（农业水土工程专业论文）脱硫副产物作为碱（化）土壤改良剂的田间试验研究.pdf

摘要 在国际上 用石膏改照碱 化 土壤已有1 0 0 多年的历史 但因萁投入成本过高 至 今还仍未得到推广 用含石膏的脱硫副产物改良碱 化 土壤是近几年提出的 其理论还不 完善 本文研究不同脱硫副产物施用量对土壤理化性质 作物生长发育以及产量的影响 探 寻脱硫副产物改良碱 化 土壤的典型优化利用模式 试验设计8 个不同的处理 其中强度 碱化土和碱土各4 个 强度碱化土区脱硫副产物的用量分别为 3 7 5t h m 2 7 5t h i l l 2 11 2 5 t h m 2 1 5 t j h l l l 2 碱土脱硫副产物的用量分别为 1 8 7 5 t h m 2 2 2 5 t t l r n 2 2 6 2 5 t h m 2 3 0 t h r f l 2 研究结果表明 1 脱硫副产物具有改善土壤理化性质 促进作物生长发育和提高作物 产量的效果 碱 化 土壤的改良效果在一定的范围内与脱硫副产物用量呈正相关 超过这 一范围 不但不能提高改良效果 而且会有大量的盐分累积 增加改良的难度 2 向目葵 的产量与脱硫副产物用量不成正相关关系 依本试验结果 强度碱化土与碱土的作物产量达 到最大时的脱硫副产物用量分别为1 0 8 t h m 2 和2 4 9t h m 2 千粒重达到最大时的脱硫副产物 用量分别为i l 1t h m 2 和2 5 2t o l m 2 3 脱硫副产物用于大田改良存在一个优化利用问题 依据本试验的研究结果 脱硫副产物改良碱 化 土壤的最佳用量是理论计算量的1 3 1 5 倍 关键词 脱硫副产物 改良 碱 化 土 土壤理化性质 向日葵 a b s t r a c t t h eu s eo f g y p s u mt or e c l a i ms o d i cs o i lh a sl a s tm o r et h a n1 0 0y e a r si nt h ew o r l d h o w e v e r b e c a u s eo fi t sh i g h e rc o s t i ti sn o tp o p u l a r i z e du n t i ln o w t h ew a yo fu s i n gb y p r o d u c tf r o mf l u e g a sd e s u l p h u r i z a t i o nt or e c l a i ms o d i cs o i li sp u tf o r w a r di nr e c e n ty e a r s a n dt h er e l a t e dt h e o r yf o r i ti sn o tp e r f e c t t h et e x to b j e c t i v ei st or e s e a r c ht h ec h a n g er u l eo fs o i lp h y s i c sa n dc h e m i s t r y c h a r a c t e r s p l a n tg r o w t ha n dy i e l du n d e rt h ec o n d i t i o no fu s i n gd i f f e r e n ta m o u n to fb y p r o d u c t f r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o n f e n d i n go u tt h eo p t i m u mu t i l i z a t i o np a r e mo f b y p r o d u c tf r o mf l u e g a sd e s u l p h u r i z a t i o n a n dp r o v i d et h e o r yg u a r a n t e ea n dt e c h n i c a lg u i d ef o rl a r g e s c a l ea p p l i c a t i o n e i g h td i f f e r e n te x p e r i m e n tt r e a t m e n t sw e r ed e v n e d t w of a c t o r s s o d i cs o i lc a t e g o r ya