一种快速处理有机废物的方法
技术领域
本发明属于快速制造高效且环境安全的有机土壤改良剂的方法技术领域，特别涉及一种快速处理有机废物的方法，由任何类型的有机废物(粪肥、污泥和农业废物)通过CaO和浓缩的单硅酸按照先后顺序处理以及尿素或/和硫磺的附加处理制得。最终产品将对土壤和栽培植物产生高度积极影响。
背景技术
有机废弃物的利用是当今最重要的问题之一。有机废物主要包含农业废物(畜禽粪便、鸟粪等)、水处理厂的污泥和食物废物。有机废物经过处理可以作为高价值的肥料或改良剂。然而，新鲜的有机废物对环境污染、土壤植物系统毒害的风险很高。
现代畜牧场的特点是动物数量多，随之而来的环境负荷大。最大的负面影响是氨排放对大气的影响，以及氮磷化合物淋溶对水体的影响，其中肥料是这些污染物的主要来源。粪肥利用是指包括粪肥加工工艺、贮存和有机肥料的土壤施用等一系列的活动。粪肥处理包括杀死杂草种子和蠕虫的过程：长期储存、堆肥、加速堆肥、甲烷发酵等。例如，仅在美国，每年产生超过130亿公斤的家禽垃圾和/或粪便。现在许多国家限制使用新鲜粪肥。然而，许多技术，如明矾Al2(SO4)3*xH2O的处理方法会引发铝污染，对人类健康产生负面影响，因此急需新的粪肥处理技术。
现代生活系统提供水处理设施，在世界各地产生大量的污泥。随着人口和污水处理的增加，产生的污泥量也随之增加。例如，在中国，2012年产生了3000万公吨污泥(含水率为80％)，2015年增加到3400万公吨。据估计，欧洲和美利坚合众国(美国)第一年生产约1000万吨干固体。然而，即使在美国、欧盟等发达国家，污泥的利用率也极低。
历史上，超过80％的污泥没有得到有效的处理和安全处置。这对环境构成巨大威胁，特别是由于城市污水、工业废水和雨水处理联合处理系统的普遍使用。2013年，中国约有2600个污泥处理厂，但只有大约60个厂采用了厌氧消化工艺，其中只有10-30个实际运行，造成基础设施和处理设施的浪费。在印度，主要城市产生的废水只有约30％正在处理。有时未经处理的污水直接排入自然水域。这种情况最常发生在小国家和欠发达国家。例如，密克罗尼西亚联邦共和国产生的污水几乎有30％未经事先净化就进入太平洋水域。
很大一部分污泥被运出城市，采用自然堆肥并用于农业。经过处理的污泥在英国、欧洲和中国的农业中已经使用了80多年。然而，由于土壤污染和公众抗议，越来越多的国家要求停止向土地中使用污泥。限制将污泥用于农业用途与以下问题有关：
1)铝和/或其他重金属超标；
2)病原微生物超标；
3)难闻的气味。
如果不经处理直接施用，粪肥的使用也有类似的问题。
氧化钙(QL，生石灰)和氢氧化钙(熟石灰)处理生物有机废弃物已有100多年的历史。用石灰处理人类废水污泥(即生物固体)在EPA法规中有明确规定。利用产生的高温和高pH值，这种处理方法可以减少或消除污泥中的致病微生物。
生石灰处理粪便会导致氨的释放。经过10％生石灰处理的肥料在7天内通过挥发损失了大约80％的原始氨含量，在接下来的21天内又释放了10％。因此，利用氧化钙处理有机废物的技术，可能催生具有固定氨和生产有价值产品的设备。
Si的活性形态，如单硅酸(MA)，可显著降低铝(Al)和重金属(HMs)的迁移率和毒性。单硅酸具有较高的化学和生化活性。单硅酸可与铝反应生成微溶性硅酸盐：
2Al3++2H4SiO4＝Al2Si2O5+2H++3H2O
2Al3++2H4SiO4+H2O＝Al2Si2O5(OH)4+6H+
重要的是，单硅酸主要与最有毒的铝反应。我们认为，CaO和Si复合处理有机废弃物(粪肥或污泥)可用于水处理厂废水的技术开发，最终得到环境友好的产品。然而，该产品pH值高，需要做降低pH值的处理。
