粉煤灰與有機(jī)肥配施對風(fēng)沙土理化性質(zhì)及黑麥草生長的影響

田 超，劉恒青，李東利，劉少泉，萬佳淼，劉 智，孫 權(quán)

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

寧夏回族自治區(qū)東部處于農(nóng)牧交錯帶，自古以來，該地區(qū)長期受到屯兵耕墾、過度放牧等人為因素以及干旱少雨、洪積母質(zhì)等自然因素的疊加影響，土地沙漠化現(xiàn)象十分嚴(yán)重［1-2］，長久制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展。寧夏東部廣袤的荒漠化區(qū)域下蘊藏著豐富的煤炭資源，位于寧東地區(qū)的寧東能源化工基地（寧東基地）是我國規(guī)劃建設(shè)的14個億t級大型煤炭基地之一，也是國務(wù)院批準(zhǔn)的國家重點開發(fā)區(qū)，通過建設(shè)千萬千瓦級煤電基地，寧東基地成為我國重要的“西電東送”火電基地［3-4］，同時也是國家能源“金三角”的重要一級。煤電產(chǎn)業(yè)在推動寧夏經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展中起著重要作用［5］，但燃煤電廠產(chǎn)生的粉煤灰綜合利用率卻一直很低［4］。大量堆棄的粉煤灰不僅占用寶貴的國土資源，更會借助雨水、大風(fēng)等媒介遷移至周邊環(huán)境中，從而引發(fā)水體、土壤污染等一系列環(huán)境問題［6-7］，對人民生活、生態(tài)環(huán)境危害極大。因此，探尋新的粉煤灰利用途徑，科學(xué)合理地消納更多粉煤灰十分必要。

寧東基地周邊廣泛分布的風(fēng)沙土質(zhì)地較粗、結(jié)構(gòu)不良、持水性差，有機(jī)質(zhì)及營養(yǎng)元素含量低［8-9］，并且當(dāng)?shù)刈匀唤邓∩伲y以為植被恢復(fù)提供良好的土壤環(huán)境。而燃煤過程中產(chǎn)生的粉煤灰粒徑小、比表面積大、持水能力強(qiáng)［10］，在改良風(fēng)沙土方面有巨大的應(yīng)用潛力。如若能合理利用，一方面可消納大量粉煤灰，緩解其堆棄帶來的一系列問題，另一方面也有助于植被恢復(fù)，可改善沙漠生態(tài)環(huán)境。趙亮等［11-12］研究表明，砂土施用粉煤灰后滲透性減弱，持水能力明顯增強(qiáng)。趙智等［13］研究表明，粉煤灰可使砂土容重降低，總孔隙度增加，田間持水量提高10%～29%。Pathan等［14］研究發(fā)現(xiàn)，施用粉煤灰后砂土持水能力增強(qiáng)3倍，導(dǎo)水率降低105～248倍。通常情況下，粉煤灰中有機(jī)質(zhì)及大量營養(yǎng)元素含量很低［15-16］，為達(dá)到理想的改良效果，其通常會與有機(jī)肥等物質(zhì)配施。粉煤灰與有機(jī)肥配施可平衡土壤肥力，從植物營養(yǎng)的角度考慮，有利于植物生長［17］。雷娜等［18］研究發(fā)現(xiàn)，配施粉煤灰與有機(jī)肥后，土壤貯水量增加，有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量分別增加195.92%、182.63%、48.09%，土壤肥力顯著提升。