n dt h e a m o u n to f b y p r o d u c tf r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o n f o u rl e v e l s d i f f e r e n ta m o u n to f b y p r o d u c t f r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o n i ns t r o n g l ys o d i cs o i l t h ea m o u n to fb y p r o d u c tf r o mf l u eg a s d e s u l f l h u r i z a t i o ni s3 7 5 t h m 2 7 5o h l n 2 1 1 2 5t h m 2a n d1 5t h a m i ns o d i cs o i l t h ea m o u n to f b y p r o d u c tf r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o ni s l 8 7 5f f h m 2 2 2 5 价1 m 2 2 6 2 5t h m 2a n d3 0t h m 2 t h er e s e a r c hc o n c l u s i o ni n d i c a t e st h a t i b y p r o d u c tf r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a f i o nh a st h e e f f e c to f r e c l a i m i n gs o i lp h y s i c sa n dc h e m i s t r yc h a r a c t e hi m p r o v i n gp l a n tg r o w t h a n di n c r e a s i n g p l a n ty i e l d i nt h ec e r t a i nr a n g e t h ea m o u n to f b y p r o d u c tf r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o nl e s st h a n 11 2 5t o n sp e rh e c t a r ei ns l r o n g l ys o d i cs o i l a n d2 2 5t o n sp e rh e c t a r ei ns o d i cs o i l t h e r e c l a i m i n ge f f e c to fs o d i cs o i lp r e s e n t sp o s i t i v ec o r r e l a t i o nw i t ht h eu s e da m o u n to fb y p r o d u c t f r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o n i ft h ea m o u n te x c e e d st h er a n g e t h eb e t t e re f f e c to fr e c l a i m i n g c a n tb ea t t a i n e da n dag r e a td e a lo fs a l tw i l lb ea c c u m u l a t e d a n di n c r e a s i n gt h ed i f f i c u l t yo f r e c l a i m i n gs o d i cs o i l 2 t h eu s e da m o u n to fb y p r o d u c tf r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o na n d s u n f l o w e ry i e l dd o n tp r e s e n tp o s i t i v ec o r r e l a t i o n a c c o r d i n gt ot h ee x p e r i m e n tc