【正文】 3 全氮 5 P2O5 K2O Ca 3 Mg 1 S Fe 4 Zn Cu Mn B Cd Pb Ni 注釋：資料來源：“Utilization of sewage Sludge on agricultural land,”Univ. Illinois Soil Manag. Conserv. Ser. SM29 (1975).　　三、農(nóng)地施用污泥　　農(nóng)地利用污泥既有好處，同時也有問題。施用污泥要考慮以下幾個方面?！　?一)益處　　污泥可作為氮、磷、鉀以及硼、銅、鐵、錳和鋅等微量元素的來源，也是有機(jī)質(zhì)的來源。污泥的這種處置方法是比焚燒或填埋更節(jié)省成本的可行替代方法?！　?二)問題　　必須合理施用，并利用土壤管理技術(shù)以保護(hù)環(huán)境和人畜健康。因?yàn)榭赡苁┤脒^量的氮會造成硝態(tài)氮運(yùn)移到地表水和地下水中，所以必須仔細(xì)監(jiān)測。　　須小心預(yù)防鎘對作物的污染。鎘雖對人體健康無直接問題，但美國環(huán)境保護(hù)局還是確定了有關(guān)施用鎘的最高限量?！　∥勰嘁灿袀鞑ゼ膊〉目赡苄?，因?yàn)橛屑?xì)菌、寄生蟲和病毒存在。通過好氧和厭氧消化、風(fēng)干、堆漚和石灰穩(wěn)定處理污泥，都有助于降低病原體含量?！　∽魑锉环€(wěn)定有機(jī)化合物如多氯聯(lián)苯（PCB）污染可能是個問題。通過混合可能使污染減到最小，PCB含量高于10ppm的污泥都應(yīng)強(qiáng)迫進(jìn)行這種處理?！　∑渌y點(diǎn)包括令人討厭的氣味和因銅、鉛、鎳、鋅等重金屬離子的拮抗作用影響作物生長。異味可由注施入土解決?！　?三)施用量　　利用土壤化驗(yàn)和施肥推薦結(jié)合污泥的特點(diǎn)可確定其法定施用量。污泥年施用量以滿足作物需氮量的最低用量或以不超過鎘允許限度的最高用量為宜?！　　　谋?419中看出，污泥中含無機(jī)氮和有機(jī)氮。因表面施用污泥可能的揮發(fā)損失高達(dá)總銨量的20%~50%，而且有機(jī)組分中只能部分釋放大約20%~30%的氮，所以很難確定準(zhǔn)確施氮量。如果污泥混入土壤，幾乎沒有銨損失。第一年20%有機(jī)氮礦化，隨后幾年每年約釋放3%的殘留氮?！　问┪勰嘤谕寥溃渌黾拥牡土自谝恍┑貐^(qū)可高達(dá)：　　(a)全氮60公斤/畝（900公斤/公頃）；　　(b)銨態(tài)氮30公斤/畝（450公斤/公頃）；　　(c) P2O577公斤/畝（1150公斤/公頃）。　　在施用污泥的土地上，施污泥后至少兩年內(nèi)無需再施氮、磷肥。但不應(yīng)忽視可能要調(diào)整其他養(yǎng)分的平衡，如鉀、硫的不平衡?！　　　‘?dāng)鎘是主要關(guān)心的問題時，污泥應(yīng)只用于pH 。對煙草、葉菜類和根莖作物，施鎘量應(yīng)少于33克/畝。其他作物的最高允許量，在1987年1月1日以后規(guī)定從135克/畝降為不得超過33克/畝。　　污泥施用地點(diǎn)的年限由金屬的累積加入量決定。鎘和其他重金屬在土壤中累積的指標(biāo)由各大學(xué)、USDA和環(huán)境保護(hù)局制定，總結(jié)于表1420。以陽離子交換量作土壤控制因素不一定意味著所有這些金屬都保持在交換性復(fù)合體上，而是說明陽離子交換量（CEC）被選作一個較易測定的土壤性質(zhì)。這一性質(zhì)又與土壤成分呈正相關(guān)，這些土壤成分可使施入土壤的污泥中的金屬對植物的有效性降低到最小程度。