河道廢棄底泥對綠化土壤改良研究初探

牛 巖，王 熒

(1. 陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司，陜西 西安 710075；2. 陜西省土地工程建設集團有限責任公司， 陜西 西安 710075； 3. 自然資源部退化及未利用土地整治工程重點實驗室，陜西 西安 710075；4. 陜西省土地 整治工程技術研究中心，陜西 西安 710075；5. 自然資源部土地工程技術創新中心,陜西 西安 710075)

1 引言

河道底泥長期累積會造成河道嚴重淤積、排洪能力減弱的問題。我國各大江河每年都在進行清淤疏浚，疏浚工程產生的疏浚底泥量日益增加。例如，珠江三角洲地帶每年產生的疏浚底泥達到8000萬m3；

黃河下游疏浚固堤從1965年濟南洛口試驗開始，到目前已完成4億m3底泥疏浚[1]，相當于3個三峽大壩土石方挖填量(三峽大壩土石方挖填量約1.34億m3)。由于疏浚后產生的底泥量大，如果作為固體廢物直接堆置，不僅會占用大量土地，而且還會對環境造成二次污染，目前，底泥疏浚后處理的方式包括干化、固化穩定化、資源化處理等方法[2～4]，疏浚底泥處置最行之有效的方式是底泥的資源化利用。

由于底泥的富營養特性保證了其中有機質、氮磷等營養元素的含量，適宜于植物生長，且其成分包含大量陸地地表流失的黏土及豐富的次生礦物，是一種良好的再生資源[5～7]。Canet R等[8]用適當比例的底泥和土壤混合，改善了土壤的性質，認為將底泥應用到農業種植上具有較強的可行性；朱廣偉等[9]也展開了疏浚泥的農業綜合利用研究，利用疏浚底泥作為土壤改良劑，在園林土壤和農業土壤中大量摻入疏浚底泥，分別對農業利用和園林綠化進行了試驗和分析，通過發芽率測定認為，利用疏浚泥改良的土壤對農業種子發芽率有一定影響；朱本岳等[10]利用西湖疏浚的底泥廢棄物，與化肥按照2∶8的比例混合后，肥料的成本達到降低，產量與同等分量的復合肥基本持平。因此對底泥進行資源化處理和利用是可行的。

長期以來，土壤研究主要集中在農業土壤和森林土壤中，對城市土壤的相關研究相對較少。我國城市土壤研究起步于20世紀90年代，相對于世界城市土壤研究起步較晚，城市土壤研究的各方面均有所涉及，研究區域主要集中北、上、廣、深等大城市[11～15]。隨著城市化的發展，其相配套的城市綠化與美化也得到了迅速發展。城市綠地土壤作為城市生態環境的重要組成部分，是城市植物的生長介質和養分的供給者，是土壤微生物的棲息地，更是城市污染物的匯集地和凈化器，對維持良好的城市生態環境以及可持續發展具有重要意義。在城市土壤資源日益緊張和自然空間日益減小以及城市生態環境質量日益退化的態勢下，對城市綠地土壤質量的研究是十分必要的。

概括而言，目前我國城市綠地土壤主要存在兩方面：①機械壓實、人為踩踏導致土壤性狀改變;②城市土壤來源復雜，客土及固體廢棄物侵入體居多，物理狀態及肥力較差。城市綠地土壤質量不但已成為限制我國城市綠化美化發展的主要原因之一，而且也遏制了城市土壤生態功能的發揮和城市生態環境質量及景觀的提高，一直以來是城市環境管理者和環境科學研究者的關注點。有大量文獻表明，我國城市綠地土壤pH值以偏堿性為主，有機質處于中等偏低水平，全氮、堿解氮處于較低水平，土壤容重較大、結構混亂、壓實嚴重[16～20]。因此，為了提高城市綠地生態功能，解決城市綠地土壤物理狀態及肥力問題是前提。

2 研究內容與方法

針對城市綠地土壤物理狀態及肥力狀況較差問題，基于城市底泥礦物類別特殊及富營養化特性，開展底泥改良城市綠地土壤效應與機理研究；通過盆栽生物試驗，探索底泥和黃土的復配比例適宜性，同時設置不同厚度的混合土層，分析添加底泥并種植植物后土壤改良效應，并探明其作用機理，為城市綠地土體重構提供技術參數。

研究采用溫室盆栽和室內分析的方法進行，處理設置見表1。將黃土和底泥經自然風干、研磨、過2 mm篩后，底泥以不同重量比添加至黃土中，添加比例設置為10%、20%、30%、40%、50%，與黃土混合方式為均勻混合，混合后土層厚度設置20 cm、30 cm 2個水平，共10個處理。綜合考慮生長周期及特性，指示植物選擇禾本科植物黑麥草，盆栽植物生長過程中各處理保持水肥一致。試驗結束后，測定植物生長指標。

