鸡粪和炉渣对疏浚土性质及皇竹草生长的影响_冯为迅.pdf

第 卷第期 年月水土保持通报 ，收稿日期：修回日期：资助项目：中交四航工程研究院项目“基于先锋植物的疏浚土生态固化技术研究”（）第一作者：冯为迅（），男（汉族），广东省湛江市，硕士研究生，研究方向为森林生态学。：。通信作者：曾曙才（），男（汉族），江西省宜春市，博士，教授，主要从事森林生态学研究。：。鸡粪和炉渣对疏浚土性质及皇竹草生长的影响冯为迅，谢姗宴，苏立城，彭维新，苏思宁，曾庆军，曾曙才（华南农业大学 林学与风景园林学院，广东 广州 ；中交四航工程研究院有限公司，广东 广州 ）摘要：目的探究鸡粪和炉渣添加对疏浚土的改良效果，为疏浚土资源化利用提供理论依据。方法以疏浚土为供试土壤，皇竹草为供试植物开展盆栽试验，设置个处理，分别为对照（）、添加鸡粪（）、添加鸡粪炉渣（）、添加鸡粪 炉渣（），分析不同处理对疏浚土理化性质、皇竹草生长及养分吸收的影响。结果与 相比，种处理均显著改善了疏浚土的理化性质。其中，处理的容重显著低于其他处理，总孔隙度和毛管持水量显著高于其他处理；且土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量均为最高水平。鸡粪和炉渣添加显著促进皇竹草的生长及养分积累，处理的促进效果最佳，株高、生物量及地上部和地下部的，积累量均最大，且显著高于其他处理。主成分分析方法综合评价结果显示：不同处理对疏浚土的改良效果排序为。结论添加鸡粪或鸡粪炉渣能显著改善疏浚土的理化性质，促进皇竹草生长和养分累积，且处理对疏浚土的改良效果最佳。关键词：疏浚土；土壤改良；鸡粪；炉渣；皇竹草文献标识码：文章编号：（）中图分类号：，文献参数：冯为迅，谢姗宴，苏立城，等鸡粪和炉渣对疏浚土性质及皇竹草生长的影响水土保持通报，（）：；，（）：，（.，；.，.，）：（，），（），（），（），：；中国每年因河湖、港口航道建设和维护所产生的疏浚土高达数十亿吨，其中大多被作为固体废弃物露天堆放在沿岸布设的排泥区内未被利用，对环境产生了严重的污染，并造成大量土地资源浪费。积极推进疏浚土资源化利用，可有效缓解露天堆放所造成的土地资源浪费和生态环境污染问题。近年来，众多学者针对疏浚土资源化利用开展了大量的研究，将疏浚土应用到土地利用、填方、建筑、污水处理和能源回收等领域。其中，疏浚土的土地利用途径包括农林业利用、园林绿化、修复受损土地等。研究发现，经改良后的疏浚土理化性质显著改善，更适合植物生长。将有机肥和脱硫石膏作改良剂，可有效改善疏浚土的理化性质，显著促进植物生长；将聚丙烯酰胺、秸秆和高分子吸水性树脂等改良材料与疏浚土进行绿化喷播，植被的出苗率和生长速率显著提高；此外，将疏浚土与咖啡渣、生物炭、蚯蚓粪等 材料配合使用，也可以改善疏浚土理化性质，同时携入大量养分，有效满足了植物的养分需求，进而促进植物生长。以上研究表明，改良后的疏浚土土地利用价值大大提高。鸡粪作为典型的有机肥，可有效改善土壤理化性质，同时有助于增加土壤微生物多样性和酶活性，促进植物提质、增产。炉渣具有孔隙多、比表面积大、富含硅酸盐和磷酸盐的特点，可作改良剂改善土壤物理性状，并增加土壤的保水保肥性 。皇竹草（）为多年生禾本科植物，因其根系发达、适应性强、生长迅速、耐旱耐贫瘠且营养丰富等特点，近年来被广泛应用于水土保持、荒坡治理、生态修复和饲草养畜等领域。皇竹草生物量大，兼具大量蒸腾水分和加筋作用，可以增加浅表层疏浚土的承载力，起到固化疏浚土作用，同时，生产的皇竹草可以刈割还田或用作饲料。本研究立足于疏浚土土地利用的限制因素，以疏浚土为研究对象，探究鸡粪和不同比例炉渣添加作改良剂对疏浚土的改良效果，同时以皇竹草为种植材料，通过盆栽试验研究不同处理对疏浚土理化性质及皇竹草生长和养分吸收的影响，旨在改良疏浚土的同时，充分发挥疏浚土的生产潜力，以期为实现疏浚土的资源化利用提供理论依据。材料与方法供试材料供试疏浚土取自安徽某湖泊疏浚工程排泥区。在疏浚排泥区随机选取样点，取 土层的土样，摊开风干后混匀，碾碎过 筛备用。