o n c l u s i o n w h e n t h ep l a n ty i e l dr e a c hm a x i m u mi n s t r o n g l ys o d i cs o i la n ds o d i cs o i l t h eu s e da m o u n to f b y p r o d u c tf r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o na r e1 0 8a n d2 4 9t o n sp e rh e c t a r er e s p e c t i v e l y w h e n t h ew e i g h tp e ro n et h o u s a n do fg r a n u l e sr e a c h e st h em a x i m u m t h ea m o u n to fb y p r o d u c tf r o m f l u eg a sd e s u l 曲u r i z a t i o na r e11 1a n d2 5 2t o n sp e rh e c t a r er e s p e c t i v e l y 3 t h e r ee x i s t sa o p t i m i z i n gp r o b l e mw h e nb y p r o d u c tf r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o ni se m p l o y e di nt h ef i e l d i n t e r m so f t h i se x p e r i m e n tr e s u l t t h eo p t i m u mu s e da m o m l ti sb e t w e e n1 3a n d1 5t i m e so f t h e c 越c u l a t e da m o u n t k e yw o r d s b y p r o d u c tf r o mf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o n r e c l a m a t i o n s o d i es o i l p h y s i c sa n d c h e m i s t r yc h a r a c t e ro f s o i l s u n f l o w e r 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果 也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意 研究生签名 石 翻敷 时间 时年 月m 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘 允许论文被查阅和借阅 可以采用影印 缩印或扫描等复 制手段保存 汇编学位论文 同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表 传播学位论文的全部或部分内容 保密的学位论文在解密后应遵守此协议 研究生签名 石 搭 时间 多町年 月细日 导师签名融时间 d 于年占月加日 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 研究的目的和意义 第一章绪论 随着科学技术的发展及人类物质文明和精神文明生活不断增长的需要 人们对赖以生存 的资源与环境 不仅要科学地管理和保护 更要合理地开发利用 以保障日益增长的需要 盐碱地是地球上广泛分布的一种土壤类型 约占陆地总面积的2 5 总计约1 0 余亿h m 2 分布在世界备大洲干旱地区 主要集中在欧亚大陆 非洲和北美洲西部1 1j 我国约有盐碱地 o 2 7 亿h m 2 其中0 0 6 亿h m 2 耕地 0 2 1 亿h n a 2 盐碱荒地 主要分布在东北 华北 西北 内陆地区以及长江以北沿海地带l 受多种因素的影响 现今国内外次生盐渍化土壤面积还 在不断扩大 人类在控制土壤次生盐渍化和改良利用原生盐碱土方面还没有取得根本性进 展 盐碱地所在地形平坦 土层深厚 适于机耕 开发利用盐碱地不仅可以扩大耕地面积 增加单位面积产量 从而提高粮食总产量 缓解粮食危机 而且可以扩大绿化面积 