当前世界环境

介绍

印度的发电主要依赖燃煤火力发电站。印度每年生产的煤炭燃烧产品约为1.12亿吨(100万吨)，到2017年将超过2.25亿吨[Singh, 2012]。粉煤灰对环境的影响评价非常复杂，详细的研究非常重要，对植物和土壤的副作用分析是当务之急。可持续农业需要谨慎使用任何有机修正案，以提高土壤的肥力，同时最大限度地减少对环境的有害影响[Ram和Masto, 2014]。粉煤灰在农田上的应用得到了广泛的评价，它影响土壤环境，含有许多非必需元素和必需元素，但氮、磷含量较低。粉煤灰掺加不同组合对土壤生物学特性影响的研究很少[Schutter]等等。，2001]。因此，粉煤灰的管理至今仍是一个备受关注的问题。由于粉煤灰的环境管理和处理成本高，在林业、园艺、花卉和农业部门利用粉煤灰可能是一个可行的选择。

由于硫含量低，以及碳酸镁和碳酸钙的氢氧化物的存在，飞灰通常是碱性的[Vimlesh和Giri, 2011]。虽然由于粉煤灰的高pH、低氮和低磷，包括最低限度的土壤微生物活性，在农业上的利用很少[Wong和Wong, 1989]。粉煤灰有助于改善土壤养分[劳塔雷等等。，2003]。一些报道提到了粉煤灰作为土壤改良剂来改善土壤物理性质[沈]等等。，2008，粉煤灰的碱性pH也有助于提高有机矿化并促进植物的营养供应[升航等等。，2005]。它由Si、Na、Ca、Mg、K、Cd、Pb、Cu、Co、Fe、Mn、Mo、Ni、B、Zn、Al等多种元素组成，缺少氮和磷。铜、镍、铁、铅、铬、镉等多种可能对植物产生金属毒性的重金属。到目前为止，粉煤灰在土壤系统中的利用已经进行了测试Brassica Juncea.，Helianthus Annus.[Pandey.等等。，1994年),桂皮siamea(特里帕西等等。，2005年),Triticum Aestivum.[库马尔等等。，(Bisoi 2010],大米等等。，2017]。营养成分的存在允许使用粉煤灰用于农业目的，以强化营养素，例如SE，Fe和Zn。据报道，豆科作物可以耐受太多重金属。鹰嘴豆是氨基酸和蛋白质的重要​​来源。在印度的半干旱地区，它在大规模上培育[Pandey等等。，2010。

印度的Bundelk手中地区的土壤落入两类红壤和黑土。当地称为rakar的红壤，留下水和大渗透性的滞留非常低[biswas等等。，[2012]。它们富含有机物质，氮和磷。假设有机物可以有利于改善土壤物理化学特性和维持生产率[Biswas等等。，[2012]。本研究中，鹰嘴豆用作试卷，因为它是印度的重要豆科食品粒。在北北邦，何思区是Bundelk手中的主要鹰嘴豆瀑布的主要生产商之一。本研究的主要目的是评估不同剂量的粉煤灰对Bundelk手段的影响，这是半干旱区域，患有水分胁迫并暴露于越来越多的可变和极端的天气条件。在冬季进行田间实验，制备不同的处理，例如对粉煤灰（T1）的含修正，粉煤灰修正为10tha^-1(T2), 20^-1（T3），30A^-1(T4), 40^-1(T5), 50^-1(T6)与蚯蚓粪(2tha^-1氮、磷、钾(20kg N + 50kgp)₂O₅/ ha + 20kg k₂O/ ha在土壤中)，三次重复。

方法

实验遗址和气候

在本试验中，粉煤灰收集自印度北方邦Jhansi Parichha TPP。Jhansi区位于24⁰11到25镑⁰北纬57度和78度⁰说到79⁰在这个国家的半干旱地区的东经23度。田间试验于2018年11月至2019年3月在印度Jhansi Bundelkhand大学的农田进行。

