木屑淋洗废水对土壤理化性质的影响

马兰涛

(漳州市速生丰产林基地管理中心，福建 漳州 363000)

木耳是我国重要的栽培食用菌，味道鲜美、营养丰富，深受全国各地群众喜爱，尤其是素有“树上海蜇皮”之称的白背毛木耳(Auriculariapolytricha)，子实体脆滑爽口，营养成分丰富，是我国多地重要的木耳栽培品种。20世纪80年代台商在福建漳州大量办场栽培白背毛木耳以来，漳州的栽培数量迅速扩大，逐渐成为主要的食用菌栽培品种。在毛木耳栽培实践中，人们普遍认为桉树和杂木等木屑中含油脂和芳香类等不利于食用菌生长的物质，所以栽培木屑往往提前3～6个月购买并堆放室外反复喷水淋洗，直至木屑堆流出的水由酱油色变淡后才作为毛木耳的栽培原料。这种做法产生了大量木屑淋洗废水，对环境卫生和地表水安全造成了很大影响，从而影响了木耳栽培行业的可持续发展。

木屑淋洗废水属有机废水，其养分和水分可以被土壤和植物吸收利用，成为农林灌溉水资源，从而实现废物资源化利用。利用农田和林地土壤可以净化生活污水和养殖污水[1-3]，还能明显促进作物和树木生长[4-5]，达到双赢的目的。项目组在调查中发现有林农将木屑淋洗废水引入农田或果园用于灌溉，但关于木屑淋洗废水对土壤及植被的影响却未见报道，本研究通过测定废水流经区域的土壤理化性质变化，为将木屑淋洗废水引入林地或农地土壤实现资源化利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 取样点选择及概况

取样点选择白背毛木耳栽培较为集中的漳州市龙文区朝阳镇和相邻的芗城区浦南镇，2018年2月木屑备料淋洗期，在朝阳镇西洋村锦华家庭农场木屑淋洗堆旁取废水，在农场附近有废水排放的区域选择3个土壤取样点，并选取相邻土壤条件一致且没有废水流经的地块为对照，各取样点具体情况见表1。

表1 各土壤取样点情况

1.2 取样及检测方法

取木屑淋洗废水送厦门华测检测技术有限公司检测pH、化学需氧量(COD)等7项指标。pH测定用玻璃电极法[6]，COD测定用重铬酸盐法[7]，BOD5测定用稀释与接种法[8]，氨氮测定用纳氏试剂分光光度法[9]，总磷测定用钼酸铵分光光度法[10]，总氮测定用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法[11]，钾测定用火焰原子吸收分光光度法[12]。

在各取样点及对照(CK)各挖取3个土壤剖面，用100 cm3环刀分层采集(每层中部取样1个)0～20 cm(上层)、20～40 cm(中层)、40～60 cm(下层)的原状土用于测定土壤物理性质(容重、非毛管孔隙、毛管孔隙、总孔隙、通气度等)。同时每层取约1 kg混合土样用于测定土壤化学性质(pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾)。

土壤物理性质按LY/T 1215—1999森林土壤水分—物理性质的测定[13]的有关技术规定，由课题组自行测定。土壤化学性质委托漳州市农业检验监测中心测定，土壤pH值采用电位法，有机质采用重铬酸钾法，全N采用凯氏蒸馏法，全P和有效P采用钼锑抗比色法，全K和速效K采用火焰光度计法，碱解N采用碱解扩散法[14]。

2 结果与分析

2.1 桉树木屑淋洗废水水质状况

木屑淋洗废水中的污染物质主要为水浸泡木屑溶出的天然有机物和无机物等成分，对水体的主要污染风险是导致水体富营养化。由表2可知，木屑淋洗废水为棕色浑浊有异味的废水，pH值为6.48，呈弱酸性，有机物含量偏高，但较养猪污水有机物浓度低得多[3]。对照农田灌溉水质标准，只有COD超标，BOD5、总磷符合农田灌溉水质标准。对照地表水环境质量标准，除氨氮达到Ⅱ类水质标准外，BOD5、COD、总氮、总磷等指标均超过Ⅴ类水质标准，因此直接排入地表水体可引起水环境的富营养化。

表2 桉树木屑淋洗废水检测结果

2.2 废水浇灌对土壤物理性质的影响

2.2.1 对土壤容重的影响 由图1可知，上层土壤容重取样点1处理小于对照，样点2和样点3处理则大于对照，规律性较差，可能与土壤表层受人为影响较大有关。中层土壤容重各样点处理均小于对照，下层土壤容重处理均大于对照，但处理与对照间总体差异不大。木屑淋洗废水浇灌对土壤容重的影响总体不大，可小幅降低中层(20～40 cm)土壤容重，增加下层(40～60 cm)土壤容重。