中国专利CN%20201711050147.1公开了一种复合单硅酸盐土壤调理剂。涉及土壤调理技术领域，具体涉及一种复合单硅酸盐土壤调理剂。该发明提供一种复合单硅酸盐土壤调理剂，包括下述重量百分比的原料:单硅酸钾25％-35％，单硅酸钙35％-45％，绿僵菌15％-25％，解淀粉芽孢杆菌2％-4％，助剂5％-9％，上述各成分的重量百分比之和为100％。该土壤调理剂能增强作物光合作用，促根壮苗，抗早衰，提高产量；修复土壤，破除板结，培肥地力，抗重茬，提升抗逆性，提高肥料利用率；预防细菌、真菌、病毒引起病害及蚜虫、线虫、蛴螬等虫害。但是考虑到对比文件中硅酸盐是固体，硅元素的活性很低。现有技术显得略有不足。
发明内容
解决的技术问题：本申请主要是提出一种快速处理有机废物的方法，解决现有技术中存在的明矾处理方法会引发铝污染、pH值高、硅元素活性低等技术问题。
技术方案：
一种快速处理有机废物的方法，包括如下步骤：
第一步：控制有机废物的含水率在30-80％；
第二步：按重量比含水有机废物：CaO为1:1至100:1的比例称取含水有机废物与CaO；
第三步：将含水有机废物与CaO混合得含水有机废物与CaO混合物；
第四步：按重量比含水有机废物：富硅溶液为1:1～10000:1的比例称取富硅溶液：
第五步：将含水有机废物与CaO混合物继续与富硅溶液混合。
作为本发明的一种优选技术方案：所述CaO的粒径小于1mm。
作为本发明的一种优选技术方案：所述富硅溶液中单硅酸的浓度0.1～20％，所述单硅酸是H2SiO4。
作为本发明的一种优选技术方案：所述含水有机废物与CaO混合物与富硅溶液之间的处理时间从1分钟到2个月，处理后可作为石灰材料使用。
作为本发明的一种优选技术方案：所述在CaO处理下形成的氨气通过向下排空气法和排饱和铵盐溶液方法收集并用于制备氨溶液。
作为本发明的一种优选技术方案：所述含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物按重量比1:100至100:1的比例与硫磺混合，以降低pH值，提高处理后的肥料利用率。
作为本发明的一种优选技术方案：所述含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物按重量比1:100至100:1的比例与尿素混合，以降低pH值及提高处理后的肥料利用率。
作为本发明的一种优选技术方案：所述按重量比含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物：硫磺：尿素＝(1-100)：(1-100)：(1-100)将含水有机废物、CaO和富硅溶液混合后的混合物与硫磺、尿素混合，以降低pH值并提高处理后的肥料利用率。
作为本发明的一种优选技术方案：所述含水有机废物与CaO混合物与富硅溶液处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、硫磺混合处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、尿素混合处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、硫磺、尿素混合处理后的最终产品，在最终处理后立即使用，或在培养1分钟至1年后使用。
作为本发明的一种优选技术方案：所述有机废物为粪肥、污泥和食物废物等。
有益效果：本申请所述一种快速处理有机废物的方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、总硅和活性硅是不同的概念，活性硅是植物吸收和利用的唯一的硅形态，其他形态的硅，例如二氧化硅、硅酸盐、单质硅等均需要转化成单硅酸之后才能被植物吸收和利用，所以活性硅含量高的产品其功效好，现有技术中硅酸盐是固体，硅元素的活性很低，我们的最终产品中总硅含量不高，但活性硅含量高，相比较而言，我们的产品更就有优势，减少了有机废弃物对栽培植物、土壤和环境的所有负面影响，提高了有机废弃物的利用效率。
2、最终产品(未经硫磺和/或尿素处理)可作为石灰剂使用，与普通石灰相比较，该产品具有不会固定土壤中的磷，并为植物提供硅素营养的功效。
