范文一:长期定位施肥对土壤腐殖质含量的影响
长期定位施肥对土壤腐殖质含量的影响
史吉平 1, 张夫道 2, 林 葆 2
(11上海交通大学 , 上海 201101; 21中国农业科学院土壤肥料研究所 , 北京 100081)
摘 要 :以潮土 、 旱地红壤和红壤性水稻土为研究对象 , 探讨了长期施肥对土壤腐殖质含量的 影响 。 结果表明 , 长期施用 N PK 化肥 、 有机肥或有机无机肥配施均能提高潮土 、 旱地红壤和红壤 性水稻土耕层的有机质 、 腐殖质和活性腐殖质含量 , 其中胡敏酸 、 富里酸也相应地增加 , 但以有 机无机肥配施的效果最好 。 。 施肥 对土壤有机质的影响不仅局限于土壤耕层 (0~20m ) , 0c m 土 层的效果显著 , 且以潮土的效果明显 。 关键词 :长期定位施肥 ; 土壤 ; 腐殖质
中图分类号 :S 14712; S +::100220616(2002) 0120015206
收稿日期 :2001202227基金项目 :农业部 “ 九 . 五” 部重点农业高新技术与基础研究项 目 (农 -03) “ 国家土壤肥力与肥料效益监测技术研究”
作者简介 :史吉平 (19612) , 男 , 山西代县人 , 副教授 , 植物营养 博士 , 主要从事土壤与植物营养研究 。
, 土壤腐殖质的积累 , 在很大程度上影响着土壤肥力 。 长期施用有机 肥料 , 不但可以增加土壤有机质的数量 , 同时还 能改善和提高土壤有机质的质量—腐殖质组 成 [1~5]。 土壤腐殖质中最活跃的部分是胡敏酸 , 它可以增加土壤的吸收性能和保持养分和水分 的能力 , 并能促进土壤结构体的形成 。
按丘林分组法 , 可将胡敏酸分为组分 (游 离的及与活性 R 2O 3结合态 ) 和组分 , 游离态 腐殖质属于组分 , 它对肥料的作用比较敏感 , 最容易分解而供植物利用 。
本文以河北省辛集市马兰农场的潮土 、 江 西省进贤县江西省红壤研究所的旱地红壤和红 壤性水稻土为研究对象 , 探讨长期施肥对不同 土壤腐殖质的影响 , 为科学施肥提供理论依据 。 1 研究材料与方法 1. 1 供试土壤
供试土壤分别采自河北省辛集市马兰农场 和江西省进贤县江西省红壤研究所的长期定位 试验基地 。 田间试验设计与采样方法如下 :1. 1. 1 潮土
试验从 1980年开始在河北省辛集市马兰 农场进行 , 供试土壤为潮土 , 质地为轻壤 。 供试 土壤基本性质见表 1。
试 验设 CK (不施 肥 ) 、 N 、 N P 、 N PK 、 OM (有机肥 ) 、 N +OM 、 N P +OM 、 N PK +OM 8个
处理 。 小区面积 80. 0m 2, 3次重复 , 顺序排列 。 试验采用冬小麦—夏玉米轮作制 。 1996年小麦 品种为冀麦 38, 玉米品种为 7505。 肥料品种为 尿素 、 普通过磷酸钙 、 氯化钾及农家肥 。 氮肥 40%作底肥 , 60%在小麦起身期追施 , 其它肥料
均一次性基施 , 玉米生长期再追施 375kg hm
2
尿素 。 各种肥料用量见表
2。 本试验仅在 CK 、 N PK 、 OM 、 N PK +OM 4个处理取样 。 1. 1. 2 旱地红壤
试验从 1986年开始在江西省进贤县江西 省红壤研究所进行 , 供试土壤为旱地红壤 , 质地 为粘土 。 供试土壤基本性质见表 1。
试验设 CK (不施肥 ) 、 N 、 P 、 K 、 N P 、 N K 、 N PK 、 2倍 N PK 、 OM (有机肥 ) 、 N PK +OM 10
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个处理 。 小区面积 22. 22m 2, 3次重复 , 随机排 列 。 试验采用早玉米—晚玉米—休闲制 。 1996年早玉米品种为湘玉 7号 , 晚玉米品种为郑三 3号 。 肥料品种为尿素 、 钙镁磷肥 、 氯化钾及猪 粪 。各种肥料用量见表 2。 本试验仅在 CK 、 N PK 、 OM 、 N PK +OM 4个处理取样 。 1. 1. 3 红壤性水稻土
试验从 1981年开始在江西省进贤县江西 省红壤研究所进行 , 供试土壤为红壤性水稻土 , 质地为粘土 。 供试土壤基本性质见表 1。
试验设 CK (不施肥 ) 、 N 、 P 、 K 、 N P 、 N K 、 N PK 、 2倍 N PK 、 N PK +OM 9个处理 。小区面 积 46. 6m 2, 3次重复 , 随机排列 。试验采用早稻 —晚稻—冬闲制 。 早晚稻品种组合五年一换 , 1996年早稻品种为 2106, 晚稻品种为汕优 64。 肥料品种为尿素 、 钙镁磷肥 、 氯化钾 、 紫云英 (早
稻 ) 和猪粪 (晚稻 ) 。各种肥料用量见表 2。本试
验仅在 CK 、 N PK 、 N PK +OM 3个处理取样 。
表 1 供试土壤基本性质 (试前 )
土壤名称 土壤质地 有机质
(%) pH 全 N
(%) 全 P 2(%) 全 K 2) (m g )
P
(K (m kg ) CEC
(c mo l kg )
潮土 轻壤 1. 17. 80.
00. 5. 087. 015. 24旱地红壤 粘土 1. 6. 00. 60. 312. 9102. 07. 34红壤性水稻土
粘土
2. 8
0. 01. 25
150
9. 5
97. 8
11. 9
供试土壤每年施肥情况 (kg hm 2
)
土壤名称 CK (不施肥 )
N PK N P 2O 5K 2O 有机肥
N PK +有机肥 潮土
0150+172. 515015037500622. 5+37500旱地红壤 060×230×260×215000×2300+30000红壤性水稻土
90×2
45×2
75×2
22500×2
420+45000
1. 1. 4 采样时间与方法
潮土采样时间为 1996年 6月 12日 , 旱地 红壤采样时间为 1996年 7月 20日 , 红壤性水 稻土采样时间为 1996年 7月 24日 。 用土钻分 0~20、 20~40、 40~60、 60~80、 80~100c m 五 层采 , 每个处理随机取 6个点 , 取完后混合制 样 。 样品风干后过 1mm 和 0. 25mm 筛备用 。 1. 2 测试项目与方法
1. 2. 1 土壤有机质用丘林法测定 [6]。 1. 2. 2 土 壤 腐 殖 质 分 组 , 根 据 Кононова(1961) [6]和曹恭 (1986) [7]的修改法 , 将腐殖质
分为胡敏酸和富里酸两组 。
1. 2. 3 土壤活性腐殖质用 0. 1N N aO H 提取 ,
丘林法定碳 [8]。 2 结果与分析
2. 1 长期定位施肥对土壤有机质含量与分布
的影响 表 3为长期施肥条件下三种土壤有机质在
不同层次的分布情况 。 从表中数据可以看出 , 红 壤性水稻土耕层 (0~20c m ) 中的有机质含量最 高 , 是旱地红壤和潮土的两倍多 , 旱地红壤和潮 土的有机质含量相差不大 。 有机质在土壤不同 层次的分布情况基本上是由上至下依次降低 , 而且最上层的有机质含量远远高于以下几层 。
长期施用化肥或有机肥均可提高土壤有机 质含量 , 尤以施用有机肥或有机无机肥配施的 效果显著 。 有机无机肥配施提高土壤有机质的
效果因土而异 , 以 0~20c m 土层为例 , 有机无 机肥配施可使潮土有机质含量增加 0. 43个百 分点 , 比对照提高 46. 7%, 而旱地红壤和红壤 性水稻土有机质含量分别增加 0. 28和 0. 29个 百分点 , 二者相差不大 , 但二者比对照分别提高 24. 1%和 11. 7%, 前者是后者的两倍多 。
施肥提高土壤有机质的效果不仅局限于土 壤耕层 , 但以 0~60c m 土层效果明显 。 施肥对
—
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潮土下层有机质含量的影响较大 , 而对红壤性 水稻土下层有机质含量的影响较小 。 这可能与 潮土质地较砂 , 且不同层次的质地 、 水分含量和 通气性不同 , 而红壤性水稻土质地较粘 , 且不同 层次的质地 、 水分含量和通气性相差不大有关 , 因此两种土壤有机质的累积与矿化效果不同 。 表 3 各施肥处理土壤有机质含量 (%)
土壤名称
层次
(c m )
施 肥 处 理
CK N PK OM N PK +OM 0~200. 921.
071. 161. 35
20~400. 600. 920. 800. 87
潮土 40~600. 811. 051. 001. 06
60~800. 490. 800. 660. 68
801000. 350. 410. 420.
0~201. 161. 271.
