配施粉煤灰等三种废弃物改良包头砂化土壤生态特性研究

论文摘要

粉煤灰、水库淤积物和城市污水沉淀物（以下简称“三种废弃物”）是影响生态环境的三种主要固体废弃物。利用“三种废弃物”改良土壤生态特性,既可以避免环境污染,又可使之具有良好的生态效益、环境效益和经济效益。本研究是在前期研究的基础上,进一步对“三种废弃物”改良退化土壤的效果及改良机理作探索性跟踪研究,并力图从矿物学、地球化学、土壤学、尤其是生态学的角度获得一些新认识。 研究以内蒙古包头市典型退化土壤作为改良试验修复对象,采用了野外调查、田间试验与室内分析相结合,宏观与微观、定量与定性相结合的方法,从土壤—植物体系、土壤—微生物体系、土壤—水体系三个方面进行探讨研究。研究结果初步揭示了“三种废弃物”配施影响土壤生态特性的机理,进一步丰富了“三种废弃物”影响土壤生态特性的理论研究成果,并为退化土壤修复提供了实践经验。 在土壤—水体系方面,配施“三种废弃物”影响土壤水生态特性的研究表明,土壤饱和含水率明显提高,分别是空白土壤的1.95倍和1.79倍。两试验田土壤的持水时间分别比配施前延长了14天和7天。 在土壤—微生物体系方面,“三种废弃物”配施影响土壤微生物生态特性的研究表明,“三种废弃物”配施初期,土壤中微生物数量明显增加;在配施后的最初2个月内,细菌和放线菌数量有所减少,真菌数量少量增加;配施后3～5个月内,试验田-1、试验田-2土壤中细菌、放线菌和真菌数量分别增加79.53%～787.88%、106.16%～589.76%,43.24%～140.00%、46.52%～270%和43.87%～638.00%、61.92%～191.90%,且微生物数量增加的幅度随着时间的延长,呈上升趋势。 在土壤—植物体系方面,植物生长的指标测定结果表明:灌木无论是枝条数,还是高度、成活率均高于对照组,乔木的株胸径、年生长量均高于对照组,其中2号配方生长优势最为显著。 两个试验田改良后土壤性质定量研究表明:（1）土壤容重降低,土壤总孔隙度增加;将松砂土的砂壤土改造为近轻壤土的砂壤土和轻壤土;（2）土壤中粘土矿物的含量比配施前增加,改良后土壤中团聚体的数量明显增多;（3）配施“三种废弃物”并经18个月的种植熟化后,土壤中10多种营养元素有大幅度的提高,原来退化土壤中一些含量偏高而不利于养分平衡的元素如有效钙、CI-等,经过改良有所下降,说明配施“三种废弃物”能够平衡土壤养分。 基于上述研究结果,我们提出“三种废弃物”在修复退化土壤,促进植物生长的机理:“三种废弃物”兼有养分含量高和物理性质优良的特点,能通过改善土壤的三大体系进而较全面修复土壤,并且具有长效缓释、平衡养分的特点。大田试验表明,配施“三种废弃物”修复退化土壤的效果较明显,可以进行推广应用。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 选题依据
• 1.1.1 退化土壤天然修复成为农业与环境发展的严峻挑战
• 1.1.2 固体废弃物堆积成为制约社会的发展亟待解决的问题
• 1.1.3 利用固体废弃物修复退化土壤是当代经济发展和科学技术进步的一个新的重大课题
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 关于水库淤积物利用的研究进展
• 1.2.2 关于粉煤灰利用的研究进展
• 1.2.3 关于污水沉淀物利用的研究进展
• 1.2.4 配施“三种废弃物”修复退化土壤的研究进展
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 1.4 完成的工作量及取得的主要成果
• 1.4.1 完成的工作量
• 1.4.2 取得的进展及主要创新点
• 2 内蒙古包头市及试验区概况
• 2.1 自然环境概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.3 自然条件
• 2.2 包头地区地质背景与土壤总体特征简介
• 2.2.1 包头地区地质背景简介
• 2.2.2 包头地区土壤总体特征
• 2.2.3 实验区土壤
• 2.3 包头市经济、社会状况
• 2.4 包头地区“三种废弃物”现状
• 2.4.1 包头地区粉煤灰概况
• 2.4.2 包头地区水库淤积物概况
• 2.4.3 包头地区污水沉淀物概况
• 3 包头市试验区土壤及“三种废弃物”本底调查分析研究
• 3.1 土壤物性和养分分类研究方法
• 3.1.1 土壤粒度
• 3.1.2 其他物性研究
• 3.1.3 土壤养分分类研究方法
• 3.2 试验区土壤及“三种废弃物”的物性特征研究
• 3.2.1 粒度研究
• 3.2.2 其他主要物理性质研究
• 3.4 试验区土壤及“三种废弃物”的岩化分析及矿物学特征研究
• 3.4.1 土壤岩化分析及矿物组合研究
• 3.4.2 粉煤灰的岩化分析及矿物组合研究
• 3.4.3 水库淤积物的岩化分析及矿物组合
• 3.4.4 污水沉淀物的岩化分析及矿物组合研究
• 3.4.5 土壤及“三种废弃物”的化学一矿物成分比较
• 3.5 试验区土壤及“三种废弃物”的养分分析测定
• 3.5.1 养分测定结果
• 3.5.2 酸碱性调查分析
• 3.5.3 养分分析
• 3.6 包头市试验区“三种废弃物”中有害元素调查
• 3.7 小结
• 4 “三种废弃物”配施影响土壤水生态的实验研究
• 4.1 实验方案设计
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 实验流程
• 4.1.3 实验设计评述
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 实验结果
• 4.2.2 讨论
• 4.3 小结
• 5 “三种废弃物”配施影响土壤微生物生态的实验研究
• 5.1 实验方案设计原理
• 5.2 实验方法及步骤
• 5.2.1 采样方法
• 5.2.2 土壤微生物区系分析方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 结果
• 5.3.2 讨论
• 5.4 小结
• 6 “三种废弃物”配施对土壤生态特性的影响机理研究
• 6.1 配施前后土壤生态系统物理性质的变化
• 6.1.1 土壤质地的变化
• 6.1.2 土壤结构的变化
• 6.1.3 土壤容重和孔隙度的变化
• 6.2 配施前后土壤生态系统可吸收成分的变化
• 6.2.1 土壤生态系统可吸收成分的变化情况
• 6.2.2 土壤生态系统可吸收成分的变化机理
• 6.2.3 污水沉淀物可以提供大量养分
• 6.3 “三种废弃物”改善土壤水生态机理研究
• 6.3.1 粉煤灰多孔性的功能
• 6.3.2 水库淤积物和污水沉淀物中粘土矿物的功能
• 6.4 “三种废弃物”影响土壤微生物生态系统的机理研究
• 6.4.1 微生物区系的结构
• 6.4.2 微团粒子的形成
• 7 “三种废弃物”配施改良土壤种植试验研究
• 7.1 种植试验方案设计原则
• 7.2 树种的选择
• 7.3 “三种废弃物”配施方法和植树方法
• 7.3.1 试验田-1配施方法和植树方法
• 7.3.2 试验田-2配施和植树方法
• 7.4 植物生长情况评价标准
• 7.4.1 植物生长情况评价指标
• 7.4.2 植物生长情况结果及分析
• 7.5 小结
• 8 结束语
• 8.1 结论
• 8.2 进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介