污水处理厂污泥用于矿山废弃地生态修复后土壤肥力变化的研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 污水处理厂污泥用于矿山废弃地生 态修复后土壤肥力变化的研究 摘要：指出了污水处理厂污泥结 合植被种植可用于矿山废弃地的土壤恢 复，探讨了生态修复后土壤的肥力变化 情况。结果表明：矿山废弃地植被重建 后，土壤水分物理性能得到提高，特别 是土壤有所增加；伴随修复的进行，土 壤中有机质、水解 N、速效 P、速效 K 含量均呈下降趋势，但总体依然保持较 好的水平，能够支撑植物生长；使用污 泥覆土修复后，各种植物生长良好，起 到了较好的废弃地复绿作用。 中国论文网 /7/view-12990301.htm 关键词：污水处理厂污泥；矿山 废弃地；生态修复 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中图分类号：S156 文献标识码：A 文章编号： 1674-9944（2017）14-0033-03 1 引言 矿山废弃地是指由于采矿活动挖 损、塌陷、压占、污染等原因而造成的 不能利用的土地1。目前，矿山废弃地 的生态修复是我国区域环境综合整治的 难点和焦点，究其原因主要是长期采矿 作业导致矿山表层土壤流失严重，且残 存的土壤十分贫瘠，无法提供植物生长 所需的生境2。污泥是城市污水处理厂 工艺过程中的代谢产物，其由有机残体、 细菌菌体、无机颗粒、胶体等物质组成， 其突出的特点是有机质含量和含水率较 高。将稳定化处理后的污泥施用于林区、 农区、矿区的土壤基质改良，不仅可以 有效解决待修复区土壤稀薄及肥力低下 的问题，还能妥善安置好大量污泥的去 处3。因此，污泥覆土结合植物种植已 成为我国矿山废弃地生态修复的重要模 式。鉴于此，笔者重点探讨了这种修复 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 模式应用于矿山废弃地后土壤理化性质 的演变规律，以期为城市污水厂污泥资 源化利用提供相关数据支撑。 2 研究区概况及样地布置 2.1 研究区概况 研究区位于南京市浦口区某废弃 采矿场，山体主要由石灰岩、砂岩组成， 发育的土壤以普通黄棕壤为主。由于多 年的矿石开采，该区域的地貌和植被受 到严重的损毁。现场调查发现，矿山坡 脚处地形较平缓，表层附着约 3cm 厚的 岩土（粘粒含量不足 8%，以石砾和沙 粒为主） ，并有少量野菊和杂草生长。 总体而言，相较其他区位，坡脚处开展 生态修复的条件较为成熟。 2.2 实验样地布置 利用坡脚处整体呈环形的自然状 况，在坡脚修建挡土墙构筑修复平台， 将稳定化处理后的污泥、矿山废渣、熟 土按不同比例混合后回填到平台，具体 配比见表 1。覆土后的坡脚平台呈 30 的坡度。坡脚平台覆土前后对比见图 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 1。覆土后的平台具备了植物生长的必 要条件，选择种植栾树、构树、狗牙根 等乡土植物。 3 试验方法 本研究以紫金山自然状态的森林 土壤为对照土样，分别于 2015 年 9 月、 2016 年 3 月、2016 年 6 月及 2016 年 9 月按“品”字形路线在试验样地采样 4 次， 挖取 020 cm、2040 cm 土层的土样， 依据土壤理化测试的国家标准测定土壤 容重、孔隙率和田间持水量、有机质含 量、水解 N 含量、速效 P 含量、速效 K 含量4。 4 结果分析 4.1 土壤物理性能变化 容重可以表征土壤的透水性、通 气性和根系伸展性，是土壤物理性状的 重要指标5。从表 2 中可以发现，在生 态修复的这 1 年里，各土层的容重均呈 现出下降趋势，020 cm 土层容重由 1.42 g/cm3 减少到了 1.38 g/cm3，略高 于同土层森林土壤容重；2040 cm 土 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 层容重由 1.50 g/cm3 减少到了 1.44 g/cm3，略低于同土层森林土壤容重。 