土壤中施用堆肥的利与弊
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第四章处理与处置第一节堆肥一.概述1.定义指利用自然界中广泛存在的微生物,通过人为的调节和控制,促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。
其产物为堆肥。
有时候把堆肥化和堆肥不加区分。
微生物通过自身的生命活动,把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物,同时释放出可供微生物生长活动所需的能量,而另一部分有机物则被合成新的细胞质,使微生物不断生长繁殖,产生出更多生物体的过程。
它具有发酵周期短、无害化程度高、卫生条件好和易于机械化操作等特点,好氧堆肥法在国内外得到广泛应用2.发展历史1)古老的技术,几个世纪以前,我国和其它一些国家的农村,利用落叶稻草动物粪便,堆积到一起进行发酵,生产肥料;2)现代堆肥:1925年,英国人在印度,发明了“印多尔法”,是将落叶垃圾人畜粪便,堆成 1.5m的土堆,月翻堆1-2次,6个月腐熟。
因为翻堆周期长,大部分属于厌氧反应,后来增加了翻堆的次数,效率提高;之后,丹麦发明了达诺法,美国发明了机械化堆肥,主要是多段竖炉发酵仓,并且接种,使这项技术在上个世纪60年代达到顶峰;3)70年代,化肥工业的产生,其速效、方便、廉价对堆肥产生冲击,同时,由于堆肥原料中不可分解的成分较多,导致其产品质量差,效率低而倒闭;4)80-90年代,化肥的副作用开始显现,土壤板结、地力下降。
而且垃圾填埋占用大量土地,焚烧污染大气,所以开始考虑用堆肥方式处理垃圾,又迎来了一个高峰;5)人们对食品安全的重视,导致堆肥应用受限;6)现在:堆肥有条件的使用;比如德国把堆肥当成一种垃圾干燥技术;堆肥也可以作为餐厨垃圾处理的候选技术;3. 堆肥的产品堆肥技术的出现,一开始并不是为了处理废物,而是为了获得产品,即堆肥的产物。
它具备一些优势:1)土壤改良剂:堆肥的产物,含有大量的腐殖质,它可以促使土壤形成团粒结构,使土质松软,孔隙度提高,从而提高土壤的保水、透气性,并且有利于植物根系的发育和养分的吸收;2)肥力:本身就具备一定的肥力,另外,还具有保肥的作用。
有机肥料科学制作与使用有机肥料是指由植物或动物的枯萎物、粪便等进行发酵、腐熟等过程制作而成的肥料。
由于有机肥料含有大量的有机质和微量元素,可以提高土壤肥力,改善土壤结构,增加农作物产量和品质。
有机肥料的制作和使用是一门科学。
以下是有机肥料的制作和使用的科学方法和注意事项:一、制作有机肥料制作有机肥料的方法和材料有很多,比较常见的方法有以下几种:1. 堆肥法堆肥法是将粪便等材料与秸秆、枯枝等进行混合,堆放在固定的地点,通过生物发酵、腐熟来制作有机肥料。
堆肥制作须注意以下几点:(1)选择合适的原料:选择新鲜绿色植物、饲料秸秆、家畜粪便、农家土灶渣等材料。
(2)选择适宜的温度:堆肥温度过高容易使微生物死亡,温度过低则不能达到快速分解作用,因此应该控制好堆肥堆的大小和温度。
(3)加水和翻堆:适当加水、翻动,有利于水分均衡、通风透气,加快堆肥腐熟。
2. 发酵罐发酵法发酵罐发酵法是将各种有机物放入发酵罐中,加水搅拌混合后密封,通过氧气等条件的限制使群体进行发酵,制作有机肥料。
此方法的优点是不受环境和季节限制,可以快速制作出优质有机肥料。
3. 液态肥料制作法液态肥料制作法是将各种有机物与水混合浸泡,使有机物发酵产生营养物质,然后用过滤网过滤,去掉渣滓得到有机液体肥料。
此方法制作出的有机肥液成分易被作物吸收,对提高作物抗病虫害能力有明显效果。
二、使用有机肥料有机肥料的使用方法有以下几种:1. 土壤施用有机肥料施用有助于改善土壤结构,增加土壤肥力,提高作物品质与产量。
通常在春季和秋季施用有机肥料效果最佳,比较适宜使用堆肥或发酵物等有机肥料。
2. 叶面喷施叶面喷施有机肥料不仅能为植物提供多种营养元素,还可以通过叶片直接吸收,起到防治病虫害、提高植物免疫力的作用。
叶面喷施适宜使用有机液体肥料。
