一種染料副產(chǎn)品作水溶肥原料的應(yīng)用研究

李樹亮　曾路生　梁斌　李俊良

摘要：通過盆栽試驗(yàn)探究染料副產(chǎn)品作為肥料對(duì)油菜生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明：在等氮量情況下，施用染料副產(chǎn)品與硫酸銨在油菜的生物量、葉面積、株高、根長(zhǎng)和葉綠素含量等方面沒有顯著差異，都高于空白對(duì)照處理。基施條件下，施用硫銨和染料副產(chǎn)品較空白對(duì)照產(chǎn)量分別增加3.25倍和2.73倍；噴施條件下，施用硫銨和染料副產(chǎn)品較空白對(duì)照產(chǎn)量分別增加97.1%和76.5%；施用染料副產(chǎn)品還可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤中其它養(yǎng)分含量。

關(guān)鍵詞：染料副產(chǎn)品；水溶性肥料；油菜；生物量；土壤養(yǎng)分

中圖分類號(hào)：S145.2+X788文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2014）12-0063-04

染料廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、印染和化妝品等行業(yè)，2010年我國染料產(chǎn)量達(dá)75.6×104 t，而在染料的生產(chǎn)、使用過程中約有（7.6～15.1）×104 t染料以廢水的形式直接進(jìn)入水體環(huán)境[1]。染料廢水具有色度大、有機(jī)污染物含量高、鹽分高、生物降解性差等特點(diǎn)[2～4]，且染料正朝著抗光解、抗藥物、抗生物氧化的方向發(fā)展，染料廢水的處理難度日趨加大。目前處理染料廢水的方法主要有臭氧處理法、光降解法、混凝/絮凝處理法、生物處理法、膜過濾法和吸附法等[5，6]，單一依靠常規(guī)處理工藝很難達(dá)到理想效果，可以考慮從農(nóng)業(yè)利用的角度處理廢棄物，如薯類淀粉廢水和味精生產(chǎn)廢液的農(nóng)業(yè)利用[7，8]。由于染料廢液中通常包括一些對(duì)作物生長(zhǎng)必需或有用的營養(yǎng)成分，尤其是氮元素含量較高，可作為水溶肥氮源進(jìn)行利用。水溶性肥料比起氮、磷、鉀單質(zhì)肥和復(fù)合肥來講，是個(gè)小產(chǎn)業(yè)，但水溶性肥料具有節(jié)水、節(jié)肥、省工、增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[9，10]，具有較大的市場(chǎng)空間，但是價(jià)格過高和技術(shù)設(shè)施不配套[11]不利于水溶肥的發(fā)展應(yīng)用。水溶肥推廣需要與技術(shù)服務(wù)密切結(jié)合[12]，節(jié)水農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，不僅為水溶性肥料的發(fā)展創(chuàng)造了條件，同時(shí)對(duì)肥料的溶解性提出更高要求，因而選擇的水溶肥原料應(yīng)滿足養(yǎng)分含量高、溶解性好、雜質(zhì)少、電導(dǎo)率低等要求。本試驗(yàn)研究了染料廢棄物作肥料對(duì)油菜生長(zhǎng)的影響，以期為探索染料廢棄物資源再利用、化廢為寶提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)玻璃溫室中進(jìn)行。供試油菜品種為蘇州青油菜（Brassica campestris L.），由青州市東方蔬菜研究所提供。 供試土壤為河潮土，母質(zhì)類型為花崗巖，有機(jī)質(zhì)含量為4.06 g/kg，全氮0.30 g/kg，堿解氮35.95 mg/kg，速效磷 7.56 mg/kg，速效鉀74.37 mg/kg，pH值為6.99。

肥料為硫酸銨（AS，分析純）和染料廢料試樣（代號(hào)NOL），其中NOL結(jié)晶體物質(zhì)呈深棕色，是一種生產(chǎn)染料的副產(chǎn)品，由染料廠廢水通過高溫蒸發(fā)結(jié)晶制得。用蒸餾水稀釋250倍后pH值為5.21，EC值為55.3 μS/cm；常溫下NOL的溶解度為0.85 g/mL水，對(duì)其進(jìn)行全面的養(yǎng)分測(cè)試，主要養(yǎng)分含量如表1所示，除含有大量的氮素養(yǎng)分，其他營養(yǎng)元素含量很小可忽略不計(jì)，重金屬元素含量符合水溶肥國家標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求，具備肥料的營養(yǎng)特性。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，分別為：不施肥（CK）；基施硫銨（AS）；基施試樣（NOL）；噴施清水（CK）；噴施硫銨（AS）；噴施試樣（NOL）。采用塑料盆栽種，重復(fù)4次。每盆裝風(fēng)干土2.5 kg，基施試驗(yàn)各處理的肥料與土充分混勻后裝入盆中。于9月17日播種，每盆5株，各處理其他管理措施相同。噴施試驗(yàn)于10月4日開始，采用噴霧裝備進(jìn)行噴霧，基本達(dá)到葉片正反兩面濕潤無滴漏。油菜分別在生長(zhǎng)30 d與生長(zhǎng)50 d時(shí)測(cè)定葉綠素含量。在油菜生長(zhǎng)期間，定期適量澆水，11月8日收獲，測(cè)定株高、根長(zhǎng)及其鮮、干重。

油菜收獲后采集土壤樣品，每盆取3點(diǎn)，均勻采樣。土樣采回后混勻、風(fēng)干、磨碎過篩，備用。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

