【摘 要】
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近年来,城市化进程中所产生的大量建筑垃圾肆意侵占城市周边优质农田,导致原本高产的优质农田被荒废。开展被建渣堆彻的废弃农田复垦时往往会出现土壤质量低劣、土壤肥力低下、地力受损等问题,无法满足农作物生长的营养需求。依靠短期内大规模施用化学肥料提升土壤肥力的手段在“双减”政策要求下,已无法满足绿色农业清洁生产需要。为了既实现建渣荒废农田复垦,又满足农业绿色清洁生产,本研究选择肥效期更长、改善土壤环境质量
【基金项目】
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成都市重点研发支撑计划课题(2020-YF09-00023-SN);
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近年来,城市化进程中所产生的大量建筑垃圾肆意侵占城市周边优质农田,导致原本高产的优质农田被荒废。开展被建渣堆彻的废弃农田复垦时往往会出现土壤质量低劣、土壤肥力低下、地力受损等问题,无法满足农作物生长的营养需求。依靠短期内大规模施用化学肥料提升土壤肥力的手段在“双减”政策要求下,已无法满足绿色农业清洁生产需要。为了既实现建渣荒废农田复垦,又满足农业绿色清洁生产,本研究选择肥效期更长、改善土壤环境质量更温和的有机肥和微生物菌肥对复垦建渣废弃农田土壤进行肥力提升和质量改良,对实现建渣废弃农田绿色清洁生产和安全利用具有重要现实意义。试验设置1个复混肥对照组(CK)、3个有机肥处理(OF)和3个微生物菌肥处理(MF),探讨不同施用量有机肥和微生物菌肥对复垦建渣废弃农田土壤环境质量、土壤肥力提升的效果,并通过分析相应小麦的产量、品质和重金属健康风险,探究有机肥和微生物菌肥对复垦建渣废弃农田土壤安全利用的可行性,为成都郊区复垦建渣废弃农田的土壤肥力提升和安全利用提供理论依据。主要研究结果如下:(1)施用有机肥和低施用量的微生物菌肥均对土壤p H值无显著性影响,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有效铁、有效锰、有效锌、有效钼含量均随有机肥和微生物菌肥施用量的增加而增加,且同等施用量微生物菌肥对土壤基本理化性质的提升效果均优于有机肥。有机肥处理中,有机肥施用量为22500 kg/hm~2对土壤肥力提升效果最佳。所有处理中,微生物菌肥施用量30000 kg/hm~2对土壤基本理化性质改良和土壤肥力提升效果最佳,土壤肥力指数较CK对照组处理提升42.7%。(2)有机肥和微生物菌肥均可以在改善小麦籽粒物理品质的同时提高小麦产量,在施用量为15000 kg/hm~2有机肥时小麦各物理指标及产量的提升效果均优于微生物菌肥处理,但相差不明显。在施用量为22500 kg/hm~2和30000 kg/hm~2时,微生物菌肥处理对小麦各物理指标及产量的提升效果均明显优于有机肥处理。营养品质方面,有机肥处理可以显著提升小麦还原糖含量,微生物菌肥则在提升小麦蛋白质含量方面较突出。有机肥施用量在15000 kg/hm~2时,小麦的Ca、Mg含量均有显著提升;微生物菌肥施用量在15000 kg/hm~2时,小麦的Ca、Mg、Fe、Mn含量均有显著提升。在微生物菌肥施用量30000 kg/hm~2时,小麦产量和品质的综合提升效果最佳。(3)各处理下土壤重金属含量均未超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618-2018)的筛选值,内梅罗污染指数值均小于0.7,尚属于安全等级,可作为农业清洁生产用地。随着微生物菌肥施用量增加,土壤As、Hg、Pb含量持续上升,长期施用可能会带来土壤Hg污染的潜在风险。在施用量为15000 kg/hm~2下,有机肥对小麦籽粒Cr、Pb、Ni含量增加明显,微生物菌肥对小麦籽粒Hg、Cr、Pb含量增加明显,但随着施用量的增加,小麦籽粒各重金属含量均呈现逐渐降低趋势。根据健康风险评价结果,各处理下小麦重金属含量均不存在健康风险,小麦成年人TTHQ(Total Target hazard quintet,总目标危害系数)指数除CK处理外,均属于可接受水平(TTHQ≤1.0)。有机肥较微生物菌肥在降低小麦籽粒富集重金属方面具有更好的效果。(4)采用灰色关联法对不同有机肥施用下“小麦-土壤”综合效益进行评价,表明有机肥和微生物菌肥均能有效提高“小麦-土壤”系统的综合效益,且微生物菌肥施用量30000 kg/hm~2时效果最佳,其灰色关联度较CK处理提升了41.6%。综上所述,在成都郊区建渣复垦废弃农田土壤施用有机肥和微生物菌肥均能在提升土壤肥力、改良土壤环境质量的同时提高小麦的产量、改善其品质,并实现安全绿色利用。综合土壤肥力提升、农田产出及健康风险等方面考虑,推荐施用微生物菌肥30000 kg/hm~2为成都郊区复垦建渣废弃农田土壤肥力提升及安全利用的最佳方案。
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