20~. 66. 76
旱地红壤 0. 0. 820. 68
600. 420. 420. 620. 41
80~0. 360. 430. 450. 39
0~202. 472. 492. 76
20~400. 730. 640. 68
40~600. 690. 690. 62
60~800. 720. 660. 72
80~1000. 550. 600. 62
2. 2 对土壤腐殖质组成与含量的影响
长期施肥对土壤腐殖质含量及组成的影响
与对有机质的影响相似 , 长期施用化肥 、 有机
肥 , 或有机无机肥配施 , 均可提高潮土 、 旱地红
壤和红壤性水稻土的腐殖质含量 (表 4) , 其中
胡敏酸和富里酸含量均相应地增加 , 但以有机
无机肥配施的效果最好 。 三种土壤腐殖质的胡
富比值 , 施肥的比不施肥的土壤中胡 富比值
高 , 且潮土腐殖质的胡 富比值远高于旱地红壤
和红壤性水稻土 。 这是因为北方土壤中的腐殖
质以胡敏酸为主 , 而南方土壤中的腐殖质则以
富里酸为主 。 红壤性水稻土的胡 富比值较旱地
红壤略高一些 , 说明土壤类型 、 利用方式和培肥
条件不同 , 其腐殖质的组成也不相同 。
土壤腐殖质碳占土壤有机碳的比例因土而
异 , 潮土和红壤性水稻土的腐殖质碳占土壤有
机碳的比例相差不大 , 约为 40%左右 , 而旱地
红壤的腐殖质碳占土壤有机碳的比例略高一 些 , 接近 50%。 施有机肥的土壤中腐殖质碳占 土壤有机碳的比例低于其它施肥处理 , 甚至低 于不施肥的土壤 。 可能是刚施入的有机肥尚未 转化成土壤腐殖质的缘故 。
表 4 各施肥处理土壤耕层腐殖质含量
土壤名称 项目
施 肥 处 理
CK N PK OM N PK +OM
(1) 0. 205 0. 0. 220 0. 300
(2) 38. 537. 632. 738. 3
(3) . . 0. 1510. 210
(4) . . 7. 670. 0 () 0. 0. 0. 0690. 090 () 31. 731. 331. 430. 0 (7) 2. 152. 192. 192. 33
(1) 0. 2960. 3590. 3130. 393
(2) 44. 048. 742. 947. 1
(3) 0. 0870. 1100. 1040. 133旱地红壤 (4) 29. 430. 633. 233. 8
(5) 0. 2090. 2480. 2100. 260
(6) 70. 669. 466. 866. 2
(7) 0. 420. 440. 500. 51
(1) 0. 5250. 5200. 542
(2) 36. 636. 033. 9
(3) 0. 1730. 1780. 205
(4) 33. 034. 237. 8
(5) 0. 3520. 3420. 337
(6) 67. 065. 862. 2
(7) 0. 490. 520. 61注 :项目 (1) 总腐殖质含量 (C %) ; (2) 腐殖质碳占有机碳百分 比 (%) ; (3) 胡敏酸含量 (C %) ; (4) 胡敏酸占总腐殖质百分比 (%) ; (5) 富里酸含量 (C %) ; (6) 富里酸占总腐殖质百分比 (%) ; (7) 胡敏酸与富里酸的比值 。
土壤腐殖质中胡敏酸与富里酸占总腐殖质 的比例也因土而异 , 潮土中胡敏酸占腐殖质的 比例较高 , 达 70%左右 , 而旱地红壤和红壤性 水稻土中富里酸占腐殖质的比例较高 , 也达 70%左右 。 施有机肥或有机无机肥配施均能增 加腐殖质中胡敏酸的比例 , 降低富里酸的比例 , 但在潮土上的效果不如旱地红壤和红壤性水稻 土 。 施化肥对潮土腐殖质中胡敏酸与富里酸的 比例影响不大 , 但提高旱地红壤腐殖质中胡敏 酸的比例 , 降低红壤性水稻土腐殖质中胡敏酸 — 7 1
—
土壤肥料 2002(1)
的比例 。 腐殖质中胡敏酸比例高低 , 决定着腐殖 质的品质 , 胡敏酸比例 越 高 , 腐 殖 质 品 质 越 好 [4, 9]。
2. 3 对土壤活性腐殖质组成与分布的影响 长期施肥对土壤活性腐殖质的影响见表 5。 从表中数据可以看出 , 三种土壤的活性腐殖
质含量相差较大 , 红壤性水稻土的活性腐殖质 含量最高 , 潮土最低 , 二者相差 2~3倍 , 与土壤 有机质和腐殖质的情况相似 。
三种土壤耕层的活性腐殖质碳占土壤有机 碳的百分比均低于 30%, 而活性腐殖质碳占土 壤腐殖质碳的百分比高于 50%, 甚至可达 80%左右 。 含量虽然相差较大 , 红壤和红壤性水稻土接近 。
从不同施肥处理来看 , 三种土壤的活性腐 殖质含量基本上是施有机肥或有机无机肥配施 的处理高于不施肥或施化肥的处理 。 施有机肥 或有机无机肥配施可以提高潮土和红壤性水稻 土的活性腐殖质占腐殖质的百分比 , 其中活性 胡敏酸与活性富里酸占胡敏酸与富里酸的百分 比也相应提高 。 施有机肥或有机无机肥配施 , 虽 然不能提高旱地红壤活性腐殖质占腐殖质的百 分比 , 但可以提高活性胡敏酸占胡敏酸的百分
比 。 说明施用有机肥或有机无机肥配施 , 对于提 高土壤活性腐殖质含量 , 改善活性腐殖质的品 质非常重要 。
从活性腐殖质的组成来看 , 潮土的活性腐
殖质仍以活性胡敏酸为主 , 占总活性腐殖质的 70%左右 , 旱地红壤和红壤性水稻土则以活性
富里酸为主 , 占总活性腐殖质的 60%~80%。
施有机肥或有机无机肥配施均可提高三种土壤
活性胡敏酸占总活性腐殖质的百分比 , 施化肥 则降低潮土和红壤性水稻土活性胡敏酸占总活 性腐殖质的百分比 , 提高活性富里酸占总活性 腐殖质的百分比 。 从土壤耕层活性胡敏酸与活 性富里酸的比值来看 , 潮土的活性胡敏酸 活性 富里酸的比值较高 , 达 1. 5~2. 5, 旱地红壤和 红壤性水稻土的活性胡敏酸 活性富里酸的比 值较低 , 一般低于 1. 0, 与三种土壤的胡 富比
值相近 。
表 5 各施肥处理土壤耕层活性腐殖质含量 土壤名称 项目
施 肥 处 理
CK N PK OM N PK +OM
(1) 0. 0650. 0690. 1250. 137(2) 63. 7358. 69. 4468. 50
(3) . . 0. 0550. 063(4) . . . 5631. 50
5) . 442. 272. 18) 0. 1020. 1170. 1800. 200(7) 19. 1118. 8526. 7525. 54(8) 49. 7150. 1581. 7066. 61(1) 0. 0310. 0490. 0500. 072(2) 16. 4024. 5024. 2730. 25(3) 0. 1580. 1510. 1560. 166旱地红壤
(4) 83. 6075. 5075. 7369. 75(5) 0. 200. 330. 320. 43(6) 0. 1890. 2000. 2060. 238(7) 28. 0927. 1528. 1928. 49(8) 63. 8555. 7865. 77
60. 54(1) 0. 1400. 1390. 172(2) 40. 3538. 6141. 85(3) 0. 2070. 2210. 239(4) 59. 6561. 3958. 15(5) 0. 680. 630. 72(6) 0. 3470. 3600. 411(7) 24. 2224. 9325. 67(8)
66. 11
69. 23
75. 81
注 :项目 (1) 活性胡敏酸含量 (C %) ; (2) 活性胡敏酸占活性腐 殖质百分比 (%) ; (3) 活性富里酸含量 (C %) ; (4) 活性富里酸 占活性腐殖质百分比 (%) ; (5) 活性胡敏酸与活性富里酸的比 值 ; (6) 活性腐殖质含量 (C %) ; (7) 活性腐殖质占土壤有机碳
百分比 (%) ; (8) 活性腐殖质占土壤总腐殖碳百分比 (%) 3 讨论
土壤有机质含量是土壤肥力的主要影响因 素之一 。
本研究表明 , 长期施用化肥或有机肥均 能提高潮土 、
旱地红壤和红壤性水稻土的有机 质含量 , 尤以施用有机肥或有机无机肥配施的
效果显著 。 这与前人在多种土壤上得到的研究 —
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结果相似 [10~16]。
施肥对土壤有机质的影响 , 因土壤类型 、 肥 料种类和作物轮作方式等而异 。 一般说来 , 施有 机肥或有机无机肥配施的效果好于化肥 。 本研 究表明 , 施肥提高土壤有机质的效果在质地较 砂的潮土上好于质地较粘的旱地红壤和红壤性 水稻土 。 施肥提高土壤有机质的效果不仅局限 于土壤耕层 , 但以 0~60c m 土层效果明显 。 这 与 Щевцова等 (1989) [4]的研究结果是一致的 。 本研究还表明 , 长期施用化肥 、 有机肥 , 或 有机无机肥配施 , 均能提高潮土 、 旱地红壤和红 壤性水稻土的腐殖质含量 , 其中胡敏酸和富里 酸含量均相应地增加 ,
效果最好 。 [1~5]
酸的比例 , , 即提高土壤腐殖 质的胡 富比值 。 单施化肥对土壤胡 富比值的 影响因土而异 , 单施化肥可以提高旱地红壤的 胡 富比值 , 降低红壤性水稻土的胡 富比值 , 对 潮土的胡 富比值影响不大 。
张夫道 (1995) [3]的研究表明 , 施肥主要是 增加了胡敏酸组分 (游离的及与活性 R 2O 3结合态 ) 的含 量 和 腐 殖 酸 相 对 迁 移 率 , 而 与 Ca 2+离子结合的胡敏酸组分 含量下降 。 按丘 林分组法 , 游离态腐殖质属于组分 , 它对肥料 的作用比较敏感 , 最容易分解而供植物利用 。 长 期施用化肥或有机肥均能提高土壤中的水溶性 腐殖质含量 [4]。 本研究表明 , 长期施用有机肥或 有机无机肥配施也可以提高潮土 、 旱地红壤和 红壤性水稻土的活性腐殖质含量 , 并能提高三 种土壤活性胡敏酸占总活性腐殖质的比例 , 说 明施用有机肥或有机无机肥配施 , 对于改善活 性腐殖质的品质非常重要 。
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Effect of K appl ica tion ra tes on y ield and qua l ity i n bread whea t
H E P ing 1, L I Yu 2ying 2, J I N J i 2yun
1
