馬淑花：粉煤灰改良鹽堿地

袁帥

經過粉煤灰改良后的鹽堿地，前期將以水稻、小麥、玉米等糧食作物為主，配備灌溉、自動化基礎設施等基礎條件，逐步實現無人播種、無人收割、自動化灌溉等系列智能技術，降低成本，發展高效農業。

9月19日，中科院過程工程研究所牽頭的“粉煤灰基土壤調理劑鹽堿地改良技術開發及應用”項目順利通過中國有色金屬工業協會組織的科技成果評價。評價委員會一致認為，項目技術成果處于國際領先水平，實現了重度鹽堿地一年即可改良成功的重大突破，建議加快該項技術的推廣應用。

土地因鹽堿化而產生的治理利用問題一直是全球性難題。與此同時，作為煤炭燃燒過程產生的副產物，我國粉煤灰產生量大，傳統的處理途徑和手段卻相對有限。中科院過程工程研究所研究員馬淑花是“粉煤灰基土壤調理劑鹽堿地改良技術開發及應用”項目負責人。她帶領團隊，探索出一條用粉煤灰進行鹽堿地改良的新路徑。

粉煤灰可以改良土壤

十多年前，馬淑花在進行一項針對粉煤灰工業固廢處理的研究時，驚奇地發現粉煤灰不但有很好地防治土壤板結的作用，還能降低鹽度、減少土壤營養成分的流失，對一般的土壤也有一定的增產功效。

馬淑花介紹，土壤是礦物和有機物的混合組成部分，按容積計，在較理想的土壤中礦物質約占38％～45％，有機質約占10%，孔隙約占50%。按重量計，礦物質占固相部分的90%以上，有機質約占10%以下。而粉煤灰的化學成分恰好與土壤相近，且粉煤灰含有大量中微量元素，由此，粉煤灰生態化利用有望成為另一規模化消納新途徑。

在政策引導方面，2011年，國家發改委印發的《大宗固體廢物綜合利用實施方案》指出，鼓勵粉煤灰復墾、回填造地和生態利用。2019年，國家發改委、工信部聯合發布的《關于推進大宗固體廢棄物綜合利用產業集聚發展的通知》明確，將持續推動農業領域應用，并共同在烏海、中寧、大同、榆林、阿勒泰開展了100家大宗固廢綜合利用基地建設。2018年，國務院發文開展無廢城市建設，由生態環境部主導，2019年選定“11+5”個城市和地區開展試點示范。2015年，農業部發布《農業部關于大力開展糧食綠色增產模式攻關的意見》，提出采取摻粉煤灰等措施改良土壤。

我國粉煤灰產生量較大，年產生量約6億噸。由于傳統的處理途徑和手段相對有限，大量未經處理的粉煤灰可能引發空氣中的揚塵問題，嚴重污染環境。目前，我國粉煤灰超過九成用于建筑材料、建筑工程和筑路，其余用于農業、回填等處理，導致庫存粉煤灰利用率相對偏低，只有71%，并不能完全消耗掉每年產生的粉煤灰。加之區域綜合利用水平發展不平衡，致使堆存量日益增高，歷史堆存總量累計已超30億噸，占地約100萬畝。值得注意的是，我國粉煤灰主要堆積在干旱和半干旱地區，這些地區往往也是生態脆弱地區，還有相當一部分堆積在東北三省。長此以往，大量堆積的粉煤灰為這些地區推進生態文明建設增加了阻礙和挑戰。

十多年來，馬淑花及其團隊一直專注于相關研究與實踐，形成了鹽堿地治理系列新技術，總結出了一系列成功的經驗，能夠將粉煤灰這一固廢變成治理鹽堿地的有效材料。這項新技術不僅可以改良鹽堿地，還可用于沙漠化治理和一般地增產，并得到了國家管理部門、行業協會、種植機構等的認同。

