脫硫廢棄物施用對(duì)鹽堿土壤和植物的影響研究.pdf

1、隨著人口的增長(zhǎng)、耕地大面積的減少、淡水資源匱乏的情況下，鹽堿土作為我國(guó)潛在耕地的后備資源，存在巨大的開(kāi)發(fā)潛力。而寧夏引黃灌區(qū)600多萬(wàn)畝土地中鹽漬化面積達(dá)到了三分之一，嚴(yán)重影響和制約了寧夏農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此大面積改良利用鹽堿地對(duì)于寧夏乃至我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展、糧食安全、國(guó)土整治、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等具有重要意義。
　　 利用燃煤煙氣脫硫廢棄物(以下簡(jiǎn)稱脫硫廢棄物)改良鹽堿地是過(guò)去十年間提出的一個(gè)新的改良方法，它的理論基礎(chǔ)是利用

2、石膏改良鹽堿地的理論，已有上百年的歷史。脫硫廢棄物是燃煤電廠煙氣脫硫后的副產(chǎn)物，主要成分是CaSO4·2H2O，為改良鹽堿土壤提供了新的廉價(jià)的石膏來(lái)源，同時(shí)也為燃煤電廠找到脫硫副產(chǎn)物的出路，這是一項(xiàng)除弊興利的環(huán)保循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目。而寧夏也是國(guó)家“十五”計(jì)劃綱要確定的發(fā)展大型坑口電廠的省區(qū)之一，但因此也帶來(lái)年產(chǎn)300多萬(wàn)噸的脫硫廢棄物。這些脫硫廢棄物若能大面積用于鹽堿地改良，將會(huì)對(duì)寧夏工農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。
　　 目前，國(guó)

3、內(nèi)外學(xué)者已在利用脫硫廢棄物改良鹽堿地方面取得了一些研究成果，這些研究成果或從土壤理化性質(zhì)方面或從植物生長(zhǎng)發(fā)育方面證實(shí)了脫硫廢棄物對(duì)鹽堿地改良的可行性。本研究選擇在寧夏銀北地區(qū)特有的龜裂堿上(俗稱白僵土)和典型的鹽化土壤，從脫硫廢棄物施用后土壤和植物體內(nèi)無(wú)機(jī)離子的變化入手，通過(guò)分析土壤理化性質(zhì)和植物生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)的變化，運(yùn)用植物生理生態(tài)學(xué)理論進(jìn)一步解釋了脫硫廢棄物施用對(duì)鹽堿土壤的改良機(jī)理。
　　 本文選取兩種不同類型鹽堿地，采用大田

4、和盆栽相結(jié)合的方法，根據(jù)不同土壤本底條件設(shè)置了三組各5個(gè)不同脫硫廢棄物施用量水平，選擇兩種植物(油葵和甜高粱)，連續(xù)兩年(2008-2009)在其苗期、現(xiàn)蕾期(拔節(jié)期)、成熟期，從土壤理化性質(zhì)(土壤容重、pH值、全鹽含量、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、SO42-、CT-、P等無(wú)機(jī)離子濃度)和植物生長(zhǎng)指標(biāo)(出苗率、根系長(zhǎng)度和體積、株高、產(chǎn)量)及生理生化指標(biāo)(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、S、P等無(wú)機(jī)離子含量

5、、光合特性、細(xì)胞膜透性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、抗氧化保護(hù)酶活性)入手，深入探討了脫硫廢棄物施用后對(duì)土壤及植物的影響，最后通過(guò)對(duì)土壤及植物各指標(biāo)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)，分析了在脫硫廢棄物施用基礎(chǔ)上的各措施對(duì)土壤和植物的影響效應(yīng)。通過(guò)以上研究，對(duì)脫硫廢棄物施用對(duì)鹽堿土壤和植物的影響有了較為全面的認(rèn)識(shí)，相關(guān)結(jié)果和結(jié)論豐富了利用脫硫廢棄物改良鹽堿地的基礎(chǔ)理論。本研究主要結(jié)論歸納如下：
　　 1、脫硫廢棄物施用后并結(jié)合灌水洗鹽，可有效降低鹽堿土壤中的Na+濃

