基于泥炭土、蛭石和珍珠岩的混配对赤泥土壤化改良的试验研究
2017-09-05李金鑫刘爱菊
房 超，李金鑫，余 鹏，刘爱菊
(山东理工大学 资源与环境工程学院，山东 淄博 255049)
资源与环境
基于泥炭土、蛭石和珍珠岩的混配对赤泥土壤化改良的试验研究
房 超，李金鑫，余 鹏，刘爱菊*
(山东理工大学 资源与环境工程学院，山东 淄博 255049)
本研究拟选用蛭石、珍珠岩和泥炭土为改良剂，以适宜黑麦草生长为目标，对赤泥进行土壤化，以期解决赤泥难以利用的问题。选用泥炭土，珍珠岩，蛭石改良剂混配进行黑麦草种植实验。结果表明：泥炭土，珍珠岩，蛭石均改善赤泥基质粒径组成；蛭石和珍珠岩明显改善物理机械结构，且混配物理改良效果要优于单独添加泥炭土；添加泥炭土能够显著降低赤泥本身的强碱性，并明显提升黑麦草的7d发芽率。实验结论：经泥炭土与蛭石或珍珠岩混配改良后的拜尔法赤泥可满足黑麦草的生长需求。
拜耳法赤泥；珍珠岩；泥炭土；蛭石；改良；黑麦草
赤泥是在铝土矿精炼氧化铝后排放的废渣，产量庞大[1]。当前环境条件恶化资源日趋匮乏，探究赤泥的综合利用途径具有重要研究意义[2]。传统赤泥生态化处置技术以磷石膏作为改良剂，主要问题在于磷石膏用量过大[3]。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 供试赤泥
供试赤泥为山东铝业拜耳法赤泥，现场提取样品经过110℃×24 h烘干并测试化学组成。
表1 拜耳法赤泥的化学组成 %
赤泥的化学成分主要为Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO、TiO2和Na2O。
1.1.2 改良剂
(1)供试蛭石：蛭石持水、保肥方面具有杰出效果。
(2)供试珍珠岩：珍珠岩呈弱碱性，容重轻、导热系数低广泛应用于农业生产及环境保护。
(3) 供试泥炭土：泥炭土富含有机物，养分，适于微生物存活和生长。
1.2 实验方案设计
本研究所采用的实验方案设计T1为纯泥土，T2纯赤泥，T3添加10%泥炭土，T4添加10%泥炭土和10%蛭石，T5添加10%泥炭土和10%珍珠岩，T6添加20%泥炭土，每处理设三个重复。
1.3 主要测定指标及其测定方法
pH测量：水土比1：5，采用酸度计PB-21[4]。容重测定：环刀法测定[5]。团聚体颗粒分布测定：前期将试样阴干进行干筛实验[6]。
1.4 植物种植实验
选取深13cm，直径28cm花盆进行种植实验，按照表2比例混合总质量约1.2kg各处理装盆，2d清晨浇水一次[7]。
2 结果与分析
2.1 改良处理赤泥基质盐碱性的影响
赤泥的高盐碱性是限制赤泥资源化利用的关键因素，本研究首先测定各改良剂对赤泥盐碱性的改良效果，以确定其在赤泥土壤化改良中的适用性。
图1 各组改良赤泥的酸碱度
由图1可知，各处理pH值：T1=7.1 T2=10.7 T3=9.12 T4=9.06 T5=9.01 T6=8.48，排序为T1 < T6 < T5 < T4 < T3 < T2，表明改良剂的加入均在一定程度上降低了赤泥的酸碱度，其中比较T3和T6相比于纯赤泥pH均有了明显下降，T6更是降低到了8.5，进一步接近纯泥土；T3，T4和T5 三个处理之间相差不大。
图2 各组改良赤泥的持水曲线
2.2 改良处理对赤泥基质持水性的影响
土壤水分衡量土壤优劣的一个重要指标[8-9]。由图2可知：0 h代表各处理的饱和含水率，T1最低约为50.21%，在20 h时T2、T3和T6下降迅速，幅度均在25%左右；T4和T5下降趋势缓慢，最终100h时含水率高于T1纯泥土，此时含水率排序为T5>T4>T1>T6>T3>T2。
2.3 改良剂对赤泥基质的物理性能的影响
容重影响土壤的蓄水保肥性能进而影响到植物根系生长出芽情况。
表2 改良赤泥粒级组成分布表
表3 改良赤泥理化性质
通过表2，不同处理>0.25 mm 粒级含量分别为T1=76.43% T2=71.06% T3=77.2% T4=90.21% T5=88.76% T6=77.16% 排序为：T4>T5>T3>T6>T1>T2,T4和T5大粒径含量均到达90%，粗大颗粒明显增加，比T3提升了15%；相比之下T3和T6无明显差距，均稳定在77%左右。表明蛭石和珍珠岩在增加颗粒间隙，提升大颗粒含量方面的性能要优于泥炭土。
