基于污泥处置副产物制备新型肥料对桉树人工林生产的研究

尚卫辉，任园园

基于污泥处置副产物制备新型肥料对桉树人工林生产的研究

尚卫辉，任园园＊

(广东华扬环保科技股份有限公司，广东 广宁 526300)

本文基于污泥处置副产物，配合矿质营养元素氮、磷、钾、微量元素等，制备新型桉树有机无机肥料，重点研究新型桉树肥料对桉树林地生产及土壤养分的影响。研究结果表明：(1)利用污泥填料制备桉树有机无机专用肥可有效提高无机养分的利用率，对桉树树高、胸径影响显著。(2)当新型肥料的有机质含量增加至20%，可提高养分利用率，促进桉树的生长，实际生产可降低专用肥料的制作成本。(3)增加微量元素对冬后桉树恢复生长具有显著的效果。

污泥处置；新型肥料；桉树；土壤养分

桉树()因具有速生、材性优良和木材用途广泛等特点，在我国人工林行业中具有重要地位[1]。陈少雄[2]认为，我国华南地区桉树人工林土壤中的N、P、K等大量元素缺乏且有效性差，且微量元素Cu、Zn、B缺乏程度较高，特别是B最为缺乏。造纸污泥、城市污泥是造纸产业和城市可持续化发展的一个老大难问题，也是一个亟待解决的社会民生问题[3-4]。如何科学、高效处理污泥是我国乃至全世界广泛研究的课题之一[5]。

污泥含有大量有机质及氮、磷、钾等矿质营养元素，最经济、最有效利用方式就是资源循环综合利用[6-10]。研究新型肥料在桉树生产、林地养分的吸收利用情况，对促进林业、造纸业及环保产业的发展具有重要意义。本文利用污泥处置副产物，配合无机氮、磷、钾、中微量元素等，制备新型桉树有机无机肥料，重点研究新型桉树肥料对桉树林地生产、土壤养分的影响，系统解决污泥循环再利用问题和桉树林地土壤养分退化问题，以期实现经济效益和环境效益的双赢。

1 材料与方法

试验地位于广东省肇庆市怀集县某林场。桉树林地种植于2017年4月中旬，种植品种为尾巨桉()DH32-29，密度为1 650株·hm-2。2017年8月13日选为试验林地，检测土壤背景值并布置试验。土壤有机质测定采用重铬酸钾容量法；碱解氮采用扩散皿法；有效磷采用NaHCO3浸提，钒钼黄比色法；有效钾采用NH4OAc浸提，火焰光度法。土壤养分背景值见表1。

表1 土壤背景值

本试验研究利用污泥填料制备多个桉树有机无机产品，并与较高含量的桉树无机专用肥料进行对比研究。试验设计6个处理：CK(无施肥处理)、无机肥料处理C、有机无机肥料处理4个即O1、O2、O3、O4，每个处理4个重复。O3与O4氮、磷、钾大量营养元素及有机质养分含量相同，但O4处理微量元素B、Zn含量是O3处理的2倍。

表2 试验处理肥料养分含量情况

于2017年8－12月分5次测量土壤养分值、树高。由于早期林地无法测量胸径，因此于2017年11－12月和2018年4月分3次采集胸径数值。

2 结果与分析

2.1 桉树树高与胸径

2.1.1 桉树树高

桉树树高与胸径是桉树林地丰产最重要的指标。选定最后一次(2017年12月13日)树高测量值进行统计分析。由图1可知，O1处理、C处理的桉树树高生长表现最为优异，分别为4.88 和4.65 m；树高的增量也以O1处理、C处理表现最为优异，比处理前分别增长3.02和3.03 m。结果表明，矿质营养元素对桉树生长具有显著促进作用，利用污泥处置副产物作为有机填料，使配方的有机质含量达到20%，可以显著提高桉树的树高，这可能是激发效应提高矿质养分的利用率导致的。

图1 桉树树高与树高增量

2.1.2 桉树胸径

由图2可知，以O4处理、O1处理、C处理对桉树胸径生长表现最为优异，分别到5.33、5.3和5.28 cm；O2处理次之；O3处理最差，仅为4.5 cm。

研究胸径差值曲线(胸径差值=第N胸径值−第(N-1)次胸径值)可以发现(图3)，尽管O4处理桉树胸径在120 d时显著低于C处理、O1处理，但在施肥后4 ~ 8个月之间，O4处理胸径增长速度加快，可能是微量元素的促进使其快速生长。