目前，我國粉煤灰的應(yīng)用研究大多集中于建筑、材料領(lǐng)域，有關(guān)粉煤灰改良土壤的研究相對較少，而關(guān)于改良風(fēng)沙土的研究則更為少見。鑒于此，本研究將粉煤灰與有機(jī)肥配施于風(fēng)沙土，充分發(fā)揮粉煤灰顆粒細(xì)膩、持水性強(qiáng)及有機(jī)肥高營養(yǎng)的優(yōu)勢，聚焦粉煤灰與有機(jī)肥配施對風(fēng)沙土理化性質(zhì)及植物生長的影響，探尋粉煤灰在風(fēng)沙土改良方面的應(yīng)用途徑，從而緩解粉煤灰堆棄帶來的環(huán)境問題，以期為寧東基地煤電產(chǎn)業(yè)的綠色健康發(fā)展及沙漠生態(tài)環(huán)境的改善提供科學(xué)的方法和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試風(fēng)沙土取自銀川市月牙湖鄉(xiāng)海陶南村（38°60′N，106°57′E）十組沙地（0～30 cm），土壤質(zhì)地為砂土，經(jīng)自然風(fēng)干去除雜物后備用，機(jī)械組成（參考美國農(nóng)部制粒級標(biāo)準(zhǔn)）見表1，基本理化性質(zhì)見表2。

表1 供試土壤機(jī)械組成 （%）

表2 供試土壤基本理化性質(zhì)

供試粉煤灰取自神華寧煤鴛鴦湖發(fā)電有限公司貯灰場，顆粒組成參考美國農(nóng)部制粒級標(biāo)準(zhǔn)（粘粒6.62%，粉粒78.02%，砂粒15.36%），容重0.82 g·cm-3，比表面積1632 cm2·g-1，化學(xué)組成見表3。

表3 供試粉煤灰化學(xué)組成 （%）

供試有機(jī)肥取自寧夏善途生物科技有限公司，為好氧發(fā)酵后的牛糞有機(jī)肥，全氮、全磷、全鉀含量分別為1.22%、1.36%、2.02%，有機(jī)質(zhì)含量為36.67%。供試植物為多年生黑麥草，草種購自寧夏富海種業(yè)，千粒重2.184 g。

1.2 試驗設(shè)計及方法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗采用完全隨機(jī)設(shè)計，每個處理重復(fù)3次。粉煤灰設(shè)置0、60、120、240 t·hm-24種施用水平。有機(jī)肥為本試驗中提升肥力的主要物質(zhì)，而風(fēng)沙土有機(jī)質(zhì)及營養(yǎng)元素含量極低，參照常規(guī)施用量可能達(dá)不到預(yù)期改良效果，因此，有機(jī)肥僅設(shè)置高施用量30 與0 t·hm-2兩種施用水平。將粉煤灰4種施用水平與有機(jī)肥兩種施用水平組合，即得各試驗處理，詳見表4。

表4 試驗處理

1.2.2 試驗方法

試驗于銀川市平吉堡生態(tài)莊園智能溫室內(nèi)進(jìn)行，試驗周期為2020年9月6日～11月20日，采用盆栽試驗方法，試驗用盆為上徑33 cm、下徑19.5 cm、高24.5 cm的圓形塑料盆。首先結(jié)合供試土壤容重及盆口面積計算得出每盆裝供試土壤15 kg，即可模擬田間自然耕作層（0～15 cm），然后按面積比（盆口面積/1 hm2）計算得出各處理粉煤灰及有機(jī)肥用量，最后將二者與供試土壤均勻混合后裝盆。裝盆結(jié)束后每盆均勻撒播100粒黑麥草種子，疏松土壤使草種完全被土壤覆蓋。播種結(jié)束后首次澆水需適量澆多，為種子萌發(fā)提供充足水分，并促進(jìn)土壤穩(wěn)定，之后每隔7 d使用灑壺澆水1次，每次每盆澆水300 mL。待黑麥草出苗后，選取長勢均勻一致的黑麥草植株定苗至70株·盆-1。2020年11月20日收獲黑麥草，同時采集土壤樣品帶回實驗室測定相關(guān)指標(biāo)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 土壤物理性質(zhì)測定

容重采用環(huán)刀法測定；孔隙度（%）=（1-容重/2.65）×100；自然含水量采用烘干法測定；田間持水量采用維爾科克斯法測定；飽和含水量參照《土壤物理性質(zhì)測定法》［19］測定。

