煤矸石对盐碱土壤理化性质的改良效果

张宇航 ，宋子岭 ，孔涛*，赵东洋，王立，王翼翔

1.辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新 123000；2.辽宁工程技术大学环境科学与工程学院，辽宁 阜新 123000；3.辽宁工程技术大学应用技术与经济管理学院，辽宁 阜新 123000

盐碱地因为其含盐量高、碱性大、质地粘重易板结，导致植物根系吸水困难，成活率低。中国盐碱地面积为3.6×107hm2（杨劲松，2008），盐碱地改良工作任务艰巨。盐碱地的改良方式包括种植耐盐植物、覆土和施用改良剂等，植物方式见效慢，而覆土的方式虽然效果快，但是费用高昂，施用改良剂则是一种效果好且成本低的盐碱土壤改良方式（Qadir et al，2001）。

煤矸石作为煤炭开采中的副产物，产量巨大，每生产1 t原煤就可产生0.15—0.20 t煤矸石（Zhou，2009），目前煤矸石已累计堆存50多亿吨（郭彦霞等，2014），对周边的环境造成了严重的污染（陈昌东等，2019），因而需要对煤矸石进行有效的处置。煤矸石的处理方式目前包括制备为建筑材料，回收热量用以发电，充填沉陷矿坑等，然而这些利用方式只利用了煤矸石年堆存量的不到30%，还有一多半的煤矸石因为热量低、质地不合适等原因无法利用（胡振琪，2014）。因而，应该寻找其他的途径对存量煤矸石进行消耗，降低煤矸石带来的环境污染。已有研究表明适量的煤矸石能够改善土壤容重、孔隙度等物理性质（唐升引等，2014），还可以提高盐碱土壤微生物量和酶活性（孔涛等，2018）。因此，将煤矸石作为盐碱土壤的改良剂，具有一定的潜力。而煤矸石改良盐碱土壤的效果需要通过土壤质量来评价，土壤质量的评价可由土壤的物理指标、化学指标、生物学指标综合确定，其中，土壤物理性质在一定程度上决定了水分、气体、营养物质在土壤中的分布和转移（贺忠华等，2020），土壤化学性质主要为土壤养分，是植物生长的基础，对植物的发育、分布、演替起重要作用（刘占锋等，2006）。

本文将不同粒径和不同用量的煤矸石施用于盐碱地中，测定盐碱土壤物理和化学性质并分析其变化规律，通过对土壤质量的评价确定煤矸石改良盐碱土壤的合适粒径和用量，为煤矸石的资源化利用探索新的途径。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用的煤矸石取自辽宁省阜新市海州露天矿的煤矸石山，为砂岩类煤矸石，由石英、长石、伊利石等矿物组成。煤矸石的理化性质和重金属含量见表1，煤矸石的pH为6.20，在此pH下，铬、铅、铜、锌、砷、镍、汞含量低于《土壤环境质量标准——农用地土壤污染管控标准》（GB36600—2018）（生态环境部等，2018）的污染风险筛选值，镉含量略高于污染风险筛选值，本研究中，将其作为改良剂以不超过50%的比例施用于盐碱地后，经过测定，不同用量煤矸石处理下的盐碱土壤各重金属含量均低于污染风险筛选值，因而可以用于盐碱土壤的改良。

表1 试验用煤矸石的理化性质和重金属质量分数Table 1 Physical and chemical properties and mass fractions of heavy metals in coal gangue

盐碱土取自辽宁省盘锦市大洼县的滨海盐碱地0—20 cm土层，所采土样是粘壤性盐碱土，根据美国土壤分类（Soil Survey Staff，1998）属于泞湿始成土（Halaquepts）。盐碱土壤的基本性质如表 2所示，该土壤质地粘重，透气性差，pH高。在进行盆栽试验之前，将土样自然风干，粉碎后通过2 mm筛子，去除可见的根、石子等残留物。盐碱土的理化性质见表2。

