城市污泥發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)沙質(zhì)潮土土壤質(zhì)量的影響.pdf

1、以小麥-玉米輪作體系下的沙質(zhì)潮土為研究對(duì)象，選用經(jīng)無(wú)害化城市污泥發(fā)酵后的產(chǎn)物，通過(guò)2013-2015年田間定位試驗(yàn)，研究了不同城市污泥發(fā)酵產(chǎn)物施用量對(duì)土壤肥力、酶活性和微生物群落組成的影響，以期為城市污泥資源化利用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)。處理設(shè):單施化肥(CK)、CK+污泥發(fā)酵產(chǎn)物15 t·hm-2(CS1)、CK+污泥發(fā)酵產(chǎn)物30 t hn-2(CS2)和CK+污泥發(fā)酵產(chǎn)物45 t·hm-2(CS3)。主要研究結(jié)果如下:
　　1

2、.連續(xù)三年定位試驗(yàn)結(jié)果表明，同一施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物處理土壤pH隨施用時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì);土壤養(yǎng)分含量如有機(jī)質(zhì)(SOM)、全氮(TN)、速效磷(AP)和速效鉀（AK）隨施用時(shí)間的增長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。與CK處理相比，在2015年玉米季施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤pH顯著降低了0.34-0.83（P＜0.05），且與污泥發(fā)酵產(chǎn)物施用量呈反比;土壤SOM、TN、AP和AK分別顯著提高了52.08％-166.85％、77.25％-177.84％、215

3、.67％-486.26％和167.20％-378.96％(P＜0.05)，且與污泥發(fā)酵產(chǎn)物施用量呈正比。施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤微生物量碳氮(MBC、MBN)含量和微生物碳氮比(MBC/MBN)均顯著提高(P＜0.05)，并且季節(jié)的不同也顯著影響土壤MBC、MBN含量和MBC/MBN(P＜0.05)。研究結(jié)果表明施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物能顯著降低土壤pH和提高沙質(zhì)潮土土壤養(yǎng)分，同時(shí)促使土壤微生物的群落向以真菌為主的群落轉(zhuǎn)化。
　　2.與

4、CK處理相比，土壤活性碳庫(kù)組分MBC、易氧化有機(jī)碳(LOC)和可溶性有機(jī)碳(DOC)在施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理分別顯著提高了84.00％-188.07％，26.26％-58.03％和109.58％-185.39％(P＜0.05)，其中CS3處理提升效果最明顯;施污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤微生物量熵(MBC/TOC)和易氧化有機(jī)碳有效率(LOC/TOC)均有升高趨勢(shì)，提高范圍分別為8.02％-2.77％和13.75％-46.48％，土壤可溶性有

5、機(jī)碳有效率(DOC/TOC)施污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理分別顯著降低了17.06％-40.94％(P＜0.05)，并且隨污泥發(fā)酵產(chǎn)物施用量的增大，MBC/TOC、LOC/TOC和DOC/TOC呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明施用45 t·hm-2污泥發(fā)酵產(chǎn)物增大了土壤中穩(wěn)定態(tài)碳含量，導(dǎo)致其比值降低;施污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤碳庫(kù)活度(L)和碳庫(kù)指數(shù)(LI)隨污泥發(fā)酵產(chǎn)物施用量增大而降低，說(shuō)明施用45 t·hm-2污泥發(fā)酵產(chǎn)物其土壤穩(wěn)定態(tài)碳含量高，有利于沙質(zhì)潮土土

6、壤有機(jī)碳的積累;施污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤碳庫(kù)管理指數(shù)(CMPI)顯著提高了153.45％-195.40％(P＜0.05)，其中CS3處理提升效果最為明顯;通過(guò)相關(guān)性分析及冗余分析得出，用CMPI來(lái)表征土壤肥力的變化比用TOC更靈敏、直接，能更好地反映出土壤養(yǎng)分及碳庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化。
　　3.與CK處理相比，施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤和植物籽粒中重金屬含量均有不同程度累積，但是其值均遠(yuǎn)低于國(guó)家環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)

7、和國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全規(guī)定的限量值，說(shuō)明在本研究中的所用污泥發(fā)酵產(chǎn)物施用量范圍內(nèi)不會(huì)造成土壤和植物籽粒重金屬污染，能夠保持土壤環(huán)境健康。
　　4.與CK處理相比，施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤碳氮磷循環(huán)的酶活性（除了堿性磷酸酶）均顯著提高，但土壤酶比活卻顯著下降(P＜0.05)，表明微生物釋放和生產(chǎn)酶的能力降低;施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤微生物功能多樣性降低，且和污泥發(fā)酵產(chǎn)物施用量呈反比，但施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)多樣

8、性顯著提高(P＜0.05)，表明施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物后土壤微生物群落結(jié)構(gòu)向由非活性的微生物占主導(dǎo)的群落轉(zhuǎn)變或向由利用養(yǎng)分效率更高的微生物（真菌）主導(dǎo)的群落轉(zhuǎn)變。主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)均得出土壤pH能顯著影響土壤酶活性和酶比活變化。由皮爾遜相關(guān)指數(shù)分析得出，土壤酶比活較酶活性與土壤微生物活性和群落結(jié)構(gòu)更相關(guān)，所以土壤酶比活較酶活性更能作為土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的指示指標(biāo)。
　　5.與CK處理相比，施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤

9、的豐富度指數(shù)（ACE和Chao1）顯著提高（P＜0.05），土壤均勻度(Shannon和Simpson)指數(shù)雖然有所提高，但與CK相比無(wú)顯著差異，表明施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物可以顯著改變土壤的α多樣性。門(mén)水平上，施用污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理土壤Acidobacteria，Proteobacteria，Actinobacteria和Chloroflexi相對(duì)豐度升高，而Actinobacteria和Firmicutes相對(duì)豐度降低，同時(shí)綱和目水平上施用

10、污泥發(fā)酵產(chǎn)物各處理同樣有顯著變化，表明污泥發(fā)酵產(chǎn)物的施用能顯著改變土壤的微生物群落組成。PCA得出，施用高用量的污泥發(fā)酵產(chǎn)物處理（CS2和CS3）土壤微生物群落相似，與CK和CS1處理群落組成差異較大，表明高施用量污泥發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)土壤群落組成的影響更大。RDA得出，土壤pH和全氮能顯著影響土壤微生物群落組成。
　　綜上所述，施用城市污泥發(fā)酵產(chǎn)物，尤以施用45 t hm-2污泥發(fā)酵產(chǎn)物(CS3)，在確保土壤植物安全的前提下，可以有效改