改良生 态环境 改善人们生活 现代工业的飞速发展 燃烧设备的不断增加 设备规模的不断增扩大 如火力发电厂 冶炼厂以及各种化工厂 水泥厂 玻璃厂等 都会释放出大量的二氧化硫废气 据粗略统计 每年人类的活动排入大气中的硫化物达o 1 5 亿t 燃煤固体废气物2 1 亿t 1 9 9 9 年 国家 环保总局2 0 0 0 年统计 3 j 大气中的s 0 2 危及人类健康 使植物叶面产生枯萎脱落 坏死 给国民经济带来了巨大的损失 为减少s 0 2 对环境的污染 很多企业特别是排放二氧化硫较 多的企业 如火力发电厂 均在寻找有效方法脱除二氧化硫 近几年来热煤利用方面引入了 烟气脱硫技术以减少二氧化硫排放 湿法脱硫就是其中的一种 该法用石灰乳吸收尾气中二 氧化硫生成亚硫酸钙 再经氧化生成硫酸钙 故同时又产生了另一副产品脱硫副产物 天然石膏在农业中的利用包括调节土壤的碱度和含盐量 改善土地的渗透性 供应营养 硫份和提供辅助催化作用使肥料最大程度地被土壤吸收 农业上 脱硫副产物在这些应用中 具有一定的潜力 脱硫副产物中含有的钙化合物有利于植物生长和提高农作物产量 并对土 壤起中和或调节的作用 已有的研究结果表明 脱硫副产物在土壤改良方面的利用有以下一 些优点 1 脱硫副产物中的粉煤灰能改善某些土壤的质地和灌排特性h 2 调节p h 值和改善阳离子交换容量 3 解决了日益严重的土地缺硫问题 4 提供了有益的微量元素 这是许多传统的改良剂或化肥所不能提供的口 5 提高了根瘤状物质的生长 这将促进氮转化物的生成 6 6 脱硫副产物含丰富的s c a s i 等植物必需或有益的矿质营养1 7 j 7 对农用石膏性能的要求表明 脱硫副产品只要稍加处理就能生产出有用的原料 和用于水泥生产的一样 对于农业石膏的纯度要求比用于墙板生产的要低的多 在墙板生产 中 要求c a s 0 4 2 h 2 0 的含量约为9 0 而用于农业时 含c a s 0 4 2 h 2 0 5 0 7 0 的石膏就 中国农业丈学硕士学位论文 第一章绪论 能满足要求口1 另外脱硫副产品不需氧化完全就能利用 不过 这些氧化不完全的脱硫副产 品易发生触变和施用困难 但是 将粉煤灰与其混合就可避免这一问题 8 用于农业的天然石膏一般磨细到小于1 0 0 目 1 4 9 m 一般产生的脱硫副产物 颗粒长度在1 1 0 0 p m 之间 完全满足农业生产应用的需要 所以 除特殊要求外脱硫副 产物不需要外加的处理p j 苏打化碱土具有土粒分散性能低的原因 用常规的灌溉排水的措施无法达到预期的改良 效果 改良的关键是减少土壤胶体上代换性n a 的含量 创造一个稳定的 壤结构 保证作 物的根系有一个适宜的空隙度 以利于水分的进入和排出 用脱硫副产物改良苏打碱士 就是用c a 2 十把土壤胶体中的n a 代换出来 便土壤胶体主要吸附钙 形成土壤团粒结构 改 善土壤通气 透水性能 在国际上 用石膏改造碱 化 土壤已有1 0 0 多年的历史i 但用含石膏的脱硫尉产物改造碱 化 土壤还是近几年的事情 而且仍处于研究阶段 真正 实现农业上的应用还只是在我国 沈阳康平县和内蒙古土默川 要进行大规模的应用 必 须进行深入研究 为其提供理论依据和技术指导 1 2 国内外研究现状 有关石膏改良碱土的理论和实践 早在1 9 世纪后期 美国土壤学家h i l g a d 就开始指导 农民用石膏改良 黑碱 并建立了两个化学方程式 n a 2 c q c a s o c a c q n a 2 s o 1 2 n a h c o s c a s o c a h c 0 3 2 n a 2 s 0 4 1 2 他把含有n a c l n a 2 s 0 4 的土壤称为 白碱 把含有n a h c 0 3 n a 2 c 0 3 的土壤称为 黑碱 即苏打盐土或碱化盐土 由于当时还没有认识到交换性钠的存在及其危害作用 所以只取得 了部分成功 1 9 1 2 年俄国土壤学家盖得罗依兹把离子交换反应引入土壤学 确认碱 化 土壤不良 的物理化学性质来源于交换性钠 肯定了石膏改良苏达盐化与碱 化 土壤的重要作用 建 立了石膏改良碱 化 土壤的第三个化学方程式1 1 4 5 k 2 c a s o c 口 n a 2 s o 1 3 1 9 5 3 年苏联土壤学家安基波夫确定了碱 化 土壤碱化度变化界限 1 日 非碱化土的碱化度 2 0 安基波夫认为 j 可 在计算石膏用量时 应扣除碱化度为5 时所对应的交换性钠的数量 到1 9 6 4 年他又把其修改到1 0 