脱硫石膏与粉煤灰配施对盐碱土改良效果研究

doi:10.11686/cyxb2024448

摘要/Abstract

摘要：

为探究脱硫石膏与粉煤灰配施对干旱半干旱区盐碱土的改良效果，本研究以定边县盐碱土壤为对象，以紫花苜蓿为供试材料，进行盆栽试验，设置对照（CK）、添加脱硫石膏（1%、2%和4%；D₁、D₂和D₃）、添加粉煤灰（1%、2%和4%；F₁、F₂和F₃）以及添加脱硫石膏和粉煤灰混合物（0.5%+0.5%、1%+1%和2%+2%；DF₁、DF₂和DF₃）10个处理，对土壤盐碱化指标、土壤养分含量及苜蓿生长进行研究和分析。结果表明：脱硫石膏可降低土壤pH，增加土壤总磷含量，提高苜蓿株高、生物量；SO₄^2-、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺含量随脱硫石膏添加量的增加而增加。粉煤灰增加了土壤pH、SO₄^2-、Ca²⁺和铁含量，降低了K⁺含量、苜蓿株高和生物量。脱硫石膏和粉煤灰配施降低了铁含量，增加了总磷含量，对苜蓿生长没有明显影响，说明二者配施对盐碱土的改良效果不佳。研究结果可为干旱半干旱区盐碱土改良以及煤基固废综合利用提供科学依据。

关键词: 干旱半干旱区, 土壤养分, 离子含量, 生物量

Abstract:

Saline-alkali soil is prevalent in arid and semiarid areas of Dingbian county. The aim of this study was to determine whether adding desulfurization gypsum， fly ash， or a combination of these two materials can improve saline-alkali soil. Pot experiments were conducted with alfalfa （Medicago sativa） growing in saline-alkaline soil with 10 treatments， including a control （CK）， soil with the addition of desulfurization gypsum （1%， 2%， 4%； D₁， D₂， D₃）， soil with the addition of fly ash （1%， 2%， 4%； F₁， F₂， F₃）， and soil with the addition of mixture of desulfurization gypsum and fly ash （0.5%+0.5%， 1%+1%， 2%+2%； DF₁， DF₂， DF₃）. The salinity， sodicity， and nutrient profile of the soils and plant growth were analyzed. The results showed that the addition of desulfurization gypsum reduced the soil pH， increased the total phosphorus content in soil， and increased plant height and biomass. The contents of SO₄^2-， K⁺， Ca²⁺， and Mg²⁺ in soil increased with the addition of desulfurization gypsum. The addition of fly ash increased soil pH， SO₄^2?-， Ca²⁺， and total iron contents， decreased the soil K⁺content， and resulted in decreased plant height and biomass. The mixture of desulfurization gypsum and fly ash significantly reduced the total iron content and increased the total P content in soil， but did not significantly affect plant growth. The results indicate that， compared with the addition of desulfurization gypsum and fly ash to saline-alkali soil， the addition of desulfurization gypsum alone more effectively improved soil quality and promoted plant growth. These results provide a scientific basis for the improvement of saline-alkali soil and for the comprehensive utilization of coal-based solid waste in arid and semiarid areas.

Key words: arid and semi-arid areas, soil nutrient, ion concentration, biomass

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图/表 14

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名称Name	铜Cu	铅Pb	锌Zn	镍Ni	铬Cr	镉Cd	汞Hg	砷As
土壤 Soil	22.3	11.6	39.0	15.9	46.9	<0.1	<0.002	11.3
脱硫石膏 Desulfurization gypsum	1.7	<1.4	10.7	1.7	14.2	<0.1	0.300	4.4
粉煤灰 Fly ash	0.7	<1.4	1.9	2.4	3.5	<0.1	0.100	1.5
国家标准① National standards ①	100.0	170.0	300.0	190.0	250.0	0.6	3.400	25.0

名称Name	铜Cu	铅Pb	锌Zn	镍Ni	铬Cr	镉Cd	汞Hg	砷As
土壤 Soil	22.3	11.6	39.0	15.9	46.9	<0.1	<0.002	11.3
脱硫石膏 Desulfurization gypsum	1.7	<1.4	10.7	1.7	14.2	<0.1	0.300	4.4
粉煤灰 Fly ash	0.7	<1.4	1.9	2.4	3.5	<0.1	0.100	1.5
国家标准① National standards ①	100.0	170.0	300.0	190.0	250.0	0.6	3.400	25.0