在沒什么農(nóng)業(yè)價值的土壤上含鎘量較高是可以允許的。　　美國普渡大學(xué)已制定一種工作表用來計(jì)算農(nóng)田上的污泥施用量。該表使用以下資料?！　∥勰嘟M成資料：　　(a)全氮(N)；　　(b)銨態(tài)氮(NH4+N)；　　(c)硝態(tài)氮(NO3N)；　　(d)磷(P)；　　(e)鉀(K)；　　(f)鉛(Pb)；　　(g)鋅(Zn)；　　(h)銅(Cu)；　　(i)鎳(Ni)； 　　(j)鎘(Cd)；　　(k) 多氯聯(lián)苯（超過10ppm時，污泥必須混入土壤）。(表：表1420 對使用污泥的農(nóng)業(yè)土壤建議的金屬最高量 )金屬 不同土壤CEC條件下金屬最高量(公斤/畝) ＜5 meq/100g土 515 meq/100g土 ＞15 meq/100g土 鉛 33 66 132 鋅 33 66 銅 33 鎳 33 鎘 注釋：資料來源：Sommer等. Purdue Univ. AY240 (1980). 　　土壤和作物資料：　　(a)有效P和K；　　(b)種植作物的N、P、K推薦施肥量；　　(c)；　　(d)土壤陽離子交換量（CEC）。　　加拿大艾伯塔省不同等級處置場地的幾類污泥單次施用的最大允許量列于表1421。~。(表：表1421 各等級垃圾場和污泥種類的最大污泥固體施用量和污泥含氮量(一次施用) )污泥種類 固體施用量*(干物) 全N施用量 地表撒施有效N用量** 公斤/畝 一級場 二級場 三級場 一級場 二級場 三級場 一級場 二級場 三級場 消化 1667 1333 667 60 47 27 30 23 13 糞尿穩(wěn)定池 667 533 333 53 40 20 27 20 10 未消化*** 333 267 167 40 33 13 20 注釋：*表施固體含量低于5%。為獲得允許的污泥固體和氮用量可分幾次施用，每次施用之間要耕翻土壤。地下注施時無水力負(fù)荷限制。 **有效N為銨態(tài)+硝態(tài)。，三級場為10公斤/畝。 ***未消化的污泥應(yīng)儲存至少6個月，pH＞12，或揮發(fā)性固體含量少于固體總量的60%。資料來源： McCoy等. “Guidelines for the application of municipal wastewater sludge to agricultural lands,”Alberta Environment (1982). 　　(四)作物反應(yīng)　　研究作物對污泥的反應(yīng)在美國一些州（如威斯康星州）已進(jìn)行了50年。過去25年中對此又重新產(chǎn)生了興趣。由于可能的環(huán)境影響，預(yù)計(jì)將來會做更多的工作?！　∫恍┲贫ㄒ?guī)章的機(jī)構(gòu)限制污泥對若干作物的施用，如牧草、油料作物、小粒谷物、商業(yè)草皮和樹木。不能接受的作物可能有根莖作物、蔬菜和水果、煙草和奶牛牧草地。一般建議施污泥后3年內(nèi)不要直接在污泥處理的牧草地上放牧。施于小麥比施于大麥好。建議施污泥后頭兩個生長季不種燕麥。 　　作物對污泥的反應(yīng)至少在施用第一年與商業(yè)化肥相同，且因所增加植物養(yǎng)分的殘效，后幾年會比商業(yè)化肥更佳。污泥有機(jī)質(zhì)有可能與糞肥很相似的許多優(yōu)良效果，可持續(xù)很長時間。另外，所施的養(yǎng)分可能要用一年或數(shù)年時間才有效地分布在根區(qū)。　　四、污水排出液　　這種液體可以是對作物有價值的水和養(yǎng)分資源，也可以是土地和水體的污染源。過去25年研究了施污泥后土壤特性對植物生長的影響。　　