烟气脱硫副产物改良碱性土壤过程中化学指标变化规律的研究

通过土柱淋洗试验的方法,研究了脱硫副产物在改良碱性土壤过程中对碱性土壤化学指标(代换性钠、ESP、SAR、pH值)的影响。本研究采用两种碱性土壤(强度碱化土和碱土),两种土壤各分两个脱硫副产物施用水平(强度碱化土为3 g kg-1和3 6 g kg-1;碱土为7 g kg-1和8 4 g kg-1)。结果表明,经过施加烟气脱硫副产物和淋洗各种试验处理的代换性钠、ESP、SAR和pH值都有了明显的降低,碱性土壤得到了改良;同时,高烟气脱硫副产物施加水平的碱性土壤改良效果要优于低施加水平的碱性土壤;强度碱化土和碱土分别施加3 6 g kg-1、8 4 g kg-1烟气脱硫副产物后,在强度碱化土表层(0~40 cm)和碱土表层(0~20 cm)ESP<15、SAR<13和pH<8 5,已经降至中度碱化土水平,改良效果显著。     

脱硫石膏改良碱化土壤过程中的向日葵苗期盐响应研究

由于脱硫石膏的主要成分为CaSO₄，可以用来改良碱化土壤，但施加脱硫石膏同时也增加了土壤中的盐分含量。该文通过盆栽试验研究苗期向日葵在不同脱硫石膏水平和不同淋洗水平条件下向日葵出苗、土壤化学性质和土壤淋出液性质的变化规律。试验设计8个处理，4个脱硫石膏水平(0、7.5、15和22.5 t/hm²)和2个淋洗水平(750和1200 m³/hm²)。研究表明：施加脱硫石膏增加了向日葵的出苗率，降低了土壤的碱化度(ESP)、pH和全盐量(TDS)，但过量施加脱硫石膏也会抑制作物的出苗和生长；淋洗可以提高脱硫石膏的改良效率。根据试验结果推测当ESP＝63.5、pH＝9.15时，最佳脱硫石膏的投放量为13.65 t/hm²。该试验脱硫石膏用量7.5 t/hm²、淋洗水量1200 m³/hm²的处理碱化土壤改良效果最佳，向日葵出苗率达到了92.5%，ESP、pH值和TDS分别由初始的63.5%、9.15%和0.65%降到了15%、7.7%和0.15%以下。     

脱硫石膏配施聚马来酸酐对碱化土壤的改良效果研究

针对我国吉林地区碱化土壤的特点,通过田间小区试验,研究了水稻种植条件下不同用量脱硫石膏对碱化土壤的改良效果,同时进行了脱硫石膏配施聚马来酸酐(HPMA)增强改良效果的研究。结果表明,脱硫石膏可以显著降低碱化土壤pH值、碱化度,其中耕层土壤pH值最大降幅为1.59,碱化度(ESP)降幅在30%以上。施用脱硫石膏主要通过影响土壤水溶性Na~+、Ca~(2+)、SO_4~(2-)、HCO_3~-含量来调节土壤含盐量;适量施用脱硫石膏可以显著降低土壤含盐量,最大降幅为1.81 g·kg~(-1),过量脱硫石膏带入土壤的盐分不能及时淋洗反而会导致土壤含盐量增加。脱硫石膏配施聚马来酸酐对降低土壤pH值、碱化度无显著影响,但在一定程度可以降低土壤含盐量。从改碱与降低含盐量两方面综合考虑,建议东北碱化土壤改良过程中添加脱硫石膏的质量配比以2%为基础进行调整。     

脱硫石膏糠醛渣对新垦龟裂碱土的改良洗盐效果

为了探讨脱硫石膏及糠醛渣对新垦龟裂碱土改良洗盐效果,在统一施用脱硫石膏（28 t/hm2）的基础上,该文于2012年在宁夏平罗县西大滩农场,研究了不同淋洗水平（3 600、4 500和4 800 m3/hm2）和不同糠醛渣施用量（0、15、22.5和30 t/hm2）对新垦龟裂碱土碱化度、总碱度、pH值、全盐及盐分离子分布特征、油葵出苗生长及产量的影响。结果表明：在淋洗水量4 500 m3/hm2和施用糠醛渣（22.5 t/hm2）的条件下,土壤0～20 cm深的pH值由初始的9.65降到了7.6（P＜0.05）,碱化度、总碱度和全盐分别下降了60.2%、39.2%和69.1%,油葵产量3 195.8 kg/hm2,碱土改良效果明显,表明适当的脱硫石膏、糠醛渣、淋洗量可降低土壤盐分增加油葵产量。结果可为新垦龟裂碱地的改良利用、水盐调控提供依据。     