并且提出在用石膏改良碱土时 可以不考虑交换性镁的存 在 英国土壤学家f r e n k e l 进行了石膏溶解及钠质土的改良研究 1 8 1 q 石膏的施用方式对交 换性钠的去除 可溶性盐的淋洗效率 以及土壤的导水率有直接的影响 改良所需的水量呈 2 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 现如下次序 全部混合处理 上部3 c m 混台 用饱和石膏液淋洗的处理c 石膏表施的处理 2 0 时属于碱土 表2 4 碱化土划分依据 2 3 2 脱硫副产物物用量计算 脱硫副产物物用量参考石膏改良碱 化 土壤公式p r g 8 6 1 x1 0 h p n a k n a 2 一i 式中 日 改良土层厚度 一般为2 0 e r a p 该土层容重 选用设计改良层的加权平均值 g c m 3 6 中国农业大学硕士学位论文第二章试验设计 杨 代换性钠含量 选用设计改良层测定的加权平均值 c m o l k g 土 k 代换性钠容许系数 一般为0 1 r 计算出的石膏需求量 t h r n 2 根据脱硫副产物和石膏中q a 的等量关系 求得脱硫副产物的用量为 t t h r n 2 1 1 1 x c a s 0 4 2 h 2 0 t h m 2 2 2 依据此公式计算强度碱化土和碱土得出脱硫副产物的实际用量分别为7 5 t h m 2 1 7 3 t h m 2 依此计算量设计8 个处理 见表2 5 表2 5 大田试验脱硫副产物施加量 土壤类型 强度碱化土 q j 碱土壤区 j 试验处理ii i 1i v 1 i i i 施加量 t h r n a 3 7 5751 1 2 51 51 8 7 52 25 2 6 2 53 0 2 4 参数测定 参数测定包括化学参数的测定 物理参数的测定和作物 向日葵 参数测定 i 化学参数的测定 a 阴离子测定 c 0 3 2 和h c o f 测定 双指示剂中和滴定法 c 1 测定方法 酸银滴定 法 s 0 4 2 测定方法 e d t a 间接络合滴定法 b 阳离子的测定 k 和n 矿的测定 火焰光度法 g a 2 i 和m 9 2 的测定 e d l l a 滴定 法 c 全盐量的测定方法一采用电导法 d a r 的推求 n a 吸附比s a p 的计算公式为 s a r n a c a 2 m 9 2 1 l 2 2 3 式中所用浓度单位为m m o l l 可交换的n a 百分比e s p 也称为碱化度 计算是由 r i c h a r d s l 9 5 4 年提出的方程 4 1 进行计算 脚 1 0 0 x o 0 1 2 6 o 0 1 4 7 5 s a r 1 o 0 1 2 6 0 0 1 4 7 5 s a r 2 4 2 物理参数的测定 土壤容重的测定方法 环刀法 田间持水量的测定方法 田问法 饱和含水率的测定 方法一环刀法 3 作物 向日葵 参数测定 a 株高用米尺测定 b 径粗用游标卡尺测定 c 叶片面积 长x 宽 系数 系数为o 8 d 植株鲜重 干重用天平测定 e 根系采用分层提取的方法 其鲜重 干重用天平测定 7 第 i 脱硫副产物对碱 化 土壤理化性质的影响 碱 化 土壤由于土壤胶体中含有过量的代换性钠离子 可溶性碳酸盐 以n a h c 0 3 和n a 2 c 0 3 形式存在 因而土壤的p h 值较高 p h 8 5 土壤粘粒扩散 膨胀 物理特性处于劣势口 碱 化 土壤改良的关键就是直接或间接提供二价阳离子源 通常为c a 2 置换土壤胶体中的交换 性n a 式3 1 并将其淋洗出土体p 2 n 积 c a s o c 积 n a s o 一 t 3 1 1 碱化度 e x c h a n g e a b l es o d i u mp e r c e n t a g e 式3 2 在评价碱 化 土壤上是一个关键的参数 e s p 1 5 是引起土壤结构恶化的临界值 e s p e x c h n n l o o c e c 3 2 当土壤溶液中的n a 含量过高时 常使土壤粘粒和团聚体分散 从而使土壤对水和空气的渗 透性降低 钠吸附比 s o d i u m a d s o r p t i o n r a t i o 是指灌溉水或土壤溶液中钠离子和钙镁离子的相 对数量 土壤溶液或灌溉水水质指标常以s a p 作为钠含量的参数p s a r 呐 j c a2 m g2 f 3 3 s a p 代表的是水或土壤溶液中钠离子的状况 易于测定 