生物废弃物改良盐碱地的研究进展

王志勇, 石春芳, 冷小云, 刘菊梅, 曹菊梅

(1. 包头市土壤肥料工作站， 包头 014010； 2. 内蒙古科技大学 数理与生物工程学院， 包头 014010；3. 内蒙古包头北郊污水处理厂， 包头 014010)



生物废弃物改良盐碱地的研究进展

王志勇1, 石春芳2, 冷小云2, 刘菊梅2, 曹菊梅3

(1. 包头市土壤肥料工作站， 包头 014010； 2. 内蒙古科技大学 数理与生物工程学院， 包头 014010；3. 内蒙古包头北郊污水处理厂， 包头 014010)

盐碱化土壤是一类特殊类型的土地资源，将其改良具有保护生态环境、发展农村经济双重效益。利用各行业产生的富含有机质及氮磷钾等植物营养要素的生物废弃物可对盐碱地进行改良，在保证改良效果的同时，可降低改良成本。应用于盐碱地改良的生物废弃物主要有秸秆、沼渣沼液、剩余污泥等废弃物。概述了这3类生物废弃物在盐碱地改良中的应用现状，指出存在的问题，探讨深入研究的侧重点。

生物废弃物; 盐碱地; 改良; 秸秆; 沼渣沼液; 污泥

盐碱地是盐碱土、盐化土和碱化土的总称，面积约占陆地面积的25%，在寒带、温带和热带均有分布。中国盐碱地的分布几乎遍布全国，主要集中在华北黄淮海地区、东北三江平原和西北干旱、半干旱地区，以及东部沿海地区，其中农耕地土壤约有1/5发生盐碱化。土壤盐碱化后，地表植被大面积减少，土地蒸发量增大，形成大面积荒漠，自然环境发生极大改变，造成土地资源丧失、生态平衡被破坏。在干旱和半干旱地区，土壤的盐碱化造成农作物产量大幅降低。因此进行盐碱地改良，尤其是在内陆干旱农业地区进行盐碱地改良，对当地的农村经济发展和生态环境保护具有极其重要的现实意义。目前，国内外常用的盐碱地改良措施主要有物理、化学、生物和水利工程等措施。物理改良主要与农业耕作相关，通过平整土地，削高垫底的方式，使水分均匀下渗，避免形成块状盐碱地；通过深耕深翻，及时松土、交换表层土与深层土等增强土壤通透性的方式，以平衡土壤盐分，达到改良效果；水利改良主要通过大量灌溉的方式，溶解稀释土壤表层盐分，使表层盐随水分下渗或被直接冲洗，达到改良效果，但灌排配套技术的成本较高，对水资源的浪费较大；化学改良是利用酸碱中和原理，施用一些可降低碱化度的材料改良盐碱地，如石膏、过磷酸钙、泥炭、醋渣等改良剂；生物改良是利用生物对受损生态系统的生态调节作用改良盐碱地，如种植耐盐碱植物、施用农业有机肥、添加微生物菌剂等方式。

近年来，在盐碱地改良新技术的研究中，不少学者提出利用各行业的废弃物进行盐碱土改良，以减少经济投入，降低污染。如用废弃培养基菌糠、养殖业的禽畜粪便、火电厂的副产物烟气脱硫石膏和粉煤灰、柠檬酸厂剩余的柠檬酸渣以及沼渣、沼液等改良盐碱土[1-10]，这些废弃物在降低土壤含盐量、pH 值、碱化度、改变土壤性状、降低容重、增加孔隙度以及增加土壤养分方面分别取得了不同程度的效果。针对此方面的研究，概述几类生物废弃物在盐碱地改良中的应用现状，并提出深入研究的侧重点。

1　秸秆对盐碱地的改良

秸秆是指农作物成熟后，收获籽实后剩余的茎叶(穗)部分，如小麦、玉米、糜黍、豆类、油料、棉花等农作物，富含有机质、氮、磷、钾等营养元素及一些微量元素，可循环利用。目前，我国利用秸秆的主要方式有秸秆还田、秸秆堆肥、秸秆育菇、秸秆发电、秸秆造纸、秸秆制炭、秸秆产乙醇等，其中秸秆还田可通过不同的方式，如堆肥沤制后还田、牲畜食用后过腹还田、直接还田、燃烧后草灰还田等方式。