3. 种植前浸种种植前浸种又称“发芽液”,是将有机液体肥料浸泡在种子中,提高其营养价值,促进其发芽生长。
此方法使用方便,操作简单,可大幅度提高作物的发芽率和生长率。
花卉种植中的土壤改良方法与有机肥料施用花卉种植一直是许多人喜爱的兴趣和职业,而土壤改良方法与有机肥料的施用则是花卉种植中至关重要的环节。
良好的土壤和适当的有机肥料的使用可以为花卉提供充足的养分和良好的生长环境,增加花卉的品质和产量。
本文将介绍几种常用的土壤改良方法和有机肥料施用技巧,帮助花卉种植者实现理想的种植效果。
一、土壤改良方法1.1 堆肥法堆肥法是一种常见的土壤改良方法,通过将有机废料进行分解堆肥,可以提高土壤的肥力和保水性。
堆肥的原料可以包括厨余垃圾、落叶、枯枝等,经过适量的调节和处理,使其分解产生的有机物能够充分满足花卉的养分需求。
1.2 绿肥法绿肥法是通过种植一些具有高养分含量的植物,如大豆、蚕豆等,来改善土壤的肥力状况。
这些绿肥植物在生长期间吸收大量养分,当它们枯萎和腐烂后,便能释放出养分,提高土壤的肥力。
同时,绿肥植物的根系也能改善土壤结构,增加土壤的透气性和保水性。
1.3 微生物菌剂法微生物菌剂法是一种利用微生物改良土壤的方法。
通过施用含有有益微生物的菌剂,可以增加土壤中有益菌群的数量,提高土壤的生物活性。
这些有益微生物能够分解有机物质,转化为植物所需的营养物质,促进植物的生长和发育。
二、有机肥料施用技巧2.1 腐熟有机肥料的使用腐熟有机肥料是指经过一定时间的堆肥处理后的有机物质,其中含有丰富的养分且不含有害物质。
在施用有机肥料时,应选择腐熟程度较高的有机肥料,避免给花卉带来有害物质和病菌。
2.2 有机肥料的均匀施用有机肥料的均匀施用能够保证花卉得到充足的养分,并避免过度施肥和浪费资源。
在施肥时,可以将有机肥料均匀撒在土壤表面,然后轻轻耕作,使有机肥料与土壤混合。
2.3 施用时机的选择在花卉生长的关键时期,如生长初期、开花期和结果期,有机肥料的施用尤为重要。
在这些时期,花卉对养分的需求较高,适时施用有机肥料能够保证花卉的生长和发育,提高花卉的品质和产量。
2.4 与化学肥料的配合使用有机肥料与化学肥料可以相互补充,提供全面的养分供应。
好氧堆肥的原理及作用
好氧堆肥是将有机废弃物在有氧条件下进行堆肥处理。
堆肥堆中通过施加适当的氧气、水分和温度条件,促进微生物的活性繁殖和代谢,加速分解和转化有机物质,最终形成肥料的过程。
好氧堆肥的作用主要包括:
1. 分解有机废弃物,减少污染:堆肥堆中的微生物能够有效地分解生物质废弃物,充分利用资源,避免对环境造成二次污染。
2. 生成有机肥料,提高土壤肥力:好氧堆肥后的有机物经过分解、转化和稳定化处理,形成稳定的有机肥料。
这些有机肥料富含微量元素和有益菌群,能够提高土壤肥力和提供植物所需的营养元素和生长因子。
3. 改善土壤结构,增加土壤通透性:好氧堆肥的有机物质能够改善土壤结构,增加土壤通透性,并且可以抑制土壤酸化反应。
4. 减少有机废弃物对环境的危害:好氧堆肥不仅可以降解有机废弃物,减少处理和储存费用,同时还可以减少有机废弃物对环境的危害。
5. 降低温室气体排放,保护环境:好氧堆肥是一种低碳经济的模式,通过有机废弃物的肥料化处理,能够减少气体排放,保护环境。
堆肥的工艺流程及使用方法1. 引言堆肥是一种将有机废弃物转化为肥料的方法,它不仅可以解决有机废弃物的处理问题,还可以产生高质量的肥料用于农业生产。
本文将介绍堆肥的工艺流程以及使用方法。
2. 堆肥工艺流程堆肥的工艺流程主要包括以下几个步骤:2.1. 找寻合适的堆肥场地选择一个合适的场地是堆肥的第一步。
合适的堆肥场地应具备以下条件: - 避免水源污染 - 具备适宜的通风条件 - 便于储存和排放堆肥产物2.2. 收集有机废弃物收集有机废弃物是堆肥的关键步骤之一。
有机废弃物可以包括但不限于: - 厨余垃圾 - 蔬菜和水果废料 - 农作物秸秆2.3. 制备堆肥基材制备堆肥基材可以增加堆肥的效果和效率。
