燃煤烟气脱硫副产物对土壤氮、磷、钾有效含量的影响

刘云超，马莉，李跃进

（1.赤峰学院环境与资源系，内蒙古赤峰024000；2.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古010019）

燃煤烟气脱硫副产物对土壤氮、磷、钾有效含量的影响

刘云超1，马莉1，李跃进2

（1.赤峰学院环境与资源系，内蒙古赤峰024000；2.内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古010019）

本文运用室内模拟试验的方法，研究了燃煤烟气脱硫副产物对非碱化土的氮、磷、钾等营养元素有效化的影响.结果表明：脱硫副产物对非碱化土壤碱解氮的影响呈现正效应,施用脱硫副产物800kg/667m215天和30天后的碱解氮含量分别提高16.16%和17.70%，改良效果达到显著水平.而随着施用量的增加，影响效果反而降低，施用时间越长,影响效果越明显；脱硫副产物对非碱化土壤速效磷的影响效果没有达到显著水平；脱硫副产物对农场土壤速效钾的影响没有达到显著水平.

燃煤烟气；脱硫副产物；土壤；氮；磷；钾；有效含量

在土壤的各种营养元素中，氮、磷、钾三种元素是作物需要量和收获时带走较多的营养元素.土壤中的氮、磷、钾三种元素的有效化程度受土壤有机质，酸碱度、土壤矿物母质类型，微生物活性和土壤水分等因素的控制，而土壤的酸碱度又是这些影响因素中的较为重要的影响因素.燃煤烟气脱硫副产物(以下简称脱硫副产物)是一种电厂脱硫废弃物，在生产应用中对碱化土壤的改良作用已经很明显，但对非碱化土壤是否也具有一定的影响作用本文将主要研究.

1 材料与方法

1.1 试验材料

研究试验材料取自内蒙古农业大学校园教学农场土壤，土壤质地为轻壤，属于潮土类型(以下简称非碱化土).试验所用脱硫副产物，产自大同第二热电厂，主要成分为石膏（CaSO4·2H2O）.CaSO4· 2H2O含量为88.51%，含水量6.0%，pH为8.63.为在试验前了解材料是否含有试验研究成分，还针对试验用脱硫副产物的碱解氮、速效磷、速效钾进行了分析.结果见表1.

表1 供试材料的组成及营养元素含量

从表1可以看出：试验用脱硫副产物含有一定量的碱解氮、速效钾,这些成分在试验时可能随着脱硫副产物的施用进入土壤中，所以对加入的各成分进行换算，在测定结果后，将各成分的数值减去试验材料中带进的数量（见表2），从而得出所施用后土壤的各成分值.

表2 试验脱硫副产物每667m2进入土壤中养分数量

试验所用盆钵盆口内直径为15cm，盆底内径为10cm，盆深为12cm，盆底带孔，为防止漏水和待试土壤，将盆底用胶带粘住.

1.2 试验方法与设计

试验采用室内模拟试验研究方法，对校园农场土壤（潮土）进行实验.设置15天和30天2个时间因素，施用改良剂0g/kg、4g/kg、5g/kg、7.5g/kg、10g/kg、15g/kg、20g/kg七个处理，即相当于田间用量为0kg/667評、800kg/667評、1000kg/667評、1500kg/667評、2000kg/667評、3000kg/667評、4000kg/667評.每个处理两次重复，将待试样品装入花盆后，对待试样品进行浇水.第一次浇水300ml，相当于每亩浇水60m3.在第15天时取第一批样品，进行测定各项实验指标，并对第二批样品浇水300ml，在第30天时取第二批样品，测定各项试验指标.

研究中测试分析采用国标方法.土壤pH值采用pH计测定，土水比为1：1；土壤碱解氮的测定采用碱解扩散法；有效磷的测定用0.5mol/L NaHCO3浸提——钼剃抗比色法；速效钾采用NH4OAc浸提-火焰光度法.

2 结果分析

2.1 脱硫石膏对农场土壤氮有效化的影响

土壤中的氮素的有效化程度受土壤酸碱度、微生物活性和水分等因素的控制，在土壤水分含量相同时，土壤的酸碱程度不同直接影响土壤的有效氮的转化过程，从而影响有效氮的高低.

图1就很直观地表现出了土壤碱解氮含量随着脱硫石膏的增加而呈现先上升后下降变化，而且随着脱硫石膏施用后时间的增加，30天与15天相比较，各处理的土壤碱解氮则呈现上升趋势.随着改良剂施用量的递增，15天土壤的碱解氮含量呈先上升后下降的变化，从0（ck）的52.9mg/kg逐渐增加到施用改良剂800kg/667m2处理的61.5mg/kg，然后又降低到施用改良剂4000kg/667m2处理的53.2mg/kg.30天的土壤碱解氮含量也呈现这样的变化.从0（ck）的58.1mg/kg逐渐增加到施用改良剂1000kg/667m2处理的73.4mg/kg，然后又降低到施用改良剂4000kg/667m2处理的72.2mg/kg.而土壤pH值的变化情况刚好和土壤碱解氮的变化情况相反，呈现先下降后上升变化，这也再此证明了随着改良剂施用量的递增，土壤pH值在减小，土壤的碱解氮含量随着土壤pH值的减小而逐步提高，当土壤的pH值在接近7时，土壤的碱解氮最高.

