污泥生物脱毒后土地利用对作物生长发育和生态环境效应的影响研究

发布时间：2016-12-21 20:34

  本文关键词：污泥生物脱毒后土地利用对作物生长发育和生态环境效应的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

《南京农业大学》 2007年

污泥生物脱毒后土地利用对作物生长发育和生态环境效应的影响研究

路庆斌  

【摘要】： 制革污泥是富含有机质、氮、磷等植物营养元素的有机废弃物，土地利用是有潜力的处置与利用途径。但是其含高量有毒金属Cr(1％～4％)，是制约制革污泥土地利用的主要障碍。在过去的两年里，本课题组成功利用生物沥浸技术去除了制革污泥中的铬，中试工程研究去除率达到90％以上。考虑到污泥土地利用的安全性和风险性，制革污泥不能直接施用到土地上，土地利用前必须脱除制革污泥含有的大量Cr才能保证土地利用的安全。 本文采用实验室分析、盆栽实验、田间实验、培养实验相结合的方法，系统地研究了制革污泥脱毒前后土地利用对作物生长发育以及生态环境的影响。盆栽实验发现，随着原始制革污泥施用量的增加，黑麦草的生物量、叶绿素、株高也随之增加，但当施用量达到土壤总量的25％时，却开始下降；但是与对照处理比较仍然有促进作用。人工调剂土壤中的总铬含量达到2000mg．kg~(-1)时，黑麦草的生长开始受到抑止，达到4000mg．kg~(-1)时，抑止黑麦草的生长十分明显，黑麦草几乎不再生长。随着原始制革污泥施用量的增加，黑麦草中铬含量的增加不明显；随着人工添加铬量的增加，黑麦草中铬含量增加明显。而脱毒污泥对黑麦草的生长一直起到促进作用；对于原始制革污泥处理，第三茬黑麦草的生物量均有下降；而且随着施用量的增加，下降的幅度在增大。黑麦草的株高、叶绿素、根系活力等与黑麦草生物量有相同的变化趋势。从黑麦草铬的含量上看出，脱毒污泥在施用量上和施用时间上对黑麦草铬的含量影响不明显，而施用原始污泥的各个处理却十分的明显。同时脱毒污泥对黑麦草N、P、K的吸收有促进作用，原始制革污泥在后期对植物养分的吸收起到抑止作用。施加污泥的各个处理对土壤理化性质的影响基本是一样的，但是原始制革污泥对土壤中总铬含量增加的幅度非常明显。随着污泥施用量的增加，大量的三价铬进入土壤，但是土壤中有效态的铬却很少，25％的原始制革污泥使用量在四个多月时间后土壤中的有效态的铬含量仅仅为4.62mg．kg~(-1)，但依然比同等施用量的脱毒制革污泥高出52.98％。并且土壤中没有检测出六价铬的存在。 田间实验发现，原始制革污泥对水稻的生长有明显的抑制作用，产量与对照比较下降了27.10％；而经脱毒后的污泥对水稻的生长与对照比较有明显的促进作用，分蘖明显，水稻苗期叶绿素含量、生物量(鲜重)和产量分别增加了17.3％、17.96％、16.95％；其中污泥和化肥的混合施用处理水稻增产20.02％．脱毒污泥的施用同时提高了土壤中有机质的含量，增幅达到30％，，全N的含量提高了20％。施用生物脱毒污泥后土壤中的重金属铬有所增加，对作物而言，重金属铬主要富集在水稻根部，子粒中铬的含量并没有超过食品安全的标准。 在培养的情况下，脱毒污泥的矿化随着时间的延长矿化率也在增大，但是到第九周以后污泥的矿化率就基本不再变化，在第六到第八周的时间达到最大矿化率。同样培养条件下，脱毒污泥施用量不同其矿化的程度也不同。 本文研究表明，原始制革污泥中的三价铬随污泥入土壤后，绝大部分被土壤吸附固定，但是与脱毒制革污泥比较，对作物的生长依然有较为明显的抑制作用；而且土壤中的有效态铬的含量也高于脱毒制革污泥处理，作物铬含量明显升高。脱毒后的制革污泥对水稻和黑麦草的生长有较好的促进作用；增加了土壤中N、P等养分含量。显然制革污泥土地利用前必须要脱Cr处理，生物沥浸技术是目前经济实惠的方法，为制革污泥的土地利用提供了广阔的前景。