1.3.2 土壤化學(xué)性質(zhì)測定

pH值使用pH計（水土比2.5∶1）測定；電導(dǎo)率使用電導(dǎo)率儀（水土比5∶1）測定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3溶液浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用NH4OAc浸提-火焰光度法測定；重金屬元素總量使用電感耦合等離子體光譜儀、質(zhì)譜儀測定，砷元素總量采用原子熒光法測定。

1.3.3 土壤重金屬污染及潛在生態(tài)風(fēng)險評價方法

參照羅成科等［20］使用的評價方法及分級標(biāo)準(zhǔn)，采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法評價土壤重金屬污染情況，采用潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法對土壤重金屬污染進(jìn)行潛在生態(tài)風(fēng)險評價，計算公式如下：

單因子污染指數(shù)：Pi=Ci/Bi式中，Pi為土壤中重金屬i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)；Ci為土壤中重金屬i的測定含量；Bi為重金屬元素i的參比值，根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量-農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618-2018）的規(guī)定，某重金屬元素i的總量小于該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的風(fēng)險篩選值即可認(rèn)為土壤未受到該重金屬污染，因此，本文選取該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的風(fēng)險篩選值（pH＞7.5）作為參比值。式中，PN為土壤綜合污染指數(shù)；Piave為土壤中各重金屬的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)平均值；Pimax為土壤中單項重金屬的最大環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。

式中，RI為綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)；為某重金屬的毒性響應(yīng)系數(shù)，依次為：Cd（30）＞As（10）＞Pb（5）＞Cr（2）；等同于單因子污染指數(shù)公式“Ci/Bi”。

1.3.4 黑麥草生長指標(biāo)測定

株高于播種后15、20、30、60 d測定，共計4次，使用直尺測量；地上部鮮重于黑麥草收獲后使用電子天平稱量；分蘗數(shù)于播種后30 d測定，每個處理隨機(jī)選取10株黑麥草分別數(shù)出分蘗數(shù)，取平均值。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2010整理；使用SPSS 24.0進(jìn)行方差分析、多重比較（P＜0.05，n=5）及主成分分析；使用GraphPad Prism 8.0與Origin 2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉煤灰與有機(jī)肥配施對土壤物理性質(zhì)的影響

2.1.1 粉煤灰與有機(jī)肥配施對土壤容重及總孔隙度的影響

注：圖中字母標(biāo)記的多重比較結(jié)果為同一圖例之間相互比較，字母不同表示處理在0.05水平上差異顯著。下同。

如圖1所示，單施有機(jī)肥或與粉煤灰配施后，土壤容重較低，總孔隙度增加，各處理中以F120O、F240O的變化較為顯著，二者容重較CK分別降低3.38%、8.78%，總孔隙度較CK分別增加4.26%、11.10%，而F0O及F60O處理的容重及總孔隙度無顯著變化，與CK差異未達(dá)顯著水平。比較各處理發(fā)現(xiàn)，配施粉煤灰后容重及總孔隙度變化更為顯著，且隨粉煤灰用量的增加，土壤容重逐漸降低，總孔隙度逐漸增加。

圖1 各處理土壤容重及總孔隙度

2.1.2 粉煤灰與有機(jī)肥配施對土壤持水性的影響

持水性差是風(fēng)沙土的主要特征之一，也是其不適于植物生長的主要限制因子。如圖2所示，粉煤灰與有機(jī)肥配施可顯著增強(qiáng)土壤持水性，與CK相比，配施后土壤自然含水量提高54.75%～76.67%，田間持水量提高28.69%～85.24%，飽和含水量提高8.57%～26.08%，而單施有機(jī)肥對3個水分常數(shù)的影響并不顯著。與單施有機(jī)肥相比，配施處理自然含水量提高28.18%～46.24%，田間持水量提高15.56%～66.34%，飽和含水量提高6.80%～23.98%，且3個水分常數(shù)均隨粉煤灰用量的增加而提高。這表明本研究在增強(qiáng)風(fēng)沙土持水性方面，粉煤灰相比有機(jī)肥發(fā)揮主要作用。

圖2 各處理土壤持水性

2.2 粉煤灰與有機(jī)肥配施對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.2.1 粉煤灰與有機(jī)肥配施對土壤肥力的影響

