文摘

土地应用有机固体(SS)会导致形成的表层土壤中磷(P)。土壤P特性的变化可能是评估等温吸附线和连续的分离技术。Haplorthox样品收集从玉米种植了两年田间试验,经过两个应用程序的党卫军圣保罗州起源于两个城市,巴西。党卫军应用程序添加了一个共有125、250、500、1000和2000公斤公顷⁻¹在该地区的P。执行吸附等温线和获得P最大吸附能力()和结合能、土壤样本提交增加P浓度的解决方案,直到达成平衡。连续的分离是由与CaCl顺序提取₂,NaHCO₃盐酸、氢氧化钠、HNO₃+ HClO₄(剩余)。除了这两座城市的有机土壤减少朗缪尔方程获得的结合能。党卫军的添加改变了土壤中P分数分布通过增加不稳定的分数(P-CaCl₂和P-NaHCO₃)和适度不稳定的分数(P-NaOH)的11.2%和20.3%,分别在损害最抗P的分数。

1。介绍

可持续的选择(SS)起源于处理有机污水处理厂是使用作为土壤改良剂或植物的营养来源。然而,高SS利率可能会增加土壤过量的磷(P),后果之一是环境污染的风险增加P运输肤浅的水库,由于P可以弱,这些肤浅的土层,在降雨径流。此外,表层土壤P浓度已经相关运动犁层和瓷砖流(以下1]。最近,Gebrim et al。2]通过概要文件可以观察到P浸出显著在高度风化的土壤,在残余P是积累历届作物,特别是家禽粪便作为肥料应用。

有用的参数监测的增加土壤中P可用性是吸附能力和P主要分布在土壤分数。土壤有机残留物的应用程序可能涉及在土壤磷吸附能力的变化。根据Reddy et al。3),应用有机废物增加可溶性P和减少土壤的磷吸附能力,这些参数直接关系到动物粪便的加载率。肥料P的溶解度的积极作用是由于添加可溶性无机P和矿化的有机废弃物分解,这可能饱和吸附网站。或其他一些有机酸在残渣分解时释放可能与P在土壤固相吸附网站相同,减少和铁和铝元素固定或形成稳定复合物,从而阻止由他们(P保留4]。然而,据推测频繁党卫军除了可以增加土壤有机质含量与土壤的能力正相关保留P [5]。

吸附等温线可以有效检测这样的改变。这种技术由P-enriched混合解决方案与土壤样品,在恒定的温度和离子强度,图形绘制由土壤和P P量,这些仍在解决方案。尽管渐近曲线产生,可以通过方程描述,如弗朗缪尔。朗缪尔方程能够更好地提供估计的最大P吸附和土壤的吸附强度,固有参数决定的速度通过土壤P运动(6]。朗缪尔方程在其最简单的形式假定只有单层吸附,因此往往大大低估了P吸附最大但收益率估计吸附强度代表总人口的平均吸附网站(6]。胡佛et al。(7)提出,衡量一个合理的P吸附最大,应该使用“两个表面”朗缪尔方程。这个方程假设吸附网站的总数可以分为两个群体,一个亲和力比另一个更大的。根据这些作者,这个方程的应用研究的磷素在土壤中的吸附透露在土壤成分的相对效应方面,包括P化肥和粪肥应用率和土壤肥力。

党卫军除了土壤后,P物种存在于物质会以不同的方式作出反应,根据土壤化学、物理或生物特征,直到稳态平衡。这种动力可以通过评估主要土壤中的元素重新分配分数。因此,顺序分离是一种重要的工具,一旦它是基于器亲和力与一个特定的土壤P物种。Heddley等的方法。8),例如,能够识别四个主要P分数:(a)不稳定的P (P可榨出的由NaHCO阴离子树脂+ P可榨出的₃);(b)适度不稳定P(由氢氧化钠可榨出的);(c) P绑定到Ca(盐酸可榨出的)和(d)残余P (nitric-perchloric酸消化后确定)。