3、施用的产品具有富钙土壤改良剂和钙基肥料的特性，对栽培植物的微量元素营养和大量元素营养没有负面影响。
4、最终产品对土壤而言增加土壤肥力和增加磷的植物有效性，减少重金属迁移，对栽培植物而言增加根系形成、产量和对生物和非生物胁迫的抵抗力。
5、最终产品可以促进作物根系和地上部生物量的增加，增加比例达20.8％-92.9％和28.0％-75.0％。
6、所用富硅溶液中的硅形态为单硅酸，是可以直接被植物吸收和利用的形态，所得产品效果高效，最终产品可以改善植物对营养元素的吸收和利用，植物有效磷含量增加96.4％-110.7％，植物有效硅增加40.9％-130.7％。
7、最终产品应用到土壤中可以改善土壤的健康状况，调节pH值(6.3-8.4)，满足不同土壤调节pH值的需求。提高总碳含量，0.84％-1.86％；调节土壤阳离子交换量CEC数值，9.2-9.5mg%20eq./100g。
8、最终产品应用到土壤中可以降低土壤中重金属Cd的活性，土壤活性Cd含量降低57.6％-92.0％；减少植物对Cd的吸收，植物根系中Cd含量降低49.4％-70.0％，地上部的Cd含量降低65.3％-90.1％，利于作物生长。
9、与传统有机废物处理方法相比较，本发明具有处理时间短、同时兼具病原菌无害化、重金属钝化、臭味去除等技术优势。
具体实施方式
实施例1
一种快速处理有机废物的方法，包括如下步骤：
第一步：控制有机废物的含水率在30-80％；
第二步：按重量比含水有机废物：CaO为1:1至100:1的比例称取含水有机废物与CaO；
第三步：将含水有机废物与CaO混合得含水有机废物与CaO混合物；
第四步：按重量比含水有机废物：富硅溶液为1:1～10000:1的比例称取富硅溶液：
第五步：将含水有机废物与CaO混合物继续与富硅溶液混合。
所述CaO的粒径小于1mm，富硅溶液中单硅酸的浓度0.1～20％，所述单硅酸是H2SiO4，含水有机废物与CaO混合物与富硅溶液之间的处理时间从1分钟到2个月，处理后可作为石灰材料使用，在CaO处理下形成的氨气可以通过向下排空气法和排饱和铵盐溶液等方法收集并用于制备氨溶液，含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物按重量比1:100至100:1的比例与硫磺混合，以降低pH值，提高处理后的肥料利用率；含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物按重量比1:100至100:1的比例与尿素混合，以降低pH值及提高处理后的肥料利用率；按重量比含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物：硫磺：尿素＝(1-100)：(1-100)：(1-100)将含水有机废物、CaO和富硅溶液混合后的混合物与硫磺、尿素混合，以降低pH值并提高处理后的肥料利用率；含水有机废物与CaO混合物与富硅溶液处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、硫磺混合处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、尿素混合处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、硫磺、尿素混合处理后的最终产品，在最终处理后立即使用，或在培养1分钟至1年后使用；有机废物为粪肥、污泥和农业废物等。
试验1
本试验的主要目的是通过温室试验研究处理和未处理过的猪粪对大麦生长的影响。
使用了以下材料：
1)未经处理的猪粪(缩写：粪肥)；
2)用CaO和富硅溶液(15％单硅酸)处理的猪粪，配方为：1吨猪粪(50％水分)，100公斤CaO，10公斤富硅溶液(缩写：粪肥+Ca+Si)；