表2 试验用盐碱土壤的理化性质Table 2 Physical and chemical properties of alkali-saline soil

1.2 试验设计

本研究通过盆栽试验评价煤矸石对盐碱地的改良效果。煤矸石粒径分为4组，分别为小粒径＜1 mm、中粒径1—5 mm、大粒径＞5 mm以及小中大粒径等比例混合的处理。煤矸石用量分为6组，占盐碱土壤的比例分别为0%（CK）、10%、20%、30%、40%、50%。共21组处理，每组处理设置3个重复。将不同粒径和不同用量的煤矸石与盐碱土混匀后装入圆柱形塑料盆（15 cm高×20 cm顶部直径×15 cm底部直径），每盆撒入50粒紫花苜蓿（Medicago sativa）种子。待紫花苜蓿长至2 cm高时，每盆间苗至20株。盆栽试验在自然条件下进行，温度为自然气温，同时控制土壤湿度，各盆栽的土壤水分含量均保持在土壤田间持水量的 80%。盆栽试验从2019年5月6日开始，经过90 d的培养，于2019年8月6日收获，测定各处理中每一盆的紫花苜蓿株高、生物量。将紫花苜蓿收获后，收集各处理中每一盆中的土壤，采用四分法采集土样，测定土壤物理和化学性质。

1.3 测定方法

土壤物理化学性质测定参照《土壤农化分析》（鲍士旦，2002）中的方法进行。由于经过90 d的盆栽处理，煤矸石颗粒与土壤的成分互相迁移，融为一体，所以将其作为整体进行土壤容重等土壤物理性质和土壤养分等土壤化学性质的测定。土壤容重采用环刀法，环刀容积为100 cm3。土壤团聚体含量采用干筛法，土壤饱和含水量和田间持水量采用重量法，pH采用电极法，土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化法，全氮采用凯氏定氮法，碱解氮采用扩散法，全磷采用酸溶钼锑抗比色法，有效磷采用碳酸氢钠浸提法。计算团聚体平均重量直径（MWD），计算公式为：

式中，xi为第i级团聚体的平均直径（mm）；wi为第i级团聚体质量所占比例。

1.4 土壤质量评价方法

本研究采用土壤质量综合指数（SQI）来综合评价煤矸石作用下盐碱土壤质量。SQI指数由本研究中所测定的所有物理和化学指标通过主成分分析法，以各指标特征值贡献率为权重，加权计算获得。首先对各指标的原始数据进行标准化处理，标准化公式为：

式中，Q(Xi)表示各因子的隶属度值；Xij为各因子值；Ximax和Ximin分别为第i项因子中的最大值和最小值。

第二步，运用SPSS软件计算因子主成分负荷量，确定各因子在土壤质量评价中的贡献大小，因子分析结果表明，KMO检验统计量为0.627，大于0.5，同时Bartlett's球状检验的显著度为0.024，小于0.05，表明本研究数据可以进行主成分分析。土壤各指标权重的公式为：

式中，Wi为土壤各指标的权重；Ci为第i个土壤指标的因子负荷量。

最后，通过SQI计算公式计算土壤质量综合指数，公式为：

式中，n为评价指标的个数，取14；m为所选主成分个数，选取特征值大于1的主成分进行分析提取，本研究中为3；ki为第i个主成分的方差贡献率。

1.5 数据统计

所有的数据均在土壤烘干（105 ℃）重量的基础上进行计算。所有的实验数据应用SPSS 17.0软件进行分析，采用LSD多重比较法进行显著性差异分析，显著性水平为0.05；用Excel 2007进行绘图，图中数据均采用“平均值±标准差”的形式进行表示。