常作为土壤溶液是否引起碱化的指 标 一般情况下 将s a r 1 3 作为强度碱化土和中度碱化土的界限 本章主要探索了不同碱 化 土壤在不同脱硫副产物施加水平下 碱 化 土壤主要理化指 标 e s p s a r p h 值 的变化规律 为脱硫副产物改良碱 化 土壤提供一定的理论依据和技 术指导 3 1 施加脱硫副产物对碱 化 土壤e s p 的影晌 3 1 12 0 0 3 年供试碱 化 土壤e s p 的变化 2 0 0 3 年不同碱 化 土壤e s p 变化情况见图3 1 从图中可以看出 f 1 改良前 无论是强度碱化土还是碱土 初始的碱化度 e s p 较高 强度碱化土e s p 的初 始平均值为1 8 8 9 碱土e s p 的初始平均值为3 1 9 这无疑说明供试碱 化 土壤的理化性质之恶 劣 2 经过一年的大田试验后 在e s p 降低的范围内 对于强度碱化土 脱硫副产物的施用量 在不大于1 1 2 5 f f h m 2 时 其e s p 降低的程度随着脱硫副产物用量的逐渐增加而增大 当脱硫副产 物的施用量超过这一范围时 e s p 降低的程度呈现出减小的趋势 强度碱化土处理 的e s p 与同 类碱 化 土壤的其他处理相比 降低的程度虽大 对于碱土 脱硫副产物的施用量在不大于2 2 5t h r a 其e s p 降低的程度随着脱硫副产物用量的逐渐增加而增大 当脱硫副产物的施用量超过 这一范围时 e s p 降低的程度呈现出减小的趋势 碱土处理 的e s p 与同类碱 化 土壤的其他 处理相比 降低的程度最大 3 无论是强度碱化土还是碱土 在充分淋洗的试验条件下 o 3 0 c m 范围内的土体的e s p 减小的同时 引起了3 0 1 0 0 c m 土体范围内e s p 增加 究其原因是供试土 壤的理化性质均差 淋溶能力弱 不能保证土体中代换出的盐分完全淋洗出土体 使得c j 置换 出的n a 随淋洗水运移到3 0 c m 土体下部 再次附集到土壤胶体表面 g 中国农业大学硕士学位论文 第三章脱硫副产物对碱 化 土壤理化性质的影响 m l m l 经过一年的大田改良后 无论强度碱化土还是碱土 各个处理的e s p 在表层3 0 c m 范围内都 得到了降低 但各个不同处理的e s p 降低的幅度不同 对于强度碱化土 处理i 的e s p 降低幅度 最大 处理 和处理 的e s p 降低的幅度几乎趋于相同 其降低幅度要低于处理i i i e s p 相应的降 低幅度 但高于处理1e s p 相应的降低幅度 处理i 降低的幅度最小 无论处理l 处理 处理 i 处理 在o 1 0 e r a 范围内 e s p 递减的速度都大于在其他范围内的递减速度 在e s p 降低速 度较小的范围内 1 0 3 0 c m 各个不同处理的e s p 值由小到大的顺序依次为处理 处理 处理 处理i 对于碱土 处理 的e s p 降低幅度最大 处理i 降低的幅度最小 处理 处 理 降低的幅度由大到小的顺序为处理 处理 在e s p 降低速度较小的范围内 1 0 3 0 c m 各个不同处理的e s p 值由小到大的顺序依次为处理i i 处理 处理 处理i 在3 0 c m 以下 各个不同处理的e s p 值都高于同一深度的碱 化 土壤的背景值 其相应的e s p 值由大到小的顺 序依次为 强度碱化土 处理 处理 处理i i 处理1 碱土处理 处理 处理 处 珲l 0 2 0 童 0 4 0 蜊 嫩 磐6 0 8 0 1 0 0 e s pe s p 1 52 02 52 02 53 0 3 5 4 0 4 5 a o 2 0 量4 0 型 莲印 一 8 0 1 0 0 a 强度碱化土区 b 碱土 囤3 1 不同碱 化 土壤e s p 随 层深度变化 3 1 22 0 0 4 年供试碱 化 土e s p 的变化 b 在2 0 0 3 年试验的基础上对供试碱 化 土壤连续施用脱硫副产物 灌溉 种植作物 其e s p 随着时间增加明显降低 不同供试碱 化 土壤的e s p 变化趋势见图3 2 和图3 3 从图中可以 看出 9 中国农业大学硕士学位论文 第三章脱硫副产物对碱 化 土壤理化性质的影响 0 4 0 一 划 醛 噬6 0 8 0 1 0 0 2 0 g4 0 u 蜊 账 巡6 0 刊 8 0 1 0 0 e s p 1 5 2 02 5 1 0 1 52 0 2 5 a e s p 1 5 2 02 5 c 县 v 越 鲢 叫 书 g 0 趟 殛 衄 刊 0 o 6 0 8 0 