(11S oil &F ertiliz er Institu te , Ch inese A cad e my of A g ricu ltu ral S ciences , B eij 21S oil &F ertiliz er Institu te , H eilongj iang A cad e my g ricu S Abstract :F ield exp eri m en t and p t the effect of K ap 2p licati on rates on yield b 9424083. T he resu lts show ed that the grain yield of sly ith po tassium app licati on . T he app rop riate app lica 2
ti on rate of as . 5~82. 5kg hm 2. W heat quality w as clearly i m p roved by K app lica 2
ti on . T he con t of crude p ro tein and w et glu ten , and sedi m en tati on value w ere enhanced and stab le ti m e w as p ro longed , also the m ax i m um resistance , ex ten sib ility , ex tending area , b read bu lk and b read grade w ere increased obvi ou sly by K app licati on . Key words :K app licati on rates ; b read w heat ; yield ; quality (上接第 19页 )
Effects of L ong -term L oca ted Fertil iza tion on Con ten ts of So il Hu m us
SH I J i 2p ing 1, ZHAN G Fu 2dao 2, L I N B ao
2(S hang hai J iaotong U niversity , S hang hai 201101; S oil and F ertiliz er Inst . CA A S , B eij ing 100081)
Abstract :T he effects of long 2term located fertilizati on on con ten t of so il hum u s in fluvo 2aqu ic so il , arid red so il and p addy red so il w ere studied . T he resu lts show ed that the con ten t of o r 2gan ic m atter , hum u s , and active hum u s increased and the level of hum ic acid and fu lvic acid in 2creased co rrespondingly in the top so il of fluvo 2aqu ic so il , arid red so il and p addy red so il , w ith
long 2term app licati on of ino rgan ic fertilizer (N PK ) , o rgan ic m anu re and com b ined app licati on of bo th , w ith the latter being the m o st . In additi on , app licati on of o rgan ic m anu re and com 2b ined app licati on of ino rgan ic fertilizer and o rgan ic m anu re cou ld increase the rati o of hum ic acid to fu lvic acid . T he effect of long 2term located fertilizati on on o rgan ic m atter w as included
no t on ly the top so il (0
~20c m ) , bu t also the dep th of 20~100c m , and m o st sign ifican t in the dep th of 0
~60c m , and in fluvo 2aqu ic so il . Key words :L ong 2term located fertilizati on ; so il ; H um u s
—
22— 土壤肥料 2002(1
)
范文二:不同植被条件下的土壤腐殖质含量分析
不同植被条件下的土壤腐殖质含量分析
第2期(总第92期)重庆林业科技
JOURNALOFCHONGQINGmRESTRYSCIENCEANDTECHNOLOGY15
不同植被条件下的土壤腐殖质含量分析
张山张岩陈道静
(1重庆市合川区林业局科技推广中心;2重庆市林业科学研究院)
摘要:对重庆市垫江县坪山镇界枫河流域源头四种典型的植被条件下土壤腐殖质
含量进行研
究分析,结果表明:土壤表层腐殖质含量较高,随着土壤深度的增加,腐殖质含量逐
渐减少,腐殖
质含量以腐殖质层为高;胡敏酸的含量随土层的深度加深而逐渐减小.而富里酸的
含量随土层
的深度加深而逐渐增大;土壤剖面中的胡富酸比值除了表层外均小于1,说明除表
层外土壤腐殖
质组成中富里酸占优势.'
关键词:腐殖质含量;腐殖质组分
AnalysisofHumusContentofSoilUnderDifferentVegetation
Abstract:Basedontheresearchandanalysisofhumuscontentofsoilunderfourtypicalvegetationinthesource
ofJiefengheWatershed,whichisLocatedonthePingshanTowninDianjiangdistrictinChongqing,resultsshow
that:Thehumuscontentoftoplayerofsoilisrelativelyhigh,andthehumuscontentreducesgraduallywiththe
increaseofthesoildepth,andthehumuscontentofhumuslayerishighest;Thehumicacidcontentreduces
graduallywiththeincreaseofthesoildepth,butthefulvicacidscontentbecomesbeingrich;Th
eratiobetween
humicacidandfulvicacidsofthesectionsofsoilissmallerthanonebesidestoplayer,anditprov
esfulvicacids
preponderatesinhumuscomponentofsoilbesidestoplayer.
Keywords:Humuscontent;Humuscomponent
1引言
在全球生态环境中,土壤所构成的土壤圈是最 活跃最富生命力的圈层之一脚.土壤腐殖质在生物 圈中起着巨大的作用.作为土壤肥力的基本要素,特 别是自然土壤肥力的基本要素,腐殖质的含量和特 征有着重要的作用.土壤腐殖质作为土壤的组成物 质,其物理化学性质是土壤抗侵蚀能力的重要方面. 土壤腐殖质是土壤有机质的主要成分,占土壤 有机质总量的50%一60%圆.它主要是土壤微生物作 用于外来有机质分解并合成的一类复杂的高分子有 机化合物.Wershaw和Pinckney~究发现腐殖质包含 有植物组织的降解产物,因而生长环境和植被的不 同使腐殖质的组成存在很大的差异嘲.
本文以重庆市垫江县坪山镇界枫河流域源头典型 的不同植被条件下的森林土壤为对象,研究土壤腐 殖质的特性,以期为进一步了解不同森林生态系统 中土壤的特征,为生态环境的恢复提供科学的依据. 2研究方法
2.1土样采集
2005年7月在界枫河小流域源头进行封禁治理 的森林选取暗针叶林,针阔混交林,暗针叶林林窗下 箭竹林,山桃林,下有代表性的土壤剖面,划分土壤 作者简介:张山(1966-),男,林业工程师,主要从事林业科技推广工作.
16
重庆林业科技
JOURNALOFCHONGQING月9REs豫lrSCIENCEANDTECHNOLOGY
第2期
(总第92期)
层次,从上到下依次是:腐殖质层,淀积层,母质层, 分别在剖面各层次中间部位采集1Kg左右的样品,风 干备用.供试土壤样品特征见表1.
表1供试土壤样品特征
植被情况土样号海拔m)土层深度cm)取样数 注:供试土壤是板岩母质上发育的淋溶土纲山地褐土类 2.2土壤腐殖质组分的测定
土壤胡敏酸组分和富里酸组分的测定按丘林法 [41
,略去用酒精—苯混合溶液处理土壤这一步.土壤 脱钙后,按照水:土=10:1的比例加入0.1N的NaOH溶 液.用玻璃棒充分搅动后所有样品均放置16h.然后 加入结晶Na2SO搅拌,15min后进行离心,离心结束 后将溶液收集到同一三角瓶中.如此反复操作,直到 提取液O.02NNaOH溶液的颜色接近无色为止. 经上面处理过的离心管中的土壤按水:土=10:1 的比例加入1N的H2sO充分搅拌后放置16h,离心,吸 出清液,然后用蒸馏水洗涤土壤中残留的H:SO,3次. 经过酸处理的土壤样品,按水:土=10:1的比例加入 O.1N的NaOH溶液,充分搅拌后放置16h后加入结晶 Na2SO搅拌,15rain后进行离心,离心结束后将溶液 收集到干净三角瓶中,然后以0.02NNaOH溶液浸提 直到溶液颜色接近无色为止.此步骤地酸碱交替处 理土壤样品直到0.1N的NaOH溶液仅略有颜色为止. 3结果分析与讨论
3.1腐殖质含量结果分析
由表2可见,腐殖质含量以第一层为高,其中以 针阔混交林的胡富酸总量最高(5.47%),这是由于针 阔混交林中,植物种类繁多,大量的枯枝落叶及其它 植物残体均以有机质的形式进入土壤,而且有机质 在低温,潮湿的条件下腐殖化,腐殖质大量积累所 致.山桃林位于阳坡,水分条件没有针阔混交林好, 所以其第一层的腐殖质总量较针阔混交林低.暗针 叶林林窗下箭竹林和暗针叶林虽然水分条件较山桃 林好,但较之山桃林落地的生物量小,因此两者的腐 殖质含量较低.
