摻拌不同廢棄物料對吹填土洗鹽過程的影響

田書溫 李霞 張志華 韓桂鷗 劉洪慶

摘 要：通過廢棄物料摻拌改良與室內(nèi)淋洗相結(jié)合的方法，研究不同廢棄物料對吹填土洗鹽過程的影響。結(jié)果表明，與未摻拌廢棄物料處理（CK）相比較，濱海吹填土脫鹽過程中摻拌爐灰渣（LHZ）、鋸末（JM）、粗砂（CS）、蘑菇棒（MGB）、諾沃肥（NWF）、腐殖酸（FZS）、秸稈（JG）、醋渣（CZ）、木糖醇渣（MTCZ）和稻殼（DK）等10種廢棄物料，可不同程度地提高單位時(shí)間內(nèi)排水速率和滲出液pH值，使?jié)B出液電導(dǎo)率提前達(dá)到穩(wěn)定完成洗鹽過程，同時(shí)可節(jié)約洗鹽用水量，其中以鋸末和木糖醇渣效果最佳，在脫鹽率與CK相當(dāng)?shù)那闆r下，可分別減少洗鹽用時(shí)7 d，節(jié)約洗鹽用水量33.33%。

關(guān)鍵詞：吹填土；廢棄物；脫鹽過程

中圖分類號：S156.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.04.012

Effects of the Industrial and Agricultural Waste on the Process of Soil Desalting in Coastal Dredger Fill

TIAN Shuwen1，2， LI Xia1，2， ZHANG Zhihua1，2， HAN Gui'ou1，2， LIU Hongqing1，2

（1. Tianjin Hailin Agricultural Science Company Limited， Tianjin 300457， China； 2.Engineering and Technology Center for Coastal Wetland and Ecological Reconstroction in Tianjin， Tianjin 300457， China ）

Abstract： This study aimed to explore effects of the industrial and agricultural waste as an improvement to improve the coastal dredger fill during mixing and leaching process， 10 kinds of industrial and agricultural waste were selected， including furnace ash （LHZ）， sawdust （JM）， coarse sand （CS）， mushroom rods （MGB）， carbon （NWF）， humic acid fertilizer （FZS）， straw （JG）， vinegar residue （CZ）， xylose cinder （MTCZ） and rice husk （DK）， and treatment without the industrial and agricultural waste was as control （CK）. The results showed that， compared with CK， all the 10 kinds of industrial and agricultural waste could increase the leaching rate and pH of tested liquor， and make the salinity of tested liquor achieve stable earlier finishing the salt-leaching process， and also could save the water using. In 10 kinds of industrial and agricultural waste， the salt-leaching effects with sawdust and xylose cinder were better than the other wastes， which could reduce the washing time by 7 days and save the water using by 33.33% when the desalination rate was similar with CK.

Key words： coastal dredger fill； soil conditioner； process of soil desalting

吹填土是用泵將河口、航道以及淺海底泥吹填至近海地區(qū)而形成的高鹽度沉積土，土層無明顯發(fā)育，1 m 土體的平均含鹽量在1%以上，最高達(dá)3%[1]，嚴(yán)格來說其是濱海鹽土母質(zhì)的鹽漬淤泥，處在濱海鹽土形成過程的初級階段[2]，含鹽量高，全氮、堿解氮貧乏，土壤容重較大，不透水不透氣，作物及綠化苗木難以生長[3]。

我國沿海城市每年圍墾造地?cái)?shù)百平方公里，新建城區(qū)、產(chǎn)業(yè)區(qū)和功能區(qū)大多位于海泥吹填造陸的新生陸地上，吹填土改良與城市綠化面臨著巨大的困難[4]。目前采用“盲管排鹽、客土綠化”的方法，成本很高且綠化效果不穩(wěn)定，最重要的是這種綠化方式破壞土源地的生態(tài)環(huán)境[5]，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，吹填土原土改良綠化是擺在我們面前的新課題。天津海林綠化公司多年致力于重鹽堿灘地的改良與植被構(gòu)建的工程建設(shè)，對吹填土綜合改良綠化技術(shù)進(jìn)行了大膽嘗試，采取“以排水為基礎(chǔ)，培肥為根本”，實(shí)行水利工程措施、農(nóng)業(yè)耕作措施和生物培肥措施相互結(jié)合的綜合治理方法，取得了顯著效果[6-9]。對于高鹽度高粘性吹填土改良來說，要想通過淋洗的方式降低土體鹽分，必須先改變吹填土的組成和結(jié)構(gòu)，以提高淋鹽效率[10-11]。改變吹填土的組成和結(jié)構(gòu)可以通過摻拌改良材料的方式實(shí)現(xiàn)[12-13]，但在不同類型改良材料篩選，以及各摻拌材料分別對吹填土洗鹽過程的影響方面相關(guān)的研究較少。