将秸秆应用于盐碱地改良的主要方式有直接扦插、平埋秸秆及秸秆堆肥等，如周晓飞[11]通过盆栽试验发现利用秸秆堆肥产物与盐碱土混合后，土壤的理化性质发生改变，pH 值下降，土壤有机质、速效 N、P、K 含量提高，作物的发芽率、株高、生物量、壮苗指数、G值、根长等都有所提高；何念鹏等[12]通过扦插玉米秸秆改良次生光碱斑的大田实验发现，在改变盐碱化土壤理化特性的同时，土壤种子库也得到显著提高，改良具有持续性。而且，扦插改良技术简单、成本低，在盐碱化土地面积相对较小、斑块状区域具有改良推广潜力；郑艳美[13]利用秸秆生物反应堆对滨海盐碱土进行改良，改良后土壤理化指标如孔隙度、容重、酸碱度等均有显著变化，土壤由轻盐化达到非盐化水平；范富等[14]利用玉米秸秆隔离层处理盐碱地种植大麦，4年生态修复后，土壤营养指标如有机质含量、速效磷、速效钾、碱解氮等含量均高于对照，盐碱化主要指标如pH值、碱化度、总盐量等显著下降、土壤趋于良性改善。

2　沼液沼渣对盐碱地的改良

沼液沼渣是畜禽养殖业废弃物经厌氧发酵产沼气后的发酵残留物，富含有机质、腐殖酸和氮磷钾等植物营养要素，在水稻浸种、有机肥料、动物饲料等方面均有广泛应用，盐碱地改良方面，部分研究者进行了相关研究，如张翠丽等利用沼液沼渣对不同盐渍化土壤进行改良[15]，盐碱化土壤经改良后，土壤容重和pH值下降，土壤有机质、有效氮含量增加，利用沼液沼渣改良盐碱地可使土壤各项指标趋于良性改善。

3　剩余污泥对盐碱地的改良

剩余污泥是污水处理厂处理污水过程中产生的废弃物，含有大量有机质和植物所需的矿质营养元素，肥效高于一般的农家肥，常被作为肥料应用于园林绿化、农田、土地复垦及容器育苗的基质，但总体利用率偏低。将其应用于盐碱地改良，理论上是可行的，部分研究者进行了实验室盆栽实验和试验田研究[6,10,16-21]。如刘纯甫以干化污泥、堆肥污泥和脱水污泥作为土壤改良剂对松嫩平原因干旱导致的盐碱化土壤进行改良[16]，结果表明，脱水污泥在改善土壤保水持水能力、增加土壤养分、降低碱化度等方面均具有良好效果。朱琳莹等利用堆肥污泥对黑龙江松嫩平原中度苏打盐碱化草甸盐碱土进行改良[17-18]，结果表明：改良后土壤各项微生物活性指标如土壤微生物量、土壤酶活、碳氮比等显著提高；土壤由中度碱化土转为轻度碱化土；农作物中重金属含量不超标，在国家食品卫生标准范围之内。

4　其他生物废弃物对盐碱地的改良

4.1豆渣

豆渣是豆制品加工过程中的副产品，含有钙、磷等大量营养物质，可作为农业生产上优质的基础肥料。发酵后豆渣呈酸性，是良好的有机改良试剂，理论上可应用于盐碱土改良。李凯等利用豆渣对苏打盐碱土进行改良[22]，结果表明苏打盐碱土经豆渣改良后，土壤pH 值下降显著，总碱度降低明显，且发酵豆渣的改良效果优于干燥豆渣。

4.2园林废弃物

园林废弃物是指园林绿色植物在自然生长和养护过程中产生的枯枝落叶及修剪物等废弃物，主要组成成分为多糖、蛋白质、纤维素、木质素等物质。国内对园林废弃物的主要处理处置方式是随生活垃圾填埋或焚烧，造成资源的浪费和环境的污染。若将其进行生物堆肥化处理，堆肥产品可作为土壤改良基质或有机肥，在维持土壤温度、保持土壤水分、提高土壤肥力、改善土壤物理结构及减缓腐蚀、抑制杂草和病原体等方面均有一定作用[23]。董阳等利用绿色植物废弃物的堆肥产物及矿化垃圾对上海临港新城盐碱地进行改良[24-25]，结果表明堆肥产物具有盐碱地改良效果，土壤盐分显著降低、肥力提高明显。