3.2腐殖质组分结果分析
按丘林法所测定的组分中,有胡敏酸1,富里酸1, 胡敏酸3,富里酸3这4种组分.胡敏酸1较多,占胡敏 酸总量的66%,90%,胡敏酸2则没有,富里酸3较多, 占富里酸总量的51%,86%,富里酸2则没有.从以上 几种酸的化学特性上考虑,胡敏算1和胡敏酸2的化 学组成和性质有差异,胡敏酸2的移动性大,可以与 Ca结合而沉淀;胡敏酸1含水较多,不溶于水,并且移 动性小,不能与ca结合而能与三氧化物结合而沉淀. 由于研究地处于流域的源头,加之海拔较高,所以林 内气温较低,湿度较大,地表堆积了较厚的枯枝落叶 层,渗水性强并富含单宁和树枝类物质,土壤水分含 量高,不利于胡敏酸1的脱水,加之土壤的淋溶强烈, 土壤中盐基缺乏,不能为胡敏酸2提供足够的Ca,所 以胡敏酸2几乎为0.富里算2含量为0也是同样道理. 胡敏酸3的含量也随土层的土壤剖面的加深而逐渐 减少,胡敏酸是与粘粒或稳固的二三氧化物结合形 成的,如果仅从胡敏酸3的角度考虑,则说明了粘粒
或稳固的二三氧化物的含量随土层的加深而降低, 但事实上土壤物理性粘粒(<0.01mm)在剖面的分布 规律是从腐殖质层一淀积层—母质层的分布规律是 先增大后减小,与胡敏酸在土壤剖面的分布规律不 相吻合.但却与富里算3在土壤剖面的分布规律相类 似.因此,可以认为土壤中与粘粒和稳固的二三氧化 物结合的主要是富里酸3.这也说明水分过多不利于 胡敏酸与土粒的结合,游离态的胡敏酸在与土粒结
合后很难进一步结合形成更为稳定地,相对分子量更大的胡富酸分子.
从土壤剖面来看,胡敏酸的含量随土层的深度加 深而逐渐减少,而富里酸1含量随土层的深度加深而 逐渐增多.富里酸中以富里酸3为主,占富里酸总量 的51%,86%,富里酸在剖面的分布一般亚表层最 大,反应出淋溶对其的影响.,富里酸易溶于水,而在 淋溶土壤里,只要溶于水的物质都要遭到淋溶侵蚀. 富里酸组分组分同一剖面随深度的加深而增大.原 因是随着林内湿度的增加,地面的枯枝落叶经微生 (磊)……疆,剃7
物的分解与合成的富里酸缩合受到限制,因此,易溶 解,流动性大,分子量小的游离态富里酸随水下移, 在剖面中下部附集,同时土壤腐殖质的物质趋于简 单化,另一方面反映出富里酸在土体中的迁移能力 比胡敏酸强.
3.3胡富酸比值结果分析
胡敏酸与富里酸的比值,第一层变化幅度为 0.76,1.33,而第三层的变化幅度较tbo.36,o.49,说明 了表层土壤腐殖质以胡敏酸为主,越往下层胡敏酸 越来越少,富里酸越来越多.可能是暗针叶林下土壤
表层水分过多,不利于胡敏酸分子的进一步增大和 复杂化,但有利于胡敏酸的形成嘲.比较4个剖面,可 以看出箭竹林表层的胡富比远大于其它3个剖面,说 明了暗针叶林林窗下箭竹林下的草本植物生长较 弱,腐殖质的积累,只要靠枯枝落叶的分解,而针叶 林的凋落物易形成较多的富里酸,阔叶林的凋落物 易于形成较多的胡敏酸问.在暗针叶林中,富里酸的 增长比速度比胡敏酸快.因此,胡敏酸与富里酸的比 值降低,这与焦树仁的研究得到了相同的结论. 山桃林土壤第一层胡富比值小于1(0.76),说明一 方面是由于群落结构的改变,林内枯死物数量和质 量发生较大改变,从而导致土壤有机质积累下降;另 一
方面是处于阳坡水分条件没有另外三个土壤剖面 好.在此种条件下,有机质的腐化进程相对较慢,腐 殖质始终处于相对低级的胡敏化阶段,腐殖酸中以 分子较为简单富里酸为主体.
4结论
(1)综上所述,由于地表生物的累积作用,土壤表层 腐殖质含量较高,随着土壤深度的增加,腐殖质含量 逐渐减少.腐殖质含量以第一层为高.
(2)从土壤剖面来看,胡敏酸的含量随土层的深度加 深而逐渐减小,而富里酸的含量随土层的深度加深 而逐渐增大.原因是胡敏酸1含水较多,不溶于水,且 移动性很小,而富里酸易溶于水可以随水下移到土 壤中富集起来.
(3)土壤剖面中的胡富酸比值除了表层外均小于1, 说明除表层外土壤腐殖质组成中富里酸占优势.表 层胡富酸的比值大于1,这可能与暗针叶林下土壤那
个表层水分过多,虽然不利于胡敏酸分子的进一步 增大和复杂化,但有利于胡敏酸的形成.
参考文献:
【1】赵其国.21世纪土壤科学展望.地球科学进展,2003.16(5):
704-749.
[2】邰杰传.土壤有机质研究方法.1980,(6):226—234. [3】刘育红,裴海昆.高寒草句植被土壤腐殖质组成及性质的 研究.土壤通报.2004.5(35):562-565. 【4]文启孝等编.土壤有机质研究法.农业出版社.1984. [5]中国科学院南京土壤研究所.中国土壤.北京:科学出版社. 1978:693-695.
[6]郁梦德,白锦泉.两广地区不同植被类型与土壤性质的关 系.土壤.1962,lO(1):29-42. 焦树人.沙地人工林凋落物腐殖质及微生物的研究.东北林 业大学,1989,17(4):10-17.
范文三:腐殖质……
这段时间网上很热,热议“崇尚自然”……
孵白虫用野三卵、育白虫时兴野放、制虫食讲究腐殖质、连养个盆底都要用“无根水”、“冷凝露”……
还看到有人花了一百二十多天硬是将一只小幼虫自然状态下肓成了“成虫”,也有人放卵设施于南阳台,艳阳保暖、四月初出了幼虫,居然也声称是“自然状态下孵化”,让人啼笑皆非……
真自然野虫就一定好么?我想野虫如果真的好、一定不会有现在越来越热的人育白虫……
把爱好者手里将军卵重返产地、把宁阳地区的小秧子放养乐陵、将白虫卵放养人工孤岛……这些看似很积极、很痴迷的救蟀行动,事实证明是不可持续的……
环境、农药才是蟋蟀衰落的根本原因。自然中一只三妹子产卵数百,但次年的种群并没壮大、而是自然消耗了……
你放再多的虫卵于齐鲁大地也救不了种群一代不如一代的命运……
记得上世纪六、七十年代,从我记事起直到三十几岁,我们的城市环境基本不变……
那时,上海四郊、包括市中心区域,蟋蟀的种群依然繁荣,学校的操场围拦边也常可捉到好虫,在捉虫时,蜈蚣、蝣蜒、钳子虫、弹子虫等等几乎隨处可见……
那时,基本没有农药,上海四郊施用的是农家肥,土地表层有机质、腐殖质丰富,作为土生土长的蟋蟀,在这样的土层里生长,才会身强体壮、将才辈出;这才叫原生态、自然环境!!以我现在的居住地为例,九六年在农田上盖起了新村小区,刚搬入的第一年,四斟大虫一夜可捉个几只,第二年绿化植了草皮,虫依然多而大,但凶虫减少了许多,隨着年复一年的杀虫剂灭蚊、加上修剪草坪后再也不用农家肥了,这土地日益板结变硬、各类昆虫渐渐消亡……
现在,小区里野虫虽尚未灭绝,已是细小不堪,听叫尚觉不够劲了,何言驱之以斗?本篇的标题是说“腐殖质”,但讲到现在都没切入主题……
写点么事是很讲究心情的,我痴迷虫、拼了时间钻研饲料、也想孵出一大群可以在斗场上立得住脚的将军……
每次小秧子的成长期,我就充满着希望、期盼出来的成虫能有一张秋虫的饱经风霜的皮壳,能有一副本大小超的牙钳和笼形……
每当在网上看到色泽浓艳、牙似虎钳的白虫将军时,我会放大、缩小、横看竖思:这皮色浓是浓了,但为什么和秋将比,浓得有点怪异呢?虫主究竟给虫吃了什么?这些成份,秋虫有可能得到、吃得到吗?再看这牙钳,用数十年捉养斗的经验判断,秋虫是没有这样的牙的……
我孵白虫完全是用于自己斗,从来没想过做生意出售……
爱虫,就为一种情结,没有道理、就是爱!斗赢了爱、斗输了也爱……
斗到我这个年记,每年已不会在虫上输钱了……
就算一棚虫不怎么样,但总有个别出挑些的对吧?只要捏准斗期、百里挑一、再选择它应去的斗场,自然会上锋多一只。斗虫玩虫不是为了要赢多少钱,只为茶余饭后的谈资交流、排解无聊时的一种刻骨铭心的回忆……
当窗外传来一阵吱吱的长鸣时,我甩了头,怀疑自己耳鸣了……
看了下日子,6·27,阿,竟然是我生日!怪不得丫吾子叫了,这小精灵自我出生时的叫唤起、就不失时地陪着我,给我庆祝每一次生日……
扯远了……,还是回到主题吧!这腐殖质实际上泛指一切有机成份归土后、经细菌分解后的一种自然物质,它可以是植物、也可以是生物……
也可以是生物的排泄物,蟋蟀土生土长,离不开对土中腐殖质的吸收利用……
比如:香樟树叶、松针等,入土后也叫腐殖质,但这种物质化成的腐殖质,对蟋蟀无益、反而有害!蟋蟀要的腐殖质是大多数昆虫都爱吃的、无异味、对昆虫无抵抗作用的叶、梗、包括地栖昆虫依此生存繁延、春生冬亡的混合腐殖质……
根据我捉虫多年的经验,杠豆叶、梗、玉米叶梗、麻类作物、以及和蟋蟀伴生、共生的昆虫,经天然发酵后都是蟋蟀最贴近自然的好饲料……
天然发酵也好、人工发酵也罢,有兴趣者可以一试……
这个虫,我已经没法、也没必要去分什么秋白了!如果这只虫是野虫,冠与“正青”名号我都敢;如果是白虫,我惊叹其完美的手法和饲料的精准……
它该有的营养吸收和冷热、干湿都达到了一个极高的水准。现在白虫的食有二个理念,一个是不顾一切地追求皮壳的硬度、密度,不惜动用高科技提纯的高剂量元素、动物性高营养物质;便牙钳、皮质远超野生虫所能得到的致密厚实,使其硬度极高……,但这种片面性追求,违反了蟋蟀作为一只食腐、食素为主的昆虫的杂食本性,使肌体活力、生命力受到影响……
但育虫者认为:虫儿在玩虫人手里其唯一价值就是斗,而且要斗胜……寿命短一些、活力差一些又有什么关系呢?老得快、不走长路更没关系,赢是硬道理。第二个理念是充分尊从蟋蟀的食性,用适合虫生命本源的素食、腐食喂虫,以接近常出优质虫的地块植被、地栖昆虫为原料,让虫体充满活力、同时强化一些能增强虫皮质、牙钳硬度的微量元素,力求不用动物性蛋白…营造接近野虫最佳出虫季节——处暑的出虫进程中的温、湿差,让所出之虫有堪比野虫的活力和斗力……