污水處理是個大問題，要涉及大量用水。因此，用污水灌溉的土壤須為：①內(nèi)部排水良好且中等質(zhì)地，~；②可支持樹木、灌木或草的茂密植株。必須定期監(jiān)測地下水中的硝酸鹽?！　∶绹蜌W洲對小粒谷物、玉米、大豆和馬鈴薯等多種作物進(jìn)行了廢水灌溉研究。在美國和其他地方還研究了利用排出液澆樹的問題。 　　加拿大選擇了牧草作物，因其生長季長，水的季節(jié)蒸散量高、吸肥多，又有穩(wěn)定土壤和防止土壤侵蝕的能力。因人類不直接食用牧草，所以不大可能傳播人類疾病?！　∮梦鬯懦鲆汗喔鹊?種牧草的產(chǎn)量如表1422所示。當(dāng)系統(tǒng)最佳利用廢水時，苜蓿是最適合的牧草作物。廢水不能為禾木科草高產(chǎn)提供足夠的氮。 (表：表1422 廢水和化肥對5 種牧4年干物質(zhì)年產(chǎn)量的影響 )廢水灌溉 (厘米/年) 化肥NP (公斤/畝/年) 牧草(公斤/畝) 苜蓿 ?草 雀麥 阿爾泰野麥草 高冰草 平均* 00 579 387 399 389 353 629 588 595 559 511 125 00 680 623 663 639 527 670 765 741 782 655 平均* 注釋：*行平均值或列平均值為同一字母時Duncan多重檢驗(yàn)在5%水平不顯著。資料來源：Bole和Bell. J. Environ. Qual., 7(2): 222 (1978). 　　前面的討論指出，關(guān)于在作物上利用污泥或污水尚需更深入的了解，要求不斷的研究。社會將從明智地利用這種物質(zhì)且在循環(huán)利用一種有價值的資源中受益。無風(fēng)險哲學(xué)在復(fù)雜的環(huán)境中是不可行的。? 　　第十一節(jié) 耕作　　傳統(tǒng)上，北美許多地區(qū)用有壁式鏵犁為一年生作物翻耕整地，或秋耕或春耕，視土壤和氣候而定。所有作物殘茬基本都翻下去。隨后還有二次耕翻作業(yè)，如圓盤耙耙地和大田翻耕。? 　　這些年人們又對發(fā)展防止水土流失保護(hù)土壤的耕作措施增加了興趣。地面殘茬量和表面粗糙度對防止水土流失都有作用。作物殘茬管理得到發(fā)展，更多收獲后的殘茬、葉和根留在地表或近地表處。自從1930年就在美國大平原地區(qū)研究了殘茬覆蓋，尤其是針對小麥和其他小粒谷物，目前正在被廣泛應(yīng)用。　　一、保護(hù)性耕作　　這一術(shù)語用于描述任何與無壟或無覆蓋耕作相比減少水土流失的耕作制度?！　?一)優(yōu)點(diǎn)　　(a)提高作物產(chǎn)量，平地、細(xì)質(zhì)地、排水不良的土壤除外；　　(b)減少土壤水蝕和風(fēng)蝕；　　(c)改善入滲，提高水分利用效率；　　(d)因作物能種在坡度更大的地面上，所以可增加作物安全行播的土地面積；　　(e)改善播種和收獲期；　　(f)降低機(jī)械和燃料成本。　　(二)缺點(diǎn)　　(a)更多的災(zāi)害，如蟲、病、草和嚙齒動物；　　(b)春季土壤溫度低，造成發(fā)芽慢和成苗問題，而壟作有幫助；　　(c)需要更強(qiáng)的管理能力?！　?三)保護(hù)性耕作的類型　　1. 深松土　　鑿式工具可耕到20~40厘米深，鑿尖距為30~40厘米。地表留下大量殘體且表面粗糙?！　?. 殘茬覆蓋　　使用兩類耕作設(shè)備：一類如圓盤耙、鑿形松土犁和中耕機(jī)，這可使作物殘茬混入土壤；另一類如除草鏟或平鏟和桿式中耕機(jī)，這類切入地表以下而不翻動土壤。追求最高水分利用效率和減少風(fēng)蝕是殘茬覆蓋的主要目標(biāo)。　　3. 