供试鸡粪是由山东肥丰源生物科技股份有限公司生产的腐熟有机肥；供试炉渣是从山东省枣庄市某煤厂购入的蜂窝煤残渣，鸡粪和炉渣均过筛备用。湖泊疏浚土、鸡粪和炉渣的基本理化性质见表，其中疏浚土中重金属铜（）、锌（）、铅（）、镉（）、镍（）含量均低于 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（）筛选值（表），可用于土地利用。供试植物为皇竹草，种节采自华南农业大学生态农场，将种节扦插于装有疏浚土的育苗袋内，进行育苗，皇竹草株高生长至 左右时，选择长势一致的植株移栽。盆栽用盆规格为高 ，口径 。表供试材料的基本性质 材料容重（）总孔隙度毛管持水量（）值有机质（）全氮（）全磷（）全钾（）疏浚土 鸡 粪 炉 渣 试验地概况试验地位于安徽省淮南市寿县瓦埠镇，为亚热带季风气候，年平均气温为 ，年平均降雨量为 。试验于 年 月在安徽某 水土保持通报第 卷湖泊疏浚工程项目部（，）试验棚进行。表湖泊疏浚土重金属背景值 指 标湖泊疏浚土土壤环境质量标准（筛选值）值 铜（）（）锌（）（）铅（）（）镉（）（）铬（）（）试验设计本研究设置个试验处理：疏浚土上添加基础质量的鸡粪（）、处理基础上添加基础质量的炉渣（）、处理 基 础上 添 加 基础质 量 的炉渣（）。以 疏浚土不添加鸡粪或炉渣为对照（），每个处理个重复。每盆疏浚土的基础质量均为，各处理的添加物根据基础质量按试验设计比例额外添加，与疏浚土混匀后干湿交替平衡，期间若有下渗水流出则倒回盆中，平衡完成后，采集土壤样品，然后移栽皇竹草，每盆移栽株。试验持续个月，期间进行统一浇水和除杂管理。样品采集与分析土壤样品采集与分析方法均参照 土壤农化分析。其中，容重、总孔隙度采用环刀法；值采用 计法；有机质采用重铬酸钾容量法；全氮采用凯氏定 氮 法；碱 解 氮 采 用 碱 解 扩 散 法；全 磷 采 用 熔 融钼 锑 抗 比 色 法；全 钾 采 用 熔融火焰分光光度计法；速效磷采用盐酸和硫酸溶液浸提钼锑抗比色法；速效钾采用醋酸铵浸提火焰光度法。每隔周用卷尺测量植物株高，试验结束后，用电子天平称量植物各部位干重；植物地上部、地下部样品用浓硫酸过氧化氢消解后获得待测液，分别采用奈氏比色法、钼锑抗比色法、火焰分光光度计法植株各部位氮（）、磷（）、钾（）含量。数据处理所有试验数据利用 进行录入、整理，采用 软件绘图。运用 对土壤理化性质和供试植物的生长指标进行单因素方差分析（）、（）多重比较和主成分分析。图表中数据为平均值标准差。采用以下公式计算养分累积量与株高生长率：植物（或）累积量（）植物（或）含量（）干物质累积量（）株高生长率（）两次株高差值（）两次测量相差时间（）结果与分析不同处理对土壤物理性质的影响土壤容重是衡量土壤松紧状况的指标，也是衡量土壤肥力高低的重要指标之一；土壤总孔隙度是指土壤通气状况，反映土壤结构好坏；毛管持水量是指土壤毛管上升水达到最大量时的土壤含水量，是对植物有效的水分，反映土壤的保水能力。因此这个指标能反映土壤物理性质状况。不同处理对疏浚土物理性质的影响明显（表）。与 相比，处理的土壤容重分别降低了 ，总 孔 隙 度 分 别 增 加 了，毛管持 水量分 别 增 加 了 ，且各处理间均存在显著差异（），由于鸡粪有机肥比较疏松，炉渣孔隙多、比表面积大，因此鸡粪、鸡粪炉渣可以降低疏浚土容重，增加总孔隙度和毛管持水量。整体上看，处理对疏浚土物理性质改良效果最优，其次为和处理。表不同处理对土壤物理性质的影响 处理容重（）总孔隙度毛管持水量（）注：表中 同 列 不 同 小 写 字 母 表 示 处 理 间 差 异 显 著（，法）。下同。不同处理对土壤化学性质的影响不同处理对疏浚土化学性质的影响见表。，和处理土壤 值彼此间差异不显著，但均显著低于（）。不同处理土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量趋势均表现为：。与 相比，添加鸡粪（）显著提高了土壤各养分含量（），其中有机质含量增幅最大（）。与 相比，添加鸡粪炉渣（）进一步提高了土壤各养分含量，增幅为 。