在巴西,几乎没有关于学生的信息对土壤P动力学的影响。因此,任何新的信息量化和/或识别的一些土壤P动态步骤将相关改善实际建议的有效性和安全性党卫军在农田中的应用。

这项工作的目标是评估,通过吸附等温线,还可能改变土壤磷吸附能力和P之间的再分配主要评估分数的氧化土连续两个污水污泥的应用。

2。材料和方法

土壤样本收集从一个长期实验场的条件下,在一个Haplorthox区域(瘠薄红黄氧化土)“巴西农业研究公司”的实验台,在Jaguariuna(22°41′年代;47°06 W′Gr。海拔570米),圣保罗,巴西,后两个党卫军添加。一些土壤的化学和物理特性前党卫军添加表1。有机质(OM)是由比色过程中,消化后的样品与硫酸和重铬酸钠溶液与标准曲线比较阅读准备与先前分析土壤样本Walkley-Black的方法(9]。土壤pH值(1:2.5固体/解决方案比)CaCl决心₂0.01摩尔L⁻¹解决方案。在同一悬挂,SMP缓冲pH值测量,这个值,潜在的酸度是评估(10]。磷(P)、钙(Ca)、(毫克),镁和钾(K)离子交换树脂从土壤中提取的过程中,16个小时后摇晃。P是由比色法、K火焰光度法,钙和镁的原子吸收分光光度法(11]。的值之和基地(S),阳离子交换量(CEC),和百分比基本饱和(V)计算。Oxalate-extractable铁和铝是通过提取oxalate-oxalic酸铵(12)确定P与无定形铁氧化物和艾尔。物理分析根据Camargo et Al。13]。分散后的液体比重计法用于粒度分析混合物为0.015摩尔L⁻¹(纳波₃)₆·娜₂L O和0.1摩尔⁻¹氢氧化钠在一夜之间摇晃。体积密度决定在76毫米×76毫米直径原状土芯(14]。

agroenvironmental的主要目的是评价影响造成的连续党卫军应用程序之前玉米(玉米l,CATI AL 30 cultivar) cropping. Hence, in order to evaluate the environmental impacts, such as heavy-metal phytoavailability and accumulation in soil and nitrate leaching, biosolids were also applied in higher amounts than the recommended for optimal crop growth. Biosolids from the cities of Barueri and Franca, both from the State of São Paulo, were used in the experiment. Some SS characteristics are presented in Table2。氮测定原始SS-samples采用凯氏法(蒸汽蒸馏),organic-C是由滴定分析在蒸煮器块重铬酸消化后,根据Raij et al。15]。磷、硫、钙、镁和钾分析根据美国环保署的建议(sw - 846)方法。3051年(16)K火焰光度法,通过icp - aes和其他元素。湿度是由质量损失60°C和SS样例pH值是确定水提取物(1:5)。

实验由十二个治疗在随机完全区组设计三个复制,在36块,每个情节的长度20米和10米宽。研究治疗方法:两个控制(没有N, P, K应用);两个矿物为作物施肥推荐(46公斤N公顷⁻¹作物和90公斤N公顷⁻¹第二作物;37公斤P ha⁻¹和56公斤K公顷⁻¹在两个作物)[17];四个治疗SS的城市语言,四个治疗SS微星的城市。污水污泥处理应用基于N浓度提供相同数量的N的矿产对玉米的施肥推荐;2,4,8倍的N推荐用量对玉米作物。计算污泥利率进行N的函数用于植物和计算公式 Kjeldahl-N:总氮(毫克公斤吗⁻¹),NH₃n:氮氨(毫克公斤⁻¹),硝酸- n:氮(毫克公斤⁻¹),- n:亚硝酸盐氮(毫克公斤⁻¹),MF:矿化分数(30%)、耗氧消化污泥。

补充K与污水污泥申请治疗,必要时。湿污泥成立于1999年4月至1999年12月。这是toss-distributed总面积的实验计划和整合的深度与旋转耙20厘米,播种前3 - 4天。

P量在每个基于SS党卫军率计算总P含量添加后两个党卫军的应用程序。治疗应用是:FC =控制没有党卫军(SS的情节的语言);公元前=控制没有党卫军(SS的情节从微星);FP1 FP2, FP4 FP8 = 125, 250, 500,和1000公斤公顷⁻¹Franca-SS P的应用程序;BP2、BP4 BP8, BP16 = 250, 500, 1000,和2000公斤公顷⁻¹Barueri-SS P的应用程序;FNPK BNPK =矿产受精的阴谋。