由表5可知，處理F0O～F240O均可使土壤pH值增大，但增幅較小，各處理土壤pH值變化均未超過0.3個單位；單施有機(jī)肥使土壤電導(dǎo)率提高66.20%，配施粉煤灰后電導(dǎo)率進(jìn)一步提高，較單施有機(jī)肥提高4.38%～24.06%；土壤有機(jī)質(zhì)及各速效養(yǎng)分含量在單施有機(jī)肥后顯著提高，而配施粉煤灰后有機(jī)質(zhì)及各速效養(yǎng)分含量均降低，但降幅較小，配施處理的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量較CK分別提高147.02%～244.37%、165.57%～300.88%、133.92%～165.84%、132.71%～175.68%，與CK差異均達(dá)顯著水平。有機(jī)質(zhì)是土壤中的養(yǎng)分庫，速效養(yǎng)分是植物能直接吸收利用的養(yǎng)分，二者對植物生長至關(guān)重要，本研究中有機(jī)肥為提升肥力的主要物質(zhì)，對瘠薄的風(fēng)沙土來講，有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分絕大部分來源于有機(jī)肥的礦化分解，比較各處理，發(fā)現(xiàn)配施粉煤灰后土壤速效養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量均降低，且除有效磷外，其他速效養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量均隨粉煤灰用量的增加先提高后降低，這表明粉煤灰的用量需適中，否則會影響有機(jī)肥的礦化分解，從而影響土壤肥力。

表5 各處理土壤肥力狀況

2.2.2 粉煤灰與有機(jī)肥配施的生態(tài)安全評價

粉煤灰在施用后可能導(dǎo)致土壤重金屬污染是人們一直關(guān)注的焦點問題。由表6可知，各處理土壤的鎘、鉻、鉛、砷元素總量與CK相比均有所增加，粉煤灰與有機(jī)肥配施，隨粉煤灰用量的增加，4種重金屬元素總量逐漸增加。但各處理的鎘、鉻、鉛、砷元素總量均未超出《土壤環(huán)境質(zhì)量-農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》GB 15618-2018中規(guī)定的風(fēng)險篩選值，遵照GB 15618-2018的規(guī)定，本研究中配施粉煤灰不會造成土壤重金屬污染。

表6 各處理土壤重金屬元素總量 （mg·kg-1）

通過單因子污染指數(shù)法及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對各處理土壤進(jìn)行重金屬污染評價。由表7可知，各處理的土壤綜合污染指數(shù)（Pn）均小于0.7，依據(jù)土壤重金屬污染分級標(biāo)準(zhǔn)，各處理土壤的污染等級均為Clean（safety），即安全，表現(xiàn)為無污染狀態(tài)。此外，本研究還通過潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法對各處理土壤進(jìn)行了潛在生態(tài)風(fēng)險評價，由表7可得，各處理土壤的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)（RI）均小于150，依據(jù)重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險分級標(biāo)準(zhǔn)，各處理土壤的潛在生態(tài)風(fēng)險等級均為Slight risk，即輕微風(fēng)險。綜合表6、表7可知，本研究中配施粉煤灰不會造成土壤重金屬污染，且重金屬生態(tài)風(fēng)險低。

表7 土壤重金屬污染評價及土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險評價

2.3 粉煤灰與有機(jī)肥配施對黑麥草生長的影響

株高是反映黑麥草生長狀況最直觀的指標(biāo)，如圖3所示，各處理不同時期黑麥草株高較CK均有所增加，播種后60 d黑麥草生長穩(wěn)定，可較好地反映其生長狀況。單施有機(jī)肥后，60 d時黑麥草株高較CK增加32.23%，配施粉煤灰后，株高較單施有機(jī)肥增加12.30%～32.81%，較CK增加48.41%～75.52%，增幅較為明顯。