常用的堆肥基材包括: - 玉米秸秆 - 麦草 - 厨余垃圾2.4. 堆积有机废弃物和堆肥基材将收集到的有机废弃物和制备好的堆肥基材按照一定比例堆积在堆肥场地上。
2.5. 适时翻堆堆肥过程中,适时翻堆可以帮助有机废弃物更好地分解。
翻堆的频率可以根据情况进行调整,一般建议每隔一定时间进行一次翻堆操作。
2.6. 保持适宜的湿度和通风堆肥过程中,适宜的湿度和通风条件是有机废弃物分解的关键。
保持堆肥物料的适宜湿度和通风状态有利于分解过程的进行。
2.7. 完成堆肥过程堆肥过程一般需要持续数个月到一年的时间,具体时间取决于堆肥物料的种类和条件。
当堆肥物料完全分解并达到一定程度时,堆肥过程就完成了。
3. 堆肥的使用方法完成堆肥过程后,产生的堆肥可以用于农业生产和花园种植。
以下是堆肥的使用方法:3.1. 施用于农田将堆肥均匀施用于农田中,可以提供植物所需的养分,改善土壤质量,增加土壤保水性和保肥性。
3.2. 用于花园种植将堆肥作为花园种植的肥料,可以促进植物的生长和开花,提高植物的免疫力。
3.3. 作为基肥和追肥堆肥可以作为作物的基肥和追肥使用。
作为基肥时,可在作物种植前将堆肥施入土壤中;作为追肥时,可在作物生长期适时施用。
3.4. 与其他肥料混合使用堆肥可以与其他肥料混合使用,以达到更好的效果。
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施用堆肥对番茄生长及土壤微生物的影响摘要:以番茄品种中杂9号为材料,在温室盆栽条件下,研究了单施化肥、单施堆肥和混施堆肥对番茄生长及根际土壤微生物的影响。结果表明,单施堆肥和混施堆肥可显著提高番茄的总生物量、茎生物量,促进番茄根系生长,提高番茄单株产量、单株果数和单果重,显著增加番茄根际土壤的细菌、放线菌和真菌数量。关键词:堆肥;番茄;产量;生物量;土壤微生物Impacts of Core-straw Compost on Growth and Soil Microorganisms of Tomato Abstract: Using the variety of Zhongza No.9 as experimental material, the impacts of core-straw compost on biomass, yield and soil microorganisms of tomato were studied adopting greenhouse pot culture method. The results showed that single application or mixed application of compost both promoted root growth of tomato, and increased its total and stem biomass, yield, number of fruit and single fruit weight, also increased the numbers of bacteria, fungi and actinomycetes in root rhizosphere.Key words: compost; tomato; yield; biomass; soil microorganism连作是番茄设施栽培中的一个突出问题,长期连作会破坏土壤环境,使土壤呈酸化趋势,有机质、速效磷耗竭,有效态微量元素缺失,土壤肥力降低,影响土壤根际微生物的数量,最终导致番茄产量降低、品质下降[1,2]。堆肥中含有丰富的有机碳、氮、磷、钾营养元素及植物生长发育所必需的微量元素、维生素、生长激素等养分,是一种有机质丰富、养分齐全的肥料[3]。近年来,许多学者研究了施用堆肥对作物生长、土壤酶活性和土壤微生物的影响。阳文锐等[4]发现,施用有机堆肥能提高土壤细菌、真菌、放线菌的数量。合理施用堆肥能够改善土壤团粒结构,使土壤容重下降,孔隙度增加,增加作物产量,改善土壤质量[5-7]。本试验以自制的玉米秸秆堆肥为试验材料,初步研究了施用堆肥对番茄生长及其根际土壤微生物数量的影响,旨在为更好地利用玉米秸秆堆肥、提高番茄产量提供科学依据。