3)用CaO和单硅酸(15％单硅酸)处理猪粪，处理配方如下：1吨猪粪(50％水分)，100公斤CaO，10公斤富硅溶液，然后用尿素(100公斤)(缩写：粪肥+钙+硅+尿素)；
4)用CaO和富硅溶液(15％单硅酸)处理猪粪，处理配方如下：1吨猪粪(50％水分)，100公斤CaO，10公斤富硅溶液，然后用100公斤硫磺(缩写：粪肥+Ca+Si+S)处理；
为了测定处理和未处理的肥料效应，用大麦(Hordéumvulgáre%20L.)进行了温室试验。温室用纯石英砂。处理过的和未处理过的粪肥以1000公斤/公顷的干重施用。该材料在播种前使用，并与沙子混合用作基肥。塑料盆容积为1升，每盆种10粒大麦种子。每天灌溉50毫升蒸馏水。生长室内空气温度白天为22±2℃，夜间为18±2℃。光周期为12h，光强为950μmol光子m-2s-1。空气相对湿度白天为45±5％，夜间为70±5％。每个处理设置三个重复。
四周后，大麦被收割。测定了根和地上部的生物量。所得数据见表1。对照石英砂处理中栽培的大麦根系和地上部的生物量分别为2.4克和2.5克；与对照处理相比较，施用未经处理的粪肥对大麦生物量有负面影响，根系和地上部生物量分别下降了12.5％和8.0％，这与新鲜粪肥的某些毒性有关。但施用处理过的粪肥对大麦根系和地上部的生物量有积极的影响。粪肥+Ca+Si处理的根系和地上部生物量增加了20.8％和28.0％，粪肥+Ca+Si+尿素处理的大麦根系和地上部生物量增加了37.5％和56.0％，粪肥+Ca+Si+S处理的大麦根系和地上部生物量增加了33.3％和40.0％，其中CaO、富硅溶液和尿素处理的粪肥效果最好。
表1处理和未处理猪粪对4周龄大麦鲜生物量的影响
试验采集了栽培基质为供试样品，并使用标准方法测试了以下参数：pH、总碳(C)和阳离子交换容量(CEC)。土壤测试有三个重复。显著性差异用Excel 2010在5％的水平上计算所得。数据见表2。对照石英砂处理中栽培的基质pH值为6.3、总C为0.0、阳离子交换量CEC为1.6mg eq./100g；与对照处理相比较，施用未经处理的粪肥可显著降低土壤pH值(5.4)，从而影响大麦的生长。施用处理过的三种粪肥均提高了沙土pH值(8.4、7.3和7.4)。施用处理过的粪肥和未处理的粪肥均提高了土壤总C值，粪肥、粪肥+Ca+Si、粪肥+Ca+Si+尿素、粪肥+Ca+Si+S四个处理分别增加了1.5％、1.3％、1.2％和1.3％。施用处理过的和未处理过的粪肥均能提高阳离子交换量值CEC，粪肥、粪肥+Ca+Si、粪肥+Ca+Si+尿素、粪肥+Ca+Si+S四个处理的CEC值分别从对照处理的1.6mg eq./100g增加到6.8、9.4/9.5和9.2mgeq./100g。其中，CaO、富硅溶液和尿素处理的粪肥效果最好。
表2未处理和处理的粪肥对沙土pH、总C和CEC的影响
试验表明，以上三种方法处理的粪肥效果显著。
实施例2
一种快速处理有机废物的方法，包括如下步骤：
第一步：控制有机废物的含水率在30-80％；
第二步：按重量比含水有机废物：CaO为1:1至100:1的比例称取含水有机废物与CaO；
第三步：将含水有机废物与CaO混合得含水有机废物与CaO混合物；
第四步：按重量比含水有机废物：富硅溶液为1:1～10000:1的比例称取富硅溶液：
第五步：将含水有机废物与CaO混合物继续与富硅溶液混合。
所述CaO的粒径小于1mm，富硅溶液中单硅酸的浓度0.1～20％，所述单硅酸是H2SiO4，含水有机废物与CaO混合物与富硅溶液之间的处理时间从1分钟到2个月，处理后可作为石灰材料使用，在CaO处理下形成的氨气可以通过向下排空气法和排饱和铵盐溶液等方法收集并用于制备氨溶液，含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物按重量比1:100至100:1的比例与硫磺混合，以降低pH值，提高处理后的肥料利用率；含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