圖3 各處理不同時期黑麥草株高

如圖4所示，單施有機(jī)肥后，黑麥草地上部鮮重有所增加，配施粉煤灰后地上鮮重進(jìn)一步增加，較單施有機(jī)肥增加3.49%～39.96%，較CK增加100.50%～171.14%；黑麥草分蘗數(shù)在單施有機(jī)肥后增加77.78%，配施粉煤灰后分蘗數(shù)較單施有機(jī)肥增加10.42%～18.75%，較CK增加96.30%～111.11%。綜合分析株高、地上部鮮重、分蘗數(shù)發(fā)現(xiàn)，單施有機(jī)肥可促進(jìn)黑麥草生長，配施粉煤灰后黑麥草長勢更佳，但黑麥草長勢并未隨粉煤灰用量的增加而逐漸優(yōu)良，而是與粉煤灰用量呈二次拋物線關(guān)系，各處理中黑麥草最佳長勢出現(xiàn)在F120O處理，這表明粉煤灰用量需適中，用量過大反而會抑制黑麥草的生長。

圖4 各處理黑麥草地上部鮮重及分蘗數(shù)

2.4 綜合評價各處理的主成分分析

通常情況下，通過單一指標(biāo)很難確定各處理的優(yōu)劣性，要得出科學(xué)準(zhǔn)確的結(jié)論需要結(jié)合多個指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。主成分分析是一種運用降維思想對多個對象進(jìn)行綜合評價的統(tǒng)計學(xué)方法，可在損失信息很少的前提下對多個對象進(jìn)行綜合評價。在對本研究各處理進(jìn)行綜合評價時，從風(fēng)沙土物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及黑麥草生長3個方面，選取14個單一指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，共提取了2個特征值大于1的主成分（即PC），PC1、PC2貢獻(xiàn)率分別為64.90%、27.45%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)92.35%，分析效果理想。通過計算，得出各處理在2個主成分上的得分（圖5）。最后結(jié)合得分情況及貢獻(xiàn)率進(jìn)行加權(quán)計算，得出各處理綜合得分。

圖5 各處理在主成分1、2上的得分情況

結(jié)果表明，處理CK～F240O綜合得分依次為-3.62、0.83、0.72、1.31、0.77，排名由高至低依次為F120O、F0O、F240O、F60O、CK，處理F120O為各處理中的最優(yōu)處理。此結(jié)果說明：（1）與單施有機(jī)肥相比，配施粉煤灰120 t·hm-2+有機(jī)肥30 t·hm-2對風(fēng)沙土理化性質(zhì)有較好的改良作用，使風(fēng)沙土更有利于植物生長；（2）粉煤灰與有機(jī)肥配施，粉煤灰用量需適中，本研究中綜合得分最高的處理為F120O處理，而F120O處理的粉煤灰用量介于F60O和F240O處理之間。

3 討論

3.1 粉煤灰與有機(jī)肥配施對土壤物理性質(zhì)的影響

風(fēng)沙土機(jī)械組成以砂粒為主，質(zhì)地分類屬砂土，其內(nèi)部大孔隙居多，漏水漏肥嚴(yán)重，難以吸持足夠水肥用于植物生長［8］。粉煤灰對砂土物理性質(zhì)有顯著影響，施用后能有效降低土壤容重及大孔隙所占的比例［13］，可有效改善砂土水分物理性質(zhì)，增強(qiáng)其持水性［21-24］。風(fēng)沙土物理性質(zhì)不良原因眾多，缺乏有機(jī)質(zhì)為另一主要原因，也是較為根本的原因。有機(jī)質(zhì)是土壤中重要的膠結(jié)劑，可促進(jìn)砂土團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，從而改良砂土結(jié)構(gòu)松散的特性［25-26］。單施有機(jī)肥或粉煤灰雖能達(dá)到一定改良效果，但存有一定弊端［17］。粉煤灰雖可增強(qiáng)砂土的持水性，但對土壤內(nèi)部良好結(jié)構(gòu)的形成及肥力提升的影響甚微，有機(jī)肥可提高砂土有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成［25，27］，也可提高肥力，但與粉煤灰相比，并不能有效增強(qiáng)砂土持水性。因此，配施兩種及多種改良物質(zhì)，實現(xiàn)優(yōu)劣互補(bǔ)一直是土壤改良的核心理念之一。