1材料与方法1.1试验材料供试番茄品种为中杂9号。从市场上购回中杂9号番茄种子,经实验室育苗,于2008年5月选择大小一致、生长状况良好的幼苗进行试验。试验在榆林学院农场进行,土壤为砂壤土,其中有机质8.9 g/kg,碱解氮45.5 mg/kg,速效磷67.6 mg/kg,速效钾68.3 mg/kg。所用堆肥为玉米秸秆堆制的腐熟肥,含有机质58.75 g/kg、N 20.58 g/kg、P2O5 22.35 g/kg、K2O 23.47 g/kg。1.2试验设计试验共设4个处理,处理1为施用化肥(尿素、过磷酸钙、氯化钾),按N∶P2O5∶K2O为2∶1∶1的比例施用;处理2为施用玉米秸秆堆制的腐熟肥;处理3为混施堆肥,即堆肥与化肥按1∶1的比例混合施用;以不施肥为对照(CK)。每个处理25盆,每盆装土20 kg,施肥的3个处理施氮量相同,每盆施N 120 mg/kg。1.3样品采集与测定1.3.1生物量测定在番茄营养生长旺盛期,即移栽后的第30天,每处理选取长势基本一致的5株番茄作为供试材料,挖出植株,冲洗干净,用吸水纸吸干植株表面水分,称植株总质量(W1);将番茄的根从第一须根处剪下,称根系质量(W2),两者差值为地上部分质量;将番茄的须根全部剪下,称直根质量(W3),W2与W3之差即为须根质量。1.3.2产量测定从番茄移栽到收获的整个生长期,每个处理选取长势基本一致的5株番茄,统计单株的产量、果重、果数,计算平均值。1.3.3土壤微生物测定分别在移栽后的第40、60 和100天,即番茄开花期、坐果期和始收期,采集土壤样品,每次每个处理采集5盆。采用剥落分离法取样,将带土植株取出,轻轻抖动,粘附在根系上的土壤作为根际土壤样品。取样后样品立即进行土壤微生物的测定,土壤微生物的测定采用平板稀释法[8]。2结果与分析2.1施用堆肥对番茄生物量的影响由表1可知,施用堆肥对番茄生长有显著的促进作用。在番茄生长30 d时,单施堆肥和混施堆肥处理的生物量较高,总生物量分别比对照增加72.64%和83.92%。由表1还可看出,堆肥对番茄根系生长有明显的促进作用。在番茄生长至第30天时,须根质量、直根质量和根生物量均以混施堆肥处理为最高。与对照相比,单施堆肥和混施堆肥处理的根生物量分别增加112.73%和161.01%,其中直根质量比对照分别增加113.39%和161.61%,须根质量分别增加111.76%和160.13%。另外,单施化肥处理的各项生物量指标也较对照高,但低于单施堆肥和混施堆肥的处理。2.2施用堆肥对番茄产量的影响由表2可知,施用堆肥对番茄的单株产量、单果重、单株果数影响较大。从单株产量来看,各处理均较对照显著增加,其中处理2和处理3的增产幅度较大,分别比对照增加了29.38%和38.36%,且处理间差异显著。从单株果数来看,处理1单株果数较对照增加了2.2个,处理2增加了0.6个,处理3增加了1.0个,说明处理1对单株果数的影响较大,处理2和处理3的影响较小。从单果重来看,处理2和处理3均较对照显著增加,分别增加了0.031、0.038 kg;但两处理间差异不显著。单施化肥对番茄的单果重影响较小,但能显著增加番茄的单株果数;单施堆肥和混施堆肥的处理可使番茄的单株产量、单果重、单株果数均显著增加,且混施堆肥的效果优于单施堆肥。2.3施用堆肥对根际土壤微生物的影响由表3可知,番茄根际土壤微生物主要由细菌、放线菌、真菌组成,其中细菌的数量最多,放线菌居中,真菌最少。不同处理对番茄根际细菌数量的影响不同,在开花期,处理1的细菌数量与对照相比,降低了2.28×107 CFU/g;处理2和处理3分别增加了8.90×107 CFU/g和10.92×107 CFU/g,与对照相比分别增加了1.94倍和2.38倍。在坐果期,处理1的细菌数量较对照降低了0.24×107 CFU/g;处理2、处理3分别增加了 1.40×107、1.76×107 CFU/g,与对照相比,分别增加了0.67倍和0.84倍。