粉煤灰、水库淤积物和城市污水沉淀物(以下简称“三种废弃物”)是影响生态环境的三种主要固体废弃物。利用“三种废弃物”改良土壤生态特性,既可以避免环境污染,又可使之具有良好的生态效益、环境效益和经济效益。本研究是在前期研究的基础上,进一步对“三种废弃物”改良退化土壤的效果及改良机理作探索性跟踪研究,并力图从矿物学、地球化学、土壤学、尤其是生态学的角度获得一些新认识。 研究以内蒙古包头市典型退化土壤作为改良试验修复对象,采用了野外调查、田间试验与室内分析相结合,宏观与微观、定量与定性相结合的方法,从土壤—植物体系、土壤—微生物体系、土壤—水体系三个方面进行探讨研究。研究结果初步揭示了“三种废弃物”配施影响土壤生态特性的机理,进一步丰富了“三种废弃物”影响土壤生态特性的理论研究成果,并为退化土壤修复提供了实践经验。 在土壤—水体系方面,配施“三种废弃物”影响土壤水生态特性的研究表明,土壤饱和含水率明显提高,分别是空白土壤的1.95倍和1.79倍。两试验田土壤的持水时间分别比配施前延长了14天和7天。 在土壤—微生物体系方面,“三种废弃物”配施影响土壤微生物生态特性的研究表明,“三种废弃物”配施初期,土壤中微生物数量明显增加;在配施后的最初2个月内,细菌和放线菌数量有所减少,真菌数量少量增加;配施后3～5个月内,试验田-1、试验田-2土壤中细菌、放线菌和真菌数量分别增加79.53%～787.88%、106.16%～589.76%,43.24%～140.00%、46.52%～270%和43.87%～638.00%、61.92%～191.90%,且微生物数量增加的幅度随着时间的延长,呈上升趋势。 在土壤—植物体系方面,植物生长的指标测定结果表明:灌木无论是枝条数,还是高度、成活率均高于对照组,乔木的株胸径、年生长量均高于对照组,其中2号配方生长优势最为显著。 两个试验田改良后土壤性质定量研究表明:(1)土壤容重降低,土壤总孔隙度增加;将松砂土的砂壤土改造为近轻壤土的砂壤土和轻壤土;(2)土壤中粘土矿物的含量比配施前增加,改良后土壤中团聚体的数量明显增多;(3)配施“三种废弃物”并经18个月的种植熟化后,土壤中10多种营养元素有大幅度的提高,原来退化土壤中一些含量偏高而不利于养分平衡的元素如有效钙、CI~-等,经过改良有所下降,说明配施“三种废弃物”能够平衡土壤养分。 基于上述研究结果,我们提出“三种废弃物”在修复退化土壤,促进植物生长的机理:“三种废弃物”兼有养分含量高和物理性质优良的特点,能通过改善土壤的三大体系进而较全面修复土壤,并且具有长效缓释、平衡养分的特点。大田试验表明,配施“三种废弃物”修复退化土壤的效果较明显,可以进行推广应用。