图1 各样点土壤容重

2.2.2 对土壤孔隙度和通气度的影响 由图2可知，废水浇灌土壤后，样点1上层、中层土壤和样点3中层、下层土壤总孔隙度有所提高，其它各层土壤总孔隙度均表现为下降趋势，特别是样点2，每层土壤的总孔隙度均低于对照，且主要是由于毛管孔隙的下降所致，可能与样点2的砂土结构较差，废水的连续浇灌更易导致毛管孔隙度的下降有关。土壤的通气状况主要由非毛管孔隙决定，由图3可知，土壤的通气度与非毛管孔隙所占比例的变化规律基本一致。废水浇灌提高了样点1、2各层土壤和样点3下层土壤的通气度。

2.2.3 对土壤持水量的影响 由图4可知，木屑淋洗废水浇灌情况下，样点1上层、中层，样点3中层土壤最大持水量增大；样点1下层、样点3上层、下层，样点2所有土层土壤最大持水量均下降；样点1中层和样点3上层、中层土壤最小持水量增大；样点1上层、下层，样点3下层和样点2各层土壤最小持水量均下降。总体而言，较短时间(2 a)的废水浇灌导致各层土壤持水能力的普遍下降，而较长时间(15 a)的废水浇灌提高了20～40 cm土层的持水能力。

图3 各样点土壤通气度

图4 各取样点土壤持水量

2.3 废水浇灌对土壤化学性质的影响

2.3.1 对pH和有机质的影响 由表3可知，样点1、2各层土壤pH均略有下降，样点3则明显升高。木屑淋洗废水pH为6.48，与取样点土壤pH相近或略高，浇灌本身不会对土壤pH产生明显影响，样点3处理pH升高可能是由于淋洗废水的浇灌使上层覆盖的石灰下渗影响到取样层所致。除样点3中层、下层土壤外，其它各层土壤有机质含量均较对照下降，可能与废水灌溉导致土壤有机质分解速度快于有机质的补充速度所致，李阿池[15]在研究养猪污水浇灌森林土壤时也发现同样的变化趋势。

2.3.2 对全氮、全磷、全钾的影响 氮磷钾是植物生长必需的大量元素，土壤氮磷钾含量是重要的肥力指标，也是速效养分的重要来源[16]，能有效反映土壤养分总体状况。由图5可知，利用木屑淋洗废水浇灌土壤后，土壤全氮和全磷含量有增有减，规律性不明显。样点1上层和样点3中层、下层土壤全氮和全磷含量增加。除样点2中层和样点3下层土壤外，大多数土层全钾含量提高。淋洗废水浇灌对土壤全氮和全磷含量的影响规律性不明显，但普遍提高了土壤全钾的含量。

表3 各取样点土壤pH值和有机质含量

图5 各取样点土壤全氮、全磷、全钾含量

图6 各取样点土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量

2.3.3 对碱解氮、有效磷和速效钾的影响 土壤碱解氮、有效磷和速效钾能很好地反映短期内土壤氮磷钾元素的供应状况，在生产上具有重要意义。由图6可知，木屑淋洗废水灌溉后，土壤碱解氮、有效磷和速效钾变化明显，浇灌时间较长的样点1和样点3，3种速效养分含量均明显升高，碱解氮分别提高151.4%和45.5%，有效磷分别提高82.2%和204.0%，速效钾分别提高833.3%和4221.1%。浇灌时间较短的样点2，3种速效养分含量则略有下降，这可能与养分消耗的短期效应有关。长期使用木屑淋洗废水灌溉导致的土壤速效养分含量明显增加对土壤生产功能的发挥具有重要作用，特别是有效磷的增加，对普遍缺乏有效磷的南方土壤更为有益。

3 结论与讨论

桉树木屑淋洗废水浇灌对土壤物理和化学性质产生一定的影响，虽然各样点之间规律不尽相同，但总体而言，较长时间的浇灌(15 a)改善了20～40 cm土层的物理状况，明显提高了各层土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量。由于本文取样点木屑淋洗废水的浇灌方式为自然排放，对土壤理化性质可产生一定的不利影响，如果浇灌方式改为有目的地进行开沟引流、按需浇灌，可能会有更好的土壤改良效果。

合理处理木屑淋洗废水，减少因废水直接排入地表水体引起的富营养化问题，对毛木耳栽培的可持续发展具有重要的意义。目前污水农业施用已成为全球污水资源再生的一个重要途径[17]，既可以有效处理污水，还可以充分利用水资源和污水中的养分，在生活污水和养殖污水浇灌农田方面应用较多[2，18-21]，但也存在养殖或生活污水中重金属和盐分进入土壤的风险[22]。相对而言，木屑淋洗废水的污染物主要是木材的天然浸出物，且浓度较低，用于农田和林地灌溉的风险更低，是简单有效的木屑淋洗废水处理方式。