6、度，被交換的Na+可用淋洗的方式排出土體，Na+的專性離子效應(yīng)可大大消除。同時(shí)，脫硫廢棄物施用后，鹽堿土壤中Ca2+、Mg2+、S、P等濃度均呈顯著上升，而K+濃度下降。
　　 2、脫硫廢棄物施用后可有效改善鹽堿土的理化性狀，改良后的土壤pH值、全鹽含量、堿化度和容重均顯著下降，土壤非毛管孔隙度顯著上升，結(jié)果使土壤滲透性增強(qiáng)，改善了水分或氣體在土壤中的運(yùn)移。
　　 3、通過(guò)相關(guān)性分析可知，土壤中Na+濃度與土壤容重、pH

7、值呈顯著正相關(guān)，而與土壤非毛管孔隙度呈顯著負(fù)相關(guān)。因而土壤中Na+的減少是使土壤理化狀況好轉(zhuǎn)的主要原因。
　　 4、施用脫硫廢棄物后，顯著提高了植物的抗逆性和生理生化機(jī)能，消除或減輕了因鹽堿而引起的滲透脅迫。植物細(xì)胞膜透性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量以及SOD的活性均降低(趨于正常)，植物光合性能大幅提高，進(jìn)而促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)發(fā)育，植物的出苗率、根系長(zhǎng)度和體積、株高、產(chǎn)量均大幅提高。
　　 5、施用脫硫廢棄物后，植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)虧缺

8、狀況得到改善，減輕或消除了因鹽堿而引起的離子毒害。植物對(duì)Na+的吸收顯著減少，增加了對(duì)K+、Ca2+、Mg2+、S和P等礦質(zhì)元素的吸收。尤其是從對(duì)土壤理化性質(zhì)和植物生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)間的相關(guān)性分析中可看出，土壤P元素濃度與植物出苗率、光合性能、產(chǎn)量以及根系中K+、Ca2+的含量等指標(biāo)均呈顯著正相關(guān)，而與細(xì)胞膜透性呈顯著負(fù)相關(guān)。因此研究認(rèn)為，在脫硫廢棄物施用后，土壤中的P元素起著重要作用。
　　 6、通過(guò)以上結(jié)論可看出，脫硫廢棄物對(duì)改良

9、鹽堿地具有多重性。脫硫廢棄物施用后，不但改善了土壤理化性質(zhì)，而且均衡了植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收以及提高了植物的抗逆性，因此植物的生長(zhǎng)發(fā)育得到顯著促進(jìn)。且此方法的改良效果是顯著的，方法是切實(shí)可行的。
　　 7、綜合對(duì)比土壤理化性質(zhì)和植物生理生化各指標(biāo)的年際變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，多個(gè)指標(biāo)均是在改良第一年的變化幅度大于第二年的。因此，本研究認(rèn)為脫硫廢棄物施用后的第一年是改良的關(guān)鍵年。
　　 8、脫硫廢棄物施用后，土壤(堿化土壤和鹽化土壤)

10、和植物(油葵和甜高粱)籽實(shí)中Hg、As、Pb、Cr和Cd等5種重金屬元素含量均為超標(biāo)(GB15618-1995、GB13078-2001和糧食衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))，這表明脫硫廢棄物用于改良鹽堿地是安全可靠的。
　　 9、運(yùn)用層次分析法和主成分分析法對(duì)不同改良因素對(duì)土壤和植物的影響效應(yīng)分析可知，脫硫廢棄物施用因素在堿化土壤上對(duì)土壤和植物的影響效應(yīng)較大；灌水量因素在鹽化土壤上對(duì)土壤和植物的影響效應(yīng)較大。此外，在鹽堿地上種植水稻對(duì)土壤和植物的影