摘要：利用燃煤电厂脱硫石膏改良盐碱地对于确保国家粮食安全和生态安全、发展循环经济具有重要意义。选择具有典型代表性的碱化土壤，以降低土壤碱化度和总碱度为目标。采用盆栽试验和土柱模拟试验，确定了改良不同程度碱化土壤脱硫石膏的理论施用量：轻度碱化土壤为12529。5kg／hm2，中度碱化土壤为17256。0kg／hm2，重度碱化土壤为23563。5kg／hm2。在脱硫石膏改良的碱化土壤上种植油葵的田问试验表明，由盆栽试验和土柱模拟试验得出的脱硫石膏施用量可以作为大田示范推广的参考值。
关键词：脱硫石膏；施用量；碱化土壤
近年来燃煤电厂引入烟气脱硫技术以减少SO2排放。现行的脱硫技术绝大多数以钙基物质作为吸收剂，最终生成脱硫副产物(脱硫石膏)。预计到2010年我国脱硫石膏排放量将达3.0X106t以上，对生态环境造成了潜在污染。土壤盐碱化是一个世界性的难题，全世界盐渍土面积约1.0X1011hm2，我国盐渍土面积约3.46X107hm2。黄河河套地区有灌溉农田1.5×106hm2，其中1/3以上存在不同程度的土壤盐渍化问题。利用脱硫石膏改良盐碱地引起了广泛关注。CLARK等”1利用脱硫石膏改良美国盐碱土壤种植饲料作物的研究表明，脱硫石膏能够增加饲料作物的产量。印度利用脱硫石膏改良盐碱地的试验表明，脱硫石膏能够使土壤pH由8.8降为7.5，从而使坚果的产量增加近3倍。2000年以来，我国开展了利用脱硫石膏改良碱化土壤及其对土壤环境与植物生长发育的影响研究，取得了初步成果。研究表明，利用脱硫石膏改良碱化土壤具有成本低、见效快、改良效果显著等优点。脱硫石膏改良碱化土壤的施用量是目前研究的重要内容。针对内蒙古土默川平原的碱化土壤，李跃进等¨刚通过田间试验进行了脱硫石膏对轻、中、重度碱化土壤的改良效果和经济效益分析，但未提出脱硫石膏改良碱化土壤的准确施用量。根据土壤中消耗石膏的交换性Na和Mg的含量，在田间试验中采用的轻、中、重度碱化土壤的脱硫石膏施用量分别为20910，30615和59330kg／hm2，但未提出具体的计算方法。河套地区碱化土壤的形成具有复杂性和多样性，有必要从理论方面对脱硫
石膏改良碱化土壤施用量进行研究。为此，笔者于2008年选择了具有典型代表性的某地作为试验基地进行脱硫石膏施用量的研究。
一、试验基地概况
某地碱化土壤为地势平缓低洼，境内分布有代表性的碱化土壤。一般地下水埋深1.5m左右，碱化度为15％～60％，总碱度为0.20—0.65cmol／kg，pH为8.0—10.4，全盐含量为2.5—6.5g／kg，土质黏重，透水性差。在调研西大滩碱化土壤碱化度、总碱度、全盐含量和pH等指标的基础上，借鉴苏联学者安琪波夫•拉塔耶夫和我国学者李述刚对碱化土壤的分级标准，将某地碱化土壤分为轻、中、重度3个级别。
二、材料与方法
2.1田问试验
按碱化土壤3个级别分别设立田间试验。试验均采用单因素拉丁方设计，设A～E5个处理，其中A为对照(CK)，施脱硫石膏施用量分别为0，11250，22500，33750和45000kg／hm2。每个处理5次重复。田间小区长10m，宽8m，面积为80m2。小区间距lm，保护行宽4m。轻、中、重度碱化土壤的理化性质。根据试验要求，油葵播前结合整地将脱硫石膏一次性人工均匀施于地表，深翻20cm，保证与土壤充分混匀。脱硫石膏来源于内蒙古自治区海勃湾电厂。4月4日采取人工开沟种植油葵，播种量为2.25kg／hm2，行距50cm，株距30cm。在油葵播种前和收获后测定土壤碱化度和总碱度。按小区测定油葵出苗率和产量，8月25日人工收获。
2.2盆栽试验
采取盆栽试验进行土壤碱化度和总碱度临界指标值的研究。设立2个盆栽试验，土壤碱化度分别为5％，10％和15％；总碱度分别为0.2和0.3cmol／kg。在每个盆栽试验中，每个处理重复4次。供试作物为油葵，品种为KWS一203。记录油葵出苗率及光合速率、蒸腾速率和根系活力等生理指标。
2.3测定方法
