牛粪和锯末生物炭及其堆肥产物的表征与土壤改良效果研究

《BMC Chemistry》：Comparative study on the application of compost, sawdust and cow dung biomass for the sustainability and improvement of soil nutrients in Nigeria

　　生物炭可作为土壤改良剂来提高作物生长。本研究采用热解法生产了牛粪和锯末的生物炭，并对产物进行了堆肥处理，随后使用傅里叶变换红外光谱（FTIR，Spectrum）、工业分析和理化分析对产物进行了表征。利用原子吸收分光光度计（AAS，PerkinElmer 800）测定重金属浓度。将结果与世界卫生组织（WHO）和美国环境保护署（USEPA）的土壤质量标准进行对比，并采用描述性统计和单因素方差分析（ANOVA）进行统计分析。工业分析结果显示：堆肥（CP）、锯末生物炭（SDB）和牛粪生物炭（CDB）的挥发分平均值为24.00–55.00%；水分含量为CP 10.94±1.00%、SDB 1.65±0.01%、CDB 1.18±0.01%；灰分为CP 5.40±0.02%、SDB 7.80±0.02%、CDB 9.20±0.01%；固定碳含量为CP 39.60±0.02%、SDB 68.50±0.01%、CDB 67.60±0.02%。重金属浓度方面，CP、SDB和CDB中锌（Zn）、铅（Pb）、镉（Cd）和铬（Cr）的均值范围为0.00至0.04 mg/kg，均符合WHO和USEPA的土壤健康标准。生物炭、堆肥和砂土（对照组）中的矿物含量显示，氮含量（%）在CP、SDB、CDB和砂土（对照组）中均值范围为0.02至0.17；磷（mg/kg）为8.26–12.54，钾（mg/kg）为375.36–461.36。不同花盆实验设计的生物测试表明，这些处理促进了玉米植株的生长。玉米对CP、CDB和SDB中营养物质的吸收表明，样品中存在可利用的养分，有助于丰富植物和土壤养分。养分吸收量以CDB最高，其次为CP和SDB。植株高度生长以SDB组最高。分析结果表明，各组间差异显著（*P* < 0.05）。研究结果表明，由牛粪和锯末衍生的生物炭和堆肥均具有优良特性，可积极影响土壤健康。本研究强调了利用生物质废弃物生产可持续土壤改良剂的潜力，为农业实践中合成肥料提供了替代方案。