本研究表明，風(fēng)沙土在配施粉煤灰與有機(jī)肥后，容重降低，總孔隙度增加，持水性增強(qiáng)。分析其原因可能為：（1）粉煤灰容重本就小于風(fēng)沙土，加之有機(jī)肥本身可降低土壤容重［27］，故在二者聯(lián)合作用下，風(fēng)沙土容重降低，總孔隙度隨之增加；（2）配施粉煤灰后，因其粒徑較小，可填充至風(fēng)沙土內(nèi)部大孔隙中，有效阻止了水分自大孔隙滲漏，改善了風(fēng)沙土的滲透性能［12-13］，且本研究中供試有機(jī)肥為牛糞有機(jī)肥，牛糞本身為一種多孔物質(zhì)，具有一定蓄存水分的能力［27］，因此在粉煤灰與有機(jī)肥的聯(lián)合作用下，風(fēng)沙土持水性增強(qiáng)；（3）粉煤灰具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積大［16］，本身可吸存一定水分［28］，因而有助于增強(qiáng)風(fēng)沙土的持水性；（4）粉煤灰與有機(jī)肥配施后，有機(jī)肥逐漸分解，產(chǎn)生一系列可以膠結(jié)土壤顆粒的物質(zhì)［25，27，29］，而粉煤灰又給風(fēng)沙土中帶入大量粉粒及少量粘粒，因此，在二者聯(lián)合的作用下，風(fēng)沙土內(nèi)部結(jié)構(gòu)及孔隙狀況得以改善，持水性自然增強(qiáng)。

3.2 粉煤灰與牛糞配施對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

土質(zhì)瘠薄，肥力低下是風(fēng)沙土又一主要特征，施用有機(jī)肥是培肥風(fēng)沙土最常用、最有效的手段之一［8，30］。通常情況下，粉煤灰中大量營養(yǎng)元素氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)含量很低［15-16］，因此，在粉煤灰改良風(fēng)沙土物理性質(zhì)的同時，需配施有機(jī)肥等物質(zhì)以提高土壤肥力。有機(jī)肥中含有大量植物生長所需的氮、磷、鉀營養(yǎng)元素及有機(jī)質(zhì)，施入土壤后逐漸分解，可改善土壤肥力，促進(jìn)植物生長發(fā)育［31-32］。雷娜等［18］研究表明，配施粉煤灰與有機(jī)肥后，土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量顯著提高。許繼飛等［33］研究表明，粉煤灰、硅鈣渣等煤基固廢與牛糞混合發(fā)酵后可制成地質(zhì)肥料，施入砂土后土壤有機(jī)質(zhì)及有效磷、速效鉀含量顯著提高，且未造成土壤重金屬污染。本研究表明：（1）粉煤灰與有機(jī)肥配施使土壤pH值提高，這是由于粉煤灰本就為堿性物質(zhì)［34］，土壤pH值提高，可降低重金屬元素的遷移性，有利于粉煤灰的安全施用；（2）各處理均可顯著提高土壤電導(dǎo)率，表明土壤中可交換離子濃度增大，有利于植物生長［33］；（3）各處理均可提高土壤肥力，單施有機(jī)肥或與粉煤灰配施后土壤有機(jī)質(zhì)及堿解氮、有效磷、速效鉀含量均顯著提高。這主要是由于有機(jī)肥施用后逐漸礦化分解，為風(fēng)沙土提供了大量氮、磷、鉀養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)［35］。本研究還發(fā)現(xiàn)，各配施粉煤灰處理的有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量均小于單施有機(jī)肥處理，分析其原因可能為：（1）土壤速效養(yǎng)分來源于有機(jī)肥的礦化分解，而有機(jī)肥礦化分解與土壤中水、氣平衡關(guān)系緊密［26］，配施粉煤灰，一方面土壤變緊實，另一方面土壤吸持水分過多［11-12］，這兩方面都會使土壤通氣性變差，從而影響了有機(jī)肥的礦化分解，導(dǎo)致速效養(yǎng)分含量降低；（2）有機(jī)肥礦化分解依靠土壤微生物完成，而粉煤灰作為一種外源物質(zhì)與土壤相比，其本身不適于土壤微生物的生存，且能給土壤帶入少量重金屬元素，對土壤微生物生存有一定影響［36-37］，因而配施粉煤灰后，有機(jī)肥礦化分解受到一定影響，各養(yǎng)分含量自然降低。