2 结果与分析

2.1 煤矸石对盐碱土壤盆栽紫花苜蓿株高和生物量的影响

各粒径煤矸石处理下的紫花苜蓿株高和生物量均随着煤矸石用量增加呈现先增加后减小的趋势（图1）。混合粒径和小粒径的煤矸石在20%的用量下紫花苜蓿株高和生物量达到最大值，混合粒径处理的株高和生物量比对照分别提高了 34.86%和45.28%，小粒径分别提高了27.52%和37.56%；中粒径煤矸石在30%用量下达到最大值，比对照分别提高了26.61%和31.98%；大粒径煤矸石在40%用量下达到最大值，比对照分别提高了 16.51%和26.65%。对各粒径处理的株高和鲜重最大值进行比较，混合粒径＞小粒径＞中粒径＞大粒径。在 20%用量下，混合粒径和小粒径处理的株高和生物量显著高于中粒径和大粒径处理。其他煤矸石用量下，各粒径之间的株高、生物量差异不显著。

图1 煤矸石对盐碱土壤紫花苜蓿株高（H）和生物量（B）的影响Fig.1 Effect of coal gangue on alfafa height and biomass of alkli-saline soil

2.2 煤矸石对盐碱土壤物理性质的影响

2.2.1 煤矸石对土壤容重的影响

随着煤矸石用量的增加，土壤容重呈现先降低后增加的趋势，在20%的用量下达到最低（图2）。一般认为耕层土壤容重以 1.14—1.30 g·cm−3为适宜，有利于作物生长。本研究中，未添加煤矸石的对照土壤容重为1.65 g·cm−3，土壤过于紧实，不适宜植物生长。在20%煤矸石用量下，混合粒径、中粒径、大粒径煤矸石处理土壤容重显著低于对照，且处于耕作适宜范围内；30%煤矸石用量处理中粒径和大粒径煤矸石处理土壤容重显著低于对照，在耕作适宜范围内。10%、40%和50%煤矸石用量下，土壤容重与对照差异不显著，均偏大，不利于植物生长。相同用量下不同粒径煤矸石处理进行比较，土壤容重大小均表现为小粒径＞混合粒径＞中粒径＞大粒径。随着煤矸石用量增加，小粒径处理土壤容重与其他 3种粒径间土壤容重的差距不断增大，在 50%用量下小粒径与大粒径之间差异已到达显著水平。

图2 煤矸石对盐碱土壤容重（D）的影响Fig.2 Effect of coal gangue on weight density of alkli-saline soil

2.2.2 煤矸石对土壤含水量的影响

土壤饱和含水量和田间持水量随着煤矸石用量的增加呈现先稳定后降低的趋势。在煤矸石用量为10%—30%范围内，土壤饱和含水量和田间持水量基本保持不变，与对照之间差异不显著（图3）。田间持水量在 40%、50%煤矸石用量处理下显著低于对照。相同用量下不同粒径煤矸石进行比较，土壤饱和含水量和田间持水量均表现为小粒径＞混合粒径＞中粒径＞大粒径。对饱和含水量而言，各用量煤矸石小粒径处理下均高于对照，而差异均不显著，大粒径则均低于对照，在 10%—30%用量下差异不显著，而在 40%—50%用量下则差异显著。对田间持水量而言，10%—30%用量下，小粒径处理下与对照持平，大粒径处理下小于对照，而差异不显著，40%—50%用量下，各粒径处理均显著低于对照。

图3 煤矸石对盐碱土壤饱和含水量（Ws）和田间持水量（Wf）的影响Fig.3 Effect of coal gangue on saturated water content and field water capacity of alkli-saline soil