还有许多朋友在摸索、探讨中加进自己的想法,努力地孵、并快乐着……
文;程老師//編輯;小馬哥
蟋都微讯XDFYESN
范文四:腐殖质
第3卷 第3期2009年3月
环境工程学报
V o l . 3, N o. 3
M ar . 2009
腐殖质含量对填料净化污水效能的影响
夏金雨 吴 军 周正伟 曹丽华 王 娟 翟建平
(南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室, 南京210093)
摘 要 掺入与腐殖垃圾级配相同的砂配置腐殖质含量分别为1. 09%、0. 87%、0. 65%、0. 44%和0. 01%的5种填料, 装填0. 5m 厚度的试验柱, 构建人工快速渗滤系统处理生活污水, 并测定饱和水力渗透系数, 研究腐殖质含量对填料净化污水效能的影响。结果表明, 在相同的水力负荷(1m /d)和污染负荷下, 5种腐殖质填料对COD 和TP 的平均去除率存在明显差异, 腐殖质含量为1 09%、0 87%和0 65%的3种填料对COD 的去除率较腐殖质含量为0. 01%的填料均高出14%以上。腐殖质含量与TP 去除率呈现正相关性。腐殖质含量最高的填料(1#) 其初始K 值最大达3. 23 10-2cm /s, 约为腐殖质含量最低的填料(5#) 的5倍, 其稳定运行时间最长。
关键词 腐殖质含量 填料 处理效能 饱和水力渗透系数
中图分类号 X703 1 文献标识码 A 文章编号 1673 9108(2009) 03 0422 05
*
E ffect of hu mus content on filled col u mn processing perfor m ance
X ia Ji n yu W u Jun Zhou Zheng w e i C ao L i h ua W ang Juan Zhai Jianping
(S t ate Key Laboratory of Po ll u ti on Con trol and Resou rce R euse , S choo l of t he Environm en t , Nan ji ng U n i vers it y , Nan ji ng 210093)
Abst ract By adding sand w hich has t h e sa m e grai n gradation as aged refuse , 5filli n g m aterials w ith hu
m us content o f 1. 09%, 0. 87%, 0. 65%, 0. 44%and 0. 01%reprisentati v e l y w ere used to con fi g urate constr uc ted rapid infiltration syste m to treat ur ban se w age , and the saturated hydraulic conductivity w as tested. The rela ti o nship bet w een hu m us content and processing perfor m ance w as explored . Based on the sa m e hydrau lic l o ad i n g (1m /d)and po ll u ti o n load cond iti o ns , five k i n ds of filli n g m aterial obta i n ed obv i o usly different treat m ent effi cienc i e s . H u m us content of 1. 09%, 0. 87%, 0. 65%reprisentatively o f the filling m ateria ls have 14%m ore re m ova l rate than t h e filli n g m aterialw ith hum us content o f 0. 01%to COD. H u m us content has propo rtional rele
-2
vance w ith TP re m ova l rate . The filli n g m aterialw ith t h e h i g hest humus content has the h i g hest K o f 3. 23 10c m /s wh ich is abou t5ti m es of the t h e filli n g m ateria lw it h lo w est hum us conten, t and a lso worked efficiently lon ges. t
K ey w ords hum us conten; t filli n g m aterials ; pr ocessing perfor m ance ; sa t u rated hydraulic conductivity 人工快速渗滤系统(CR I) 是污水土地处理系统的一种重要形式, 具有许多优点
[1]
, 但该系统也存
料的反应器已在垃圾渗滤液和畜禽废水处理领域得
[4~7]
以应用, 并表现出优异的污水净化效能。由于不同填埋场处置的垃圾在组成上有很大的差异, 不同地区腐殖垃圾中的腐殖质含量差别较大。填料中腐殖质含量对填料净化效能的影响还未见研究报道。针对该问题, 本研究采取向腐殖垃圾中投加同级配的砂以改变填料中腐殖质的含量, 研究腐殖质含量对填料净化污水效果以及渗透性能变化的影
基金项目:江苏省省级环保科技项目(研发推广类, 2007017) 收稿日期:2008-07-02; 修订日期:2008-07-24
作者简介:夏金雨(1983~), 男, 硕士研究生, 主要从事污水生化处
理技术研究工作。E m ai:l jyxia_06@163. co m
*通讯联系人, E m ai:l j pzha@i n j u. edu. cn
在着易堵塞且不易修复等明显的不足, 在一定程度上限制了该系统在污水处理领域的发展和应用。因此, 缓解人工快速渗滤系统的堵塞问题, 提高其系统的水力负荷、强化其净化效果已成为人工快速渗滤系统技术研究发展的重要内容。
腐殖质是土壤在自然环境中稳定存在的惰性物质, 在土壤保水保肥、土壤微生物生态环境构建和污染物迁移转化过程中具有重要作用
[2]
。腐殖垃圾
是一种具有高腐殖质含量的类土壤物质, 腐殖化8年后的垃圾细料有机质质量分数可高达9. 69%, 阳离子交换容量大, 吸附和交换能力强, 生物相丰富, [3]
响, 为污水处理提供借鉴和依据。试验柱(编号与混合比例对应见表2) 。试验柱直径为40mm, 高度600mm, 填料层厚500mm, 柱体顶部和底部分别铺设20mm 和50mm 厚的碎石(碎石粒径>5mm ), 在碎石层的底部再铺设30mm 直径为10~20mm 的碎石作为承托层。每个试验柱填料层以上50mm 处设置一溢流口, 填料层设置3根测压管, 测压管之间垂直间距为200mm 。试验柱的出水口共有2个, 其中出水管1用于排放处理后的污水, 位于柱体底部; 出水管2用于测定饱和水力渗透系数的排水, 设置在低于溢流口30c m 处。2个出水口之间的管道由三通连接, 出口处均设置阀门, 试验柱结构如图2所示。
1 试验材料、装置与方法
试验所用腐殖垃圾取自南京市轿子山垃圾填埋场填埋龄10年的填埋单元, 自然风干后剔除其中玻璃、塑料等大颗粒杂质, 取过2mm 标准筛筛下备用, 其筛分曲线如图1所示; 所用砂取自建筑工地, 将其进行筛分, 得到不同粒径范围的颗粒组成, 并将其配置成与腐殖垃圾细料级配相同的物料待用。通过在腐殖垃圾细料中掺入砂, 配置具不同腐殖质含量的填料(表1)
。
图1 腐殖垃圾的筛分结果
F i g . 1 R esult o f sieve ana l ys i s of aged re f use
表1 填料中有机质和腐殖质含量
Tab le 1 TOC and hu m us con ten ts in f illi ng materials
试验柱编号#1#2#3#4#5#
填料TOC 含量(%) 4. 903. 983. 041. 380. 31
填料腐殖质碳含量(%) 1. 090. 870. 650. 440. 01
腐殖垃圾 砂(质量比) 1 04 13 22 30 1
图2 试验柱的构造
F i g . 2 Structure o f exper i m enta l apparatus
本试验在2007年12月到2008年1月进行。试
验柱首先以0. 1m /d水力负荷连续进自来水, 出水经活性炭吸附后循环使用, 待填料层饱和渗透系数稳定后(约12d), 再以1. 0m /d的水力负荷连续进生活污水, 生活污水事先经静置沉淀5h 。跟踪测定不同填料的饱和水力渗透系数和进出水水质直至试验柱堵塞。常规水质指标测定COD 、氨氮、总氮和总磷, 分别采用重铬酸钾法、水杨酸 次氯酸盐光度法、过硫酸钾氧化 紫外分光光度法、钼锑抗分光光度比色法测定; 饱和渗透系数(K ) 根据达西定律测定; 有机碳测定采用高温外加热重铬酸钾氧化 容量法; 腐殖质碳采用焦磷酸钠浸提 重铬酸钾容量法。
试验污水取自南京大学南苑生活区, 取水点位