物按重量比1:100至100:1的比例与尿素混合，以降低pH值及提高处理后的肥料利用率；按重量比含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物：硫磺：尿素＝(1-100)：(1-100)：(1-100)将含水有机废物、CaO和富硅溶液混合后的混合物与硫磺、尿素混合，以降低pH值并提高处理后的肥料利用率；含水有机废物与CaO混合物与富硅溶液处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、硫磺混合处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、尿素混合处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、硫磺、尿素混合处理后的最终产品，在最终处理后立即使用，或在培养1分钟至1年后使用；有机废物为粪肥、污泥和食物废物等。
在江苏爱佳福如土壤修复有限公司组织开展了经处理和未经处理的鸽粪温室试验。本试验采用下列处理过的和未处理过的鸽粪：
1)未经处理的鸽粪(缩写：粪肥)；
2)用CaO和富硅溶液(15％单硅酸)处理鸽粪，处理配方为：1吨鸽粪(50％水分)，100公斤CaO，10公斤富硅溶液(缩写：粪肥+Ca+Si-1)；
3)用CaO和富硅溶液(15％单硅酸)处理鸽粪，处理配方为：1吨鸽粪(50％水分)，200公斤CaO，20公斤富硅溶液(缩写：粪肥+Ca+Si-2)；
4)用CaO和富硅溶液(15％单硅酸)处理鸽粪，处理配方为：1吨鸽粪(50％水分)，100公斤CaO，10公斤富硅溶液，然后用尿素(100公斤)处理(缩写：粪肥+Ca+Si+尿素)；
试验中使用了当地土壤。该土壤具有以下特性：pH＝6.2，总有机质0.56％，CEC8.5mg eq/100g，含砂量15.4％。以水稻为供试作物。处理过的和未处理过的粪肥以1000公斤/公顷的干重施用。该材料在播种前施用并与土壤混合(基肥)。塑料罐的容积是1升。每盆种10粒水稻种子。每天灌溉50毫升蒸馏水。生长室内空气温度白天为26±2℃，夜间为20±2℃。光周期为12h，光强度为1000μmol光子m-2s-1。空气相对湿度白天为55±5％，夜间为80±5％。每个处理设置三次重复。
四周后，水稻被收割。测定了根系和地上部的生物量。所得数据见表3。对照处理中栽培的水稻根系和地上部的生物量分别为1.8克和1.9克；与对照处理相比较，施用未经处理的粪肥对水稻生物量有负面影响，根系和地上部生物量分别下降了11.1％和10.5％，这可能与新鲜粪肥的某些毒性有关。但施用处理过的粪肥对水稻根系和地上部的生物量有积极的影响。粪肥+Ca+Si-1处理的根系和地上部生物量增加了27.8％和15.8％，粪肥+Ca+Si-2处理的水稻根系和地上部生物量增加了44.4％和26.3％，粪肥+Ca+Si+尿素处理的水稻根系和地上部生物量增加了61.1％和42.1％，其中CaO、富硅溶液和尿素处理的粪肥效果最好。
表3处理和未处理的粪肥(鸽粪)对4周龄水稻鲜重生物量的影响
实验结束后，从所有盆栽中采集土壤样品，采用标准方法测试以下土壤参数：pH、总C、植物有效磷(0.1n HCl)、植物有效硅(0.1n HCl)。土壤测试的样品每个处理采集三份。用Excel 2010在5％的水平上计算显著性差异。所得数据见表4。对照处理中栽培用土壤pH值为6.2、总C为0.56％、植物有效P含量为28mg/kg、植物有效Si为218mg/kg；与对照处理相比较，施用未经处理的粪肥可显著降低土壤pH值(5.1)，从而影响水稻的生长。施用处理过的三种粪肥均提高了土壤pH值(7.7、7.8和6.3)。施用处理过的粪肥和未处理的粪肥均提高了土壤总C值，粪肥、粪肥+Ca+Si-1、粪肥+Ca+Si-2、粪肥+Ca+Si+尿素四个处理分别增加到0.89％、0.85％、0.84％和0.88％。