1 0 0 b 1 s2 02 5 d a 强度碱化 处理i 3 7 5t h m 2 b 强度碱化 处理i i 7 5t h m 2 c 强度碱化 处理 1 1 2 5 t l m a 2 d 强度碱化土处理 1 5t h r n 2 圉3 2 强度碱化土不同处理不同深度的e s p 随时间的变化 1 0 舳 中国农业大学硕士学位论文第三章脱硫副产物对碱 化 土壤理化性质的影响 1 1 0 1 0 0 0 百 4 0 远 莲6 0 刊 8 0 1 0 0 e 卵 1 01 5 2 0硝3 0 1 0 a e 韶 1 52 02 53 0 c e 0 趟 难 噬 刊 0 0 2 0 曼柏 魁 鬈6 0 刊 8 0 l 呻 l o e 卵 1 5 2 02 53 0 b b 弹 1 52 02 53 0 d a 碱土处理i 1 87 5t h m 2 b 碱土处理 2 2 5f a u n c 碱 处理 2 6 2 5f f x r a 2 d 碱土处理i v 3 0 仇m 2 图3 3 碱土不同处理不同深度e s p 随时间变化 1 1 一gu一魁礁噬州 中国农业大学硕士学位论文第三章脱硫副产物对碱 化 土壤理化性质的影响 iiiii 强度碱化土的四个不同处理e s p 都得到了降低 对于处理i 在0 3 0 c m 两围冈 e s p 即平 均值为1 7 2 0 在3 0 1 0 0 c m 范围内e s p 的平均值为1 7 8 说明较小的脱硫副产物施用量对于强 度碱化土改起效果不明显 值得说明的一点是由于土壤的空间变异性以及农作条件造成的取样误 差导致该处理背景值很低 而随改良时间的增长 e s p 却累积增大这一奇异的试验现象 对于处 理i i 在0 3 0 c m 范围内 e s p 的平均值为1 5 2 0 在3 0 1 0 0 c m 范围内e s p 的平均值为1 6 5 说明该处理0 3 0 c m 范围内土壤已十分接近强度碱化土转变为中度碱 化 土的临界值 e s p 1 5 3 0 1 0 0 c m 范围内土壤碱 化 亦大大降低 强度碱化土正在向中度碱 化 土过渡 对于处理 m 在0 3 0 c m 范围内 e s p 的平均值为1 3 8 0 在3 0 1 0 0 c m 范国内e s p 的平均值为1 4 2 该 处理l o o c m 范围内土体的e s p 己低于强度碱化土的下限 e s p 1 5 说明供试强度碱化土转变为 中度碱化土 对于处理 在0 3 0 c m 范围内 e s p 的平均值为1 4 8 0 在3 0 1 0 0 c m 范围内e s p 的平均值为1 6 2 4 说明该处理o 3 0 e m 范围内土由强度碱化土转变为中度碱 化 土 3 0 l o o c m 范围内土壤碱 化 亦大大降低 强度碱化土向中度碱 化 土壤转变 碱土的四个不同处理e s p 都得到了降低 对于处理i 在o 1 0 0 c m 范围内 e s p 的平均值 为1 7 8 该范围内碱土的e s p 已于碱土的e s p 的下限值 e s p 2 0 说明供试碱 已经转变为强 度碱化土 对于处理 在0 1 0 0 c m 范围内 e s p 的平均值为1 5 3 该范围内碱土的e s p 已1 氐 于碱土的e s p 的下限值 e s p 2 0 而且十分接近强度碱化土的下限 e s p 1 5 说明供试碱土已 经转变为碱 化 极弱的强度碱化土 而且亦处于由强度碱化土向中度碱 化 土转变时期 对于 处理 在0 l o o c m 范围内 e s p 的平均值为1 7 该围内碱土的e s p 己低于碱土的e s p 的下限 值 e s p 2 0 说明供试碱土已经转变为强度碱化土 对于处理 在o 1 0 0 c m 范围内 e s p 的 平均值为1 8 8 该围内碱土的e s p 己低于碱土的e s p 的下限值 e s p 2 0 说明供试碱土已经转 变为强度碱化土 供试碱 化 土壤在施用脱硫副产物并进行了两年的改良 在充分淋溶的条件下 脱硫副产 物所能提供的c a 2 与土壤胶体吸附的n r 进行交换反应 各个不同的试验处理施用的脱硫副产物 量不同 故提供的c 扩量亦不同 不同程度上满足了该碱 化 土壤用于n 矿一c a 2 t 交换所需要 的c a 从上述试验现象可分析出如下结论 对于强度碱化士 处理i 处理 提供的用于n a 一c a 2 交换所需耍的c a 量不足 而处理 提供的用于n a c 矿交换所需要的c a 2 过量 在强 