不同改良剂对河套灌区盐渍化土壤性状和葵花生长特性的影响

为了评价不同改良剂对盐渍化土壤的改良效果,以葵花为研究对象,采用大田裂区试验方法,设置生物炭(DC,22.5 t/hm~2)、脱硫石膏(DS,37.5 t/hm~2)、脱硫石膏加有机肥(DSF,各37.5 t/hm~2)、对照(DCK)4种处理。结果表明:施加改良剂均降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度,生物炭效果最明显,在耕层(0—20 cm)收获后较播种前土壤容重降低6.11%,是DCK的4倍,孔隙度增加12.89%,是DCK的5倍;脱硫石膏降低土壤pH和电导率效果最优,最大降幅分别为10.09%和28.51%;3种改良剂对盐渍化土壤的肥力效应不同,与对照相比,在收获后生物炭处理显著提高土壤耕层有机质、碱解氮、速效磷含量,脱硫石膏显著提高速效钾含量;各改良剂处理能显著增加葵花株高、茎粗、干物质积累量和百粒重,且生物炭处理的葵花产量最高,为4 539.60 kg/hm~2,较对照增产32.28%。综上所述,在河套灌区盐渍化土壤中施入不同改良剂后,土壤性状得到明显改善,促进葵花的正常生长,提高了产量。其中施入生物炭22.5 t/hm~2对盐渍土壤改良效果最佳,其次是施入脱硫石膏37.5 t/hm~2,能有效地提高土壤肥力和葵花产量。     

砾石暗沟提高脱硫石膏改良龟裂碱土效果及油葵产量

针对龟裂碱土质地黏重、透水性差、难以改良利用等瓶颈问题,该研究采用砾石暗沟改良技术,在统一施用脱硫石膏22.5 t/hm2和淋洗定额4 500 m~3/hm~2的基础上,研究不同暗沟间距(3、6、9 m)及砾石垫层厚度(25、30、35 cm)对龟裂碱土理化性质、盐分离子浓度、油葵产量的影响。试验结果表明:1)灌水洗盐过程中砾石暗沟的设置有利于提高土壤渗透性,保持脱盐状态,暗沟间距越小脱盐效果越显著;2)砾石暗沟处理下土壤Na~+、CO_3~(2-)、HCO_3~-、Cl~-浓度显著减少,其中Na~+是最主要阳离子,其Cl~-的相关性最大,其次为SO_4~(2-);3)在暗沟间距3 m、砾石层厚度35 cm的处理下(T3),第1年0~40 cm土层pH值、碱化度分别比CK(无暗沟处理)降低11.6%、32.2%,第2年分别降低12.4%、39.6%;4)T3处理油葵出苗率和产量最高,第1年产量为CK的2.87倍,第2年为CK的3.44倍。因此,砾石暗沟能促进脱硫石膏改善龟裂碱土理化性质,提高作物产量。     

