聚丙烯酰胺(PAM)是污水處理過程中常用的一 種有機高分子絮凝劑,污泥是污水處理過程中的 必然產物。隨著工業和生活污水排放量越來越大, 污泥越來越成為嚴重的環境和社會負擔。絮凝劑 又稱沉降劑,是一類可使液體中不易沉淀的固體 懸浮顆粒(粒徑10-M0-7 cm)凝聚、沉淀的物質% 目前實際使用的絮凝劑,以無機的聚合氯化鋁和 有機合成的PAM最廣泛。用PAM進行污泥脫水, 以減少污泥量是十分現實的,也有較好的經濟效 益和社會效益但PAM在污泥中的殘留量也很 大。我國目前在該領域的PAM消費量僅為美國的 19%,市場潛力還很大。污泥有機質含量高,并且 含有農業生產所需的豐富的氮磷鉀等養分。污泥 農用投資少,能耗低,運行費用低,其中有機部 分可轉化成土壤改良劑成分,因此污泥土地利用 被認為是最有發展潛力的一種處置方式[\這種污 泥利用方式減少了污泥對人類生活的潛在威脅, 既處置了污泥、又恢復了生態環境。因此,污泥 農用使環境污染物變廢為寶,對減少對環境的污 染和對生態的破壞,有著非常重要的意義。
對在污泥中殘留的聚丙烯酰胺是否會對作物生 長和產量產生影響的研究,目前國內報道較少w。 因此本試驗研究絮凝劑聚丙烯酰胺對土壤性質及玉 米生育性狀和產量的影響,以期為污泥農業利用提 供理論依據。
1材料與方法
1.1試驗設計
試驗于2005年5月在東北農業大學香坊農場 試驗田進行,供試玉米品種為龍丹13;供試土壤 為黑土,土壤基礎肥力為:有機質3.31 fkg-1,速 效氮168 mg‘kg-1,速效鱗19.8 mg kg_1,速效鉀 107.6 mg.kg-1,pH 6.37。大豆施常規化肥尿素75 kg•hm-2,磷酸氫二銨150 kg•hm-2。試驗設4個處 理(見表1),3次重復,隨機區組排列。2005年5 月7日開始播種,2005年10月5日收獲。小區面 積42 (壟寬0.7 m,壟長15 m,每隔25 cm播種 2~3粒玉米種子,每小區4壟),采用人工播種方 式,常規田間管理。
種植前,各處理的含水率相差不大,但在種 植后,由于蒸發損耗,各處理土壤含水率隨時間 的延長都呈降低趨勢,但施用PAM的土樣含水 率都高于對照,且PAM濃度越大,土樣含水率 越高。PAM1、PAM2、PAM3分別比CK高出 5.2%、5.5%和5.8%〇表明PAM可以增加土壤含 水率,具有一定的保水功能,PAM不僅可以迅速 吸收水分,降低水分滲出量,而且其親水基團易 吸附水分子,使水分不易蒸發,可以起到保水作 用〇
2.1.2不同農度PAM對土壤容重的影響
土壤容重指在自然結構狀況下,單位體積土壤 的重量,是反映土壤緊實狀況的物理參數。一般來 講,土壤容重小,表明土壤比較疏松,孔隙多;反 之,土壤容重愈大,表明土壤緊實,結構性差,孔 隙少。適宜的容重使土壤具有合適的氣液固三相 比,可以提高土壤的農學價值。不同處理土壤容重 的變化見圖2。
PAM可以通過創建和穩定水穩性團聚體以及 對肥料元素吸附兩方面的作用來加強土壤對肥料的 吸附和保持,抑制肥料元素流失,提高肥料利用 率。同時,土壤的毛管水量會增加,也會為作物的 生長提供相應的水分。本試驗測得玉米種植前后孔 隙度見圖3。在土壤中施加PAM可以提高土壤孔 隙度,并有隨PAM施用量增加孔隙度增加的趨勢。 而且各處理播種后的土壤孔隙度均比收獲前的土壤 孔隙度高。
2.1.4不同濃度PAM對土壤團粒結構的影響
聚丙烯酰胺是一種高分子聚合物,它具有平面 網格和立體網格結構,并極易溶于水。當其溶解于 水,并與土壤顆粒發生作用時,能夠改善土壤結 構,增強土壤水穩性,提高土壤抗水蝕能力。本試 驗測得組成土壤團粒結構各顆粒所占比例見圖4。 各處理間的土壤顆粒占總量的比例沒有明顯的差 別,可能是因為只經一個作物生長期,PAM對于 土壤團粒結構作用不明顯。
在玉米的苗期,CK與3個PAM的株高無明顯 的差異,到了拔節期開始出現了變化,PAM2生長 較慢,而拔節期-吐絲期期間PAM2生長加快,直 至成熟期。其它兩個PAM生長速度都髙于CK。到 了成熟期3種濃度的PAM的株高都略高于CK。經 PAM處理的玉米株高較CK均有不同程度的提高。 在玉米發育期內,由于PAM改善了土壤水分養分 狀況,減緩了作物的水分脅迫,保證了作物的水分 供應,從而對玉米株高具有一定的促進作用。
隨PAM濃度的增加,玉米的百粒重、穗長、 穗粗和穗重都隨之略有增加,但不同濃度的PAM 對玉米的百粒重、穗長、穗粗和穗重影響不大。不 同濃度PAM的產量都要比CK髙,增產率分別為 4.6%、4.2%和4.4%。對4個處理的玉米產量依照 新復極差法(LSR)進行方差分析,不同濃度PAM 及CK處理間差異不顯著。
3結論
隨PAM施用量的增加,土壤含水率增加、容 重減少。在玉米生育期內,適當濃度的PAM對玉 米株高具有促進作用。不同濃度PAM對玉米百粒 重、穗長、穗粗和穗重無明顯影響。其產量都略比 CK高,經方差分析,3個不同濃度的PAM的產量與CK之間差異不顯著。