基于泥炭土、蛭石和珍珠巖的混配對(duì)赤泥土壤化改良的試驗(yàn)研究

房 超，李金鑫，余 鵬，劉愛(ài)菊

(山東理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，山東 淄博 255049)

資源與環(huán)境

基于泥炭土、蛭石和珍珠巖的混配對(duì)赤泥土壤化改良的試驗(yàn)研究

房 超，李金鑫，余 鵬，劉愛(ài)菊*

(山東理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，山東 淄博 255049)

本研究擬選用蛭石、珍珠巖和泥炭土為改良劑，以適宜黑麥草生長(zhǎng)為目標(biāo)，對(duì)赤泥進(jìn)行土壤化，以期解決赤泥難以利用的問(wèn)題。選用泥炭土，珍珠巖，蛭石改良劑混配進(jìn)行黑麥草種植實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：泥炭土，珍珠巖，蛭石均改善赤泥基質(zhì)粒徑組成；蛭石和珍珠巖明顯改善物理機(jī)械結(jié)構(gòu)，且混配物理改良效果要優(yōu)于單獨(dú)添加泥炭土；添加泥炭土能夠顯著降低赤泥本身的強(qiáng)堿性，并明顯提升黑麥草的7d發(fā)芽率。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：經(jīng)泥炭土與蛭石或珍珠巖混配改良后的拜爾法赤泥可滿足黑麥草的生長(zhǎng)需求。

拜耳法赤泥；珍珠巖；泥炭土；蛭石；改良；黑麥草

赤泥是在鋁土礦精煉氧化鋁后排放的廢渣，產(chǎn)量龐大[1]。當(dāng)前環(huán)境條件惡化資源日趨匱乏，探究赤泥的綜合利用途徑具有重要研究意義[2]。傳統(tǒng)赤泥生態(tài)化處置技術(shù)以磷石膏作為改良劑，主要問(wèn)題在于磷石膏用量過(guò)大[3]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試赤泥

供試赤泥為山東鋁業(yè)拜耳法赤泥，現(xiàn)場(chǎng)提取樣品經(jīng)過(guò)110℃×24 h烘干并測(cè)試化學(xué)組成。

表1 拜耳法赤泥的化學(xué)組成 %

赤泥的化學(xué)成分主要為Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO、TiO2和Na2O。

1.1.2 改良劑

(1)供試蛭石：蛭石持水、保肥方面具有杰出效果。

(2)供試珍珠巖：珍珠巖呈弱堿性，容重輕、導(dǎo)熱系數(shù)低廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù)。

(3) 供試泥炭土：泥炭土富含有機(jī)物，養(yǎng)分，適于微生物存活和生長(zhǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本研究所采用的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)T1為純泥土，T2純赤泥，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%珍珠巖，T6添加20%泥炭土，每處理設(shè)三個(gè)重復(fù)。

1.3 主要測(cè)定指標(biāo)及其測(cè)定方法

pH測(cè)量：水土比1：5，采用酸度計(jì)PB-21[4]。容重測(cè)定：環(huán)刀法測(cè)定[5]。團(tuán)聚體顆粒分布測(cè)定：前期將試樣陰干進(jìn)行干篩實(shí)驗(yàn)[6]。

1.4 植物種植實(shí)驗(yàn)

選取深13cm，直徑28cm花盆進(jìn)行種植實(shí)驗(yàn)，按照表2比例混合總質(zhì)量約1.2kg各處理裝盆，2d清晨澆水一次[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 改良處理赤泥基質(zhì)鹽堿性的影響

赤泥的高鹽堿性是限制赤泥資源化利用的關(guān)鍵因素，本研究首先測(cè)定各改良劑對(duì)赤泥鹽堿性的改良效果，以確定其在赤泥土壤化改良中的適用性。

圖1 各組改良赤泥的酸堿度

由圖1可知，各處理pH值：T1=7.1 T2=10.7 T3=9.12 T4=9.06 T5=9.01 T6=8.48，排序?yàn)門(mén)1 < T6 < T5 < T4 < T3 < T2，表明改良劑的加入均在一定程度上降低了赤泥的酸堿度，其中比較T3和T6相比于純赤泥pH均有了明顯下降，T6更是降低到了8.5，進(jìn)一步接近純泥土；T3，T4和T5 三個(gè)處理之間相差不大。