本研究根據(jù)環(huán)保、成本低、不需要凈化處理而可直接施用于土壤中、方法簡單、施用方便的原則選用10種廢棄物料，采用物料摻拌改良與室內(nèi)花盆淋洗相結(jié)合的方法，探索不同廢棄物料對吹填土洗鹽過程的影響，研究適宜臨港吹填土改良的改良材料，旨在為吹填土改良提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料包括爐灰渣（LHZ）、鋸末（JM）、粗砂（CS）、蘑菇棒（MGB）、諾沃肥（NWF）、腐殖酸（FZS）、秸稈（JG）、醋渣（CZ）、木糖醇渣（MTCZ）和稻殼（DK）。其中，諾沃肥是土豆面粉、玉米淀粉等原材料的發(fā)酵殘?jiān)写罅康臓I養(yǎng)元素；蘑菇棒主要是以食用菌生產(chǎn)后的廢棄菌棒經(jīng)腐熟后制成；鋸末主要是木材廠加工下腳料。各物料基本性質(zhì)如表1所示。

供試土壤采自天津市臨港工業(yè)園，土壤類型吹填土，基本理化性狀如表2 所示。土壤自然風(fēng)干后過1 cm 篩，備用。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在天津海林園藝股份有限公司進(jìn)行。設(shè)置10個(gè)處理，即10種物料爐灰渣、鋸末、粗砂、蘑菇棒、諾沃肥、腐殖酸、秸稈、醋渣、木糖醇渣和稻殼分別與過1 cm篩土壤按1∶4體積比混合均勻，稱量8 kg放置于花盆內(nèi)，壓實(shí)到相同高度15 cm，同時(shí)以不施物料為對照（CK），每處理5次重復(fù)。花盆規(guī)格，直徑為28 cm，高20 cm，底部有濾水孔。

裝填后的花盆用自來水慢速飽和，待花盆飽和后，靜置4 d，使物料與土壤充分接觸后開始進(jìn)行淋洗試驗(yàn)。每天相同時(shí)間收集各土柱滲出液，測定電導(dǎo)率及體積，根據(jù)淋洗液體積調(diào)節(jié)灌水量，每次澆水保持各處理水面一致，當(dāng)滲出液電導(dǎo)率基本穩(wěn)定時(shí)，表明脫鹽過程基本結(jié)束，停止淋洗，統(tǒng)計(jì)各處理洗鹽所用天數(shù)和用水量。

1.3 樣品制備及測定方法

淋洗開始前取土樣，風(fēng)干，磨碎，過2 mm篩，制備1∶5土水比浸提液，測定其含鹽量（g·kg-1）和pH值；淋洗過程中測定淋出液體積（mL）、淋出液電導(dǎo)率（EC，1∶5）和pH值；淋洗結(jié)束后取土樣，風(fēng)干，磨碎，過2 mm篩，制備1∶5土水比浸提液，測定其含鹽量（g·kg-1）和pH值。電導(dǎo)率（EC，1∶5）采用DDSJ-308A型電導(dǎo)率儀和DJS-1C型電導(dǎo)電極測定；pH值采用pHS-3C型pH計(jì)和E-201-C型pH復(fù)合電極測定（上海精密科學(xué)儀器有限公司雷磁儀器廠生產(chǎn)）。排水速率（mL·h-1）=淋出液體積（mL）/淋出液所用時(shí)間（h）；土壤脫鹽率=[（淋洗開始前土壤含鹽量（g·kg-1）-淋洗結(jié)束后壤含鹽量（g·kg-1）]/淋洗開始前土壤含鹽量（g·kg-1）×100%。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和作圖采用Microsoft Excel 2007軟件，統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 21.0軟件，顯著性水平設(shè)定為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 摻拌不同物料對排水速率的影響