在始收期,处理1的细菌数量较对照降低了 4.20×107 CFU/g;处理2、处理3分别增加了12.60×107、13.76×107 CFU/g,与对照相比,分别增加了1.29倍和1.40倍(表3)。不同处理对番茄根际真菌数量的影响不同。在番茄生长的各个时期,处理1、处理2和处理3的真菌数量均较对照增加。在开花期,较对照分别增加了 1.33×105、4.68×105、6.00×105 CFU/g,且处理间差异显著。在坐果期,各处理分别增加了2.38×105、10.54×105、8.50×105 CFU/g。在始收期,各处理分别增加了 1.82×105、13.50×105、12.52×105 CFU/g(表3)。各处理对番茄根际放线菌数量的影响与对真菌数量的影响较为相似。在番茄生长期内,除处理1的放线菌数量在始收期低于对照外,其他各处理放线菌数量与对照相比均增加,其中处理2和处理3的增加幅度较大。坐果期和始收期时,处理2和处理3间差异显著。结果表明,单施化肥对番茄土壤中的细菌、真菌、放线菌数量的影响较小;单施堆肥和混施堆肥处理,可使番茄根际土壤中的细菌、真菌、放线菌数量显著增加,混施堆肥处理的土壤微生物的数量多于单施堆肥处理(表3)。3小结与讨论合理地施用堆肥可提高番茄的生物量和产量。试验结果表明,单施堆肥和混施堆肥与对照相比,在幼苗期(移栽后30 d)番茄的总生物量、茎生物量和根生物量均显著增加;这表明施用堆肥能够促进番茄的营养生长,为番茄产量的增加打下基础。堆肥中含有丰富的氮素,氮素对产量的形成有较大影响,在一定范围内随施氮量的增加产量也明显增加[9]。本试验中,混施堆肥的效果好于单施堆肥,这是由于番茄在高氮施肥水平下,需增施钾肥才有增产潜力,即高氮肥量配施相应比例的高钾肥量,才能取得高产[10]。本试验中由于堆肥中含有的钾元素少于化肥中含有的钾元素,使得混施堆肥的番茄产量高于单施堆肥的产量[11]。施用堆肥对番茄根际土壤微生物数量有明显的影响。试验结果表明,番茄根际土壤微生物数量以混施堆肥和单施堆肥的处理较高;而单施化肥的效果较差。这是由于堆肥中含有丰富的有机碳、氮、磷、钾营养元素以及植物生长发育所必需的微量元素,能显著提高番茄生物量,这为微生物的生长提供了充足的养分和空间,促进了微生物的繁殖。参考文献:[1] 闵红,陈磊,呼世斌,等. 大棚果蔬连作土壤肥力限制性因子研究[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版),2010,38(8):160-166.[2] 许永利,张俊英,袁跃广,等. 设施番茄连作土壤的改良措施研究[J]. 北方园艺,2010(5):60-62.[3] 曾光明,黄国和,袁兴中,等. 堆肥环境生物与控制[M]. 北京:科学出版社,2006.[4] 阳文锐,李维炯,陈展. EM堆肥对土壤生物影响的研究[J]. 中国生态农业学报,2007,15(6):88-91.[5] 倪进治,徐建民,谢正苗,等. 不同有机肥料对土壤生物活性有机质组分的动态影响[J]. 植物营养与肥料学报,2001,7(4):374-378.[6] TERMORSHUIZEN A J, V AN RIJN E,V AN DER GAAG D J,et al. Suppressinveness of 18 composts against 7 pathosystems: Variability in pathogen response[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2006,38(8):2461-2477.[7] 赵兰坡. 施用作物秸秆对土壤的培肥作用[J]. 土壤通报,1996,27(2):76-78.[8] 程丽娟,薛泉宏. 微生物学实验指导[M]. 西安:世界图书出版公司,2000.[9] 陶正平,贾卫国,程达武,等. 利用有机肥料进行基质床式番茄无土栽培初报[J]. 吉林农业科学,1995(3):57-59.[10] 吴彤东. 设施番茄连作障碍的生态控制关键技术研究[D]. 苏州:苏州大学,2009.[11] 康胜乐,刘建玲,李志伟,等.有机基质对番茄生长影响的研究[J]. 北方园艺,2010(16):7-11。