2.2.3 煤矸石对土壤团聚体含量的影响

煤矸石处理下土壤团聚体组成如表 3所示，从煤矸石用量的角度分析，对于＜0.25 mm的微团聚体，10%的煤矸石用量处理比对照平均提高了18.23%，而其他煤矸石用量处理均比对照显著降低，其中30%用量下降低幅度最大，为49.32%。对0.25—1 mm的团聚体，10%和20%用量煤矸石处理均比对照显著提高，其余用量下则低于对照。对1—5 mm的团聚体，10%、20%、30%的煤矸石用量处理均高于对照，而其他用量下则低于对照。可以看出，对于较小粒径团聚体而言，低用量煤矸石处理均提高了团聚体含量，高用量处理降低了团聚体含量。对于5—10 mm团聚体而言，10%用量煤矸石处理比对照平均降低了54.29%，而其他用量下均高于对照，其中 40%用量处理提高幅度最大，为50.62%。对＞10 mm团聚体，除了50%用量煤矸石处理没有明显变化外，其他用量煤矸石处理均低于对照，表明低用量煤矸石处理主要提高了土壤微团聚体含量，而中等和高用量煤矸石处理主要提高了土壤大团聚体含量。对煤矸石不同粒径而言，相同煤矸石用量下，各粒径团聚体含量基本都表现出了小粒径＞混合粒径≈中粒径＞大粒径的规律。

表3 煤矸石处理下盐碱土壤团聚体组成特征Table 3 Aggregate composition properties of alkali-saline soil under coal gangue treatments

团聚体平均重量直径（MWD）是反映土壤团聚体大小分布状况的常用指标，MWD越大，表示团聚体的平均粒径团聚度越高，稳定性越强。团聚体平均重量直径如图4所示，随着煤矸石用量的增加，MWD值呈现先降低后升高再降低的趋势，在10%用量时降低，在 20%、30%、40%用量时提高，平均分别比对照提高了9.44%、22.12%、17.81%，其中30%用量时MWD值最高，且与对照差异显著，50%用量时与对照差异不大。由此表明，煤矸石用量为30%时土壤团聚体稳定性最强。从煤矸石粒径角度分析，煤矸石各用量下土壤MWD值基本呈现出了小粒径＞混合粒径≈中粒径＞大粒径的规律，然而在统计学上各粒径下MWD值差异并不显著。

图4 煤矸石对盐碱土壤团聚体平均重量直径（MWD）的影响Fig.4 Effect of coal gangue on aggregate mean weight diameter (MWD)of alkli-saline soil

2.3 煤矸石对盐碱土壤化学性质的影响

2.3.1 煤矸石对土壤盐碱特性的影响

如图5所示，盐碱土壤电导率和pH均随着煤矸石用量的增加而降低。在10%—20%煤矸石用量下，土壤EC值降低不显著，从30%煤矸石用量开始，土壤EC值显著低于对照，30%、40%、50%煤矸石用量下，土壤 EC值平均分别比对照下降了20.58%、30.03%、41.92%。从20%的煤矸石用量开始，土壤pH值就显著低于对照，20%、30%、40%、50%煤矸石用量下，土壤 pH值平均分别比对照下降了0.51、0.78、0.96、1.26个pH单位。煤矸石不同粒径之间相比较，土壤EC和pH降幅在各用量下均呈现出了小粒径＞混合粒径≈中粒径＞大粒径的规律，且随着煤矸石用量的增加，各粒径处理下土壤EC值之间的差距不断扩大。除了50%煤矸石用量下小粒径和大粒径煤矸石处理的土壤EC值差异显著外，其他用量下各粒径煤矸石之间土壤EC值差异均不显著。而对于土壤pH而言，从30%用量开始，相同煤矸石用量下小粒径和大粒径煤矸石处理下土壤pH之间差异显著。

图5 煤矸石对盐碱土壤电导率（EC）和pH的影响Fig.5 Effect of coal gangue on electrical conductivity (EC) and pH of alkli-saline soil

