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目前,我国各种类型盐碱土总面积达14.87亿亩(约合9913万公顷)。虽然已有部分地区对盐碱地进行开垦,但仍有80%左右盐碱土尚未得到开发利用。土地盐碱化问题不但会造成资源的破坏和农业生产的巨大损失,而且还对生物圈和生态环境构成威胁,表现出环境和经济两方面的危害。因此,开发和利用盐碱土对我国农业的可持续发展和改善生态环境具有非常重要的实践意义。
另一方面,随着社会与经济发展,污泥和粉煤灰的堆积日益增多,它们不但占用了大量的土地,同时也造成周边大气和水体的污染。污泥和粉煤灰的妥善处理已经成为亟待解决的问题。
已有的研究表明,污泥和粉煤灰是可以利用的资源,能够运用于多种领域。本文利用阜新地区污泥和粉煤灰,对阜新那力的盐碱土进行了改良实验研究,取得非常明显的效果。主要研究结果如下:
阜新那力村的盐碱土为中度盐化的强碱土。其主要养分有机质低,碱解N、有效P、有效K和其它有益营养元素含量均低于植物生长要求。pH值高、钠吸附比高。通透性较差,虽具一定的蓄水性,但热导性较高,不保温。该盐碱地为养分低、质地差、物性不良的贫瘠土壤,不适于植物生长。
在那力盐碱地采样进行原始士质样品检验测试分析后,对试验地土质退化状况和成因进行分析研究,确定了那力盐碱地选用当地污泥和粉煤灰进行生态修复的方案模式。本次实验所用的污泥为阜新细河中污泥及淤积物的混合物,含有丰富的有机质,碱解N、有效P,富含有益微量元素,养分全面而丰富,还含人量有益及有害细菌。pH值适中,但含盐高。孔隙率和蓄水性较高,热导率较低,有一定的保温性。实验用粉煤灰有机质含量超出植物生长一般要求近11倍;富含多种有益微量元素。pH值略高,含盐较低;有效N及有效P较低,均低于植物生长要求。疏松多孔,容重低,孔隙率和蓄水性高,热导率较低,保温性好。污泥与粉煤灰中有害元素均全部大大低于国家农林土壤环境标准,是盐碱地物理性质的良好改良剂。
对采集样品的结构成分、有机质、重金属元素、孔隙结构等特点进行多水平、多因素正交耦合后,模拟污泥与粉煤灰改良盐碱地的配方,并编制室内盆栽试验方案。优选出两个合理配比方案,分别为污泥:粉煤灰:盐碱土=1:2:2,和1:1:3。将以上两个配方与纯盐碱土盆栽中的西红柿植株根、茎、叶进行对比,在同样的管理条件下,施加了废弃物的盐碱土盆栽中植株的总体长势远远好过原土盆栽。
分析污泥、粉煤灰改良盐碱地对土壤成分的影响:改良后土壤有机质及各种有效营养元素含量除Mg以外都有所提高,且均高于植物生长基本要求,尤其是有机质提高到植物生长基本要求的5.79倍;pH值及全盐含量则明显降低。改良后土壤中有害元素的含量略微有所增加,但仍大大低于国家环境标准,完全符合土壤环境标准,基本上对植物和环境不造成危害和污染。此外,对配施后土壤变化的机理进行深入探讨。总结污泥与粉煤灰的养分特性及其与盐碱十物性的比较结果,可以将其改良士壤的特点归结为三点:首先,污泥和粉煤灰中的有机质和微生物,以及有益养分能中和碱,降低盐含量,促使土壤酸碱平衡。第二,污泥和粉煤灰不仅含有多种养分,而且某些物理性能还可与优质土壤的物性相当。第三,污泥和粉煤灰中的养分相互补充和作用,促使土壤中养分平衡,并且具有长效缓释的特点。研究表明,污泥与粉煤灰配施不是简单的加合,而是土壤、固体废弃物与微生物相互作用的结果。因此,针对盐碱土的缺陷问题,将污泥与粉煤灰合理配比,能够起到取长补短,互相促进,脱盐降碱的效果。
总之,利用污泥与粉煤灰改良盐碱地是一项全新的课题,其效果日益明显。但是我国尚处于起步阶段,存在许多的问题:污泥与粉煤灰成分的复杂性及其不合理利用可能带来有严重威胁,需要经过反复的测试与实验才能选择最佳的配比。除此之外,还缺乏系统性,许多机理性问题还需深入研究和探讨。