圖2 各組改良赤泥的持水曲線

2.2 改良處理對(duì)赤泥基質(zhì)持水性的影響

土壤水分衡量土壤優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)[8-9]。由圖2可知：0 h代表各處理的飽和含水率，T1最低約為50.21%，在20 h時(shí)T2、T3和T6下降迅速，幅度均在25%左右；T4和T5下降趨勢(shì)緩慢，最終100h時(shí)含水率高于T1純泥土，此時(shí)含水率排序?yàn)門(mén)5>T4>T1>T6>T3>T2。

2.3 改良劑對(duì)赤泥基質(zhì)的物理性能的影響

容重影響土壤的蓄水保肥性能進(jìn)而影響到植物根系生長(zhǎng)出芽情況。

表2 改良赤泥粒級(jí)組成分布表

表3 改良赤泥理化性質(zhì)

通過(guò)表2，不同處理>0.25 mm 粒級(jí)含量分別為T(mén)1=76.43% T2=71.06% T3=77.2% T4=90.21% T5=88.76% T6=77.16% 排序?yàn)椋篢4>T5>T3>T6>T1>T2,T4和T5大粒徑含量均到達(dá)90%，粗大顆粒明顯增加，比T3提升了15%；相比之下T3和T6無(wú)明顯差距，均穩(wěn)定在77%左右。表明蛭石和珍珠巖在增加顆粒間隙，提升大顆粒含量方面的性能要優(yōu)于泥炭土。

分析表3，容重排序?yàn)門(mén)5

2.5 黑麥草種植試驗(yàn)

各處理播種7d 后的發(fā)芽率統(tǒng)計(jì)，以T1發(fā)芽數(shù)為基準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率T1=100%，T2=0，T3=68.6%，T4=74.5%，T5=76.5%，T6=85.3%排序?yàn)門(mén)6>T5>T4>T3。

3 結(jié)論

(1) 從改良赤泥性質(zhì)上看：泥炭土在降低赤泥酸堿度方面有明顯的效果；蛭石和珍珠巖則在提升赤泥持水能力，改良理化指標(biāo)方面作用顯著。

(2) 試驗(yàn)結(jié)果表明：選取泥炭土、蛭石和珍珠巖作為改良劑進(jìn)行混配改良赤泥使其理化指標(biāo)有一個(gè)明顯的改善，能夠滿足黑麥草的發(fā)芽和生長(zhǎng)。

[1] 南相莉,張廷安,劉 燕,等．我國(guó)赤泥綜合利用分析[J]. 過(guò)程工程學(xué)報(bào), 2010, 10(S1): 23-28．

[2] 李 冬, 潘利祥, 趙良慶，等. 赤泥綜合利用的研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境工程, 2014 (S1): 616-618.

[3] 姜丁丁，羅海波. 赤泥改良基質(zhì)上草坪草的生長(zhǎng)特性研究[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010(2)：56-58.

[4] 王慎強(qiáng), 愈仁培. 影響堿化土壤 pH 測(cè)定的主要因素[J].土壤通報(bào), 1994, 25(6): 252-255.

[5] 劉多森.關(guān)于土壤孔隙度測(cè)定的商榷.土壤通報(bào)[J].2004, 35(2): 152-153.

[6] 譚秋錦, 宋同清, 彭晚霞, 等. 峽谷型喀斯特不同生態(tài)系統(tǒng)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及有機(jī)碳特征[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2014,25(3): 671-678.

[7] 李 珊，劉 方，何騰兵，等. 粉煤灰不同配比基質(zhì)對(duì)黑麥草生長(zhǎng)的影響[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008(11)： 54-57.

[8] 張 洲，謝賢健，李 想，等. 川中丘陵區(qū)不同巨桉林地模式下土壤抗蝕性研究[J].水土保持研究.2014(2): 1-5.

[9] 王國(guó)貞，朱泮民，段璐淳，等. 拜耳法赤泥改良及種植黑麥草的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(31)：17486-17487，17493.

(本文文獻(xiàn)格式：房 超，李金鑫，余 鵬，等.基于泥炭土、蛭石和珍珠巖的混配對(duì)赤泥土壤化改良的試驗(yàn)研究 [J].山東化工，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

山東省自然基金項(xiàng)目：土壤中Cu和磺胺類(lèi)抗生素的吸附行為及其交互作用機(jī)制研究(NO. ZR2015DM010)；淄博市校城融合支持計(jì)劃：拜耳法赤泥土壤化修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究及示范(NO. 2016ZBXC001)

房 超(1990—)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橘Y源綜合利用；通信作者：劉愛(ài)菊(1976—),女,副教授,博士,主要研究方向?yàn)橥寥牢廴炯捌渖鷳B(tài)修復(fù)。

X705

A

1008-021X(2017)06-0146-03