4.3菌糠

菌糠是指以农作物废弃物作为主要原料栽培食用菌后废弃的培养基，含有丰富的有机物和多种矿质元素，可作为有机肥料生产的资源。目前，我国菌糠处理的传统方式是丢弃或燃烧，只有少数部分被用作畜禽饲料、有机肥料、花土，不但造成了资源的浪费，还导致霉菌和害虫滋生，空气中有害孢子和害虫数量增加，造成环境污染。由于其富含有机物和多种矿质元素，理论上利用废弃菌糠改良盐碱地是可行的，但对其实际研究较少。谢修鸿等利用种植黑木耳及姬松茸后的菌糠对苏打盐碱地进行改良[26]，实验结果表明，随着菌糠用量的增加，土壤理化性状改善显著，土壤肥力及牧草的地上生物量显著提高，可将其作为有机改良剂用于苏打盐碱土的改良。代立兰等利用菌糠和醋糟两种有机废弃物对兰州市秦王川引大灌区的次生盐渍化土壤进行修复[27]，大田实验结果表明土壤经有机废弃物改良后，土壤碱化度指标均有程度不同的下降、物理特性指标变化显著。

5　生物废弃物改良盐碱地存在的问题和建议

利用不同行业产生的生物废弃物对盐碱地进行改良的研究已取得一定进展，但在利用生物废弃物改良盐碱地的研究中，关注单一生物废弃物改良作用的研究居多，多种生物废弃物混合施用的改良作用的研究较少；实验室盆栽实验居多，大田实验较少；关注改良后盐碱地种植作物生物量的研究居多，污染物及重金属迁移规律的研究较少；关注改良后盐碱土理化指标变化的研究居多，考察生物废弃物施加后生态风险评估的研究较少。

土壤是一个复杂的生态系统，考察生物废弃物对盐碱化土壤改良效果时，除了在短期内考察土壤理化性质的变化，还应长期考察污染物的迁移变化，评估潜在的生态风险；利用多种生物废弃物配合施用，避免改良效果单一、养分供给不均、营养要素比例失调等问题；不同生物废弃物间或与其他废弃物混合堆肥，经稳定处理后对盐碱地进行改良，避免有害物质进入土壤，降低潜在的生态风险。

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Research progress on biological waste improving saline-alkali land

WANG Zhi-yong1, SHI Chun-fang2, LENG Xiao-yun2, LIU Ju-mei2, CAO Ju-mei3

(1. Soil and Fertilizer Station of Baotou, Baotou 014010; 2. School of Mathematics, Physics and Biological Engineering, Inner Mongolia University of Science & Technology，Baotou 014010;3. Baotou North Suburb Wastewater Treatment Plant, Baotou 014010， China)

Saline soil is a special type of a class of land resources, and the improvement of saline soil has double benefit to the protection of the ecological environment and the development of rural economy. Saline soil can be improved by using all kinds biological waste. In these biological waste，the content of organic matter and nutrients N/P/K was very rich. When using this improvement method, the costs were lower and the improvement effect was ensured. Straw, biogas residue, biogas, sludge and other biological waste can be applied in the saline soil improvement. This paper mainly summarized research progress on saline soil improvement of using these three types of biological waste.

biological waste; saline-alkali land; improvement; straw; biogas; sludge

2015-11-03；

2015-12-14

内蒙古自治区自然科学基金(2015MS0332)；包头市科技计划项目(2014Z1010-3)；内蒙古科技大学创新基金(2014QDL006)

王志勇，硕士，农艺师，从事盐碱地改良方面的研究，E-mail:nmndwzy@163.com

石春芳，副教授，从事环境生物技术方面的研究，E-mail:13848273693@163.com

Q939; S156.4

A

2095-1736(2016)05-0100-03

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2016.05.100