分析表3，容重排序为T5 2.5 黑麦草种植试验 各处理播种7d 后的发芽率统计，以T1发芽数为基准统计发芽率T1=100%，T2=0，T3=68.6%，T4=74.5%，T5=76.5%，T6=85.3%排序为T6>T5>T4>T3。 (1) 从改良赤泥性质上看：泥炭土在降低赤泥酸碱度方面有明显的效果；蛭石和珍珠岩则在提升赤泥持水能力，改良理化指标方面作用显著。 (2) 试验结果表明：选取泥炭土、蛭石和珍珠岩作为改良剂进行混配改良赤泥使其理化指标有一个明显的改善，能够满足黑麦草的发芽和生长。 [1] 南相莉,张廷安,刘 燕,等．我国赤泥综合利用分析[J]. 过程工程学报, 2010, 10(S1): 23-28． [2] 李 冬, 潘利祥, 赵良庆，等. 赤泥综合利用的研究进展[J]. 环境工程, 2014 (S1): 616-618. [3] 姜丁丁，罗海波. 赤泥改良基质上草坪草的生长特性研究[J].贵州农业科学, 2010(2)：56-58. [4] 王慎强, 愈仁培. 影响碱化土壤 pH 测定的主要因素[J].土壤通报, 1994, 25(6): 252-255. [5] 刘多森.关于土壤孔隙度测定的商榷.土壤通报[J].2004, 35(2): 152-153. [6] 谭秋锦, 宋同清, 彭晚霞, 等. 峡谷型喀斯特不同生态系统土壤团聚体稳定性及有机碳特征[J].应用生态学报，2014,25(3): 671-678. [7] 李 珊，刘 方，何腾兵，等. 粉煤灰不同配比基质对黑麦草生长的影响[J].环境科学与技术，2008(11)： 54-57. [8] 张 洲，谢贤健，李 想，等. 川中丘陵区不同巨桉林地模式下土壤抗蚀性研究[J].水土保持研究.2014(2): 1-5. [9] 王国贞，朱泮民，段璐淳，等. 拜耳法赤泥改良及种植黑麦草的研究[J].安徽农业科学，2010，38(31)：17486-17487，17493. (本文文献格式：房 超，李金鑫，余 鹏，等.基于泥炭土、蛭石和珍珠岩的混配对赤泥土壤化改良的试验研究 [J].山东化工，2017，46(06)：146-148.) Experimental Study on Soil Treatment of Red Mud with Peat、Vermiculite and Perlite Mixture FangChao,LiJinxin，YuPeng,LiuAiju (School of Resources and Environmental Engineering Shandong University of Technology, Zibo 255049, China) This study intends to modify Bayer red mud to be suitable for plant growing with the mixture of perlite, peat and vermiculite，In order to solve the problem of red mud stockpiling difficult to use. The peat soil, perlite, vermiculite modifier mixed red mud soil improvement and ryegrass planting experiment.Results showed that peat, perlite and vermiculite can improve the particle size composition of red mud matrix .Vermiculite and perlite can obviously improve the porosity and water holding rate of red mud. Moreover, the mixture of vermiculite and peat or perlite and peat had the better effects on the physical properties improvement of red mud than peat soil alone. Adding peat can significantly reduce the alkalinity of red mud. So it could concluded that the modified red mud with peat and vermiculite or perlite mixture is suitable to growth of lolium perenne. bayer red mud；perlite；peat soil；vermiculite；improvement；lolium perenne 2017-02-28 山东省自然基金项目：土壤中Cu和磺胺类抗生素的吸附行为及其交互作用机制研究(NO. ZR2015DM010)；淄博市校城融合支持计划：拜耳法赤泥土壤化修复关键技术研究及示范(NO. 2016ZBXC001) 房 超(1990—)，硕士研究生，主要研究方向为资源综合利用；通信作者：刘爱菊(1976—),女,副教授,博士,主要研究方向为土壤污染及其生态修复。 X705 A 1008-021X(2017)06-0146-033 结论