与 相比，添加鸡粪 炉渣（）使土壤各养分含量增加了 ，除第期冯为迅等：鸡粪和炉渣对疏浚土性质及皇竹草生长的影响有机 质 外，其他养 分指标增加量均达到 显 著 水 平（）。这表明添加鸡粪可以提高疏浚土养分含量，在鸡粪基础上再添加炉渣效果更佳，处理的土壤养分含量最优。表不同处理对土壤化学性质的影响 化学性质处 理 值 有机质（）全氮（）全磷（）全钾（）碱解氮（）速效磷（）速效钾（）注：表中同行不同小写字母表示处理间差异显著（，法）。下同。不同处理对皇竹草生物量及株高生长规律的影响由表可知，和 处理皇竹草的株高和各部生物量均显著高于 （），与 相比，株高分别增加了 ，和 ，地上部生物量分别增加了 ，和 ，地下部生物量分别增加了 ，和 ，总生物量分别增加了 ，和 。各处理间株高和各部生物量均表现为，除与处理间的株高、地下部生物量无显著差异外，株高和各部生物量在不同处理之间均存在显著差异（）。说明鸡粪、鸡粪炉渣改良的疏浚土能促进皇竹草株高生长，提高各部生物量，且 处理最佳。表不同处理对皇竹草株高和生物量的影响 处理株高 地上部生物量地下部生物量总生物量 不同处理皇竹草在种植期间株高的动态变化见图。各处理皇竹草株高在种植前 快速增长，以后株高缓慢增加。种植 后，处理株高低于，和 处理，后，处理株高高于其他处理，鸡粪、鸡粪炉渣改良的疏浚土能促进皇竹草株高生长。由表可知，不同处理皇竹草株高生长率随种植时间变化呈先增加后减少，其中在 时各处理生长率均达到最大值，在 前各处理皇竹草株高生长率均大于，后除 处理的 外，各处理的株高生长率均小于。在 时，和 处理生长率显著高于 和 处理，且处理生长率显著高于处理（），表明添加炉渣可以显著促进皇竹草后期的生长。图不同处理皇竹草株高随种植时间的变化 表不同时间各处理皇竹草株高生长率 时间不同处理皇竹草株高生长率（）不同处理对皇竹草养分吸收的影响不同处理对皇竹草地上部和地下部，等养分元素含量的影响见图。处理的皇竹草各部养分 水土保持通报第 卷含量均显著低于其他处理。与 相比，添加鸡粪（）使皇竹草各部养分元素含量显著增加（），其中地下部 含量增幅最大（）。与 相比，添加鸡粪炉渣（）使皇竹草各部，含量增加了 ，添加鸡粪 炉渣（）后显著增加皇竹草各部，含量（），增幅为 ，但地上部含量降低了，说明在鸡粪基础上添加 炉渣能促进皇竹草对 和吸收，在一定程度上降低地上部 含量。与 相比，添加鸡粪 炉渣（）使皇竹草各部，含量增加了 。结果表明种改良措施均可以显著提高皇竹草对养分的吸收。注：不同小写字母表示处理间养分含量差异显著（，法）。图不同处理对皇竹草地上部和地下部，含量的影响 ，不同处理对皇竹草，累积量的影响见图。不同处理间皇竹草地上部、地下部和全株，累积量均表现为：，且同一处理皇竹草地上部，累积量均大于地下部。与 相比，添加鸡粪（）使皇竹草各部，养分元素累积量显著增加了 （）。与相比，添加鸡粪炉渣（）使皇竹草各部养分元 素 累 积 量 显 著 增 加 了 （），添加鸡粪 炉渣（）使皇竹草各部养分元 素 累 积 量 显 著 增 加 了 （）。与 相比，添加鸡粪 炉渣（）使皇竹草各部养分元素累积量显著增加了 （）。表明添加鸡粪对皇竹草养分累积量增加效果最好，在鸡粪的基础上添加炉渣也能增加皇竹草养分累积量，且 处理最佳。植物体内不同营养元素比例可以反映对其需求程度。除 处理外，种改良处理皇竹草的各部及全株养分积累量均表现为：，由此可以知，施用鸡粪、鸡粪炉渣后皇竹草对 吸收最大，因此在皇竹草种植中，应满足皇竹草对 元素的需求，适量补充和元素。基于土壤和植物指标对疏浚土改良效果的综合评价运用主成分分析对疏浚土的容重、总孔隙度、毛管持水量、值以及有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量，皇竹草株高、总生物量、全株，含量、全株，累积量共 个指标综合评价疏浚土改良效果。由碎石图（图）可知，前两个主成分特征值大于，影响疏浚土改良效果评价的前个主成分包括了评价指标的大量信息，其中主成分特