施用处理过的和未处理过的粪肥均能提高植物的有效磷含量，粪肥、粪肥+Ca+Si-1、粪肥+Ca+Si-2、粪肥+Ca+Si+尿素四个处理的有效磷含量分别增加到49、55、59和58mg/kg，各处理植物有效硅含量分别增加到244、436、503和428mg/kg。其中，CaO、富硅溶液和尿素处理的粪肥对土壤改良的效果最好；CaO和富硅溶液-2处理对植物营养(P和Si)改善的效果最好。这说明，三种不同的粪肥处理方法对土壤和植物生长及营养状况均有较好的改善作用。
表4未处理和处理的粪肥对土壤pH、总C、植物有效P和植物有效Si的影响
实施例3
一种快速处理有机废物的方法，包括如下步骤：
第一步：控制有机废物的含水率在30-80％；
第二步：按重量比含水有机废物：CaO为1:1至100:1的比例称取含水有机废物与CaO；
第三步：将含水有机废物与CaO混合得含水有机废物与CaO混合物；
第四步：按重量比含水有机废物：富硅溶液为1:1～10000:1的比例称取富硅溶液：
第五步：将含水有机废物与CaO混合物继续与富硅溶液混合。
所述CaO的粒径小于1mm，富硅溶液中单硅酸的浓度0.1～20％，所述单硅酸是H2SiO4，含水有机废物与CaO混合物与富硅溶液之间的处理时间从1分钟到2个月，处理后可作为石灰材料使用，在CaO处理下形成的氨气可以通过向下排空气法和排饱和铵盐溶液等方法收集并用于制备氨溶液，含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物按重量比1:100至100:1的比例与硫磺混合，以降低pH值，提高处理后的肥料利用率；含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物按重量比1:100至100:1的比例与尿素混合，以降低pH值及提高处理后的肥料利用率；按重量比含水有机废物与CaO、富硅溶液混合后的混合物：硫磺：尿素＝(1-100)：(1-100)：(1-100)将含水有机废物、CaO和富硅溶液混合后的混合物与硫磺、尿素混合，以降低pH值并提高处理后的肥料利用率；含水有机废物与CaO混合物与富硅溶液处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、硫磺混合处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、尿素混合处理后的最终产品，含水有机废物与CaO、富硅溶液、硫磺、尿素混合处理后的最终产品，在最终处理后立即使用，或在培养1分钟至1年后使用；有机废物为粪肥、污泥和食物废物等。
鉴于重金属污染问题十分严重，在Cd污染土壤上组织了第三次处理和未处理鸡粪的温室试验。
本试验采用以下处理过的鸡粪和未处理过的鸡粪：
1.未经处理的鸡粪(缩写：粪肥)；
2.用CaO和富硅溶液(单硅酸15％)处理鸡粪，处理配方如下：1吨鸡粪(20％水分)，+200升水，100公斤CaO，20公斤的富硅溶液(缩写：粪肥+Ca+Si-1)；
3.用CaO和富硅溶液(单硅酸15％)处理鸡粪，处理配方如下：1吨鸡粪(20％水分)，+200升水，200公斤CaO，40公斤的富硅溶液(缩写:粪肥+Ca+Si-2)；
4.用CaO和富硅溶液(单硅酸15％)处理鸡粪，处理配方如下：1吨鸡粪(20％水分)，+200升水，200公斤CaO，10公斤的富硅溶液，然后用尿素(100公斤)和100公斤硫磺(缩写:粪肥+Ca+Si+尿素+S)处理；
试验采用灰色森林土壤。该土壤具有以下特性：pH＝6.1，总有机质1.3％，CEC10.3mg eq/100g，砂含量25.3％，总Cd含量3.5mg/kg。以水稻为供试材料。处理过的和未处理过的粪肥以1000公斤/公顷的干重施用。该材料在播种前施用并与土壤混合(基肥)。塑料罐的容积是1升。每盆种10粒水稻种子。每天灌溉50毫升蒸馏水。生长室内空气温度白天保持在24±2℃，夜间保持在22±2℃。光周期为12h，光强度为800μmol光子m-2s-1。空气相对湿度白天为50±5％，夜间为60±5％。每个处理设置三次重复。
