利用脫硫廢棄物改造濱海新區(qū)鹽堿土

丁強 （天津市塘沽區(qū)苗木生產供應中心 天津300457）

利用脫硫廢棄物改造濱海新區(qū)鹽堿土

丁強 （天津市塘沽區(qū)苗木生產供應中心 天津300457）

通過使用以脫硫石膏為主的廢棄物進行濱海新區(qū)的鹽堿土改良試驗。分兩個階段進行，采用不同施工工藝，不同深度、不同季節(jié)、不同苗木的處理，得出脫硫石膏平鋪效果好于坑施，好于鹽堿地，改良肥好于木屑處理，秋季效果好于春季等結論。

脫硫廢棄物 濱海新區(qū)鹽堿土 喬灌木種植

1 項目背景

隨著濱海新區(qū)的發(fā)展納入國家戰(zhàn)略發(fā)展格局，新區(qū)的經濟發(fā)展進入了一個新的階段。伴隨經濟地位的提升，新區(qū)人民對居住環(huán)境的要求也日益提高。但濱海新區(qū)地處渤海退海地，土壤的鹽堿化程度很高，全鹽含量在1%以上，pH值平均超過8.9，土壤粘重，通氣透水性均不良，地下水位與礦化度均高（4～10 g/L）。由于土壤中大量可溶性鹽的積累，致使土壤的物理性能極度惡化；土壤的結構緊密，孔隙度小，土壤容重大，土溫上升慢，毛細作用強，對園林綠化工作十分不利。以往常用的鹽堿地綠化方法，是用開槽清除鹽堿土、墊隔離層、鋪設波紋盲管的施工工藝，不但需要消耗大量的機械與財力，而且由于回填的綠化客土要毀壞大量的農田，不符合生態(tài)發(fā)展的長遠要求。因此，開發(fā)綠化新土源勢在必行。

目前，我國電力以煤電為主，燃煤電廠發(fā)電量約占總發(fā)電量的80%。根據我國能源狀況，今后相當長時期內以煤電為主的格局難以改變。在濱海新區(qū)已有軍糧城電廠、漢沽北疆電廠、大港發(fā)電廠等多家燃煤電廠，然而燃煤電廠排放大量二氧化硫，嚴重污染大氣環(huán)境，危害人民生活健康。隨著國家環(huán)保要求越來越嚴格，煤電廠實施了多種脫硫工藝。其中濕式石灰-石膏法以其穩(wěn)定、高效等優(yōu)點成為世界上最成熟、應用最廣泛的脫硫工藝。這種工藝會產生大量的脫硫廢棄物。這些廢棄物如不能及時處理，會成為白色污染源，造成環(huán)境污染。如能有效處理，用以改造濱海新區(qū)的鹽堿土，則可變廢為寶，其前景不可估量。

2 研究現狀

利用脫硫廢棄物改良土壤，早就引起了國內外學者的關注。美國利用脫硫石膏改良酸性土壤的研究起步較早，英國、印度學者也開展過利用脫硫廢棄物改良鹽堿土壤的研究，日本東京大學與沈陽農學院合作對東北、內蒙古鹽堿土壤進行改良研究。此項技術經清華大學多年的實踐，效果顯著，已經獲得中國國家發(fā)明專利授權（專利號：200610011116.0）。此次科研項目對濱海新區(qū)較為粘重的鹽堿土用脫硫廢棄物進行改良，由清華大學與塘沽區(qū)苗木生產供應中心合作研發(fā)。

3 改良原理

脫硫石膏，主要成分是CaSO4·2H2O（見表1），顏色微黃，略偏堿性，顆粒細小松散均勻，粒徑主要集中在30～60μm，含有12%游離水。

表1 脫硫廢棄物的化學成份

利用脫硫石膏改良鹽堿土壤的原理，就是利用脫硫石膏中含有的Ca2+對土壤膠體中吸附的Na+（來自土壤中的Na2CO3、NaHCO3）進行置換，并通過淋洗將其排出土體，以達到改土治堿的目的。由于土壤膠體粒子長期與鹽堿土中的Na2CO3、NaHCO3、Nacl等接觸，成為含Na+膠體粒子。含Na+膠體粒子在土壤中有較好的分散性，能散布在土壤顆粒之間的細縫中，形成致密、不透水的板結土層。不易透水的含Na+板結土層摻入石膏后，因Ca2+比Na+對土壤中膠體粒子的吸附能力強，原已吸附的Na+會和土壤溶液中的Ca2+發(fā)生離子交換。而含Ca2+膠體微粒的外層不吸附水分子，膠體微粒自己能互相靠近而聚團，土壤就不會板結。這些過程反復進行后，土壤就形成團料結構。從而有利于農作物根系生長，吸收土壤水分和養(yǎng)分。

濱海新區(qū)地處濱海退海地，土壤鹽堿化程度很高，并且相比膠東半島的鹽堿地，土壤板結粘重程度很高。以往采用水洗的方法只能洗去土壤中可溶性的鹽分，而無法解決“堿”的問題，即無法去除附著在土壤膠體上的鈉、鉀離子，亦無法解決土壤板結粘重的難題。這是濱海新區(qū)鹽堿化土壤改良的“老、大、難”問題。此次科研項目帶有明顯的針對性，如能成功，對于濱海新區(qū)鹽堿土的改良會產生不可估量的作用。