水盐调控措施改良龟裂碱土提高油葵产量

针对龟裂碱地土质坚硬、渗透性差和改良利用难等问题,该文研究水盐调控措施对宁夏龟裂碱土改良效果及种植油葵的产量影响。在统一施用脱硫石膏28 t/hm2、糠醛渣22.5 t/hm2和淋洗定额4500 m3/hm2的基础上,通过3 a的田间对比试验,研究了添加黄沙、深松、土槽、黄沙+深松、黄沙+土槽、深松+土槽和黄沙+深松+土槽7个不同处理对龟裂碱土的土壤理化性能及种植油葵生长的影响,并与不添加脱硫石膏和糠醛渣只采取淋洗措施(淋洗定额4500 m3/hm2,CK)的改良效果进行比较。试验结果表明:在黄沙+深松+土槽的条件下,第1年土壤0~40 cm的pH值、电导率及碱化度比CK pH值、电导率和碱化度分别下降了22%、95%和71%,第3年分别下降了36.6%、98.2%和88.7%;0~40 cm土层的渗透率、pH值、电导率和碱化度降低程度:黄沙+深松+土槽深松+土槽黄沙+深松深松黄沙+土槽土槽黄沙,各处理与CK相比效果显著(P0.01)。黄沙+深松+土槽处理的油葵产量比深松+土槽、黄沙+深松、黄沙+土槽、深松、土槽和黄沙处理分别增加16%、19%、15%、28%、20%和21%。综上,黄沙+深松+土槽措施可显著改良龟裂碱土,为龟裂碱地荒地开发利用水盐调控提供高效的技术支撑和可持续发展具有指导意义。     

脱硫废弃物和专用改良剂在碱化土壤改良中的效果

通过大田试验,研究了添加燃煤脱硫废弃物和几种专用改良剂对碱化土壤性质的变化及其对油葵(Helianthusannuus)生长的影响。结果表明:二者配合施用提高了土壤有机质和养分含量,一定程度上降低了碱化度、pH和全盐含量,使油葵出苗率、株高和产量分别提高了116.7%、19.2%和140.7%以上;3种专用改良剂间,改良剂Ⅲ在提高土壤养分含量和降低碱化度和全盐含量等方面的效果最佳,其增产幅度也最高;改良剂Ⅰ的两个施用时期间,秋施显著提高了有机质、全N和碱解N含量,降低了全盐含量,提高了油葵出苗率和产量;改良剂Ⅰ的3个施用水平间,7.50 t hm-2和11.25 t hm-2的施用量下具有较高的全N和碱解N含量、较低的全盐含量和碱化度以及较高的出苗率、株高和产量。以上结果表明脱硫废弃物和改良剂及其配合施用改善了土壤物理化学性质,且有利于油葵的生长和发育。其中,改良剂Ⅲ的改良效果最佳,但其施用技术有待于进一步的研究。     

脱硫石膏对碱化土壤胶体絮凝的影响

为明确脱硫石膏改良碱化土壤胶体絮凝过程的离子交换作用,设置了碱化土壤组和碱化土壤胶体组。在不同土水比(1∶5、1∶10、1∶20(m︰V))条件下加入不同量脱硫石膏量(0.1%～2%,m︰m)作为碱化土壤组,以及向利用土水比为1∶100的方法制备碱化土壤胶体中加入不同量的脱硫石膏作为胶体组,以分析脱硫石膏对碱化土壤胶体团聚过程中的临界絮凝值和Na~+与Ca~(2+)摩尔比。结果表明,碱化土壤(pH=9.8;EC=496.1μS/cm)胶体的临界絮凝值为MFGDG=0.008 g,胶体与脱硫石膏的质量比为19.4︰1;碱化土壤临界絮凝值为0.5%,胶体与脱硫石膏的质量比为10.4︰1。在临界絮凝值处,碱化土壤所用脱硫石膏量是土壤胶体的1.8倍,碱化土壤组Na~+与Ca~(2+)摩尔比为2∶1。随着脱硫石膏施用量的增加,胶体组中絮凝层厚度逐渐变薄,pH降低趋势趋于平缓。土水比越小,混合液中pH越大,加入脱硫石膏后,pH明显下降。土水比为1∶20,碱化土壤组上清液Na~+变化逐渐趋于平稳,当加入脱硫石膏后,Ca~(2+)直接吸附在胶体表面发生絮凝现象。研究结果有利于加深脱硫石膏改良碱化土壤中胶体絮凝机理认识,并为确定脱硫石膏改良碱化土壤的适宜施用量提供参考。     