处理 Treatment	氯离子 Cl^-	硫酸根离子 SO₄^2-	碳酸氢根离子 HCO₃^-	钾离子 K⁺	钙离子 Ca²⁺	钠离子 Na⁺	镁离子 Mg²⁺
CK	13.4±0.2ab	15.6±1.2d	538.8±28.3a	19.7±0.5cd	72.2±2.3e	27.9±1.2ab	15.6±0.2b
D₁	14.6±0.2a	475.5±220.8d	433.1±46.6b	18.9±1.7cde	174.7±39.0d	32.4±0.9ab	12.7±1.8bc
D₂	14.5±0.4a	4635.7±1014.0b	201.3±9.3d	30.0±2.5b	494.6±25.9b	32.0±3.5ab	31.4±1.7a
D₃	13.9±0.8ab	7434.5±395.8a	228.8±31.0d	37.6±3.4a	598.4±16.8a	28.2±1.8ab	35.6±1.4a
F₁	14.3±0.3ab	27.5±1.1d	371.1±25.4bc	20.8±0.6cd	91.7±2.0e	33.0±0.7a	14.0±0.3bc
F₂	14.5±0.9a	24.4±1.6d	378.2±18.6bc	18.7±0.4cde	86.7±2.2e	29.8±2.1ab	14.4±0.2bc
F₃	13.3±0.2ab	34.7±0.5d	348.7±7.1c	15.1±0.7def	77.7±3.2e	27.6±1.7ab	14.5±0.2bc
DF₁	12.9±0.1b	24.9±1.4d	434.1±13.2b	13.6±0.4ef	78.7±0.8e	26.8±0.7b	11.3±0.3bc
DF₂	13.9±0.2ab	34.3±6.8d	322.3±14.3c	11.4±0.7f	82.8±2.1e	28.0±0.8ab	8.9±0.6c
DF₃	14.4±0.4ab	2575.7±1252.9c	213.5±23.3d	21.4±3.2c	384.1±73.0c	31.3±1.2ab	29.8±5.3a

处理 Treatment	氯离子 Cl^-	硫酸根离子 SO₄^2-	碳酸氢根离子 HCO₃^-	钾离子 K⁺	钙离子 Ca²⁺	钠离子 Na⁺	镁离子 Mg²⁺
CK	13.4±0.2ab	15.6±1.2d	538.8±28.3a	19.7±0.5cd	72.2±2.3e	27.9±1.2ab	15.6±0.2b
D₁	14.6±0.2a	475.5±220.8d	433.1±46.6b	18.9±1.7cde	174.7±39.0d	32.4±0.9ab	12.7±1.8bc
D₂	14.5±0.4a	4635.7±1014.0b	201.3±9.3d	30.0±2.5b	494.6±25.9b	32.0±3.5ab	31.4±1.7a
D₃	13.9±0.8ab	7434.5±395.8a	228.8±31.0d	37.6±3.4a	598.4±16.8a	28.2±1.8ab	35.6±1.4a
F₁	14.3±0.3ab	27.5±1.1d	371.1±25.4bc	20.8±0.6cd	91.7±2.0e	33.0±0.7a	14.0±0.3bc
F₂	14.5±0.9a	24.4±1.6d	378.2±18.6bc	18.7±0.4cde	86.7±2.2e	29.8±2.1ab	14.4±0.2bc
F₃	13.3±0.2ab	34.7±0.5d	348.7±7.1c	15.1±0.7def	77.7±3.2e	27.6±1.7ab	14.5±0.2bc
DF₁	12.9±0.1b	24.9±1.4d	434.1±13.2b	13.6±0.4ef	78.7±0.8e	26.8±0.7b	11.3±0.3bc
DF₂	13.9±0.2ab	34.3±6.8d	322.3±14.3c	11.4±0.7f	82.8±2.1e	28.0±0.8ab	8.9±0.6c
DF₃	14.4±0.4ab	2575.7±1252.9c	213.5±23.3d	21.4±3.2c	384.1±73.0c	31.3±1.2ab	29.8±5.3a

项目 Item	pH	电导率 Electrical conductivity	全铁 Total iron	有机质 Organic matter	速效氮 Available nitrogen	总磷 Total phosphorus	钾离子 K⁺	钙离子 Ca²⁺	镁离子 Mg²⁺	钠离子 Na⁺	氯离子 Cl^-	硫酸根离子 SO₄^2-	碳酸氢根离子 HCO₃^-	生物量 Biomass
电导率 Electrical conductivity	-0.922*
全铁 Total iron	0.063	-0.019
有机质 Organic matter	-0.202	0.204	0.330
速效氮 Available nitrogen	-0.140	0.152	0.068	-0.232
总磷 Total phosphorus	-0.500*	0.359	-0.638*	-0.235	0.079
钾离子 K⁺	-0.793*	0.852*	0.294	0.325	0.236	-0.024
钙离子 Ca²⁺	-0.942*	0.994*	-0.025	0.231	0.154	0.369*	0.862*
镁离子 Mg²⁺	-0.863*	0.961*	0.046	0.297	0.075	0.179	0.865*	0.957*
钠离子 Na⁺	-0.257	0.210	0.205	0.064	0.146	0.062	0.292	0.210	0.211
氯离子 Cl^-	-0.289	0.275	0.146	-0.024	0.010	0.120	0.279	0.262	0.241	0.775*
硫酸根离子 SO₄^2-	-0.858*	0.964*	0.029	0.262	0.186	0.287	0.878*	0.960*	0.919*	0.190	0.259
碳酸氢根离子 HCO₃^-	0.647*	-0.746*	0.155	-0.132	-0.102	-0.389*	-0.503*	-0.739*	-0.703*	-0.187	-0.249	-0.693*
生物量 Biomass	-0.575*	0.444*	-0.418*	-0.207	0.181	0.680*	0.273	0.446*	0.275	0.137	0.148	0.390*	-0.171
株高 Plant height	-0.341	0.176	-0.424*	-0.354	0.154	0.604*	0.081	0.173	-0.002	0.206	0.211	0.131	0.036	0.879*