毛管孔隙度是衡量土壤水分性能的重要 指标。从表 2 中可以发现，在生态修复 的前半年里，由于降水和重力的冲压作 用，且初栽植物的根系还未完全伸展穿 插，土壤孔隙状况有所弱化。此后半年， 伴随着植物根系的完善以及土壤中微生 物活动的增强，土壤中的团粒体得以形 成，进而有效的促进了孔隙度的改善。 相比 1 年前的土壤本底值，020 cm 土 层土壤毛管孔隙度由 10.79%上升到 11.11%，接近同土层森林土壤毛管孔隙 度。类似的变化还可以从非毛管孔隙度 和田间持水量的测定值看出。总体而言， 被修复土壤的物理性状得到了一定的改 善，有利于植物的生长。 4.2 土壤营养性能分析 土壤中有机质、水解氮、速效磷 及速效钾的含量能够较好的表征土壤供 肥能力6。生 B 修复一年间，土壤营 养指标变化情况见表 3。可以看出，矿 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 山废弃地植被重建后，由于降水的淋洗 冲刷和植物自身的分解吸收，加之初栽 植物固持水土能力较弱，020 cm 和 2040 cm 土层的有机质含随着生态修 复的进行呈现出减少趋势，这种减少趋 势在修复之初最为显著。生态修复 1 年 后，020 cm 和 2040 cm 土层的有机 质含量依然高出对照土样 143%和 138%。这说明污泥能够直接提升土壤 中有机质含量，为植物生长提供养分。 氮是植物生长和发育所需的大量 营养元素之一，研究指出土壤中水解氮 含量在 50100 mg/kg 时，氮素供应水 平良好。由表 3 可以看出，尽管随着时 间迁移，各土层土壤的水解氮呈下降趋 势，但 1 年后的矿山废弃地土壤的水解 氮含量总体处于较好的水平。土壤速效 磷含量是衡量土壤磷素供应状况的较好 指标，当土壤速效磷含量在 1015 mg/kg 时，一般松树和阔叶树均能正常 生长。从表 3 中可以发现，生态修复 1 年后，各土层的速效磷含量仍旧超过了 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 这一标准，因此能够促进植物生长。土 壤速效钾是土壤钾素的现实供应指标。 从表 3 中可以发现，随着生态修复的进 行，土壤中速效钾含量的降低很是明显， 特别是表层 020 cm 土层，速效钾含 量从 393.9 mg/kg 降至 211.57 mg/kg， 降幅达 46.29%。究其原因主要是植物 的快速生长对钾元素的消耗极大，此外 钾元素在降水冲刷时容易流失。总体而 言，稳定化污泥可以为废弃地修复过程 植物的生长提供养分供给，但钾元素的 损耗极大，应给予适当补充。 4.3 矿山废弃地植被重建后植物 生长状况 矿山废弃地植被重建 1 年后，由 于污泥中丰富的营养物质为植物生长提 供了良好的生境，栽植的各种乔灌木长 势良好见图 2。乔木胸径已达 7 cm 左右， 树高超过 3 m，草本植物生长尤为繁茂， 植被覆盖度达到 90%以上。同时还发现 了许多能富集或超富集重金属的植物， 如菊科中的野菊花、白苞蒿、苍耳等。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 5 结论 稳定化处理后的生活污水处理厂 污泥用于矿山废弃地生态恢复后，废弃 地土壤水分物理性能有所提高；随着修 复的进行，土壤中的肥力指标呈下降趋 势，但仍然处于良好的营养供应水平。 随着草本植物的生长，矿山废弃地土壤 保肥能力增强，能够满足植物在连续生 产中对土壤肥力的要求。矿山废弃地植 被重建后，由于当地水热条件适宜，大 量草本植物通过风媒或虫媒等形式传播 到此，并茂密生长。因此，在以后的矿 山废弃地修复过程中，应注重对灌木和 乔木的引种和养护。本研究中，稳定化 污泥采用的是一