于化粪池出水口, 其水质(静态沉淀5h 后的上清液) 分析结果如表2所示。
表2 南京大学南苑生活区生活污水水质T ab le 2 W ater quality of se wage u sed
i n experi m en t
项目COD(mg /L)TN(mg /L) 氨氮(mg /L) TP(mg /L)
p H
浓度范围151. 9~248. 458. 5~80. 240. 9~55. 13. 6~7. 27. 5~8. 2
浓度平均值
202. 073. 548. 24. 97. 8
2 试验结果与讨论
2. 1 试验柱K 值变化特征
含腐殖垃圾的填料K 值在进自来水初期均有
降到最低后逐步回升, 第7d 基本恢复到最初水平, 之后K 值基本保持稳定。腐殖垃圾含量越少的填料其K 值变化幅度也越小, 砂试验柱K 值没有明显波动。这主要是由于砂的颗粒形状相对规则且密度高, 填料层相对稳定, 沉降较小, K 值也相对稳定; 而高腐殖质含量的腐殖化颗粒形状不规则且密度小, 在进水初期产生了较大的沉淀, 部分小颗粒发生内迁移使孔隙率下降, 造成K 值下降。随着进水时间的延长, 部分颗粒在水力冲刷作用下继续迁移, 形成新的孔道, 孔隙率逐渐恢复, K 值重新达到一个相对稳定的状态。腐殖垃圾含量越高的填料其初始K 值也越高(1#柱最大达到3. 23 10
-3
最小为5. 70 10) (图3)
。
-2
冲击负荷能力弱。而对腐殖质含量高的试验柱的影响较小, 1~3#在运行过程中出水COD 浓度变化较小, 进水4d 后, 出水COD 浓度恒定在25~45m g /L之间。腐殖质含量高的1~3#试验柱COD 去除率相当, 均高于腐殖质含量低的4#和5#柱。
c m /s, 5#柱子
图4 各个试验柱对COD 的去除效果
F i g . 4 Effects o f COD re m ova l
COD 的去除与填料生物活性层(或生物膜) 的形成密切相关同, 生物膜形成的速度与填料中初始微生物含量、污水中的微生物含量、填料的比表面积以及表面性质等有关。通常填料中初始微生物含量越多, 填料比表面积越大, 越有利于生物膜的形成。
图3 各种填料饱和水力渗透系数的变化趋势F i g . 3 T rends o f the saturated hydrau lic pe r m eab ility coeffi c ient o f filli ng m ater i a ls dur i ng exper i m ent
腐殖质含量越高的填料越有利于生物膜的形成, 因
此COD 去除率相应较高, 另外腐殖质含量高的填料有较高的吸附容量, 所以能表现出良好的COD 抗冲击的特性。
每个试验柱对COD 的去除率均存在一个最大值, 反映吸附达到饱和的临界状态。腐殖质含量最低的5#试验柱到达吸附饱和临界状态的时间最短, 随着腐殖质含量升高, 到达吸附饱和临界状态的时间越长。进一步证明腐殖质含量越高, 填料吸附容量越大。
2 2 2 TN 和氨氮去除率
如图5和图6所示, 进水总氮浓度在60~80m g /L范围内波动, 氨氮浓度在45~50mg /L范围内波动; 出水总氮浓度在35~79m g /L之间, 氨氮浓度均<1m g="" 。1~5#试验柱对总氮的平均去除率依次为19="" 57%、20="" 01%、16="" 84%、10="" 87%和7="" 92%;="" 对氨氮的平均去除率依次为99="" 54%、99="" 57%、99="" 55%、99="" 53%和99="">1m>
各种填料对氨氮均有优良的去除效果。对硝态氮的去除机制主要有生物机制和非生物机制两方面。在进水的初始阶段, 腐殖垃圾含量越高的填料各试验柱在处理污水的28d 过程中K 值均不同程度的减小, 其中1#试验柱中填料的K 值降幅最大达79%; 2#~5#试验柱中填料的K 值的降幅分别为77%、49%、65%和51%。结果表明, 填料中腐殖质含量高的腐殖垃圾具有优良的渗透性能, 添加硬质骨架物质可以缓解其在净化污水过程中K 值的骤降, 但会降低填料的初始K 值。填料中的腐殖化颗粒对污水中的有机质具有很强的吸附性能, 同时腐殖化颗粒中具有种类繁多的微生物, 这一环境非常适宜微生物的生长, 在进污水初期会导致K 值的骤减。采用高腐殖质含量的填料可以增加系统的初始K 值, 有利于缓解系统的堵塞, 同时能为微生物
[8]
的生长提供优良的环境, 提高系统的净化效果。2. 2 腐殖质含量对试验柱处理效能的影响2 2 1 COD 去除率
如图4所示, 进水COD 浓度对腐殖质含量较低的4#和5#试验柱出水浓度影响较大, 出水COD 随
,
附、截留的非生物机制为主。而在约12d 以后, 非生物机制达到饱和, 硝态氮的降解基本依靠生物机制, 各个试验柱TN 的去除效率基本恒定, 腐殖质含量对TN 的去除率影响不明显。各个试验柱在生物机制下除氮效率均较低, 主要是由于有机质在填料表层的迅速降解使得反硝化菌可利用的碳源减少, 系统中碳氮比例严重失衡, 反硝化效果差, 总氮去除率低。
2 2 3 TP 去除率
试验柱进水TP 浓度在4 60~5 94m g /L之间波动, TP 去除率随着填料中腐殖垃圾含量升高而增加, 进水第12d 后出水TP 基本稳定, 1~5#试验柱对总磷的平均去除率依次为88. 82%、88. 80%、83 39%、67 56%和36 23%(图7) 。如图8所示, 5个试验柱对TP 在稳定阶段(12~28d) 的平均去除率与填料中初始腐殖质的含量具有较好的线性相关
2
性(R =0. 9578), TP 去除率与填料腐殖含量成正相关。
主要的去除途径, 污水中的磷多以H 2PO 4(酸性环境下) 和H PO 4(碱性环境下) 形式存在。磷酸根离
子容易与填料中Ca 、A l 和Fe 等离子发生化学反应, 生成各种难溶性磷酸盐, 因此地下渗滤系统对磷通常有很高的去除率。腐殖垃圾中的腐殖酸可以与A l 和Fe 等离子生成较为稳定的腐殖酸 铁(铝) 磷三元复合体
[10]
[9]
2-
-
, 进一步强化对磷的去除, 因此腐
殖质含量越高的填料其TP 去除率也越高。2. 3 腐殖质含量对填料堵塞时间的影响
进水第33d , 5#试验柱表面发生积水, 在随后的几天内, 4#、3#、2#和1#试验柱依次发生堵塞(图9) 。腐殖质含量最低的填料最容易发生堵塞, 而腐殖质含量最高的试验柱(1#试验柱) 维持稳定运行的时间最长, 填料中的腐殖质含量越高试验柱的稳定运行时间也越长。堵塞后对试验柱填料进行观察发现, 介质纵向剖面从感官上看, 5#、4#试验柱填料表层10c m 范围内含有大量截留的悬浮物且介质变暗变黑, 10c m 以下无明显变化。3#、2#和1#试验柱中介质均为暗黑色, 在深度上无明显变化。说明腐
殖质含量高的填料能使污染物质更均匀的截留在整个填料层,
从而延长稳定运行的时间。
(3) 腐殖质含量高的填料可使污染物深入填料, 故试验柱的稳定运行时间较长。
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图9 各个试验柱的堵塞时间
F ig . 9 C l ogg i ng ti m e o f diff e rent filli ng m ater ial co l u m ns
3 结 论
腐殖质含量与填料初始K 值具有正相关性, 腐殖质含量高的填料, 其初始K 值越大。
腐殖质含量对试验柱处理效能有明显影响, 主要表现在:
(1) 腐殖质含量较高的1#、2#和3#试验柱对COD 的去除效果明显优于4#和5#。腐殖质含量越高的填料其对COD 的抗冲击负荷也越强。(2) TP 去除率与填料腐殖含量成正相关性, 且试验柱在运行12~28d 期间的平均去除率与填料中初始腐殖质的含量具有较好的线性相关性(R =0 9578) 。
2
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范文五:【doc】 不同调理剂对猪粪堆肥腐殖质特性及元素含量变化的影响
不同调理剂对猪粪堆肥腐殖质特性及元素
含量变化的影响
第24卷第6期
2005年12月
华中农业大学
JournalofHuazhongAgriculturalUniversity
Vo1.24No.6
Dec.2005,599~603
不同调理剂对猪粪堆肥腐殖质特性
及元素含量变化的影响
周文兵刘大会朱端卫一赵敏耿明建谭良峰
(华中农业大学资源与环境学院,武汉430070)
摘要分别以木屑,泥炭及水葫芦作为猪粪堆肥的调理剂,制作有机堆肥,研究了3种堆肥体系在堆肥进程
中腐殖酸(HA+FA)及其组成,腐殖化指数(HI=HA/FA),pH的变化过程,以及堆制前后1mol/LNH4AC--
0.05mol/LEDTA浸提态金属离子含量的变化.在此基础上讨论了HI,pH和阳离子交换量(CEC)之间的关
系.结果表明,在整个堆肥制作中,HA+FA和HA均呈现先下降后上升再稳中有降的趋势,总体表现为增加;
HI则上升明显,这些是堆肥腐熟和品质提高的重要表现;pH变化因调理剂的不同而有较大的差异;除重金属
cr外,1mol/LNH4Ac—O.05mol/LEDTA浸提的绝大部分金属离子含量堆制后均有增加,3种堆肥增加幅度
的顺序为:猪粪+水葫芦>猪粪+木屑>猪粪+泥炭;堆制前后pH和HI的变化与堆制前后CEC变化分别呈
较好的正相关和负相关,它们可以作为堆制前后交换态金属元素含量变化的指示指标.