脱硫石膏对重度苏打盐化土中主要离子淋洗的影响

通过土柱室内淋洗的方法,研究土壤施加不同量(0g/kg,5.5g/kg,11g/kg,22g/kg,33g/kg)的脱硫石膏后,土壤淋洗液中4种盐基离子(Na~+、Ca~(2+)、CO_3~(2-)、SO_4~(2-))动态变化规律,旨在为大同苏打盐化土改良提供理论依据。结果表明,土壤淋洗液中Na~+淋洗量与时间呈显著负相关(P0.05),CO_3~(2-)淋洗量与时间呈显著正相关(P0.05),Ca~(2+)、SO_4~(2-)淋洗量在30d出现峰值,淋洗液pH与时间呈显著正相关(P0.05),四大离子和pH随时间变化显示了苏打盐化土脱盐的过程。在5.5~22g/kg范围内,30d以前,随着土壤脱硫石膏用量逐渐增加,4种盐基离子的淋洗量均逐渐升高;30d以后,随着土壤脱硫石膏用量逐渐增加,4种盐基离子的淋洗量均逐渐降低。此外,和对照相比,施入脱硫石膏能提高苏打盐化土的导水能力。在试验范围内,22g/kg脱硫石膏用量的改良淋洗效果较好。     

黄丘一区水土保持单项措施及综合治理减水减沙效益研究

通过对大量实测与调查资料进行分析,得出了水土保持单项措施水平梯田、造林、种草的减水效益分别为86.0％、63.5％、33.7％,减沙效益分别为94.8％、83.0％、74.6％,年拦蓄径流量分别为213m~3/hm~2、154m~3/hm~2、105m~3/hm~2,年拦蓄泥沙量为94.0t/hm~2、63t/hm~2、45t/hm~2。淤地坝是主要的治沟工程措施,平均每公顷坝地的拦泥指标为6万m~3。11条综合治理的小流域,无论其治理措施实施年代的长短,均具有明显的减水减沙效益,减水效益平均为45.41％,减沙效益平均为59.22％。     

Reclamation of a calcareous saline-sodic soil using phosphoric acid and by-product gypsum

Phosphoric acid is increasingly used as a source of water-soluble P, but it has not been widely tested for its effectiveness in reclaiming calcareous sodic and saline-sodic soils relative to chemically equivalent rates of gypsum. In lysimeters experiments, we showed that a calcareous saline-sodic soil can be ‘reclaimed’ using phosphoric acid and leaching with moderately saline irrigation water (sodium adsorption ratio = 4.1 and electrical conductivity = 2.2 dS/m). Phosphoric acid (50% pure) was dissolved directly in the leaching water at application rates of 450, 600 and 900 kg/ha, and phosphogypsum (80% pure) was mixed with soil prior to leaching at application rates of 15, 20, 30 and 40 t/ha. Phosphoric acid was more efficient than the chemical equivalent of phosphogypsum in improving soil hydraulic conductivity, and in reducing the exchangeable sodium percentage (ESP). The ESPs after leaching were: 10 (water only), 5.5–5.3 (phosphoric acid) and 8.2–5.9 (phosphogypsum).     

吉林省大安市苏打碱土碱化参数之间的关系

选择典型苏打碱化土壤,对土壤碱化度(ESP)、钠吸附比(SAR)、残余碳酸钠(RSC)、总碱度和pH等进行了测定计算,分析了各碱化参数之间的关系,得出了各参数之间的相关方程。结果表明,除pH外,苏打碱土各碱化参数之间均具有极显著的相关性,各参数之间关系密切。土壤pH与ESP和SAR之间的关系变异性较大,利用pH推算该区苏打碱土碱化状况将会产生很大的不确定性。     

Fertility and Mineralogy of an Aridisol Soil under Agroecological Management

ABSTRACT

Salinity is one of the most limiting environmental factors of crop production in the world. The objective of this study was to evaluate the relationships between soil agroecological management, mineralogy and fertility of an Aridisol soil in Atacama Desert. Studies were conducted in field and controlled conditions. Four zones were selected for the study. Zone 1. Alfalfa (Medicago sativa L.) silvopastoral system and organic fertilizers for 3 years. Zone 2. Integrated soil recovery system, subsoiling, organic fertilizers, and crop rotation for 8 years. Zone 3. Permanent cultivation of artichoke (Cinara sculemus L.) 3 years of management. Four experiments were realized in semi-controlled conditions, randomized block design. The experiment 1: 8 treatments and 5 replications, zeolite levels and combinations with organic fertilizers. Experiment 2 with zeolite levels, using a soil with established alfalfa for 3 years, 4 treatments and 5 replications. Experiments 3 and 4 were with non-saline sodic soil. The experiment 3 was established with levels of gypsum and experiment 4 with Zeolite levels, both with 4 treatments and 4 replicates. The alfalfa/organic matter/zeolite combinations produced changes in the soil from slightly sodic to non-sodic. Gypsum reduced the Exchangeable Sodium Percentage (ESP) and pH of non-saline sodic soils.     