免耕　　由裝在播種機(jī)前帶有圓盤開溝器的凹槽犁刀在先前未耕翻的地上整出一條5厘米寬的播種區(qū)。在玉米和大豆殘體或小粒谷物殘茬上用這種方法播種很成功。有很大比例的殘茬留在地表。免耕在排水良好的土壤上十分成功?！　≌z式開溝器或狹角雙圓盤開溝器也用于少耕或免耕播種。免耕條播機(jī)可以在開溝器下有高達(dá)400psi（）的壓力，而傳統(tǒng)條播機(jī)壓力只有70~75psi（~）的壓力。　　現(xiàn)在美國和加拿大一些地方，尤其是兩國西部干旱地區(qū)，用氣流播種機(jī)免耕播種。用空氣分配種子到開溝器是1950年代末和1960年代初德國研制的。這一思路1970年代在澳大利亞進(jìn)一步發(fā)展用在旱地大農(nóng)場上播種谷物。到1970年代末，氣流播種機(jī)占澳大利亞播種機(jī)市場的65%?！　〉湫偷臍饬鞑シN裝置示意圖見圖147。氣流播種機(jī)操作很簡單。種子從籽粒箱中經(jīng)計(jì)量進(jìn)入氣流中，由氣流帶入主歧管。從這個主歧管籽粒被平均分配到各更小的支歧管，然后到每個中耕機(jī)除草鏟或鑿型松土犁后面的塑料排種管。氣流播種機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是其僅有三個活動部件。(圖：圖147 氣流播種機(jī)主要特征意圖)　　大多數(shù)氣流播種機(jī)都能以兩種方式施肥。播種時它能用來同種子一起施肥，一只箱中計(jì)量化肥，另一只箱中計(jì)量種子，并通過同一條排種管排施。另外，裝上鑿頭或鏟刀和備用條施肥開溝器，也能條施化肥。裝配一些其他裝置后在播種作業(yè)時可條施流體肥料?！　?四)耕播　　這是一次性耕作播種作業(yè)。播種裝置在前一年耕種時或收獲后的壟上作業(yè)。播種機(jī)鏟除老秸稈、根簇和土塊到行間區(qū)。這也許在細(xì)質(zhì)地、排水差的土壤上最有用。年復(fù)一年壟被保持在原位，因而車輪道也在相同位置。　　二、耕作效果　　耕作效果因土壤、作物和氣候條件而有很大不同。這些效果將在以下各節(jié)討論?！　?一)地表殘茬　　不同耕作制度間的差異如表1423所示。免耕在地表留下比例更大的殘茬。(表：表1423 播種后立即覆蓋殘茬(玉米連作) )耕作制度 土壤覆蓋率(%)* 傳統(tǒng)，秋耕 耕播 圓盤耙二次 深松土 帶狀旋耕 免耕 注釋：*4個試驗(yàn)的平均值。資料來源：Griffith等. J. Soil Water Conserv., 32 (1): 20 (1977). 　　(二)土壤流失　　有些種類的耕作增加土壤流失（圖148），但免耕顯著降低土壤流失。 (圖：圖148 存在于耕作措施和土壤侵蝕流失間的一般關(guān)系)　　(三)土壤溫度　　由于地表未翻壓作物殘茬的隔熱作用，保護(hù)性耕作比常規(guī)耕作使土溫在生育早期偏低。5月和6月份，免耕根區(qū)上部15厘米土溫比常規(guī)耕作低4~5℃。（）測量的日平均土溫分別比免耕的高2℃和3℃。這一溫度差別大約維持50天。 　　作物殘茬和土壤有機(jī)質(zhì)的分解，繼而氮、磷和硫等植物養(yǎng)分的釋放受低溫限制。因此，必需養(yǎng)分的循環(huán)可能被延遲。土溫低會阻礙根系發(fā)育和活動?！　∽魑餁埐缭跓釒Ш蛠啛釒У貐^(qū)對土溫的冷卻效應(yīng)被認(rèn)為是有利的?！　?四)水分關(guān)系　　耕作方法影響水分損失。增加地表殘茬及加大地表粗糙度可減少徑流和土壤侵蝕?！　p少耕作或增多地表殘茬時水分入滲多。免耕后土壤有效水增加（圖149）。如果