。

結果與分析

2.1不同施用方式中黑麥草中重金屬含量比較

播種30天后,黑麥草地上部分中重金屬Cr  Cu,Zn,As和Pb的含量檢測如表3所示。試驗結果  表明,相對于不施用紅泥膜沼氣池沼渣的對照處理組(CK)而言,  施用紅泥膜沼氣池沼渣后黑麥草地上部分中重金屬Cr,Cu,Zn,A和Pb的含量均有所提升,Cr含量提高了40.0%,Cu  含量提高了13.7%,Zn含量提高了15.2%,As含量  提高了545%,Ph含量提高了10.0%。施用沿渣  的同時(shí)施用一定量的貝殼粉或氧化鎂能有效降低作  物黑麥草中重金屬的含量,其中,同時(shí)施用紅泥膜沼氣池沼渣和貝  殼粉后5種重金屬含量均低于單獨施用紅泥膜沼氣池沼渣,且Cr  和Zn含量低于其他混合施用的處理,接近甚至低  于不施用紅泥膜沼氣池沼渣的處理;同時(shí)施用紅泥膜沼氣池沼渣和氧化鎂后,  Cr,Cu,As和Pb含量均低于單獨施用紅泥膜沼氣池沼渣,但Zn含  量高于單獨施用紅泥膜沼氣池沼渣,可能是Mg2的存在促進(jìn)了黑  麥草對Zn的吸收;同時(shí)施用紅泥膜沼氣池沼渣、貝殼粉和氧化鎂  后,5鐘重金屬含量均低于單獨施用沼肥,且Cu,As  和Pb含量低于其他處理?？傮w來(lái)看,混合施用貝  殼粉和氧化鎂的效果優(yōu)于施用紅泥膜沼氣池沼渣+貝殼粉或紅泥膜沼氣池沼渣+氧化鎂。

2.2不同處理中重金屬含量的變化。

正交試驗中,加入5g,10g和15g紅泥膜沼氣池沼渣的黑麥草鮮重分別為9.11g±0.45g,11.17g±0.62g,13.14g±1.20g和14.38g±0.11g,說(shuō)明紅泥膜沼氣池沼渣中富含的營(yíng)養物質(zhì),能夠促進(jìn)黑麥草生長(cháng)。由于以豬糞為發(fā)酵原料的紅泥膜沼氣池沼渣中Cu和Zn含量較高,試驗用的土壤中Pb含量比較高,正交試驗中,選取了Cu,Zn和Pb作為主要分析參數。不同施用配比對黑麥草中Cu,Zn和Pb含量影響趨勢見(jiàn)圖1-圖3,對于Cu元素而言,增加紅泥膜沼氣池沼渣和貝殼粉的施用量會(huì )提高黑麥草中Cu的含量,但隨著(zhù)氧化鎂施用量的提高,黑麥草中Cu含量呈現先下降再上升的趨勢,施用2g氧化鎂的處理中Cu含量低于施用1g和4g;對于Zn元素而言,增加紅泥膜沼氣池沼渣和氧化鎂的施用量會(huì )提高黑麥草中Zn的含量,但隨著(zhù)貝殼粉施用量的增加,黑麥草中Zn含量呈現先上升再下降的趨勢,施用4g貝殼粉的處理中Zn含量最低;而對于Pb元素而言

增加紅泥膜沼氣池沼渣施用量會(huì )降低黑麥草中P的含量,增加  氧化鎂的施用量會(huì )提高黑麥草中P的含量,但  麥草中Pb的含量隨貝殼粉的施用量的增加呈現出  先上升再下降的趨勢,施用4g貝殼粉的處理中P含量最低。

2.3施用配比的優(yōu)化

不同施用配比的正交試驗結果見(jiàn)表4。在進(jìn)行正交優(yōu)化試驗分析中隸屬度被認為是更重要的指標。采用綜合評分法對正交試驗結果進(jìn)行分析時(shí)認為Cu,Zn和Pb的重要性是一樣的。結果表明,影響因素的主次關(guān)系為:氧化鎂的添加量>貝殼粉的添加量>紅泥膜沼氣池沼渣的添加量,最優(yōu)方案為氧化鎂添加量2g,貝殼粉添加量4g和紅泥膜沼氣池沼渣添加10g的組合,即正交表中的第6號處理組,該試驗組Zn和Pb含量和綜合評分為所有試驗組中最低值。

3結論

(1)實(shí)驗發(fā)現,施用紅泥膜沼氣池沼渣的處理中As,Cu,ZnCr和Pb均高于對照,說(shuō)明施用紅泥膜沼氣池沼渣為黑麥草提供營(yíng)養的同時(shí),紅泥膜沼氣池沼渣中的重金屬也會(huì )同時(shí)殘留再黑麥草中

(2)混合施用紅泥膜沼氣池沼渣貝殼粉與氧化鎂均有一定的  抑制作物黑麥草吸收重金屬的作用,混合施用貝殼  粉和氧化鎂的效果優(yōu)于單獨施用貝殼粉或氧化鎂。  (3)增加紅泥膜沼氣池沼渣的施用量,會(huì )提高黑麥草中C和  Zm含量,但黑麥草中Pb的含量會(huì )降低;增加氧化

的施用量,會(huì )提高黑麥草中Zmn和Pb的含量,但Cu  含量隨氧化鎂含量增加先下降后上升;增加貝殼粉  含量會(huì )提高和麥草中Cu含量,但Zn和P含量隨  貝殼粉施用量增加先上升后下降。  (4)通過(guò)綜合評分法對正交實(shí)驗結果進(jìn)行分  析,發(fā)現影響因素的主次關(guān)系為氧化鎂的添加量>  貝殼粉的添加量>紅泥膜沼氣池沼渣的添加量,最優(yōu)方案為氧化  鎂添加量2g,貝殼粉添加量4g和紅泥膜沼氣池沼渣添加10g的組合。

摘自《中國沼氣》第4期 席江 肖偉