2.3.2 煤矸石对土壤总养分含量的影响

未施加煤矸石的土壤有机质、总氮、总磷含量分别为 8.36、0.36、0.39 g·kg−1，养分含量非常贫瘠。如图6所示，随着煤矸石用量的增加，土壤养分含量不断提高，在10%—30%煤矸石用量范围内，养分含量提高相对缓慢；在40%—50%用量范围内，养分含量提高幅度较大，其中该用量范围内土壤有机质含量显著高于10%—30%用量范围。土壤有机质、总氮含量从20%煤矸石用量开始，基本显著高于对照，20%、30%、40%、50%煤矸石用量下，土壤平均有机质含量分别比对照提高了 1.32、2.43、5.83、7.79倍，总氮含量比对照提高了0.35、0.54、1.03、1.29倍。土壤总磷含量从30%煤矸石用量开始，基本显著高于对照，30%、40%、50%煤矸石用量下，平均总磷含量分别比对照显著提高了0.29、0.57、0.83倍。

图6 煤矸石对盐碱土壤有机质、总氮、总磷含量的影响Fig.6 Effect of coal gangue on organic matter, total nitrogen, total phoshprus contents of alkli-saline soil

从煤矸石粒径角度分析，各用量下土壤有机质、总氮、总磷含量均表现出了小粒径＞混合粒径≈中粒径＞大粒径的规律，且随着用量的增加，各粒径之间的差距逐渐加大，从10%煤矸石用量开始，小粒径煤矸石处理下有机质含量均显著高于大粒径。而对于土壤总氮和总磷含量，小粒径煤矸石处理从40%含量开始显著高于大粒径煤矸石处理。

2.3.3 煤矸石对土壤有效养分含量的影响

土壤碱解氮含量随煤矸石用量增加呈现不断降低的趋势（图7）。10%和20%煤矸石用量下的土壤碱解氮含量与对照无显著差异，从30%煤矸石用量开始，土壤碱解氮含量显著小于对照，而30%—50%用量范围之间的土壤碱解氮含量差异不显著。土壤有效磷含量随着煤矸石用量的增加呈现不断提高的趋势，从20%煤矸石用量开始，各粒径煤矸石处理下土壤有效磷含量均显著高于对照，20%、30%、40%、50%煤矸石用量下，土壤有效磷平均含量分别比对照提高了0.63、0.92、1.18、1.64倍。土壤速效钾含量随着煤矸石用量增加没有明显的变化，在各煤矸石用量下，速效钾含量与对照之间均无显著差异。

图7 煤矸石对土壤碱解氮（AN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）含量的影响Fig.7 Effect of coal gangue on available N, available P, available K contents of alkli-saline soil

从煤矸石粒径角度分析，各用量下土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量基本表现出了小粒径＞混合粒径≈中粒径＞大粒径的规律，且有效磷和速效钾含量随着煤矸石用量的增加，各粒径间差距不断扩大。有效磷含量从20%煤矸石用量开始，在小粒径和大粒径间差异显著，而碱解氮和速效钾含量，各用量下在小粒径和大粒径间差异均不显著。

2.4 煤矸石作用下盐碱土壤质量评价

土壤质量综合指数是土壤因子的集成和综合，土壤质量评价可以敏感反映出土壤生态系统的变化以及土壤生态恢复的能力。总体而言，随着煤矸石用量的增加，土壤SQI呈现先升后降的趋势（图8）。小粒径、混合粒径、中粒径、大粒径的煤矸石分别在20%、20%、30%、40%用量下达到峰值，各峰值分别比对照提高了0.68、0.57、0.48、0.34倍。粒径越大，SQI达到峰值时的煤矸石用量越大。各粒径处理下的 SQI峰值进行比较，小粒径＞混合粒径＞中粒径＞大粒径。小粒径处理在10%、20%、30%、40%用量下，SQI值均显著高于对照，50%用量下与对照差异不显著。混合粒径在20%、30%用量下SQI显著高于对照，其他用量与对照无显著差异。中粒径和大粒径分别仅在30%、40%用量下的SQI显著高于对照。10%用量下，小粒径和混合粒径处理的SQI无显著差异，其均显著高于大粒径处理。20%用量下，小粒径和混合粒径处理的SQI值也无显著差异，然而都显著高于中粒径和大粒径处理。30%、40%、50%用量下，各粒径处理的 SQI差异均不显著。总体而言，在20%的小粒径和混合粒径煤矸石用量下土壤SQI最高，土壤生态恢复最好；紫花苜蓿产量也表明，20%的小粒径和混合粒径煤矸石处理的产量最高，与SQI规律一致，说明SQI很好地表征了土壤的肥力质量。通过主成分分析表明，土壤容重、田间持水量、团聚体平均重量直径（MWD）、电导率、有机质含量是SQI的主要贡献因子。