表1 試驗設計

3 研究結果

3.1 底泥添加量和總土層厚度對黑麥草株高的影響

圖1為不同處理下黑麥草收獲時株高測量結果，表2為不同處理間差異顯著性水平。在土層厚度為20 cm的情況下，底泥添加量為20%、30%、40%、50%處理時，黑麥草株高較對照組(未添加底泥處理下株高為32.1 cm)分別增長3.43%、3.74%、4.05%、35.83%，底泥添加量為10%處理黑麥草株高較對照組無明顯變化，底泥添加量為50%處理下，黑麥草株高達到43.6 cm，底泥添加50%較20%、30%差異水平顯著，較對照組差異水平極顯著；土層厚度為30 cm情況下，底泥添加量為10%、20%、30%、40%、50%處理時，黑麥草株高較對照組(未添加底泥處理下株高為27.3 cm)分別增長43.59%、37.36%、35.90%、51.46%、63.74%，底泥添加量為50%處理下，黑麥草株高達到44.7 cm。

底泥添加量相同時，30 cm土層厚度下黑麥草株高整體大于20m土層厚度下黑麥草株高，且增長率在底泥10%處理下為23.08%，底泥20%處理下為12.95%，底泥30%處理下為11.41%，底泥40%處理下為23.80%，底泥50%處理下為2.52%。

結果表明，黑麥草株高隨底泥添加比例增加整體呈現逐漸增大的趨勢，添加底泥種植黑麥草有利于黑麥草生長，添加量為50%株高增幅最大，土層厚度30 cm相對于20 cm株高相對較高，有利于黑麥草生長。

圖1 不同處理下黑麥草株高結果

表2 不同處理下黑麥草株高差異性顯著水平(土層厚度20 cm)

3.2 底泥添加量和總土層厚度對黑麥草生物量影響

圖2為不同處理下黑麥草收獲時鮮重測量結果，表3為不同處理間差異顯著性水平。添加底泥后黑麥草鮮重明顯增加，且鮮重隨底泥添加比例增加呈現逐漸增大的趨勢，在土層厚度為20 cm的情況下，底泥添加量為50%處理下，黑麥草鮮重量為8.36g，相比對照處理(3.98 g)下黑麥草鮮重增長了110.05%，土層厚度為30 cm 情況下，底泥添加量為40%處理下，黑麥草鮮重量為13.88 g，相比對照處理(4.455 g)下黑麥草鮮重增長了211.56%。底泥添加30%較對照有顯著差異，底泥添加40%較20%有顯著差異，較對照、10%有極顯著差異，底泥添加50%較20%有顯著差異，較對照、10%有極顯著差異。

底泥添加量相同時，30 cm土層厚度下黑麥草鮮重整體大于20 cm土層厚度下黑麥草鮮重，且增長率在無底泥處理下為11.93%，底泥10%處理下為24.20% ，底泥20%處理下為 63.19%，底泥30%處理下為69.62%，底泥40%處理下為122.61% ，底泥50%處理下為24.10%。

結果表明，黑麥草鮮重隨底泥添加比例增加整體呈現逐漸增大的趨勢，添加底泥種植黑麥草有利于提高黑麥草生物量，添加量為40%-50%時鮮重增幅最大，土層厚度30 cm相對于20 cm鮮重相對較大，有利于黑麥草生長。

綜合黑麥草生長指標數據可以得出，黃土中添加底泥可以明顯提高黑麥草株高和鮮重，且隨底泥添加量增加，株高和鮮重逐漸增大，對鮮重影響更為明顯，應用底泥改良綠化土壤是可行的。

4 結論與討論

河道內源污染的治理是河道綜合整治的關鍵環節之一，環保清淤是河道內源污泥治理的有效手段。如何合理處置環保清淤過程中產生的大量底泥是一個亟待突破的環境問題，底泥的資源化利用是現階段和未來可持續發展的必然選擇。

圖2 不同處理下黑麥草鮮重結果

表3 不同處理下黑麥草鮮重差異性顯著水平(土層厚度20 cm)

將底泥應用于城市綠地土壤改良問題中，進行資源化綜合開發再利用，不僅可以避免底泥對環境造成危害，解決城市底泥處置問題，更重要的是為改良城市綠地土壤質量問題提供了有效方法，產生新的可利用資源，形成循環經濟、綠色經濟格局。開展底泥在城市綠地土壤改良作用機理和應用研究，具有一定的經濟、社會、生態意義。