【关键词】：
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X703
【目录】：

摘要7-9

ABSTRACT9-12

污泥资源化利用与环境风险性(文献综述)12-26

1 引言12-13

2 国内外污泥的组成和常规处置方式13-18

2.1 污泥的来源和组成13-14

2.2 污泥的常规处理处置方式14-16

2.3 污泥稳定化、无害化的方法16-18

3 污泥的土地利用18-20

3.1 污泥以及污泥堆肥的农田利用18-19

3.2 污泥以及污泥堆肥的园林土地利用19

3.3 污泥用于受损土壤的修复与改良19-20

4 污泥的土地利用存在的风险性20-23

5 研究的意义和目的23

6 研究内容和思路23-26

6.1 研究思路24

6.2 研究内容24-26

第一章 原始制革污泥土地利用对黑麦草生长和铬吸收的影响26-36

1 引言26-27

2 材料与方法27-28

2.1 试验材料27

2.2 试验方法27-28

2.3 分析方法28

3 结果与讨论28-35

3.1 施用制革污泥对黑麦草生物性状的影响28-29

3.2 不同铬水平对黑麦草生物性状的影响29-31

3.3 原始制革污泥和土壤不同铬水平对黑麦草铬含量的影响31-33

3.4 黑麦草茎叶中的铬含量与土壤中总铬的相关关系33-35

小结35-36

第二章 脱毒污泥对黑麦草生长与铬吸收及土壤铬累积的影响36-54

1 引言36-37

2 材料与方法37-39

2.1 材料与方法37-38

2.3 分析方法38-39

3 结果与讨论39-52

3.1 脱毒污泥与原始污泥不同施用量对黑麦草出苗和出芽时间影响39

3.2 脱毒污泥和原始制革污泥不同施用量对黑麦草叶绿素和株高的影响39-41

3.3 污泥不同施用量对黑麦草生物量的影响41-46

3.3.1 原始制革污泥处理对黑麦草生物量的影响41-43

3.3.2 脱毒污泥不同施用量对黑麦草生物量的影响43-46

3.4 污泥不同施用量对黑麦草根系生长的影响46-47

3.5 污泥不同施用量对黑麦草吸收N的影响47-48

3.6 污泥不同施用量对黑麦草富集重金属铬和土壤铬含量的影响48-51

3.7 污泥不同施用量对土壤理化性质的影响51-52

小结52-54

第三章 污泥脱毒后土地利用对水稻生长发育和土壤环境的影响54-66

1 引言54-55

2 材料与方法55-57

2.1 试验材料55

2.2 试验设计55-56

2.3 田间管理56-57

2.4 分析方法57

3 结果与讨论57-64

3.1 制革污泥脱毒前后对旱作水稻生长发育的影响57-60

3.1.1 污泥生物脱毒处理前后土地利用对水稻苗期生物性状的影响57-58

3.1.2 不同处理对水稻分蘖能力的影响58-59

3.1.3 施用不同污泥对旱作水稻的整个生育进程的影响59-60

3.2 制革污泥脱毒前后对旱作水稻的产量构成和产量的影响60-62

3.3 制革污泥脱毒前后对旱作水稻重金属铬积累以及土壤环境的影响62-64

3.3.1 制革污泥脱毒前后对水稻累积重金属铬的影响62-63

3.3.2 不同处理对土壤性质的影响63-64

小结64-66

第四章 污泥中在土壤中的矿化动态以及对N释放的影响66-77

1 引言66-67

2 材料与方法67-69

2.1 供试材料67-68

2.3 试验方法68-69

3 结果与讨论69-75

3.1 污泥脱毒前后在土壤中矿化的动态变化69-71

3.1.1 矿化过程中土壤中的DOM的动态变化69-70

3.1.2 矿化过程中土壤中的有效氮的动态变化70-71

3.2 脱毒污泥不同施用量对污泥在土壤中矿化动态的影响71-73

3.3 脱毒污泥不同施用量对其矿化率的影响73-75

3.4 脱毒污泥不同施用量对矿化过程中N损失率的影响75

小结75-77

全文总结77-79

结论77-79

参考文献79-87

致谢87

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本文编号：222545