图8 煤矸石对土壤综合质量指数（SQI）的影响Fig.8 Effect of coal gangue on soil quality index of alkali-saline soil

3 讨论

3.1 土壤物理性质

土壤容重、含水量、团聚体含量是重要的土壤物理因子，影响着植物的根系，进而影响到植物的生长发育（Bhadoria et al.，2010）。而电导率反映盐碱土壤中含盐量。本研究中，随着煤矸石用量增加，土壤容重先减后增，原因在于煤矸石相对于盐碱土壤，颗粒较粗，在较低的用量下（20%以下），能在盐碱土壤中形成较多的孔隙，因而土壤容重降低；当煤矸石用量进一步提高时，由于煤矸石自身质量高于土壤，由质量提高导致土壤密度增加的程度已经超过由于孔隙导致密度降低的程度，因而土壤密度逐渐提高。郑永红等（2013）的研究表明，在煤矿塌陷区充填大量煤矸石后导致了土壤容重的提高，这与本研究结果是一致的。由于煤矸石中含盐量低，与盐碱土壤混合后降低了盐碱土壤的含盐量，进而导致了盐碱土壤的电导率降低，盐碱土壤含盐量降低意味着对植物的盐胁迫降低，有利于植物的生长。盐碱土壤饱和含水量和田间持水量在30%煤矸石用量以下没有明显变化，而在40%、50%煤矸石用量下显著降低，表明低用量煤矸石处理没有明显降低煤矸石的含水量，原因在于煤矸石自身也有一定的储水功能，当煤矸石用量过大时，土壤孔隙变多，煤矸石的储水量不足以抵消通过孔隙流失的水量，因而导致了含水量的显著降低。

微团聚体作为土壤结构的颗粒单位，是有机-无机复合胶体通过多次聚合而成，可以有效反映土壤团聚程度，是土壤良好结构体的基础（龚伟等，2007）。对于盐碱土壤团聚体而言，低用量煤矸石处理下，盐碱土壤以微团聚体为主，原因在于盐碱土壤自身以微团聚体为主，低用量煤矸石处理下，煤矸石尚不足以改变盐碱土壤团聚体组成结构，因而以微团聚体为主。微团聚体聚合形成大团聚体，大团聚体破碎形成微团聚体，二者既互为基础，又互为消长，大团聚体是土壤团粒结构体，团粒结构是土壤中最好的结构体，其数量与土壤肥力状况呈正相关（张先凤等，2017）。在中等用量和高用量煤矸石处理下，土壤以大团聚体为主，原因在于煤矸石自身颗粒较为粗大，在与盐碱土壤混合的过程中，参与形成了土壤的团聚体组成，因而以大团聚体为主。随着煤矸石用量的增加，盐碱土壤的EC值持续降低，原因在于煤矸石中含盐量低，电导率仅为 0.72，而盐碱土中EC值高达1.67，因而，将煤矸石施入盐碱土后，煤矸石起到不断稀释盐碱土壤中可溶性盐的作用，用量越大，稀释作用越强，EC值越低。