收集土壤样本在0-20厘米深度,第二个玉米收获后,风干和通过2毫米筛。土壤磷吸附的文章,3 g的样本每个SS -阴谋使用0,125 (FP1), 250 (BP2), 500 (FP4), 1000 (FP8)和2000 (BP16)公斤公顷⁻¹P是平衡的50毫升离心管30毫升为0.01摩尔L⁻¹CaCl₂解决方案包含0、5、10、15、30、60、100和250毫克L⁻¹p .两滴甲苯被添加到从微生物污染保护解决方案。六天期间,解决方案都摇动了30分钟一天三次。最后,管在577 g×15分钟离心机分离浮在表面的固体材料,和P决心在暂停18]。P在平衡解决方案之间的差异和P添加由土壤磷吸附的数量。代表的吸附等温线线性的吸附P和平衡解决方案之间的关系,建立与获得的结果与所有P浓度。吸附的优点是计算简单的(单层)朗缪尔方程,使平均P这些纤维的吸附强度(6), 在哪里是P,这些(毫克公斤⁻¹),是吸附强度(L毫克⁻¹P),是P的最大数量,这些为单层P吸附(毫克公斤吗⁻¹),是在溶液中P的浓度(毫克L⁻¹)。

总磷吸附最大(:毫克公斤⁻¹)计算P吸附最大值(的总和和)的两个表面朗缪尔方程(19]。两个表面的朗缪尔方程, 在哪里是P,这些(毫克公斤⁻¹),和的吸附能力是第一和第二吸附层(L毫克⁻¹P),和的最大数量的P,这些是两个吸附层(毫克公斤吗⁻¹),是在溶液中P的浓度(毫克L⁻¹)。

的顺序分离是基于法Heddley et al。8由隋)、修改[20],还与以下修改:0.01摩尔L⁻¹CaCl₂解决方案而不是H₂在1073×g O,离心5°C,通过绘画纸41论文(20 - 25和过滤μ0.22米)代替μm。样本选择只有从微星SS治疗添加0,250 (BP2), 1000 (BP8)和2000 (BP16)公斤P ha⁻¹。整除的0.5 g的每个样本提交nitric-perchloric消化来确定总P (Pt)浓度的电感耦合等离子体原子发射光谱(icp - aes)。另一个平等整除样本被转移到50毫升离心管和提交P提取使用序列提取解决方案:30毫升0.01摩尔L⁻¹CaCl₂解决方案;30毫升0.5摩尔L⁻¹NaHCO₃(pH值8.2);30毫升0.1摩尔L⁻¹氢氧化钠;30毫升1.0摩尔L⁻¹盐酸。每个土壤溶液混合16小时,动摇了离心机在3000克15分钟,透过绘画纸41滤纸。无机磷(π)是由比色法描述墨菲和莱利18),有机磷(Po)是由Pt和π的区别在相同的提取。最后提取液后,土壤残渣留在每个离心管提交nitric-perchloric消化和P含量由icp - aes决定。

这个过程的连续分离允许识别四种P对固相绑定:(a)不稳定或生物P, CaCl提取₂解决方案和NaHCO₃解决方案;(b)化学吸附或适度不稳定π和Po(绑定到铁、铝氧化物)由氢氧化钠溶液提取;(c) P(绑定到Ca)提取盐酸溶液;(d)残余P。

朗缪尔单层方程进行评估的基础上,回归系数的统计显著性。

3所示。结果与讨论

从两个城市污水污泥添加(语言和微星)减少土壤磷吸附能力在所有利率进行调查(数字1(一)和1 (b))。这种行为预期自党卫军通常包含水溶性P [21),这里的学生测试了超过0.3%的总P [22)和一个C: P比值小于10023]这也有利于减少P吸附释放更多的进入土壤溶液由于有机P矿化。伯顿和普拉特21)使用等温线评价四种不同的有机材料的增加率的影响(包括学生)两个土壤的磷吸附容量和得出结论,学生减少P吸附更有效地比其他材料。

朗缪尔回归方程的线性形式提出了一个重要 对于所有SS率应用表明吸附现象充分描述这个等温线(表3)。P吸收最大值从1130到1008毫克公斤不等⁻¹结合能也变化从0.148到0.072毫克⁻¹为控制和治疗2000公斤公顷⁻¹分别为(表3)。这两个和结合能值减少由于土壤SS公司,但这种影响是线性的残留物来自微星。虽然土壤通常与土壤有机质含量呈现出正相关(5),添加有机残留土壤、肥料等,使逆效应减少P吸附与增加可用性植物(24]。减少吸附机制极大值和亲和常数有机修正案包括竞争在矿化过程中产生的有机酸的相同站点的P固定和可交换的Al的络合有机酸(4,25,26]。此外,污水污泥含有无机配体等可复杂的交换铝和金属如钙和镁可能形成可溶性复合物与P在土壤溶液,从而防止P固定由铝或铁(27]。

