昔日盐碱地 今日变良田
——抚顺矿业集团研发中心固体废弃物变废为“肥”,助力土壤改良
2022-02-16鲍雅辉
□鲍雅辉
题记:随着我国工业的迅速发展,工业废物也日益增加。因此,工业固废资源化利用显得尤为重要。
早在上世纪末,抚顺矿业集团公司便开始为这些固体废弃物寻找经济有效的利用途径,力求最大限度地实现物尽其用。
近年来,抚顺矿业集团公司认真践行“绿水青山就是金山银山”新时代环保发展理念,逐步延伸循环经济产业链,依托工程技术研究中心,组建了辽宁省固体废弃物产业技术研究院,全面建设油页岩废渣、煤矸石、粉煤灰综合利用实验区,力争完成产业化的“最后一公里”,全力打造国家级大宗固废综合利用示范基地。
金秋九月,置身在吉林省松原市长岭县太平川镇的盐碱地改造试验田,稍微泛黄的玉米叶子随风摆动,仿若亭亭玉立的姑娘在田间翩翩起舞。走到近处,俯身看去被深浅不一玉米皮包裹着的玉米,结实得像个棒槌,饱满的颗粒像金珠一样镶嵌在玉米棒上。
“这500亩玉米是矿山固废农业资源化利用项目试验田。我们将矿山固体废弃物变废为‘肥’,研发出土壤修复剂,混配到这片盐碱地当中,效果良好。”见笔者看得入神,辽宁亚太固废研究院副经理满文泉津津乐道。
当然,这只是抚顺矿业集团工程技术研究中心矿山固废农业资源化利用项目十多个试验基地之一。截至目前,相关人员已将推广区域拓展到了凌海、内蒙古等地。客户在施用新材料后,普遍反映效果良好,其中,凌海金城镇金城街道西花村村民刘来所种的辣椒、茄子、西瓜收益最高。
而这个项目的缘起,则要追溯到2007年。
一年一季一试验
“当时,我们工程技术研究中心沿着集团公司产业链上灰渣综合利用这一项,将研究方向拓展到了固废农业资源化利用上。考虑到少量灰渣只能用在水泥厂、砖厂等建材行业,跟固废的生成量不成比例,唯一能大量、高值化消耗固废的行业就是农业和林业。煤矸石、褐煤在农业上已经有应用,而油页岩与煤在成因上相类似,能不能从油页岩身上挖掘出同样的功能?做土壤改良剂就成为了唯一的选项。”工程技术研究中心工程师周晓莹坦言。
确定好选项后,相关技术人员积极同沈阳农业大学、顺城区农业技术推广站开展合作研究,尝试着以低品位油页岩为主要原料,通过添加特定的外源辅料,经水淬、堆沤、调酸碱等特殊工艺,加工配制成一种保水、改土新材料。这种新材料兼具供肥、保肥、保水、改土等功能,可用于土壤改良、土地复垦、中低产田改造等。
原本,做研究本身就是一件很费事的事儿,再加之北方气候的特殊性,每年只能进行一季一次试验,因而相应拖长了研究的周期。
最初,工程技术研究中心采用室内盆栽的方式试验新材料的性能,而后再拓展到室外的小区对比试验,先是从几平方米到十几平方米的小试验,再到几十平方米的中试,逐步扩大面积,逐一对比试验效果;最初,盆栽试验采集到的数据多达上百个,到小区试验时,数据就已经缩减到了几十个,到中试的时候,所作试验的水稻、玉米等农作物的产量均有不同程度提升。这同时也预示着,新材料可以进入示范推广阶段。
一山一水一亩田
示范推广,先从抚顺矿业集团公司林业处开始。
从2013年到2017年这五年间,工程技术研究中心同林业处后腰林场展开合作。同样是从小面积试验开始,再从播种地到大田,累计在200亩地上混配了几百吨的新材料。
林业处相关负责人表示,几年间,我们累计试验的树种已包括白桦、油松、落叶松等,用后产量高,树苗的强壮程度好,特别是对酸性土壤的改良效果明显,土壤的有机质也在增加,总体效果不错。
“因为常年使用化肥,土壤已经产生了次生的盐渍化、盐碱化、酸化,这对土壤来说就是一种危害。我们要在现有的基础上,再研制出一种土壤修复剂,酸了,让你不酸,碱了,向中性上调,用咱们的长处去打它的短处,倾力打造肥沃的土地资源……”基于良好的试验效果,工程技术研究中心主任鲍明福又向相关研究人员提出了更高的要求。
随即,研究团队将更多的时间和精力投入到解决风沙土养分贫瘠、土壤结构性差、肥力低下、风蚀严重等问题上,积极探索风沙地土壤改良技术、防风蚀固沙技术,以及有机肥料开发技术的新途径。
很快,他们便将目光投向了辽宁省沙地治理研究所。因为,沙地治理研究所的现代农业示范基地正处在内蒙古和通辽市交界处的彰武县,属于辽西北风沙严重地区,草原生态恢复正是其急需解决的问题。
2018年3月,乍暖还寒。工程技术研究中心与辽宁省沙地治理研究所合作的“低品位油页岩及灰渣对沙化土壤改良效果的试验研究”项目正式启动。