由表3可以看出，各處理的排水速率隨淋洗量增加而迅速降低，最后趨于穩(wěn)定；不同處理間排水速率差異顯著，與對照相比，爐灰渣、鋸末、粗砂、蘑菇棒、諾沃肥、腐殖酸、秸稈、醋渣、木糖醇渣、稻殼的平均排水速率分別提高了183.94%， 87.09%，35.15%，83.09%，114.97%，63.76%，151.78%，40.64%，97.62%，38.58%，說明試驗(yàn)廢棄物料均顯著提高了排水速率，加速了洗鹽過程，其中爐灰渣處理排水速率最高，其次是秸稈。

2.2 摻拌不同物料對排水pH值的影響

由表4可以看出，各處理的排水pH值隨淋洗量增加而緩慢升高，最后趨于穩(wěn)定；與對照相比，爐灰渣、鋸末、粗砂、蘑菇棒、諾沃肥、腐殖酸、秸稈、醋渣、木糖醇渣、稻殼處理排水的平均pH值分別提高0.61，0.61，0.38，0.38，0.61，0.01， 0.08，0.28，0.51，0.22個(gè)單位，說明排水帶出了更多的堿性物質(zhì)。

2.3 摻拌不同物料對排水電導(dǎo)率的影響

由表5可以看出，各處理的排水電導(dǎo)率隨淋洗量增加而整體緩慢降低，最后趨于穩(wěn)定；不同處理間排水電導(dǎo)率差異顯著，以其最終穩(wěn)定時(shí)排水電導(dǎo)率計(jì)，各處理排序?yàn)榈練?gt;秸稈>對照>蘑菇棒>木糖醇渣>爐灰渣>諾沃肥>腐殖酸>醋渣>粗砂>鋸末，排水電導(dǎo)率較高一方面可能是由于排水速率較低、淋出液體積較少，另一方面可能是因?yàn)楦牧疾牧媳旧硭}分較高。

2.4 摻拌不同物料對完成土壤洗鹽用時(shí)的影響

由圖1可以看出，與對照相比，爐灰渣、鋸末、粗砂、蘑菇棒、諾沃肥、腐殖酸、秸稈、醋渣、木糖醇渣、稻殼的洗鹽用時(shí)分別減少了3，7，3，3，6，3， 3，3，7，3 d，說明試驗(yàn)廢棄物料均顯著降低了洗鹽用時(shí)，其中以鋸末和木糖醇渣處理用時(shí)最短，其次是諾沃肥，三者用時(shí)顯著低于其他處理。

2.5 摻拌不同物料對完成土壤洗鹽用水量的影響

由圖2可以看出，與對照相比，爐灰渣、鋸末、粗砂、蘑菇棒、諾沃肥、腐殖酸、醋渣、木糖醇渣處理的洗鹽用水量分別減少了16.67%，33.33%，16.67%，11.11%，16.67%，16.67%，11.11%，33.33%，顯著降低了洗鹽用水量，而稻殼和秸稈處理的洗鹽用水量沒有降低，可能因?yàn)槠淞捷^大導(dǎo)致水徑流較多，水土流失較嚴(yán)重。

2.6 摻拌不同物料對完成土壤脫鹽率的影響

由圖3可以看出，爐灰渣、鋸末、粗砂、蘑菇棒、諾沃肥、腐殖酸、醋渣、木糖醇渣、稻殼處理的脫鹽率于對照組均無顯著差異，秸稈脫鹽率顯著低于其他處理，可能是因?yàn)榻斩捔捷^大，水利用率較低。

3 結(jié) 論

水力淋洗快速脫鹽條件下?lián)桨鑿U棄物料對濱海吹填土土壤脫鹽過程有顯著影響，可加快排水速率，減少洗鹽用時(shí)及用水量，說明洗鹽進(jìn)程加速；提高排水的pH值，說明淋洗帶出了較多的堿性物質(zhì)。綜合摻拌不同廢棄物料的淋洗脫鹽效果，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，以鋸末和木糖醇渣效果最好，在脫鹽率與對照相當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)，顯著縮短了洗鹽用時(shí)并減少了洗鹽用水量，具有應(yīng)用推廣價(jià)值。

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