表3的方差分析结果表明：15天时，处理2、3与其他处理的差异显著，处理2比处理1的碱解氮含量高16.16%；30天时，处理1与其他处理的差异显著，处理3比处理1的碱解氮含量高17.70%；这个分析结果表明：改良剂施用以后，土壤碱解氮的含量呈先上升后下降趋势，且在施用800kg/667m2时，影响效果最明显.而随着改良剂施用量的增加，改良效果反而降低.

表3 不同脱硫石膏施用量农场土壤碱解氮显著性分析

2.2 改良剂对土壤磷有效化的影响

土壤磷素的有效化受土壤酸碱度、土壤矿物母质类型，微生物活性和土壤水分等因素的控制，在特定的土壤条件下，土壤的酸碱程度不同直接影响土壤有效磷的转化过程，从而影响有效磷的高低.因此一般认为，pH值在6-7时，土壤的有效磷含量为最高.

图2显示，随着改良剂用量的递增，15天的土壤速效磷含量变化从0（ck）的28.9mg/kg增加到31.7mg/kg，然后又降低到29.2mg/kg.30天土壤的速效磷含量从0（ck）的30.4mg/kg增加到32.0mg/kg，然后又降低到30.7mg/kg.而在与从农场取回土样的土壤速效磷含量相比较，30天比15天后的土壤速效磷含量亦呈增加的趋势，而在此期间，pH值的变化情况刚好和土壤速效磷含量变化趋势相反，呈现先下降后上升的变化.这也可以再次看出：土壤速效磷含量变化与pH值的大小有关，pH值的下降减少了固磷作用，从而增加了速效磷的含量.

表4的方差分析结果表明：15天和30天时，各处理之间的差异没有达到显著水平，就是说随着改良剂施用量的递增，虽然农场土壤速效磷含量有所增加或降低，但是，改良效果并不显著.

2.3 改良剂对土壤速效钾的影响

表4 不同改良剂施用量农场土壤速效磷显著性分析

土壤钾的有效化过程受多种因素的影响.土壤pH值、干湿条件、土壤阳离子交换量、土壤黏土矿物类型等都是其影响因素，在土壤质地和水分条件相同的条件下，pH值是影响速效钾的主要因素，一般来说酸性土壤对钾的固定小于碱性土壤.

从图3可以看出：在15天后，随着改良剂施用量的增加，土壤的速效钾含量由0（ck）的181.9mg/kg,逐渐降低至施入改良剂1500kg/667m2的177.1mg/kg，但是当在继续加入改良剂时，速效钾含量则增加至施入改良剂4000kg/667m2的178.8mg/kg，仍然比没有加入改良剂的土壤的速效钾低.在30天后，土壤的速效钾含量的变化仍然有这样的特点：由0（ck）的178.5mg/kg逐渐降低至加入改良剂1500kg/667m2的173.3mg/kg，然后升高至每亩施用4000kg/667m2改良剂的177.1mg/kg.对照试验再次证明了：在碱性土壤中，土壤速效钾含量下降可能与土壤的pH值下降有关，在碱性土壤中，速效钾的含量随着pH值下降而降低.

表5 不同石膏施用量农场土壤速效钾显著性分析

表5的方差分析结果表明：15天和30天时，各个处理的差异都不显著，这说明，农场土壤速效钾含量的变化与是否使用改良剂的关系不大.

3 结论

脱硫石膏对非碱化土壤碱解氮的影响呈现正效应,施用改良剂800kg/667m215天和30天后的碱解氮含量分别提高16.16%和17.70%，改良效果达到显著水平.而随着施用量的增加，改良效果反而降低，施用时间越长,改良效果越明显；脱硫石膏对非碱化土壤速效磷的改良效果没有达到显著水平；脱硫石膏对农场土壤速效钾的影响没有达到显著水平.

〔1〕李跃进.燃煤烟气脱硫副产物改良碱土的田间试验研究[J].华北农学报，2004（19）（专辑）：15-18.

〔2〕俞仁培.土壤碱化及其防治[M].农业出版社，1984.

〔3〕鲍士旦.土壤农化分析[M].中国农业出版社, 2002.

〔4〕袁可能.植物营养元素的土壤化学[M].科学出版社,1983.

〔5〕李旺.液体改良剂（康地宝、盐碱丰）对碱土改良效果的研究[D].呼和浩特,2004.4:1-3.

X705

A

1673-260X（2010）11-0064-03