只有最高的治疗P输入(2000公斤公顷⁻¹L)的阈值达到0.07毫克⁻¹麦克道尔提出的et al。1),即土壤小于这个值为粘结强度提高P在地下流动的损失。自从推荐党卫军率8倍小于最高率测试(125公斤公顷⁻¹和250公斤哈哈⁻¹语言和微星城市,职责),这表明SS推荐的量玉米可能被视为安全的潜在来源P在地下流动损失,但它应该是连续监测后党卫军的应用程序。

P(毫克公斤的数量⁻¹)与0.2毫克平衡P L⁻¹(P_0.2从每个等温线方程(表)计算3)范围从32,49到14,31毫克公斤⁻¹为控制和治疗2000公斤公顷⁻¹,分别。在P P这些纤维的数量_0.2平衡的解决方案是通过增加利率下降的学生来自城市和显著减少这些修正案的比率最高。污水污泥从语言要求P达到P添加量的两倍_0.2在平衡解决方案相比,污泥从微星(500到250公斤公顷⁻¹),这表明后者是更有效保持P在土壤溶液中。

微星的党卫军城市应用于土壤改变了P分布在研究P分数(表4)。由CaCl磷提取₂显著增加只以P 2000公斤公顷的速度⁻¹。P利率应用SS / P几乎没有影响_o NaHCO₃。相对价值,这个P分数从10.8下降到4.9%,只要P利率从250公斤公顷增加⁻¹2000公斤哈哈⁻¹(表5)。这个明显的小P的变化_o-NaHCO₃分数可能可能归因于一个强烈的有机P矿化可能导致增加Pi-NaHCO₃分数从9.1%(控制图)到18.1%(最高税率ha - 2000公斤⁻¹)。由隋等也发现类似的结果。20.人建议P_o-NaHCO₃分数可能负责Pi-NaHCO额外增加₃分数。然而,警_o从P_o-NaHCO₃分数也可以吸附铝和铁氧化物,有利于增加P_o氢氧化钠分数从1.5%到11.3%(表5)。

与任何其他P分数相比,P作为学生添加氢氧化钠的贡献比例最为明显,说明了P亲和力铁、铝氧化物,主要见于氧化土的关系。化学吸附P观察所有SS治疗的增加可能是由于可溶性无机磷添加添加了有机残留物和P矿化有机P [28]。自从氢氧化钠萃取剂移除一个P分数与无定形和结晶和艾尔铁磷酸盐(29日,30.),增加学生似乎对土壤磷吸附产生重大影响,吸附等温线(图显示的1 (b))。

加入党卫军P-HCl增加分数,但它不是成正比的党卫军。Novais和史密斯31日)建议低P的变化HCl分数随着P率应用于土壤可以绑定到Ca在P没有任何重要的作用动力学的风化酸性土壤,而不是自然磷酸盐处理P源。在这些土壤,穷人磷酸钙含量可能是决定HCl-extractable P量的主要因素。以类似的方式,Rheinheimer[32]观察到两个氧化土P提取与1.0摩尔L⁻¹盐酸(树脂后,0.5摩尔L⁻¹NaHCO₃L和0.1摩尔⁻¹氢氧化钠与连续拔牙拔牙)并没有改变。

党卫军对土壤P物种分布的影响,增加可用性的元素,可以观察到的变化发生在三个P分数:(a)不稳定的分数由P表示CaCl₂+ PNaHCO₃从13.2%上升(控制)总额的24.4% P;(b)的化学吸附P或者适度不稳定部分建议由鲍曼和科尔[30],由P表示形式中提取0.1摩尔L⁻¹氢氧化钠从9.6%上升(控制)总额的29.9% P;因此,(c)最耐残余P分数从73.4%下降41.4%(图(控制)2)。剩余的再分配P更不稳定的形式也观察到Barcellos [33]在一个eutroferric红色砖红壤SS与连续应用程序修改。

4所示。结论

(1)土壤有机应用程序降低了土壤P吸附导致增加平衡的解决方案。

(2)正相关,P氢氧化钠提取的总P添加为党卫军建议减少土壤P吸附主要是由于化学吸附无定形和结晶和艾尔菲。

(3)添加有机固体残改变了土壤中P分数分布,有利于P可用性植物及其geoavailability通过增加不稳定的分数(P- - - - - -CaCl₂和P- - - - - -NaHCO₃)和适度不稳定的分数(P- - - - - -氢氧化钠)分别为11.2%和20.3%,在损害最抗P的分数。