光合速率和蒸腾速率采用光合分析仪(LI一6400R)测定。植物根系活力采用甲烯蓝法，测定方法参考《生态学常用实验研究方法与技术》引。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆土壤样品在室内自然风干，过1mm筛备用，所有土样均制备1：5土水比浸提液。各物质测定方法：CO32+和HCO3-，一浓度采用双指示剂滴定法；CI-浓度采用AgNO3滴定法；SO42-浓度采用EDTA回滴法；Ca2+和Mg2+浓度采用EDTA滴定法；K+和Na+浓度采用差减法；CEC采用醋酸铵法浸提，用KjelteTM2300定氮仪蒸馏；交换性Na+含量采用醋酸铵一氢氧化铵混合液浸提，用FP640火焰光度计测定。根据上述指标计算土壤碱化度和总碱度，参考《土壤农业化学分析方法》。土壤pH用MicroBenchpH酸度计测定。
2.4土柱模拟试验
采取土柱模拟试验进行脱硫石膏残留量和渗漏量的研究。按轻、中、重度3个碱化土壤级别设立3个土柱模拟试验。土柱采用PVC管，横截面积为10.76cm2，长70cm。在每个PVC管土柱中，土壤深度装至60cm。3个土柱的土壤分别取于轻、中、重度碱化土壤的3个田间试验。脱硫石膏施在土壤表层(20cm)，与土壤混合均匀，施用量为2.42g，土柱。由于油葵从播种到收获生长期为140d左右，因此确定土柱模拟试验的时间为140d。在每个土柱中分3次共灌水1000mL。其中，第1，2和3次分别灌水400，300和300mL。土柱模拟试验结束后，测定土壤中Ca和S的含量，计算土壤中CaSO。含量以确定脱硫石膏的残留量；根据脱硫石膏施入量，利用差减法，计算脱硫石膏的溶解量；同时，测定土柱下部过滤液中CaSO。的含量，计算脱硫石膏的渗漏量。
三、脱硫石膏理论施用量的计算
3.1碱化度和总碱度临界值指标的确定
施用脱硫石膏改良碱化土壤，首先要确定土壤碱化度和总碱度的临界值，即对作物的生长发育不会造成影响的最低值。土壤碱化度临界值一般采用5％，10％和15％，总碱度临界值一般为0.2和0.3cmol／kg。盆栽试验表明：土壤碱化度为10％和15％，总碱度为0.3cmol／kg时，会对油葵的出苗率以及生长发育造成不同程度的影响；当土壤碱化度为5％，总碱度为0.2cmol／kg时，不会造成影响(见表3)。因而，确定土壤碱化度和总碱度的临界值分别为5％和0.2cmol／kg。
3.5脱硫石膏施用量的计算
脱硫石膏改良碱化土壤总的施用量为降低碱化度和降低总碱度的施用量的总和：W=[86.07×CEC(ESP一5％)+86.04×ZEP一28.22]H•D/R•η式中，W为脱硫石膏的施用量，kg／hm2；R为石膏的有效利用率，％；η为脱硫石膏中石膏含量，％。在轻、中、重度碱化土壤的试验田中，按对角线取土壤样品，分别测定土壤碱化度、总碱度和容重。并在试验田挖土壤剖面测定土壤碱化层深度。根据式中计算脱硫石膏的理论施用量。计算结果表明，脱硫石膏改良某地轻、中、重度碱化土壤的理论施用量分别为12529.5，17256.0和23563.5kg／hm2。
结论
某地具有河套地区代表性的碱化土壤，其碱化土壤分为轻、中、重度3级。以降低土壤碱化度和总碱度为目的，土柱模拟试验得到在轻、中、重度3级碱化土壤上的脱硫石膏理论施用量分别为12529.5，17256.0和23563.5kg／hm2。脱硫石膏改良碱化土壤种植油葵的田间试验得出，在轻、中、重度3级碱化土壤上脱硫石膏施用量分别为11250~22500，11250~22500矛1122500~33750kg／hm2。采用土柱模拟试验得出的脱硫石膏施用量可以作为大田示范推广的应用参考值。
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论文作者:罗永明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：土壤论文; 石膏论文; 碱度论文; 分别为论文; 盆栽论文; 临界值论文; 田间论文; 《电力设备》2017年第33期论文;