粉煤灰變身鹽堿地治理材料

粉煤灰是如何實現變廢為寶，進而解決土地鹽堿化這一世界難題的？據中國科學院過程工程研究所合作、技術實施方乾元泰斗（北京）有限公司董事長李伸學介紹，這項新技術主要涉及三個環節，首先是將粉煤灰進行無害化處理。目前有很多的粉煤灰被當成了水泥、陶瓷的添加劑，這些領域一般都是直接添加的，不需要無害化處理。也有部分粉煤灰、城市淤泥未被無害化處理就用作綠化植物的種植，但是農業種植土壤有著更高的標準，想要符合這個標準必須進行無害化處理。如今市面上對粉煤灰進行無害化批量處理的技術很少，為解決粉煤灰無害化處理的問題，中國科學院過程工程研究所依托對過程工程的經驗優勢，在多年研究經驗的基礎上設計建成了一套無害化處理的專門的工業生產設備，并添加一定的其它輔助成分，使粉煤灰中的有害成分大大低于國家標準，同時具備很好的節水、節肥效果。

其次是將粉煤灰活化改性。這就需要把粉煤灰中有益元素進行選擇性活化，需要投資設立工廠，加工改良治理鹽堿地所需要的原料。最后，把改性后粉煤灰及配比的其他原料根據地塊土質的特點加入土地中。加入混合均勻后就可以進行正常的種植了。水位較淺的地區由于土壤的毛細效應，會存在反鹽問題，需另外進行反鹽處理，也是可以一次性解決問題的。

在2019年至2020年，馬淑花團隊在寧夏石嘴山的44畝試驗鹽堿地得出的數據表明，鹽土和堿土復合，改良難度大。經過粉煤灰改良后，鹽堿地pH值和EC均顯著下降，改良效果初顯，土壤營養元素失衡狀況有待下一步改善。初步判斷，極重鹽堿土經過3至5年改良后，有望恢復成為健康土壤。

誠然，利用粉煤灰治理鹽堿地的探索之路并非一帆風順。在研究過程中，馬淑花團隊發現部分粉煤灰重金屬含量超標土壤結構再造及功能化問題，進一步開發的技術瓶頸亟須打破。對此，李伸學表示，粉煤灰改良鹽堿地的主要技術瓶頸目前已經解決，污染成分無害化處理與營養成分活化已有量產經驗。目前，千畝級的種植已三年，萬畝級的種植也正在實踐中。未來突破的方向應該是針對不同鹽堿地土壤的更多的適配經驗與處方方案，以及不同作物所需要的粉煤灰匹配問題，技術上可以建立一個大數據庫，針對不同的土壤、作物、粉煤灰原料等進行智能模型計算。

改良后的鹽堿地前期將以水稻、小麥、玉米等糧食作物為主，配備灌溉、自動化基礎設施等基礎條件，逐步實現無人播種、無人收割、自動化灌溉等系列智能技術，降低成本，發展高效農業。在自動化、大數據和種植方面，中國科學院自動化所、軟件所、軟件中心和中國農業科學院具有多年的技術積累，在農業方面也有很多的實際案例，這些技術與粉煤灰鹽堿地治理技術的結合將能較好地推進農業朝著技術化、精細化、科學化、智慧化的方向發展，在農作物育種、選種和種植指導管理方面由中國農業科學院提供技術支持。為進一步提升經濟效益，也可以逐步嘗試發展功能農業、中醫農業等附加值高的農業產品，創造更好的產值。

目前，技術研發方中國科學院過程工程研究所和技術實施方乾元泰斗意在全國范圍內選擇更多適合新技術項目落地的地方和土地。怎樣的土地才是適合這項新技術的土地？“最好是較為集中的地塊，10萬畝為1個單元，這樣有利于實現自動化與智能化及成本控制。其次，最好配備一定的灌溉條件，保證每年基本的產量，尤其是降雨量相對較低的地域。土質最好適合小麥、玉米、苜蓿等基本作物的種植，保證大量基本農作物的產量。當地有大型火力發電廠，保證每年供應至少30萬噸粉煤灰原料?！崩钌鞂W說，同時建議含建設期在內的最低運營期限不低于10年。

目前新項目落地既可以采用“核心技術+資金+工廠+改良治理+種植運營”整個產業一條龍的“自治自營”模式，也可將治理好的鹽堿地交還地方政府，由地方管理部門進行再分配或委托給農墾集團進行耕種，由乾元泰斗做好技術支持與智慧系統建設的“自治他營”模式。乾元泰斗還可與大型農墾集團合作，對其手中的鹽堿地進行具體分析，然后單獨配備鹽堿地改良方案及智慧農業系統建設方案。