先期,工程技术研究中心与辽宁省沙地治理研究所开展了室内盆栽试验。试验人员将每盆装入5千克土壤(土壤取自辽宁省风沙所章古台试验基地),试验设计低品位油页岩施用量5个水平(克/盆),即:0、75、150、300、500,三次重复,共计15个处理。
2018年3月21日,沙地所的工作人员开始播种燕麦,播种量为25粒/盆,出苗后保证每盆20株燕麦。期间,实时监测土壤水分蒸发状况,并用称重的方法保证土壤含水量为田间持水量的70%,室内温度保持在20℃左右。
先期试验结果表明,风沙土施用低品位油页岩可以起到显著的肥力效果,对燕麦幼苗高度、基茎粗和茎生物量等均有明显的促进作用。
接着,沙地所的工作人员又在章古台试验基地七区三圃开展了小区对比试验,每个试验小区(面积:4米×4米)中填入10厘米深度的土壤,将低品位油页岩(0~3毫米粒径)与牛粪按比例混合施入土壤,试验设计油页岩施用量5个水平,5次重复,种植花生、燕麦、苜蓿,共计75个试验小区。
试验结果显示,花生、燕麦、苜蓿产量均有所提升,其中,花生的对比效果最为显著,产量比风沙土(没有施加任何肥料)增加1.08倍,比单施牛粪增加16.2%。
这样的试验结果,让辽宁省沙地治理研究所的研究人员信心大增。2019年,他们在继续开展小区试验的同时,还选取了100亩地,进行了油页岩灰渣的覆盖试验。结果表明,铺施油页岩后土壤耕层发生明显变化,以往浅黄甚至有些发白的土壤颜色已经变深,且长满了绿色的植被。
期间,工程技术研究中心多次委派技术团队到辽宁省沙地治理研究所指导相关人员合理应用新材料,及时帮助解决遇到的问题,并认真研讨对方提出的产品改良建议,扎实做好新材料开发。
“我们已经与抚矿集团工程技术研究中心合作了4年,土壤改良效果明显。2021年,我们主要进行油页岩灰渣试验的地点观测,进一步评价油页岩灰渣在农业中使用的安全性,并深入探讨研究改土效果。目前来看,油页岩灰渣覆盖的人工草地长势良好,远远望去,绿油油的人工草地,仿佛是一块碧绿的地毯,随风摇曳,美不胜收。”聊起合作情况,辽宁省沙地治理研究所助理研究员关冰侃侃而谈。
一枝一叶一份情
简单来说,盐碱地的土壤改良主要是因为其土壤中的钠离子含量较高,导致土壤PH较高板结变硬,使植物的种子难以发芽或发芽后根系不能正常生长,而新材料中包含有效疏松土壤的成分,可以让土壤能自主地“呼吸”。另外,随着水分的蒸发,土壤中的盐碱成分不断从深层向土壤表面上聚集,疏松的土壤结构可以有效减缓或阻断土壤表层盐碱成分的富集,使深层次盐碱成分无法到达土壤表面,使土壤表层环境条件更有利于作物的生长。随后,另外一个“秘密武器”登场——粉煤灰。经高温灼烧后的粉煤灰中残留着活性炭成分,起到吸附的作用,不断地吸附土壤表层的钠离子,进而使盐碱成分不断降低。这看似不起眼的几种配料,各尽其用实现变废为宝,将昔日的盐碱荒滩变成了大良田。
“以前这里一刮风碱土就会漫天飞扬,四处看不到人,盐碱地上寸草不生,就连鸟儿都不落,更谈不上种地打粮了。”吉林省松原市长岭县太平川镇的一位农民告诉笔者,由于盐碱地面积的大肆扩展,土地表面盐碱量不断增加,远远望去,白茫茫一片。
“工业上的废弃物用到农业上来,会不会重金属超标?”“盐碱地里种出来的庄稼口感能否保障,会不会有怪味?”随着盐碱从田中褪去,庄稼丰收在望,质疑声也随之出现。面对质疑声,研发中心总工程师星大松微笑自信,检查结果证明,有老百姓的口碑认证,质疑声不攻自破。
星大松告诉笔者,早在土壤改良项目研发前期,研发中心就在多家权威机构进行检测,土壤修复剂的铅、砷、汞、镉等重金属及放射性元素含量均在达标范围内。这种新材料中富含氮、磷、钾等多种植物生长发育所必需的营养元素,施用后农作物的叶片大而厚,生长期的颜色呈深绿色,株高明显高于其他作物,根茎粗不倒伏,坐果多,增产增收是必然。在玉米口感方面,星大松举了个生动例子:“我仍然可以记起小时候吃过最香甜的玉米那种滋味,而今天在这片盐碱地试验田里种出来的玉米,粒粒饱满、晶莹透明,吃到嘴里就是记忆里的那种味道!”
“眼下,我们已与中国航天科工智慧农业公司辽宁分公司签署了合作协议。待加工厂建成,将产品升级后达到NY525标准,就可以立即进入大规模市场推广阶段。我们的目标就是让土壤改良不再成为‘老大难’,彻底让荒滩变良田。这样一来,不仅可以解决工业固体废物污染环境的问题,而且还能够促进集团环保产业与循环经济的有机衔接,真正实现经济效益和环保效益的双赢。”研发中心主任鲍明福对此信心满满。