生物固体中的氮可以帮助城市土壤和植物生长

“零废物”趋势可能有生物固体形式的朋友。固体是城市污水系统处理生活垃圾产生的物质。在过去，大多数固体材料被转移到垃圾填埋场。然而，在过去几十年中开发的工艺可以产生“高质量”的生物固体。

这些新的“EQ”生物固体具有低含量的污染物和病原体，但是具有高含量的营养物。它们可以应用于需要肥料和其他土壤健康改善的农业或城市土壤。它重复利用以前的“废物”材料，并在这个过程中帮助保护环境。

固体是有价值的，因为它们富含氮，是植物的关键养分。然而，植物只能利用生物固体中的少量氮作为肥料。这部分被称为生物可利用氮。

弗吉尼亚理工大学的研究人员奥迪尼阿尔瓦雷斯-坎波斯说：“当我们向土壤中添加生物固体时，我们需要知道有多少氮将变得可生物利用。”"我们想提供足够健康的作物生长和产量，但不是剩余的氮."

那是因为太多的氮会污染环境。它可以进入地表水和地下水，影响水生生态系统。“这是支持植物生长与不污染之间的平衡，”阿尔瓦雷斯-坎波斯说。

在一项新的研究中，Alvarez-Campos和她的同事测试了城市土壤中不同生物固体产品中氮含量的生物有效性。他们发现了一个复杂的因素。城市土壤的退化会降低生物固体对植物的氮素利用率。

“城市土壤经常被压实和退化。它们的有机物和营养成分都很低，”阿尔瓦雷斯-坎波斯说。建筑和重型车辆交通等人类活动会减少城市土壤。

“生物固体具有帮助恢复这些土壤所需的功能，”阿尔瓦雷斯-坎波斯说。例如，生物固体中的有机物质会降低土壤紧实度。这可以使土壤更容易培养，并帮助植物的根生长。固体还可以增加土壤中的水分渗透和保留，这对植物生长很重要。

研究人员测试了五种不同的生物固体产品。所有产品都具有“卓越的品质”。一些生物固体与其他材料混合。这些材料包括干燥的有机和矿物材料。目标是干燥生物固体。

“将生物固体应用于城市地区的主要挑战之一是其高含水量，”阿尔瓦雷斯-坎波斯说。水分含量高的生物固体产品更难以运输、处理和传播。

该研究表明，由非混合木质材料产生的生物固体的生物有效氮含量高于与木质材料混合的生物固体。城市土壤中低有机质和高粘粒含量降低了生物固体中生物可利用氮的含量。它们也降低了实验室方法估算有效氮的有效性。

此外，研究人员还研究了一种常用的实验室方法，该方法提供了生物固体氮可用性的最佳估计。这种方法叫做7天厌氧培养。“它显示了作为生物固体氮可用性指标的最大潜力，”Alvarez-Campos说。

理解退化土壤中氮的有效性可能很低是关键。阿尔瓦雷斯-坎波斯说：“这将有助于调整生物固体的施用量，以适应土壤退化的程度。”

这些发现是重要的第一步。研究人员正在评估快速测试的可靠性，以估计应用于城市土壤的生物固体的氮有效性。他们也希望扩大他们的研究领域。“在这项研究中，我们使用了代表弗吉尼亚州西南部城市土壤的土壤，”阿尔瓦雷斯-坎波斯说。未来的研究将评估生物固体应用对更多类型的城市土壤和景观的影响。

“将生物固体回收到土壤中是最可持续的废物管理方式之一，”阿尔瓦雷斯-坎波斯说。"它将碳和营养物质——如氮——回馈给土壤，并有助于植被的生长."

如果生物固体不适合农田或城市景观，它们将被填埋或焚烧。阿尔瓦雷斯-坎波斯说：“当应用于土壤时，生物固体成为有价值的资源，而不是令人不快的废物。”

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