实验装置

在目前的实验中鹰嘴豆植物（中投公司arietinuml．)的变化，Awrodhi被使用。飞灰样本取自Jhansi的Parichha火力发电厂。试验地(每个2 × 2m大小)完全按RBD方式安排，每3个重复。蚯蚓粪+ NPK(T1)(对照)、粉煤灰(10^-1）+ NPK +蠕动（T2），粉煤灰（20 THA^-1) + NPK +蚯蚓粪(T3)、粉煤灰(30tha^-1) + NPK +蚯蚓粪(T4)、粉煤灰(40 tha^-1) + NPK +蚯蚓粪(T5)、粉煤灰(50 tha^-1) + NPK +蚯蚓粪(T6)。对每个试验区进行划分，尽量减少各处理之间养分和微生物交换的可能性。在各处理中分别给出了粉煤灰、氮磷钾和蚯蚓堆肥组合。蚯蚓粪和氮磷钾以固定的速率添加。氮磷钾常用剂量为20kg N ha^-1+ 50 kgp.₂O₅哈^-1+ 20kg K2O HA^-1和2点哈^-1vermicompost应用。

土壤分析

复合土壤样品从10-20cm的地平线上取出，靠近不同治疗的植物根部，并立即在实验室转移。

在1:5(w/v)的悬浮液中，利用pH计测定了粉煤灰和土壤样品的pH值。EC由电导率仪测定[Piper CS, 1966]，水分含量由重量法测定，孔隙率[Brgowski]等等。，有机碳(OC)采用Walkey and Black 's rapid滴定法测定[Allison FA, 1973]，总氮(N)采用Kjeldhal 's法测定，磷采用Olsen and Sommers法测定[Olsen and Sommer, 1982]。用火焰光度法测定钾[Jackson ML, 1967]，用浊度法测定硫[Tandon HLS, 1995]，用20 ML三酸混合物(HNO)中1g干样测定对照、飞灰和修正土壤中的锌、硼、铁、锰、镉、钼、砷和铜_3.: H₂所以₄：HCLO4：5：1：1）在80⁰C代表8 h[艾伦等等。，1986]。然后对样品进行过滤，采用原子吸收光谱法进行重金属分析。

植物采样和分析

鹰嘴豆种子浸泡在0.01%氯化汞消毒表面。每行播6行，行距30 cm，沟深3cm。在播种后30d、45 d、60 d、75d和收获后(DAS)各小区随机抽取10株，测定株高、单株分枝数、干物质质量和根瘤数。在收获时从随机的植物样本中记录的荚果数/株数、种子数/荚果数。种子指数(g)，种子产量/株，净地种子产量记录在标准水分条件下干燥后。然后将作物/地块的种子产量改为每公顷产量(Kg/ha)。

微生物种群估计

采用连续稀释和平板法从对照和粉煤灰改良土壤根际分离土壤微生物种群。隔离的磷酸盐溶解细菌和N₂解决细菌,根瘤菌leguminosarum，取0.5ml等量的适当稀释液，在装有Pikovskaya的灭菌培养皿中进行电镀^”培养基和酵母提取物甘露醇琼脂平板。每个样品取3个重复。在30-32度孵育后⁰C高达48-72小时的殖民地数量被记录。微生物密度以CFU / g土的形式表示。

结果

土壤、粉煤灰和粉煤灰改性土的理化表征。

未改性土和粉煤灰改性土的理化性质如表1所示，粉煤灰表征如表2所示。土壤pH值、电导率(EC)、孔隙率、含水率和持水能力(WHC)均随粉煤灰添加量的增加而显著增加。未改性土(T1，对照)pH值为7.6，而粉煤灰改性土(T6) pH值为8.3。电导率、孔隙度、含水率和持水能力分别为1.66 dsm^-1T6样地较未修复土分别高33.26%、4.4和56.81%。容重和总氮值为1.24g/cm^3.，205kg / ha分别在T6处理中发现低于未加终原的土壤，因为粉煤灰剂量随着持续的增加而增加。与如表中给出的实验曲线（T1）相比，T6处理总磷，有机碳，钾，硫，硫在T6处理12.21kg / ha，1.85％，124kg / kg，12.14mg / kg。使用的粉煤灰是碱性碱性，pH 7.4，EC为0.32dsm^-1记录。总氮，总磷，总钾分别记录0.30％，0.20％，0.57％。