4 實驗方案

4.1 第一階段

4.1.1 試驗地概況 試驗地約2 600 m2，位于塘沽區(qū)苗木生產供應中心內，屬濱海新區(qū)典型的鹽堿地，全鹽含量平均在0.8%以上，pH值在8.4以上，土壤的有機質含量少，土壤肥力低，對作物有害的陰、陽離子多，苗木不易成活，不符合園林綠化土壤要求。

4.1.2 試驗材料 熱電廠燃煤脫硫廢棄物（軍糧城發(fā)電廠生產）、有機肥。國槐、對節(jié)白蠟、紫薇、木槿、桂香柳等5種苗木，共計1 248株。

4.1.3 試驗方法 試驗設計，本試驗于2009年4月10日進行，先將試驗地分為14個小塊，1號地不做任何改良處理，也不種植苗木，完全作為對照使用，其余小塊均栽植12行8列共96株苗木。其中紫薇2行、桂香柳2行、木槿2行、對節(jié)白蠟3行、國槐3行。

4.1.4 試驗實施 7、8兩號地不實施改良措施，11、12兩號地進行坑施，即每個樹穴中摻入0.5 kg脫硫石膏，與原土攪拌均勻，其余土地按照2 kg/m2進行平鋪，施入深度為25 cm，使用旋耕機旋耕一次。

第13號地施用專用有機肥，施用量2.5 kg/m2。第14號地施用千頭椿、楊樹、白蠟等死樹枯枝粉碎的木屑，施用量為0.5 kg/m2。均采用平鋪方法，施入深度為25 cm，使用旋耕機旋耕一次。植物成活率對比表見表2。

表2 植物成活率對比表

4.1.5 結論 實驗結果顯示，對照區(qū)全鹽含量及pH值均略有上升。而采用脫硫石膏改良則效果明顯。處理方式為脫硫石膏平鋪深耕，這一方式好于脫硫石膏坑施、好于有機肥處理、好于木屑處理。

4.2 第二階段

4.2.1 試驗地概況 試驗地位于塘沽區(qū)黃港水庫東岸，占地6 600 m2，屬于濱海新區(qū)典型重鹽重堿型鹽堿土，全鹽含量超過0.9%。pH值超過8.6，極其不適合植物生長。

4.2.2 試驗材料 熱電廠燃煤脫硫廢棄物（軍糧城發(fā)電廠生產）、石屑墊層，塑料波紋盲管，有機肥、木屑、紅葉楊、千頭椿、絲棉木、對節(jié)白蠟。

4.2.3 試驗方法 以1 100 m2的鹽堿地作為一個基本單位，共設6個基本單位，每個基本單位都保持在同一個水平面上。每個基本單位分為面積相同的6個小塊（標號1～6）。每個基本單位1號地為原土，其余均清除50 cm深的原土，墊入20 cm深的石屑做為墊層。墊層中每隔7 m鋪設一條波紋盲管作為排堿管，坡度為0.2%～0.3%，盲管終端排向溝外側。每個基本單位1小塊為原土，2～3號平鋪脫硫石膏，2.5 kg/m2（深耕30 cm）；4號地用原土，每個樹穴點施脫硫石膏0.5 kg；5號地施用有機肥 2 kg/m2；6 號地施用木屑，0.5 kg/m2，均深耕 30 cm。

4.2.4 試驗要求 栽植時間為2009年11月11日。栽植要求：每個基本單位標號1～6號地均種植對節(jié)白蠟2行，千頭椿2行，紅葉楊1行，絲棉木1行，行距2 m，株距1.5 m。植株要求：紅葉楊（￠4 cm）、絲棉木（￠4 cm）、千頭椿（￠5 cm）、對節(jié)白蠟嫁接苗（￠4 cm）。土壤檢測結果和苗木成活率見表3、4。

表3 土壤檢測結果

表4 苗木成活率統(tǒng)計

4.2.5 結論 通過以上實驗可以得出結論，利用脫硫石膏廢棄物發(fā)育濱海新區(qū)鹽堿土的確有一定的效果。秋植的效果優(yōu)于春植，平鋪深耕的效果優(yōu)于坑施，脫硫石膏的效果優(yōu)于有機肥和木屑改良。在濱海新區(qū)綠化事業(yè)飛速發(fā)展的今天，繼續(xù)深化鹽堿土改良的研究，一定會取得豐碩的成果，造福新區(qū)人民?！?/p>

[1]陳衛(wèi)民，孫兆軍.脫硫廢棄物改良鹽堿湖土種植喬灌木技術集成實驗[J].草業(yè)與畜牧，2010（4）：38-42.

[2]陳歡，王淑娟，陳昌和，等.煙氣脫硫廢棄物在堿化土壤改良中的應用及效果[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究，2005（7）：5-8.

2011-09-06