关键词腐殖化;胡敏酸;重金属;pH;阳离子交换量
中图法分类号S141.4
猪粪是一种很好的有机肥料资源,但其C/N并
不是有机物料发酵的最佳所需_1].为了更好地发挥
高温堆肥的优点,采用不同有机物料与猪粪混合发
酵,其中有木屑,各类作物秸秆等.这些有机物料的
高温堆制引起其中腐殖质变化,营养元素和重金属
元素含量变化是有机肥品质变化的重要反映E23.描
述堆肥腐殖化程度的参数有腐殖化指数[HI—HA
(胡敏酸)/FA(富里酸)],胡敏酸的百分比含量[HP
—HA/Hs(腐殖质)]等【2].本研究分别选用木屑,
泥炭,水葫芦作为猪粪堆肥的调理剂,选用泥炭旨在
利用泥炭较高的腐殖质含量.]和其对金属离子(包
括重金属离子)较强的吸附能力,提高堆肥产品的品
质;选用水葫芦秸秆旨在探索环境害草水葫芦的堆
肥处理方法;选用木屑则主要用作对照.植物对堆
肥中金属元素的吸收主要是其有效形态,而不是其
所有形态_2],据此,本研究选取lmol/INHAC一
0.05mol/IEDTA的混合溶液作为活性金属离子
的浸提剂].将猪粪分别与木屑,泥炭,水葫芦按一
定比例堆制,测定3种堆肥处理在堆制过程中腐殖
酸(HA+FA)及其组成,腐殖化指数(HI),pH和浸
提态金属元素含量的变化,分析不同调理剂对猪粪
堆肥过程中腐殖质变化及堆制前后相关元素,特别
是重金属元素含量的影响.在此基础上探讨了堆制
前后HI,pH与阳离子交换量(CEC)变化之问的关
系,为进一步了解堆肥生产的安全性和提高堆肥品
质提供理论依据.
1材料与方法
1.1试验材料及堆肥制作
参照文献~53介绍的方法进行堆肥处理,设置3
种处理,处理l为猪粪+木屑(180kg鲜猪粪+20
kg木屑),处理2为猪粪+泥炭(100kg鲜猪粪+
100kg泥炭),处理3为猪粪+水葫芦(90kg鲜猪
粪+60kg鲜水葫芦),各处理中堆肥原料的重量比
主要是考虑了它们的C/N(表1),使配成的堆肥C/
N在l5,20[引.于2002年9月4日将各处理物料
混合均匀,按照1mx1mx0.8m的规格制作堆
肥,堆体温度和气温每天测1次.根据堆体温度变
化情况[引,分别在堆制后的第0,5,10,17,24,34天,
进行翻堆,测定堆体含水率,调节堆体水分含量使之
收槁日期:2005-01—30
*湖北省重点攻关项目(2001AA304A)资助
**通讯作者,E-mail:zhudw@mail.hzau.edu.Cn
周文兵,男,1974年生,硕士,讲师,在读博士研究生.工作单位:华中农
业大学资源与环境学院,武汉430’070
600华中农业大学第24卷
控制在6O9/6左右.
1.2取样及分析
堆制前分别从各堆肥原料中均匀取样,每次翻
堆前从堆体内部均匀取样.堆肥鲜样及堆肥原料样
各自于阴凉处自然风干,待测.
堆肥原料:全氮采用硫酸一水杨酸消化,凯氏定
氮法[;全碳采用灼烧称重法[‘;重金属全量测定:.
风干样用三酸混合液(H2S04:HCIO4:HN03—
1:2:7体积比)消煮,ICP—AES测定[;浸提态
重金属测定:1mol/INH4Ac—O.05mol/IEDTA
浸提态,ICP-AES测定[.堆肥:腐殖酸(HA+
FA)含量,胡敏酸(HA)含量采用1mol/INa4P2
07一O.1mol/INaOH提取,重铬酸钾法测定_9],富
里酸(FA)含量为前两者之差;大中量元素K,Na,
Ca,Mg,微量元素Fe,Mn,B,Zn,Mo及重金属Cd,
Cr,As,Pb,Cu化学提取与测定方法同原料中浸提
态重金属的测定方法.混合浸提剂用去离子水配
制.
为讨论方便,各元素用混合浸提剂提取的形态
统称为可浸提态包括水溶态,交换态和部分有机
态r4]).本文所有的含量均已转化为干基含量.
2结果与分析
2.1腐殖酸及其组成,Hl及pH的变化
图1列出了3种堆肥处理在堆制前后腐殖酸总
量(HA+FA),HA,FA,HI及pH变化.对照图1一
a和图1-b可知,随着时间推移,在堆制的前5d,有
机物料的腐殖酸总量急剧下降,其中HA含量持平
或略有下降;两者均在第1O天时出现最高峰值,此
后腐殖酸总量明显下降,但HA含量只是略有下
降,3个处理中只有猪粪+泥炭在第24天后HA+
FA和HA含量均出现上升,上升幅度是HA+
FA>HA.FA在堆制第5天急剧下降后上升,此
后呈明显下降趋势(图1一c).从图1-d可以看出,腐
殖化指数呈明显上升趋势,堆制前后,处理1,处理
3分别由0.44增加到1.48,0.59增加到3.46,0.35
增加到1.13,这是堆肥腐熟和品质提高的重要表
现,其中处理2腐殖化程度最高,表明泥炭不仅本身
腐殖质和胡敏酸含量高,而且有利于堆肥的腐殖化.
从图1-e可以看出,尽管堆制开始时3种处理pH相
差很小,堆制之后pH变化却相差较大,其中处理3
的pH增加最大,前后增加1.5个pH单位,其次是
处理1,增加0.2个单位,处理2则下降了0.3个单
位.总的来看,不同的调理剂对猪粪堆肥的腐殖酸
总量,胡敏酸和富里酸含量,以及腐殖化的变化趋势
基本相同,而各处理pH变化趋势则差别较大,其原
因在本文”2.3”中有进一步分析.
2.2金属元素可浸提态的变化
上述有机物料腐殖质特性的变化对有机肥料中
各元素含量的影响不同.堆制前后(第0天和第48
天)各处理有关元素的可浸提态发生了较大变化(表
2).其中大中量养分元素中K,Na,Ca,Mg的可浸
提态呈增加趋势,增加幅度为处理3>处理1>处理
2.微量元素中,除猪粪+泥炭处理堆制前后的可浸
提态Fe,B,Mo降低外,其它处理可浸提态微量元
素Fe,Mn,B,Zn,Mo及处理2的可浸提态Mn,Zn
均有所增加,增加的幅度与大中量元素相同,仍为处
理3>处理1>处理2.堆制前后可浸提态重金属
元素中除Pb增加的幅度较小外,As,Cd,Cu均有较
大幅度的增加(表2),不同处理增加幅度的基本趋
势与前面的相同;可浸提态的Cr则呈明显的下降趋
势,下降幅度是处理2>处理1>处理3.