表1:未改性土和粉煤灰处理土理化性质(Mean±SD)

表2粉煤灰表征((Mean±SD)

生长/产量属性

在30das，45das，60das，75das和收获的不同时间间隔记录所有产量/生长属性。分枝，植物高，根结节/植物，干物质重量，豆荚数，种子/荚数，种子/荚数，种子产量/植物和种子指数在更高剂量的粉煤灰修正的较高剂量下显着降低与图1和图2中给出的对照（T1）相比，土壤。鹰嘴豆作物的所有生长参数在20岁的时候更高^-1粉煤灰与肥料和蚯蚓粪一起对土壤进行修复，而在较高的粉煤灰用量下，即30^-1, 40^-1tha和50^-1产量显著下降。

图1:不同时间间隔处理对选育植物(鹰嘴豆)根瘤和干物质的影响 点击这里查看图

图2：治疗对不同时间间隔的植物（小鸡豌豆）分支数和植物高度的影响 点击这里查看图

粉煤灰对土壤微生物密度的影响

根茎区含有巨大的微生物，有助于工厂在压力条件下存活，人口磷酸盐增溶的细菌和N₂解决细菌记录的最大值为20^-1如表3所示，超过该种群的粉煤灰(T3)应用完全停止。本研究土壤pH在中性附近，粉煤灰改性使土壤偏碱性，对微生物产生负面影响。在50 t ha粉煤灰中，微生物数量显著减少^-1（t6）。

表3:鹰嘴豆作物(× 10)下未改良土壤和粉煤灰改良土壤中的微生物种群²CFU）（平均值±SD）

粉煤灰和粉煤灰改性土中重金属的含量

粉煤灰和粉煤灰添加土的重金属含量分析结果如表4所示。高达20那^-1飞灰中Co、Cr、Fe、Mn、Ni、Cu、Pb、Zn和As的含量均无显著增加。然而,超过30^-1飞灰中所有金属的浓度都有所增加。粉煤灰和粉煤灰施用土壤中Cd均为零。粉煤灰呈碱性，随着粉煤灰用量的增加，重金属在粉煤灰中的固有浓度增加。

表4：浓度的重金属（Mg / kg）在未来危害的土壤中，粉煤灰修正的土壤和煤粉煤灰（平均值±SD）

讨论

本实验对不同浓度粉煤灰、氮磷钾和蚯蚓堆肥的理化、生物等参数进行了表征。本德尔坎德邦(Bundelkhand)干旱是一个普遍问题，本德尔坎德邦(Bundelkhand)土壤养分含量低，本德尔坎德邦(Bundelkhand)土壤养分含量低，本德尔坎德邦土壤养分含量低，本德尔坎德邦土壤养分含量低。为了达到这一目标，采用不同浓度的粉煤灰来评价适宜的粉煤灰水平对作物生长和微生物的反应。建立试验场后发现，粉煤灰改性土对土壤的影响与对照土不同。的确，本实验中各图的理化参数值不同，随着粉煤灰浓度的增加，pH、EC、孔隙率、含水率、WHC、P、N、OC、K、S、B、Fe、Mn、Co的值也增加，如表1所示。同样被Tejasvi观察和库马尔(Tejasvi和库马尔,2012),根据粉煤灰改变了土壤质地,持水量增加,土壤孔隙度、pH、电导率和有机碳,减少体积密度值:含氮量降低了粉煤灰水平增加了相同(Dash et al ., 2015)。Sharma和Singh认为，2016年鹰嘴豆叶片中氮含量随着粉煤灰水平的增加而降低。鹰嘴豆叶片氮素随粉煤灰掺量增加而逐渐减少，这可能与粉煤灰中氮素含量相关[Mishra and Shukla, 1986]。所有有关的生长和产量参数都受到了影响，因为在土壤改良剂粉煤灰中氮的有效性差。高剂量粉煤灰修正剂引起土壤中氮的严重缺乏，从而抑制作物生长和产量。 The decline in growth of plant and yield from 50 to 100% fly ash amended soil was possibly due high levels of chloride, sulphate, carbonate, and bicarbonate salts leading to increase in salinity in fly ash amended soil [Singh and Siddiqui,2003].