粉煤灰中殘留有少量重金屬元素，本研究表明，施用粉煤灰不會造成土壤重金屬污染，且潛在生態(tài)風(fēng)險低。粉煤灰中重金屬元素的釋放受到土壤pH值、土壤含水量等眾多因素的疊加影響，過程較為復(fù)雜［15，34，38］。因此，需進(jìn)一步研究以明確粉煤灰中重金屬元素的釋放規(guī)律，以保安全施用。

3.3 粉煤灰與有機(jī)肥配施對黑麥草生長的影響

改良風(fēng)沙土理化性質(zhì)的目的為使其適合植物生長，從而進(jìn)一步改善沙漠生態(tài)環(huán)境，但理化性質(zhì)的改良程度反映在植物生長狀況上。本研究表明，單施有機(jī)肥后黑麥草長勢明顯改善，配施粉煤灰后黑麥草長勢更佳，表現(xiàn)為株高增高、地上部鮮重增加、分蘗數(shù)增多。分析其原因可能為：（1）單施有機(jī)肥雖能提高土壤肥力，但對土壤持水性影響并不顯著，礦質(zhì)養(yǎng)分在土壤中的遷移吸收需要以水為媒介，缺水不利于植物吸收養(yǎng)分，配施粉煤灰后，風(fēng)沙土持水性增強(qiáng)，更多水分得以留存，植物可吸收更多養(yǎng)分，故長勢更佳［39-40］；（2）配施粉煤灰后，與有機(jī)肥聯(lián)合作用，一方面改良了風(fēng)沙土水分物理性質(zhì)，增強(qiáng)了持水性［11，13］，另一方面提高了風(fēng)沙土肥力，兩方面結(jié)合可提高土壤水肥供應(yīng)能力，為黑麥草生長創(chuàng)造了良好的土壤環(huán)境，因此長勢更佳。由此可見，粉煤灰與有機(jī)肥并不是單獨發(fā)揮作用，而是相互影響、聯(lián)合作用，最終使風(fēng)沙土理化性質(zhì)得以改良，從而促進(jìn)黑麥草的生長。

4 結(jié)論

（1）配施粉煤灰、有機(jī)肥后，風(fēng)沙土容重降低，總孔隙度增加，持水性增強(qiáng)。配施粉煤灰是持水性增強(qiáng)的主要原因，風(fēng)沙土自然含水量、田間持水量、飽和含水量隨粉煤灰用量的增加而增大。

（2）配施粉煤灰、有機(jī)肥后，風(fēng)沙土pH值、電導(dǎo)率提高，有機(jī)質(zhì)及各速效養(yǎng)分含量增加，肥力提升。配施處理的土壤肥力較單施有機(jī)肥有所降低，隨粉煤灰用量的增加，有機(jī)質(zhì)及各速效養(yǎng)分含量先增加后減少。配施粉煤灰會給土壤帶入一定的重金屬污染物，但含量遠(yuǎn)低于GB 15618-2018中規(guī)定的風(fēng)險篩選值，未造成土壤污染。土壤重金屬污染等級為安全，潛在生態(tài)風(fēng)險低。

（3）單施有機(jī)肥后黑麥草生長狀況有所改善，配施粉煤灰后黑麥草長勢更佳，與單施有機(jī)肥相比，株高、地上部鮮重、分蘗數(shù)均增加。綜合評價各處理后，配施粉煤灰120 t·hm-2+有機(jī)肥30 t·hm-2的風(fēng)沙土理化性質(zhì)良好，黑麥草長勢優(yōu)良，為研究區(qū)域最優(yōu)風(fēng)沙土改良模式。