四周后，水稻被收割。测定了根系和地上部的生物量。所得数据见表5。对照处理中水稻根系和地上部的生物量分别为1.4克和1.6克。与对照处理相比较，施用未经处理的粪肥对水稻生物量有负面影响，根系和地上部生物量分别下降了7.1％和12.5％，这可能与新鲜粪肥的某些毒性有关。但施用处理过的粪肥对水稻根系和地上部的生物量有积极的影响。粪肥+Ca+Si-1处理的根系和地上部生物量增加了28.6％和37.5％，粪肥+Ca+Si-2处理的水稻根系和地上部生物量增加了50.0％和62.5％，粪肥+Ca+Si+尿素+S处理的水稻根系和地上部生物量增加了92.9％和75.0％，其中CaO、富硅溶液、尿素和S处理的粪肥效果最好，肥效最大。
表5处理和未处理的粪肥(鸡粪)对4周龄水稻鲜生物量的影响
对采集的水稻根、地上部中Cd、Si含量进行了测定。用微波消解干燥植物样品(在65℃下干燥24小时)进行总硅和镉分析。为分析Si，将制备好的0.20±0.01g样品放入每个Teflon管中，并添加4mL 50％NaOH。静置12h后，加入2ml 30％H2O2，静置30min，加盖，放入微波炉(CEM MARS 6MS5181)中30min，分析Cd，将0.20±0.01g植物样品用4mL浓硝酸和2mL30％过氧化氢的混合物消化，放置一夜，然后微波消解30分钟。用钼酸盐法分析硅。采用ICP-MS-I-Cap-Q(美国)分析镉。所得数据见表6。
表6水稻根系和地上部中总镉和总硅的含量
对照处理中水稻根系和地上部的Cd含量分别为4.84mg/kg和3.54mg/kg。施用未经处理的粪肥显著提高了水稻根和地上部中的Cd总量(5.76和4.66mg/kg)，增加水稻根系和地上部吸收Cd的总量增加19.0％和31.6％，这可能是土壤pH值降低引起重金属Cd生物活性增加的结果。相反，施用处理过的肥料显著降低了根和地上部中的镉。粪肥+Ca+Si-1、粪肥+Ca+Si-2和粪肥+Ca+Si+S三个处理中水稻根系和地上部含有的Cd含量分别较对照(粪肥)降低了61.3％和73.6％，74.8％和92.5％，57.5％和86.1％。在施用粪肥+Ca+Si-2的土壤上生长的植物，其效应最大。施用处理过的粪肥显著提高了水稻根和茎中硅的总含量。
实验结束后，收集所有盆栽土壤样品，采用标准方法测试以下土壤参数：pH、总C、土壤活性Cd(0.1n HCl)、植物有效硅(0.1n HCl)。每个处理的土壤样品设置3次重复。用Excel 2010以5％的水平计算显著性差异。所得数据见表7。对照处理中栽培用土壤pH值为6.1、总C为1.32％。与对照处理相比较，施用未经处理的粪肥可显著降低土壤pH值(5.4)，从而影响大麦的生长。施用处理过的三种粪肥均提高了土壤pH值(7.4、7.5和6.4)。施用处理过的粪肥和未处理的粪肥均提高了土壤总C值，粪肥、粪肥+Ca+Si-1、粪肥+Ca+Si-2、粪肥+Ca+Si+S四个处理的土壤总C含量分别增加到1.86％、1.83％、1.82％和1.83％。对照处理中土壤活性Cd的含量和植物有效Si含量分别为12.5mg/kg和345mg/kg。施用处理过的和未处理过的粪肥均能降低土壤活性Cd的含量，提高植物的有效硅含量，粪肥、粪肥+Ca+Si-1、粪肥+Ca+Si-2、粪肥+Ca+Si+S四个处理的土壤活性Cd含量分别降低到10.2、5.3、1.2和1.0mg/kg，各处理植物有效硅含量分别增加到354、486、576和428mg/kg。这说明，三种不同的粪肥处理方法对降低土壤重金属Cd的活性和增加植物生长营养(有效Si)作用显著。
表7.处理和未处理粪肥对土壤pH、总碳、土壤活性Cd和植物有效Si的影响
