有機肥與生物炭對重金屬污染農田土壤肥力的影響

鄒春野 董建軍 韓嘯 盧凌霄

在施用有機肥與生物炭以后，受到重金屬污染的土壤中陽離子交換量、有機質含量、過氧化氫酶活性以及全氮及全磷含量等都有著不同程度的提升，但是土壤內部的全鉀含量以及土壤pH卻有所下降。有機肥有機質含量高，肥效期長，富含氮、磷、鉀等微量元素，以及鎂、鋅、鐵、錳、硼等微量元素。生物炭是一種碳材料，由60%的碳、氮、氫、氧和堿性礦物組成，它由豐富的含氧官能團和多孔結構組成，具有較強的離子吸附能力，常用作土壤改良劑和固體碳劑。有機肥和生物炭改良土壤的研究表明，有機肥和生物炭在改善土壤理化性質、可以有效提高土壤肥力和微生物活性，提高作物產量，改善作物品質等。

1 有機肥的重要性

有機肥不僅可以調節土壤的pH，還能緩解土壤的酸化程度，能夠有效改善土壤的腐殖質包裹能力以及有機質的吸附能力，可以最大限度地減少土壤發生養分流失情況，提升營養元素的有效性。此外，有機肥中含有豐富的酶能夠促進微生物繁殖，提升土壤酶活性，豐富土壤的細菌群落。而生物炭可以明顯提升土壤的有機含量、pH、陽離子交換量以及土壤養分含量，能對一些酸性的土壤起到較為顯著的改善作用，提升玉米以及油菜的產量。而對于部分出現重金屬污染的土壤，有機肥的使用還能提升其內部銅、鋅、鎘等重金屬的含量，可以使部分污染物質能夠轉向修復植物體內。

2 有機肥與生物炭對重金屬污染農田土壤肥力的影響分析

2.1 有機肥和生物炭對土壤pH值、有機質含量的影響

衡量土質肥沃的最重要參照指標就是土壤pH、有機質含量以及陽離子交換量等，這些指標不僅影響著修復植物的生長情況，還會對土壤中的重金屬污染形態產生較大影響。pH會對礦物、土壤、顆粒等一些成分的電荷狀態產生影響，進而對活性重金屬含量、重金屬狀態等造成影響。此外，由于有機質與土壤理化性質直接相關，通過化學結合物理吸附的方式改變土壤養分含量，進而影響土質甚至重金屬狀態。

2.2 有機肥和生物炭施入對土壤中總氮、磷、鉀含量的影響

土壤內部所含的鉀、氮、磷含量是衡量土壤肥力的核心指標，其中最基礎的肥力指標就是全氮含量，能為后續的施氮環節提供較為有力的參照。全磷是土壤有效磷的基礎，能夠保證農作物獲得足夠的磷素營養，這也是土壤潛在的指標之一。

2.3 有機肥和生物炭施入對土壤脲酶、過氧化氫酶活性的影響

土壤酶活性能夠對土壤中的各種生物化學過程進行強化，其主要影響因素為土壤理化性質、農業措施以及肥力狀況等，這也是衡量土壤自凈能力以及土壤肥力的最重要評價指標。

所謂土壤酶就是能夠參與土壤生物化學反應的一種特殊催化劑，比如脲酶可以促進尿素進一步水解為氨，而過氧化氫酶能夠促進氧化氫進行分解，能夠防止生物體對土壤帶來的危害。其中有機肥對土壤酶活性的提升主要體現在以下兩方面：第一，由于有機肥本身就含有豐富的營養元素，能夠在增加土壤養料的同時促進酶活性的提升;第二，有機肥能夠提供豐富的腐殖質，土壤有機質能夠為大多數的吸附態酶提供豐富的結合位點，保證酶的有效性。因此，擁有大量養分的有機肥能夠顯著提升脲酶活性，而生物炭的強吸附性不僅能夠緩釋其中的養分，還能吸附一些重金屬離子，防止微生物以及植物受到毒害威脅，提升過氧化氫酶的活性。

3 結語

綜上所述，有機肥、生物炭都能對土壤的各項肥力指標造成影響，其影響顯著性與植物類型有關。一般來說，生物炭對黑麥草根際微環境調節效果較好，而有機肥則對苜蓿根際微環境效果較好，其具體的作用原理還需要進一步研究。