黑河流域灰棕荒漠土种植耐旱牧草小冠花改土培肥效果的研究

在黑河流域的灰棕荒漠土上种植了耐旱牧草小冠花改土培肥效果明显,3年生小冠花与CK比较,0~20 cm土层中自然含水量增加73.93g kg-1、土壤贮水量增加67.17m3hm-2、>0.25mm团粒结构增加12.16%、总孔度增加10.94%、土壤容重降低0.29g cm-3;pH由8.15降到7.83,全盐含量降低1.72g kg-1,脱盐率达到58.70%;土壤有机质增加3.01g kg-1、速效N、P、K分别增加20.9 mg kg-1、5.7 mg kg-1、11.3 mg kg-1,CEC增加7.0 cmol kg-1。3年生小冠花平均株高85.4 cm,单株鲜重1074.2g,单株干重343.8g,鲜草产量72.5 t hm-2,干草产量23.2 t hm-2,产值0.93万元hm-2。     

Remediation of heavily saline-sodic soil with flue gas desulfurization gypsum in Arid-Inland China

Soil salinity is a major limiting factor for crop production in arid and semi-arid regions of northwest China. Flue gas desulfurization gypsum (FGDG) is valuable waste resource which can be used to improve saline soil. Monolith lysimeter leaching experiment was conducted with FGDG in heavily saline-sodic soil of northwest China. The four FGDG treatments with nine replicates for each treatment were applied when the FGDG rate was 0, 15, 30, and 60 t ha^?1, respectively. Undisturbed sodic-saline soil was carefully collected in the 40-cm deep soil column. The results indicated that improvement effect on the depth of 0–10 cm soil layer was the best when the rate of FGDG was 60 t ha^?1. It can reduce pH by 1.85, exchangeable sodium percentage (ESP) by 44%, and exchangeable Na⁺ by 7.37 cmol/kg in top soil layer. The values of the above soil parameters fell in the normal range due to FGDG treatment. At the same time, FGDG application reduced soil bulk density and increased saturated hydraulic conductivity. But from the maize growth, the emergence rate, plant height, shoot, and root weight were the best when the FGDG rate was 30 t ha^?1. The results also showed that the FGDG application increased soil electrical conductivity value. Therefore, it is quite necessary to move saline ions into the deep soil layer through leaching process. Although effect of FGDG treatment of 60 t ha^?1 on top soil was the best, considering the improvement effects of entire soil profile, we recommend that the optimum rate of FGDG was 30 t ha^?1.     

华北地区微咸水应用对土壤水力传导性能的影响

由于淡水资源短缺,中国华北地区微咸地下水灌溉面积逐年增多。该文通过室内土柱淋洗试验,研究了灌溉水盐分浓度和钠吸附比(SAR)对华北地区非碱土(可交换钠百分比ESP0)和碱土(ESP30)饱和水力传导性能的影响。灌溉水盐浓度分别为2.5、10和25mmolc/L,SAR分别为0、10和30(mmolc/L)0.5。去离子(盐浓度0)作为对照处理。试验包括2个土壤碱度、9个灌溉水质组合和1个去离子水处理,共20个试验处理。试验结果显示,非碱土和碱土对微咸水应用的反应机理以及反应程度不同。当黏粒弥散程度较弱时,上部土壤的饱和水力传导度显著大于下层土壤;反之,则各层土壤的水力传导度均较小。在试验水质条件下,非碱土的平均饱和水力传导度的变化范围为0.75～13.25cm/h,而碱土的变化范围为0.06～6.50cm/h。碱土的稳定饱和水力传导度随着灌溉水盐浓度的增加或/和SAR的减小而增大,但在非碱土中稳定饱和水力传导度的变化规律与此基本相反。试验结果对合理应用微咸水灌溉非碱土和碱土具有指导意义。