大蒜用于磷石膏堆场植被覆盖可能性的初步研究

苟万里，梁婷婷，杨敏，刘先桥，朱忠亮(贵阳学院 生物与环境工程学院，贵州 贵阳 550005)

0 引言

磷石膏是湿法制磷酸工艺中产生的固体废弃物(每产1 t磷酸约产生 4.5～5.0 t磷石膏)，在我国的排放量异常庞大[1]。尽管国内的企业及科研工作者研究了多种综合利用方法，但我国磷石膏的利用率依然很低[2]。未利用的磷石膏只能露天堆放，对环境带来多种风险[3]，因此，有必要用植被覆盖磷石膏堆场，以减小其对环境的不利影响。

利用植被覆盖磷石膏堆场的前提是找到成本低廉的方法，这包括合适的植物品种、成本可接受的栽培方法，目前尚未见相关报道。国内外一些学者[4-5]针对生物修复磷石膏做了一些研究，给植被覆盖磷石膏提供了很多有益的信息，如黑麦草、白三叶、高羊茅、狗牙根、刺槐、艾嵩等能在经过改良的磷石膏上生长，将磷石膏与赤泥、粉煤灰、活性污泥等按一定比例混合有利于植物生长，将磷石膏与废铁屑、粉煤灰和过磷酸钙按一定比例混合可减少磷石膏中重金属的淋出，玉米、小葱、烟叶等经济作物可种植于含有一定量磷石膏(40 g·kg-1)的低硫缺磷土壤中。

该论文添加尽可能少的不同改良剂于磷石膏中，种植具有一定经济价值的植物——大蒜，观察大蒜的生长表现及其对基质的影响，以期找到能在磷石膏上良好生长的物种及改良剂最小添加比例，为植被覆盖磷石膏堆场做一点粗浅的探索。现将相关实验结果报告如下。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

该研究所用的磷石膏来源于贵州省西洋实业集团的废弃磷石膏堆场，采挖自堆场表面30 cm以下。该研究所用营养土、花盆均购自当地花鸟市场，花盆为方形，长×宽×高为50 cm×40 cm×20 cm；所用大蒜种子购自淘宝自然之灵旗舰店。该研究所用的试剂均为分析纯。所用仪器主要有真空冷冻干燥机FD-1A-50、紫外可见分光光度计UV-5100。

1.2 大蒜在混入不同改良剂的磷石膏上的生长情况研究

1.2.1 实验分组

以全磷石膏为对照组，以磷石膏混入不同改良剂为实验组，每组6个花盆。各实验组所用改良剂及其添加比例分别为：磷石膏:稻壳(30:1)、磷石膏:稻壳粉(20:1)、磷石膏:油菜杆粉(30:1)、磷石膏:纯白沙(20:1)、磷石膏:粉煤灰(10:1)、磷石膏:玉米秸杆粉(30:1)。

1.2.2 实验过程

种植前将所需各材料充分混匀并装满各花盆，用自来水浇透后置于塑料大棚内架子上过夜。次日播种，每个花盆播20颗大蒜种子。播种后每日17:00浇水，浇水量视基质湿润程度确定。每日记录各花盆的发芽率、存活率，共记录60天。

1.3 大蒜在混入不同比例稻壳粉的磷石膏上的生长情况研究

实验共有5组，磷石膏:稻壳粉分别为15:1、20:1、25:1、30:1、35:1，每组6个花盆。每个花盆播40颗大蒜种子。

每日记录各花盆的发芽率、存活率，共记录60 天。至60天时离基质表面1 cm收割植株，称取每个花盆全部植株的鲜重，然后取一部分植株测总叶绿素含量，剩余植株冷冻干燥后备用。

分别于种植前和种植结束后，将每个花盆的全部基质混匀后取样100 g存于4℃冰箱中备用用于测定基质的pH和TP。

1.4 主要指标检测方法

种子的发芽率(%)=(种子出苗数/播种数)× 100%。大蒜的成活率(%)＝(某天的成活植株数/出苗总数)× 100%。大蒜的株高用皮尺测量。总叶绿素的测定按照张志良等的硫代巴比妥酸法进行[6]。植株MDA含量的测定按照李玲的方法进行[7]。

测定基质pH用酸度计法，测定TP用碱熔—钼锑抗分光光度法[8]，

1.5 数据处理

文中的图表、数据分析主要用Origin8.5、Excel 2010处理，所有值均为组内各花盆数值的平均值，发芽率、存活率及株高的数据保留一位小数，其余指标保留两位小数。

2 结果与讨论

2.1 大蒜在混入不同改良剂的磷石膏上的发芽率和存活率

结果如图1所示。由图可知，除磷石膏:稻壳(30:1)组外，其余各组的发芽率和存活率均高于全磷石膏组；发芽率和存活率都比较高的是磷石膏:稻壳粉(20:1)组和磷石膏:油菜秆粉(30:1)组；虽然磷石膏:粉煤灰(10:1)组和磷石膏:玉米秸秆粉(30:1)组的发芽率高达97.5%，但存活率分别只有25%和20%。综合判断，用稻壳粉或油菜秸秆粉作为改良剂加入磷石膏中，更适合大蒜的发芽和生长。考虑到原料获得的方便性，选择稻壳粉做后续实验。

图1 大蒜在添加不同改良剂的磷石膏上的发芽率和存活率

2.2 大蒜在混入不同比例稻壳粉的磷石膏上的生长情况

如表1所示的数据可知，各组的发芽率均超过98%，相互之间差异不显著；存活率以磷石膏:稻壳粉(30:1)和磷石膏:稻壳粉(35:1)相对较高；各组的株高、鲜重和总叶绿素含量各不相同，均以以磷石膏:稻壳粉(35:1)的数值最高，且与其他组差异显著。

表1 大蒜植株的各项指标

2.3 栽培大蒜前后各组基质TP和pH的变化情况

如表2所示的数据可知，各组基质TP含量在栽培后均有所减少，减少率最大的是磷石膏:稻壳粉(35:1)组。各组基质的pH栽培后均比栽培前显著提高。

表2 栽培前后各组基质TP和pH

3 结语

本研究表明，大蒜在添加了不同比例稻壳粉的磷石膏上的发芽率率均超过98%，其存活率、株高、鲜重、叶绿素含量则以稻壳粉添加最少的一组(磷石膏:稻壳粉(35:1))最高，因此，可考虑以此比例向磷石膏中加入稻壳粉用于磷石膏堆场的覆盖，既节约成本，又能改善大蒜的生长表现。

磷石膏颗粒细小、透气保水性能差、酸性强，不适宜于植物生长[9]，本研究的结果也证实了这一点。因此，磷石膏改良剂应当疏松多孔、吸水率高、偏碱性，且含有一定量的氮。本论文的结果表明，大蒜在添加了稻壳粉、油菜秆粉或玉米秸秆粉的磷石膏上具有更高的存活率，而在添加了细白沙或粉煤灰的磷石膏上的存活率相对低得多，这说明在选择磷石膏的改良剂方面，疏松多孔可能是重要的指标。基于这一点推测，疏松多孔的材料添加越多，对磷石膏的改良效果应该越好，植物在其上的生长表现也会更好，但本文的结果并不支持这一推测，本文的结果中，大蒜生长表现最差的一组是磷石膏:稻壳粉(25:1)，稻壳粉添加量比该组更少或更多的组，大蒜的生长表现均更好。可见稻壳粉改良磷石膏有更复杂的机理，有必要对此做进一步研究。