染料廢料試樣養(yǎng)分測(cè)試采用肥料國家標(biāo)準(zhǔn)或農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法（NY/T 1977-2010、NY/T 1117-2010和NY/T 1974-2010），供試土壤的物理化學(xué)性質(zhì)用常規(guī)方法測(cè)定[13]，葉綠素含量用SPAD-502葉綠素儀法測(cè)定，株高、根長(zhǎng)用直尺測(cè)量，葉面積采用系數(shù)法進(jìn)行測(cè)定[14]。

采用Microsoft Excel和DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與圖表制作。

2結(jié)果與分析

2.1不同處理對(duì)油菜生長(zhǎng)的影響

由表2可看出，在整個(gè)生長(zhǎng)期，油菜葉面積、株高和根長(zhǎng)均是施用硫銨與施用試樣的處理較對(duì)照都有不同程度的增加，基施處理較噴施效果更明顯。具體表現(xiàn)為：與基施對(duì)照相比，基施硫銨和基施試樣處理葉面積分別增加了2.65倍和2.39倍，株高分別增加 61.4%和65.1%，根長(zhǎng)分別增加20.1%和 38.0%；與噴施對(duì)照相比，噴施硫銨和噴施試樣葉面積分別增加37.4%和28.9%，株高分別增加17.8%和7.7%，根長(zhǎng)分別增加18.9%和23.8%。方差分析表明，與基施對(duì)照相比， 兩種肥料處理對(duì)油菜生長(zhǎng)的影響均達(dá)到顯著水平，而兩處理之間差異不顯著；同樣噴施硫銨與噴施試樣處理之間差異也未達(dá)到顯著水平。

2.2不同處理對(duì)葉綠素含量的影響

葉綠素含量的高低直接影響植物的光合作用。由圖1可以看出，與空白對(duì)照相比，施肥處理油菜的葉綠素含量顯著增加，且施用硫銨與試樣處理之間差異不顯著，但基施效果優(yōu)于噴施處理。

2.3不同處理對(duì)油菜生物量的影響

在肥料質(zhì)量或肥效的評(píng)價(jià)方面，作物產(chǎn)量是重要的指標(biāo)，而氮素是決定油菜產(chǎn)量的重要因素[15～17]。由表3看出，基施硫銨和試樣處理較基施對(duì)照生物量增加2.36倍和2.04倍，地上部平均鮮重增加3.25倍和2.73倍。噴施硫銨和試樣處理較噴施對(duì)照生物量增加78.0%和66.6%，地上部平均鮮重增加97.1%和76.5%；各個(gè)處理地上部含水率均高于地下部，且地上部含水率是地下部的1.6～2.7倍，施用硫銨和試樣處理含水率均高于對(duì)照處理，說明施肥有利于油菜對(duì)水分的吸收利用。

2.4不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

油菜在生長(zhǎng)的過程中，吸收土壤中的營養(yǎng)元素，土壤養(yǎng)分含量會(huì)發(fā)生變化。從表4 可看出，與試驗(yàn)前土壤相比，不同施肥處理在油菜收獲后土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量都有不同程度的下降；除噴施對(duì)照外，各施肥處理的土壤全氮含量均有不同程度的增加，其中以基施試樣處理增加最多，增幅達(dá)24.0%；各處理之間土壤有機(jī)質(zhì)含量變化比較復(fù)雜：兩種施肥方式的硫銨處理有機(jī)質(zhì)含量均降低，而基施試樣處理有機(jī)質(zhì)含量增加，主要是因?yàn)樵嚇又泻幸徊糠钟袡C(jī)質(zhì)，外源有機(jī)質(zhì)的施入提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量。

3結(jié)論與討論

3.1不同氮肥的施入顯著影響油菜的生長(zhǎng)及干物質(zhì)累積。試驗(yàn)結(jié)果表明，施用染料副產(chǎn)品和硫銨均能促進(jìn)油菜的生長(zhǎng)，油菜葉面積、株高、根長(zhǎng)和葉綠素含量均有不同程度的增加，且兩處理間差異不顯著，同時(shí)還可以提高油菜產(chǎn)量。基施條件下，施用硫銨和染料副產(chǎn)品較空白對(duì)照產(chǎn)量分別增加3.25倍和2.73倍，噴施條件下，施用硫銨和染料副產(chǎn)品較空白對(duì)照產(chǎn)量分別增加97.1%和76.5%；施用染料副產(chǎn)品還可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤中其它養(yǎng)分含量。因此，染料廢棄物從提供營養(yǎng)元素的角度可以替代硫酸銨作水溶肥的原料，從而降低生產(chǎn)水溶肥的成本，提高資源利用。

3.2由于生產(chǎn)染料的原料主要是芳香族、蒽醌系、苯胺、硝基苯和酚類等，從原料到成品染料的生產(chǎn)過程往往操作復(fù)雜，副反應(yīng)較多，從而導(dǎo)致廢水中成分復(fù)雜，特別是COD和有機(jī)物質(zhì)濃度高。染料廢棄物中含有較高濃度的有機(jī)類物質(zhì)，有機(jī)物成分比較復(fù)雜，限于試驗(yàn)條件，不能測(cè)定出有機(jī)物的具體成分，不能確定對(duì)作物是否存在潛在危害，需要進(jìn)一步驗(yàn)證。為保證安全性，建議該物質(zhì)首先在綠化作物上施用，同時(shí)要注意氯離子毒害和鹽分[18，19]的問題。

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