以上可浸提态金属元素有规律的变化与3种调
理剂的性质有直接的关系,由于调理剂及各堆肥处
理腐殖化程度不同,其对金属离子活性影响也不同,
猪粪+泥炭处理中,由于泥炭的腐殖质和胡敏酸含
量较高,且堆制后腐殖化程度最高(图1一d),对金属
离子有着较强的络合作用,使堆制后可浸提态阳离
子含量上升幅度最小甚至降低.猪粪+水葫芦处理
可浸提态阳离子含量上升幅度最大,与水葫芦本身
第6期周文兵等:不同调理剂对猪粪堆肥腐殖质特性及元素含量变
化的影响601
8
7
圭s4
010203040
i……Composttimc/d
6
5
4
喜
鐾王2
l
0
嘲
拓
话
O010203040
i……Composttimc/d
010203040
lJfIJ问Composttimc/d
9,0
8,5
Z8.0
厶
7,5
7.0
4
l
0
010203040
堆?…Composttimc/d
6,5010203040
堆删lI1J间Composttimc/d
图1堆肥过程中腐殖酸(a),胡敏酸(b),富里酸(C),腐殖化指数(d)及pH(e)变化
Fig.1ThechangoofHA+FA.HA.FA,HA/FA,andpHintheCOUr~ofcompos
t
一
?一猪粪+木屑Pigfeces+sawdust;一口一猪粪+2『Ij炭Pigfeces+peat;
一×一猪粪+水葫芦Pigfeces+waterhyacinth
表2堆制前后各处理有关元素可浸提态含量}
Table2Thechangeofextractablecontentsofsomemetalaftercomposting
1)B—C:Beforecompost;A—C:Aftercompost;Inc.:Increase,下同Thesameasfollows
较高的金属元素含量及该处理较低的HI(图1-d)
有关,腐殖质,特别是胡敏酸对金属离子络合作用有
限,从而使堆制后可浸提态阳离子含量增加.重金
属中,可浸提态的Cr与其它(重)金属变化趋势不
同,可能与其主要存在形态为阴离子,腐殖质对其无
类似的络合作用有关.
由表2还可发现,各堆肥处理的可浸提态重金
属中,As,Cu含量均较高,通过分析堆肥原料的组
成(表3),可以发现,除了木屑中全Cr和全Pb最高
外,重金属,特别是As,Cu,主要来自于猪粪.
/v}{
602华中农业大学第24卷
1)T-CTotalcontent;E-C:1mol/lNH4Ac—O.05mol/IEDTA可浸提态含
量Extractablecontent~’一’表示未检出’一’standsfor
undetected
表4堆制前后各有机物料有关化学性质的变化)
Table4Thechangeofsomechemicalpropertiesoftheorganicmaterialsbefor
eandaftercomposting
处理
Treatment
猪粪+木鹪(处理1)
Pigfeo~s+savdust
猪粪+泥炭(处理2)
Pigfeces+peat
猪粪+水葫芦(处理3)
Pigfeces+waterhyacinth
堆制前B-C堆训后A—l增加lnc./堆制前B-C堆制后A_C增加lnc./堆制前B-C堆制后A增加lnc./Z
—————一———『__—?———————
H10.441.483.360.593.465.86*0.351.133.23*
CEC/cmol?kg17621640(23)186178--8(--4.O)20128584(42)
1)有*的数据表示堆制后HI是堆制婀HI的倍数Datawith*showthetinlesofHIaftercompostcomparedwiththatbeforecompos
t
2.3金属元素可浸提态的变化与pH及Hl变化的
关系
表4列出了堆制前和堆制后(第34天)物料的
pH和HI的变化情况,同时列出了除H}以外的可
浸提态阳离子交换总量(CEC,由表1中数据换算得
来).另据试验表明,不同堆肥原料的K,Na,Ca,
Mg的可浸提态含量差别较大(具体数据未列出),
其中猪粪的这4种主要阳离子:换量之和为165.1
cmol/kg,水葫芦,木屑和:尼炭分别为146.8,14.6,
ll6.2cmol/kg,水葫芦的这4种主要阳离子交换量
之和分别是木屑和泥炭的10.1,1.26倍,因此,表4
中处理3的可浸提态元素含量增加幅度最高,与水
葫芦矿质元素含量在3种调理剂中最高是一致的.
通过表4对不同调理剂处理的猪粪堆肥在堆制
前和堆制后(第34天)的pH,H’变化量及阳离子交
换总量(CEC)比较后可以发现,pH变化量与HI变
化量有一定的负相关性,即各堆肥处理中,堆制前后
pH增加越大的,腐殖化秸度越低.另一方面,阳离
子交换总量(CEC)与pH变化量呈明显正相关,即
pH的升高或降低取决于在单位重量的堆肥中,是
否伴随交换态阳离子数量的增加.此外,HI的变化
与CEC的变化呈明显的稳相关,由表4可见,各堆
肥处理堆制后腐殖化程度均明显提高,提高程度为
处理2>处理1>处理3,腐殖化程度提高越多的处
理,越有更多的富里酸及其它有机质转化为胡敏酸,
从而加强了其对金属离子的螯合作用,使得其可浸
提态阳离子交换量越低,3种堆肥处理CEC增加程
度为处理2(降低)<处理1<处理3.总的来看,尽
管调理剂及其与猪粪配比不同,但如果堆肥堆制前
后HI增加越小,则有机物料的CEC增加越大,pH
增加越大.
3讨论
在探讨腐殖质特性与可浸提态元素含量变化特
性的关系时,用HI来描述腐殖质特性,用CEC的
增加百分率来描述有关元素可浸提态所占比例的变
化,减少或消除了堆肥过程中干物质变化带来的影
响.堆肥过程中pH的变化与堆肥原料的性质有直
接的关系,现有文献报道的pH变化也各不相
同[.11,12】,但没有指出影响pH变化的相关因素,本文
将堆肥过程中有机物料的腐殖化程度,CEC变化与
pH变化结合在一起讨论,进一步明确了它们之间
的内在关系.
在3种堆肥成品中,较高含量的重金属As,Cu
主要来源于猪粪原料,因此集约养殖所产生的禽畜
粪便作堆肥原料时必须考虑其重金属污染问题.此
第6期周文兵等:不同调理剂对猪粪堆肥腐殖质特性及元素含量变
化的影响603
外,用堆肥方法处理环境害草水葫芦[1引,可以利用
水葫芦丰富的矿质养分,而且猪粪+水葫芦处理
pH上升幅度很大,重金属活性尤其是水溶态和交
换态重金属活性应受到一定的抑制,但在本文设置
的3个堆肥处理中,其重金属离子活性提高仍然最
大,这可能是由于浸提剂中存在浸提能力很强的
EDTA_4_,而1mol/INH4Ac一0.05mol/IEDTA
混合浸提的金属水溶态和交换态含量较低,因而受
pH影响不大.要充分利用堆肥手段处理水葫芦,
针对重金属离子活性问题,可以考虑添加一定比例
的泥炭,树叶_1类物质,或其它类似的改良措施.
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EffectofDifferentConditionersonHumificationPropertiesof
PigFecesCompostandChangesofTheirElementForms
ZhouWenbingI.iuDahuiZhuDuanweiZhaoMinGengMingjianTanI.iangfeng
(CollegeofResourcesandEnvironment,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China)
AbstractThreekindsoforganiccompostweremadefrompigfecesmixedwithsawdust,peatand
waterhyacinthrespectively.Totalhumusacid(HA+FA),humicacid(HA),fulvicacid(FA),humi—
ficationindex(HI=HA/FA)andpHduringthecomposting,1mol/INH4Ac一
0.05mol/IEDTAex-
tractablecontentofsomeelementsincludingheavymetalsbeforeandafterthecompostweremeasured
andchangeswereobserved.Besides,therelationshipbetweenthechangeofp
H,HIandCECaftercorn—
postwerediscussed.TheresultsshowedthatthechangeofHA+FAandHAdecreasedfirstandthen
increased,followedbyastablestatewithaslowdecrease,ontheaveragetheyallincreased.HIin—
creasedapparently.Thesewereimportantdisplayofcompostingmaturityandenhancedquality.The
changeofpHwasquitedifferentduetodifferentconditionersincompost.Ingeneral,exceptthecontent
ofextractableCrdecreased.thecontentofmostextractablemetalionsincreased;however,theincrease
extentsofdifferentcompostwerequitedifferentfollowingtheorderofaspigfeces+waterhyacinth”>
pigfeces+sawdust>pigfeces+peat’.ThereexistedapositivecorrelationbetweenthechangeofpH
andcationexchangecapacity(CEC),anegativecorrelationbetweenthechangeofHIandCEC,which
meansthechangeofpHandHIaftercompostmaybetwoindicatorsintheevaluMionofthechangeof
CEC.
Keywordshumification;humicacid;heavymental;pH;cationexchangecapacity(CEC)
(Or任编辑:张志钰)
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