图2 试验结束后桉树胸径

图3 桉树胸径差值曲线

2.2 土壤养分

2.2.1 土壤有机质

由图4可知，各处理土壤有机质含量均出现先增高后降低的变化趋势。施肥60 d(10月份)后土壤有机质变化趋势平稳，含量差异不明显。

2.2.2 土壤碱解氮

研究结果表明，随着时间延长土壤碱解氮含量呈现出先增高后降低再增高再降低的趋势(图5)。这是植物生长与肥料养分释放共同作用的结果。60 d后，土壤碱解氮养分迅速下降，但在120 d时，O1处理土壤碱解氮含量明显高于其他处理。

图4 土壤有机质曲线

图5 土壤碱解氮曲线

2.2.3 土壤速效磷

研究结果表明，多数试验处理速效磷的变化曲线与有机质的变化曲线并不一致(图6)。这可能与土壤中有机质的分解可以释放大量的磷元素有关，而其累积过程则与磷元素结合密切相关[11-12]。O1处理、O2处理的曲线被发现在在前10 d有短暂的上升，这与肥料中的有机质活化了肥料的磷元素密切相关。

图6 土壤速效磷曲线

2.2.4 土壤速效钾

试验结果表明(图7)，各处理土壤速效钾的趋势变化较一致，即呈现出先降低后增高再降低后增高的波动趋势。这与土壤有机质含量大致相反，说明在土壤中的钾元素亦受土壤有机质分解的影响，其影响结果与土壤速效磷的结果相似。

图7 土壤速效钾曲线

3 结论

(1) 本试验结果表明，O1处理、C处理对桉树的树高与胸径表现效果最好。表明利用污泥填料作为有机原料制备新型肥料，可有效提高矿质营养元素的利用率，对桉树生长也有显著促进效应。

(2) 当有机质增加到20%时(O1处理)，桉树早期的生长效应会明显高于含有机质15% ~ 18%的试验处理，这可能是有机质处理增加根际微环境碳源，改变根际微环境碳氮比，引发激发效应所致[13]。在实际生产中可降低无机矿质养分的填充，以降低生产成本。

(3) 比较O3处理、O4处理配方的研究发现，增加微量元素对桉树冬后快速恢复生长具有明显效果，这可能与土壤在冬季更容易缺乏硼、锌等微量元素相关。

[1] 祁述雄.中国桉树:第2版[M].北京:中国林业出版社,2002.

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[6] 王涛,许传银,林阳,等.沈阳市污水处理厂1000t/d污泥处理工程设计[J].中国给水排水,2013,29(16):36-39.

[7] 宋永刚,陈涵,王宇峰,等.郑州市污泥堆肥处理工程的设计[J].中国给水排水,2009,25(6):41-43.

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Study onPlantation Development Following Application of Fertilizer Based on Sludge Disposal By-products

SHANG Weihui, REN Yuanyuan

()

A new type of organic-inorganic fertilizer forplantations was prepared using by-products of sludge disposal, combined with inorganic nitrogen, phosphorus, potassium and trace elements. The effects of this new fertilizer on both the growth ofplantations and soil nutrients were studied and the results showed: (1) using a sludge filler to prepare fertilizer comprising a combination of organic and inorganic raw materials can effectively improve the utilization rate of inorganic nutrients with significant impacts on subsequentheight and DBH growth of. (2) When the organic matter in the compound fertilizer is increased to 20%, it can improve the nutrient utilization rate and promote the growth of. (3) Higher levels of microelements have obvious effects on growth ofafter winter.

sludge disposal; new fertilizer;; soil nutrient

10.13987/j.cnki.askj.2020.01.003

S141.6

A

国家重点研发计划课题(2016YFD0600502)；肇庆市科技计划项目(2018K019)

尚卫辉(1981－ )，男，硕士，农艺师，从事农业、固废综合利用的研究，E-mail:shangweihui@163.com

任园园(1984－ )，女，硕士，农艺师，从事农业、环境科学研究，E-mail:17919569@qq.com