肥料施用不当可能导致多种影响,从土壤健康到环境污染都可能受到影响:
1.土壤质量下降:过量施用化肥可能导致土壤的酸化或碱化,破坏土壤的pH
值平衡,影响土壤的肥力和结构。
此外,过量的盐分可能累积在土壤中,造成土壤盐渍化,降低土壤的生产力和肥力。
2.水质污染:过量使用化肥会导致肥料中的氮、磷、钾等营养物质流入地下水和
河流,引发水体富营养化。
这可能导致藻类过度繁殖,形成赤潮现象,影响水生生态系统,对水资源造成污染和损害。
3.生态系统影响:过量的化肥使用可能对土壤微生物、植物和动物造成不利影
响,打破生态系统平衡。
某些微生物可能受到抑制或破坏,对土壤生态功能造成负面影响,进而影响整个生态系统。
4.作物品质下降:过量的化肥施用可能导致作物生长不平衡,产生不良影响。
例
如,过量氮肥可能促使植物过度生长,但影响其营养价值和抗病能力,降低作物品质。
5.气候影响:部分化肥中的氮化合物在环境中释放后可能转化成温室气体,例如
氧化亚氮和甲烷,进而对气候变化产生一定影响。
6.经济损失:施用不当会增加农业生产成本,因为过量的肥料使用不仅会造成资
源浪费,还可能导致作物产量和质量下降,从而减少农民的收入。
因此,合理施用肥料对于维护土壤健康、保护水资源、维护生态平衡以及确保作物产量和质量至关重要。
土壤中施用堆肥的利与弊摘要:堆肥主要适用于有机质较好的生活垃圾。
它的优点在于:既可以处理垃圾,净化环境,又可以为农作物提供肥料。
比填埋法节省占地面积,还可以减少对周围环境的污染。
比焚烧法减少了对大气的污染。
使垃圾变废为宝,有限的资源得到了二次利用。
投资少,见效快,适合国情,有利于人民的生产生活。
它的缺点是:垃圾中存在的重金属,随着渗出液一起渗出,形成对土壤和地下水的污染。
处理过程中产生臭味,引起蚊蝇滋生。
也会产生有害气体污染大气。
造成重金属等资源浪费。
关键词:堆肥、优点、缺点、重金属AbstractCompost mainly used in organic garbage. Its advantages are: It can both handle the trash, clean up the pollution, but also provide fertilizer for the crops. It also saves space than the landfill, and can reduce the pollution of surrounding environment. Compost is better than incineration to reduce the air pollution. And compost can turn waste into treasure, make limited resources have been secondary use. It need less investment and produce quick effect. It is suitable for the conditions of our country .It conducives to the production life of the people. Its disadvantages are: the presence of heavy metal waste, and it leaks together with exudate and contaminates soil and groundwater. During compost processing , it has odor and causes mosquitoes breed. And it also pollutes the atmosphere and wastes heavy metals and other resources.Keywords: compost, advantages, disadvantages, heavy metals1.我国土壤现状及土壤修复技术1.1我国土壤现状[1]如今中国土壤污染已对土地资源可持续利用与农产品生态安全构成威胁。
