菌糠生物炭对土壤铅镉形态及甜菜生长的影响

[目的]制备菌糠生物炭钝化剂,为菌糠资源化利用及重金属污染土壤的修复研究提供新思路。[方法]选用来源丰富的灵芝、平菇与绣球菌糠作为生物质原料,在500℃限氧热解条件下分别制备3种生物炭(GSBC、PSBC与SCBC),并使用元素分析、BET、SEM、XRD、FTIR等现代化技术对菌糠生物炭进行表征。采用盆栽试验(2.5 kg干土),研究了不同菌糠生物炭的添加(质量比为1.5%)对土壤Pb、Cd形态分布、甜菜生理特性以及甜菜各部位Pb、Cd累积的影响。[结果]500℃炭化热解制备的不同菌糠生物炭表面具有丰富的官能团和良好的介孔结构,且生物炭表面均带有大量的负电荷,芳香化程度较高。在3种菌糠生物炭中,GSBC拥有的大比表面积与良好的介孔结构可以为土壤中Pb、Cd的吸附提供更多的结合位点。不同菌糠生物炭施用后,显著提高了土壤pH值,且不同程度地降低了土壤中Pb、Cd的弱酸可提取态与可还原态含量,增加了可氧化态与残渣态的含量。与CK相比,各处理甜菜的株高、鲜重以及叶绿素含量显著增加,抗氧化酶活性显著升高。3种生物炭施用后,各处理甜菜地上部与根部Pb含量分别平均降低了43.52%与42.86%,Cd含量分别平均降低了54.48%与55.42%。[结论]不同菌糠生物炭均可促进土壤中的Pb、Cd由活性较高的形态向较稳定的形态转化,降低Pb、Cd的生物有效性,其中GSBC的钝化效果最佳。此外,3种菌糠生物炭均可促进甜菜生长,减少甜菜各部位对Pb、Cd的吸收,对缓解Pb、Cd的胁迫作用具有较好的效果。

菌糠生物炭对污灌区土壤Cu形态及甜菜生理特性的影响

为充分开发利用菌糠资源及修复重金属污染土壤,以猴头菇菌糠为原料制备生物炭,采用甜菜盆栽试验,研究不同用量(0.5%、1.0%、2.0%,风干土质量百分比)菌糠生物炭对污灌区土壤理化性质及Cu形态、甜菜生长、抗逆性酶活性、Cu吸收的影响。结果表明,与CK相比,随着生物炭施用量的增加,土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量均逐渐增加,施用量在2.0%时分别增加了28.7%、17.1%、45.8%、174.1%;土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶活性大体上呈增加趋势,施用量在2.0%时分别增加了1.5%、16.0%、24.3%、6.9%,过氧化氢酶和脲酶活性增加不显著。对于Cu形态,与CK(不添加生物炭)相比,不同施用量的菌糠生物炭均降低了弱酸提取态、可还原态Cu含量,增加了可氧化态、残渣态Cu含量,Cu的形态变化以可还原态的减少和残渣态的增加为主,施用量在2.0%时可还原态和残渣态Cu变化幅度分别为34.6%、24.8%。施用菌糠生物炭可以促进甜菜的生长,以1.0%生物炭施用量为最佳;与CK相比,不同处理甜菜中超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性和丙二醛含量均下降;甜菜地上部和根系Cu吸收量均显著减少。综合分析,施用菌糠生物炭可提升土壤有机质和速效养分含量,促进土壤酶活性的普遍提升,减轻甜菜重金属胁迫,促进甜菜的生长,促进Cu向残渣态转化,其中施用量2.0%时效果最佳。

不同生物质炭对污灌区土壤铜形态及玉米吸收转运富集的影响

【目的】研究菌糠生物质炭对污灌区土壤重金属铜形态及玉米吸收转运富集的影响,横向比较3种菌糠生物质炭和玉米秸秆生物质炭及水稻稻壳生物质炭对其效果的优劣。【方法】通过盆栽试验,对施用5种生物质炭的山西某污灌区土壤中重金属铜形态及玉米各部位重金属铜含量和玉米各部位对重金属铜元素转运及富集系数进行分析。【结果】5种不同生物质质炭处理土壤中可交换态铜含量均低于空白对照,其中灵芝菌糠生物质炭处理土壤中可交换态铜含量最低,为1.005 mg/kg,比空白对照降低31.4%;土壤中碳酸盐结合态铜含量比空白对照均为减少,猴头菇菌糠生物质炭处理土壤中碳酸盐结合态铜含量减少量最多,数值降到5.91 mg/kg,比空白对照降低40.65%;除了猴头菇菌糠生物质炭处理土壤中铁锰氧化物结合态铜含量比空白对照升高2.25%之外,其余4种处理土壤中铁锰氧化物结合态铜含量均有所下降;有机结合态铜含量变化不一致,残渣态铜含量比空白对照均有所上升,上升最多的是猴头菇菌糠生物质炭处理的土壤,含量为104.55 mg/kg,比空白对照增加15.76%;各处理之间玉米对铜元素的转运系数均小于1,不同处理玉米对铜的富集系数变化均不统一。【结论】5种不同生物质炭均可以增加土壤中非活性态重金属铜含量,并降低活性态铜含量,为有效利用生物质炭、降低重金属污染土壤中铜的有效性提供一定的科学依据。