与T1(对照)相比，T2、T3、T4和T5的堆积密度较低，由于灰的存在，堆积密度降低[Dransart等人，2019]。粉煤灰是一种很好的土壤改性剂，可降低土壤容重，使团聚体细颗粒分散，提高土壤持水能力，降低饱和导水率。

它改变了pH值，有机碳，总氮的环境因素，确定和影响土壤微生物人口分布[Mazinani等，2012]。Dremictige AKJ，2009年报道，添加苍蝇中和pH，导致增加离子迁移率，导致细菌种类的丰富性增加。我们的研究结果表明，粉煤灰到土壤将影响土壤中的微生物活性，结果可以通过将不同浓度的粉煤灰应用于土壤来解释结果。在微生物种群方面，这表明，在较高的施用速率下导致底物C，N和高水平的重金属含量（Nayak）产生不足等等。，2014]。一些作者发现了类似的观察，即微生物活性的最限制因素通常是由于基底C和N供应不足的因素[klubek等等。，1992]。然而，粉煤灰含有高毒性重金属，最终可能会阻碍土壤居民微生物的正常代谢过程[JALA和GOYAL，2006]。

在粉煤灰改良的土壤根际中，根际土壤创造了一个好氧环境，提高了微生物活性，从而刺激有机物的氧化[James等人，2016]。细菌种群的最适生长是在T3，因此，在T3之后，微生物种群显著减少，如表6所示。Kohli和Goyal在2010年报告了类似的结果，即10吨公顷的粉煤灰应用^-1对细菌种群、脱氢酶活性和微生物生物量均有较好的影响。根据Nayak等等。，2014年，在20 tha时，粉煤灰中放线菌和真菌的种群数量均有所减少^-1放线菌的生长完全停止。NO含量略有下降₂粉煤灰修正的土壤中的氧化剂微生物，而Denitrifiers显示出在40岁的粉煤灰增加^-1．Pichtel和Hayes，1990年报告称，粉煤灰20％，细菌，真菌和放线菌分别减少57％，86％和80％。

飞灰中含有对植物生长有利的Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、S、B、P和Zn，还含有Pb、Hg、Ba、Cr、as等金属[Panda]等等。，[2015]。铁，锌，T6图中的铜存在较高，这降低了鹰嘴豆作物的生长减少可能是由于含有10％灰分的高浓度的重金属粉煤灰的积累，这对n和p循环，酶活性和减少重金属的可用性[詹姆斯等等。，2016]。

在本研究中，粉煤灰的应用达到20 tha^-1增加了作物的生长参数，如植物身高，干物质重量，根末节结节和多个分支，超过20个分支^-1发现生长停止了。以前的研究已经描述了飞灰影响作物产量[辛格]等等。，2011]。根据熊猫等等。，2015年，在土壤中施用粉煤灰对水稻和玉米的生长有一定的促进作用，此后，粉煤灰对植物的生长产生了有害影响。同样,[Dransart等等。，2019]发现40%的粉煤灰最适合试验作物的生长和产量。

结论

该研究表明，粉煤灰，肥料和蛭的应用对土壤性质，微生物种群和作物的生长产生了重大影响。结果表明粉煤灰剂量较高含有重金属可能增加毒性，导致微生物群体降低。不同剂量粉煤灰修正后土壤性质的改变，反过来影响土壤和作物产量的营养状况。短期实验表明，与肥料和有机肥料相结合的粉煤灰利用量的充足范围，以改善土壤，微生物种群和干燥Bundelk手中的作物生产率的生育率。

致谢

作者非常感谢Microbiology，Bundelkhand University，Jhansi提供所有必要的实验室设施。

资金

作者(s)没有获得研究、作者身份和/或发表本文的财政支持。

的利益冲突

作者没有任何利益冲突。

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