全国受有机污染物污染的农田已达3600万公顷,污染物类型包括石油类、多环芳烃、农药、有机氯等;因油田开采造成的严重石油污染土地面积达1万公顷,石油炼化业也使大面积土地受到污染;在沈抚石油污水灌区,表层和底层土壤多环芳烃含量均超过600mg/kg,造成农作物和地下水的严重污染。
全国受重金属污染土地达2000万公顷,其中严重污染土地超过70万公顷,其中13万公顷土地因镉含量超标而被迫弃耕。
正因为如此,中国的污染土壤修复研究,正经历着由实验室研究向实用阶段的过渡,即将进入一个快速、全面的治理时期。
1.2土壤修复技术[2][3]土壤修复技术归纳起来常用的有以下几种:1、热力学修复技术,利用热传导,热毯、热井或热墙等,或热辐射,无线电波加热等实现对污染土壤的修复。
2、热解吸修复技术,以加热方式将受有机物污染的土壤加热至有机物沸点以上使吸附土壤中的有机物挥发成气态后再分离处理。
3、焚烧法,将污染土壤在焚烧炉中焚烧,使高分子量的有害物质挥发性和半挥发性,分解成低分子的烟气经过除尘、冷却和净化处理使烟气达到排放标准。
4、土地填埋法,将废物作为一种泥浆将污泥施入土壤通过施肥、灌溉、添加石灰等方式调节土壤的营养、湿度和pH值保持污染物在土壤上层的好氧降解。
5、化学淋洗,借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移的化学/生物化学溶剂在重力作用下或通过水头压力推动淋洗液注入到被污染的土层中,然后再把含有污染物的溶液从土壤中抽提出来,进行分离和污水处理的技术。
6、堆肥法,利用传统的堆肥方法,堆积污染土壤,将污染物与有机物,稻草、麦秸、碎木片和树皮等、粪便等混合起来,依靠堆肥过程中的微生物作用来降解土壤中难降解的有机污染物。
7、植物修复,运用农业技术改善土壤对植物生长不利的化学和物理方面的限制条件,使之适于种植,并通过种植优选的植物及其根际微生物直接或间接吸收、挥发、分离、降解污染物,恢复重建自然生态环境和植被景观。
8、渗透反应墙,是一种原位处理技术,在浅层土壤与地下水,构筑一个具有渗透性、含有反应材料的墙体,污染水体经过墙体时其中的污染物与墙内反应材料发生物理、化学反应而被净化除去。
9、生物修复,利用生物,特别是微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程。
其中微生物修复技术是利用微生物,土著菌、外来菌、基因工程菌,对污染物的代谢作用而转化、降解污染物,主要用于土壤中有机污染物的降解。
通过改变各种环境条件如,营养、氧化还原电位、共代谢基质,强化微生物降解作用以达到治理目的。
其中堆肥法是现今比较主流的一种土壤修复方法,它主要是利用传统的堆肥方法,堆积污染土壤,将污染物与有机物,稻草、麦秸、碎木片和树皮等、粪便等混合起来,依靠堆肥过程中的微生物作用来降解土壤中难降解的有机污染物。
2.堆肥的概念:堆肥是利用含有肥料成分的动植物遗体和排泄物,加上泥土和矿物质混合堆积,在高温、多湿的条件下,经过发酵腐熟、微生物分解而制成的一种有机肥料[4]。
堆肥是一种古老的肥料,制造堆肥必须先收集适当的材料,例如稻草、茎蔓、野草、树木落叶或是禽畜粪便等,然后将其适当混合,并添加适量的氰氨化钙,促其发酵,然后覆盖上破席、破布、稻草或塑胶布,以避免肥份丧失。
堆肥可以分为一般堆肥和高温堆肥两种[5],前一种的发酵温度较低,后一种的前期发酵温度较高,后期一般采用压紧的措施。
高温堆肥对于促进农作物茎秆、人畜粪尿、杂草、垃圾污泥等堆积物的腐熟,以及杀灭其中的病菌、虫卵和杂草种子等,具有一定的作用。
高温堆肥可以采用半坑式堆积法和地面堆积法堆制。
前者的坑深约1 m,后者则不用设坑。
两者都是需要通气沟,以利于好氧微生物的生活。
两者都需要铺一层农作物秸秆等,再铺一层人畜的粪尿,并泼一些石灰水(碱性土壤地区则不用泼石灰水),然后盖一层土。