从煤矸石粒径角度分析，土壤容重、含水量，团聚体含量、MWD值表现为小粒径＞混合粒径＞（或≈）中粒径＞大粒径，原因在于煤矸石粒径越小，其处理下的盐碱土壤＜0.1mm的持水孔隙就越多，容重就越大，因而小粒径煤矸石处理下的土壤贮存水分较多。徐良骥等（2018）将不同粒径煤矸石充填复垦土壤，发现小粒径煤矸石处理的土壤含水量高于大粒径煤矸石，这与本研究的结果是一致的。同时煤矸石粒径越小，其比表面积越大，在物理和生物因素的影响下，也更容易分解为不同粒径的颗粒，参与团聚体的组成，因而小粒径煤矸石处理下团聚体含量也最高。盐碱土壤EC值降幅也呈现出了小粒径＞中粒径≈混合粒径＞大粒径，原因在于粒径越小，比表面积越大，就能将更多的无机盐吸附到煤矸石表面，从而降低了土壤中的盐含量，EC值降低。

3.2 土壤化学性质

本研究中，土壤pH值随着煤矸石用量的增加而持续降低，原因在于煤矸石的pH为6.20，呈偏酸性，而盐碱土壤的pH为9.21，呈碱性，煤矸石施入盐碱土后，可中和盐碱土壤的碱性，从而降低盐碱土壤的pH值；王琼等（2016）、孙海容等（1999）分别将煤矸石应用于苏打盐化土和碱土中，结果均表明煤矸石能够降低盐碱土壤的pH，这与本研究的结果是一致的。土壤的养分含量总体随着煤矸石用量的增加而持续增加，这主要是由于煤矸石首先通过植物根系的机械风化作用破碎分解为更小粒径，然后通过土壤微生物的酶促反应活动和根系分泌物的酸解反应不断将矸石中的养分释放进入土壤中，因而导致了盐碱土壤中的养分含量不断提高。关于煤矸石施用对土壤养分的影响，已经有一些研究，然而这些研究结果并不一致。一些学者的研究表明，随着煤矸石用量的增加，养分含量基本呈现下降的趋势（Shukla et al.，2004；Shukla et al.，2005；Akala et al.，2001），而另一些学者的研究则表明，施用煤矸石总体促进了土壤养分含量的提高（李俊颖等，2017；高国雄等，2001；胡振琪等，2005），原因与煤矸石自身的养分含量有关，当养分含量低时，施用后降低了土壤养分含量，反之，煤矸石养分含量高则促进了土壤养分含量的增加。

从煤矸石粒径角度考虑，对于土壤的pH降幅和养分含量，均表现出了小粒径＞混合粒径≈中粒径＞大粒径的规律。这主要是由于粒径越小，比表面积越大，土壤颗粒与煤矸石的接触面就越大，酸碱中和反应就越多，同时，从煤矸石中释放进入到土壤中的养分含量也越多。

4 结论

随着煤矸石用量的增加，施用煤矸石的盐碱土壤容重、团聚体平均重量直径（MWD）呈现先减后增的趋势；土壤饱和含水量、田间持水量呈现先稳定后降低的趋势；土壤电导率、pH值、碱解氮含量呈现持续降低的趋势；土壤总碳、总氮、总磷、有效磷含量呈现持续上升的趋势；土壤速效钾基本保持不变。从煤矸石粒径角度考虑，对于土壤容重、土壤田间持水量、土壤饱和含水量而言，小粒径＞混合粒径＞中粒径＞大粒径；对于土壤盐碱指标 EC、pH值的降幅以及团聚体含量、养分含量而言，小粒径＞混合粒径≈中粒径＞大粒径。随着用量增加，各粒径煤矸石处理的土壤综合指数（SQI）先升后降；粒径间比较，各粒径煤矸石处理下的SQI峰值大小表现为小粒径＞混合粒径＞中粒径＞大粒径；20%用量下小粒径和混合粒径煤矸石处理的土壤SQI最高。综上，煤矸石在20%用量下，小粒径和混合粒径处理盐碱土壤质量和植物生长效果最好。