一般发酵56 ℃以上5~6 d,高温50~60 ℃持续10 d即可。
如果堆肥的温度骤然下降,则应及时补充水分。
待堆肥的温度降低到40 ℃以下时,高温堆肥中的有机物就大部分形成腐殖质了。
堆肥的原理是[6]:利用多种微生物的作用,将植物有机残体,进行矿质化、腐殖化和无害化,使各种复杂的有机态的养分,转化为可溶性养分和腐殖质,同时利用堆积时所产生的高温(60—70℃)来杀死原材料中所带来的病菌、虫卵和杂草种子,达到无害化的目的。
因此,为了获得优质堆肥,在堆制过程中,千方百计地为微生物的生命活动创造良好的条件,是加快堆肥腐熟和提高肥效的关键。
堆肥工艺主要有三种[7],它们分别是是高温好氧堆肥工艺、湿式厌氧消化工艺、干式厌氧消化。
就目前的技术状况而言, 厌氧消化工艺与好氧高温堆肥工艺相比, 其最大的优势是资源化程度较高。
但结合本工程的实际情况, 有如下几点不适合采用厌氧消化工艺的因素:第一, 由于工程规模相对较小, 加之产气率低, 运行耗能大, 维护较难同时,由于加人厨余垃圾, 导致工艺难度加大。
第二, 工艺产生的沼气利用方式受到周边环境限制, 由于沼气量不大, 单独上沼气发电机组不经济。
第三, 在技术方面, 虽然厌氧消化工艺在国外已有应用, 但国内尚无先例, 而且该工艺在规模生产中并不很成熟, 运行管理亦较复杂。
综上比较, 该工程采用高温好氧堆肥工艺。
3.堆肥的利与弊3.1堆肥的优点堆肥投资较低,技术简单、有机物分解后可作为肥料再利用从而达到资源的循环利用,垃圾减量明显。
堆肥能废物再利用,产生价值。
而且高温堆肥处理后病原菌减少,有害虫卵杀死。
此外堆肥过程既是有益微生物的再殖过程,产生大量有益的此生代谢产物有意于植物根系生长。
堆肥处理后作为有机肥施用安全性更好。
[8]而生活垃圾堆肥处理后的产品,主要是用于改良土壤用,城市污泥中养分丰富,含有较高的有机质和丰富的氮磷等矿质营养元素。
由于这个特征使得城市污泥的堆肥产品在用做草坪基质、花卉培养、蔬菜育苗、改良盐碱灰化土壤等过程中发挥了极大的作用。
[9]优质垃圾堆肥用于农业生产,不仅可增加土壤腐殖质和养分,而且堆肥中有机质与土壤结合,可使粘质土壤疏松,对砂质土壤则促进其结成团粒,以致明显降低土壤结构,提高土壤通风、保水和培肥的功能,同时能促进植物根系的增长。
据研究表明,优质堆肥施用适量,一般均有较好的增产作用,尤其用于中低肥力的菜地或新菜地,增产效果更好,而且可提高蔬菜品质,降低烂菜率,增加蔬菜中钙、钾含量,明显降低硝酸盐、亚硝酸盐含量。
优质垃圾堆肥对水稻、马铃薯、萝卜等农作物增产效果较为明显。
3.2堆肥所面对的问题3.2.1人为夸大重金属污染阻碍了城市污泥堆肥的发展人们对城市污泥土地利用过程中重金属环境污染风险的担心是制约其大规模土地利用的关键。
但是随着城市工业废水的控制排放及清洁技术的应用,国内外城市污中的重金属含量都呈现出随年代的推延而逐年下降的趋势。
2006年,中国科学院地理科学与资源研究所从全国范围内选取了107个城市污水处理厂的污泥样品,测定其重金属含量。
结果表明,中国城市污泥中A s、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量,与2001年以前的调查结果相比总体上呈下降趋势,与我国《农用污泥中污染物控制标准》相比,当前我国城市污泥重金属的超标率很低,我国城市污泥中的重金属污染风险并不高, 绝大部分可以经过无害化处理后进行土地利用。
[10]污泥堆肥处理的最终产品中, Zn、Cu、Ni、Pb、Cd和Cr的总量都低于我国污泥农用控制标准并且远低于美国城市优质污泥的控制标准。
堆肥处理降低了污泥中重金属的活性和环境毒性, 使污泥中各重金属的形态发生了明显改变(向比较稳定的残渣态转变), 有利于污泥作为肥料的资源化利用。
[11][12]有人分析了大田作物水稻、冬小麦、玉米、棉花、、果树、草坪肥料施用情况[12]。
研究结果表明城市污泥是无可辩驳的可再生资源, 合理的利用好污泥, 发挥它正面作用, 与我国农业大国的现状具有强烈的互补性。