度碱化土区所设置的四个不同的处理中 处理 提供的用于n a 一c a 2 交换所需要的c a 2 逞是最 适宜的 对于碱土 处理i 提供的用于n a 十一c a 2 交换所需要的c a 2 量不足 而处理 处理i 提供的用于n a 一c a 2 交换所需要的c a 过量 在碱土所设置的四个不同的处理中 处理 提供 的用于n a c a 2 交换所需要的c a 2 量是最适宜的 无论是任何一个处理 在发生n a 十一c a 2 离子 交换反应后 土壤中的n a 的量势必增多 因为供试碱 化 土壤的理化性质差 淋溶能力弱 即使在充分淋洗的条件下 亦不能保证将士体中代换出的n a 完全淋洗出土体 从而造成n a 再 次附集到3 0 1 0 0 c m 这是导致供试碱 化 土壤e s p 在这 范围高于背景值的原因所在 通过以上分析可知 如果土壤具有一定的渗透能力 能保证完全土体中代换出的盐分淋洗出 土体 那么 在一定范围之内施加脱硫副产物的量越多越有利于土壤的改良 但是 一般碱 化 土壤的理化性质均差 淋溶能力弱 如果施加脱硫副产物过多 既使表层土壤结构得到改善 但 下层将会有大量的盐分累积 同样会增加改良的难度 总体说来 强度碱化土的改良效果要优于碱土 究其原因主要是强度碱化土土壤的通透性优 1 2 中国农业大学硕士学位论文第三章脱硫副产物对碱 化 土壤理化性质的影响 于碱土土壤的通透性 代换出同样数量的n a 时 前者比后者更容易淋洗到土壤深层 产生盐分 离子附集的量相对小 代换区域的离子总量减少的速度前者较后者快 土壤改良的效果自然相对 好 3 2 施加脱硫副产物对碱 化 土壤s a r 的影响 3 2 12 0 0 3 年供试碱 化 土s a r 的变化 经过2 0 0 3 年试验后 供试碱 化 土壤n a 十吸附比 s a r 变化趋势见图3 4 暑 一 巡 嫩 嗵 刊 o s a r c m o g 勺 1 52 0 2 5 宣 0 划 送 噬 0 2 0 8 0 1 0 0 s a n a d l k g 1 7 2 2 02 53 03 54 04 5 a 强度碱化土区 b 碱土 图3 4 不同碱 化 土壤s a r 随土层深度的变化 b 从图3 1 4 a b 可以看出 i 改良前 无论是强度碱化土还是碱土 土壤表层 o 1 0 c m 的n a 吸附比较高 强度碱化土s a r 在2 0 以上 碱土s a r 在3 5 以上 然后随着深度的增大 s a r 逐渐降低 但强度碱化土s a r 均在1 6 以上 碱土s a r 均在2 5 以上 2 经过一年的大田 试验后 在s a r 降低的范围内 对于强度碱化土 脱硫副产物的施用量在不大于1 1 2 5 t h m 2 这一 范围之内 其s a r 降低的程度随着脱硫副产物用量的逐渐增加而增大 当脱硫副产物的施用量 超过这一范围时 s a r 降低的程度呈现出减小的趋势 强度碱化土处理 的s a r 与同类碱 化 土壤的其他处理相比 降低的程度最大 对于碱土 脱硫副产物的施用量在不大于2 2 5t h 1 3 q 2 这 一范围之内 其s a r 降低的程度随着脱硫副产物用量的逐渐增加而增大 当脱硫副产物的施用 量超过这一范围时 s a r 降低的程度呈现出减小的趋势 碱土处理i i 的s a r 与同类碱 化 土 壤的其他处理相比 降低的程度最大 3 无论是强度碱化土还是碱土 在i m 深度范围内的土 加 柏 印 中国农业大学硕士学位论文 第三章脱硫副产物对碱 化 土壤理化性质的影响 体 充分淋洗的条件下 0 3 0 c m 范围内s a r 减小的同时 引起3 0 1 0 0 c m 范围内s a r 增加 这无疑说明供试碱 化 土壤的理化性质均差 淋溶能力弱 不能保证土体中代换出的盐分完全 淋洗出土体 造成3 0 1 0 0 c m 范围内s a r 增加 经过一年的大田改良后 强度碱化土和碱土各个处理的s a r 在离表层3 0 c m 范围内均得到了 降低 但各个不同处理的s a r 降低的幅度不同 对于强度碱化土 处理 的s a r 降低幅度最大 处理 的s a r 降低幅度仅次于处理 处理 的s a r 降低的幅度小于 但大于处理i 处理i 降低的幅度最小 无论处理i 处理i i 处理 处理 在o 1 0 c m 范围内 s a r 递减的速度都 大干在其他范围内的递减速度 在s a p 降低速度较小的范围内 1 0 3 0 c m 各个不同处理的 s a r 值由小到大的顺序依次为处理 处理 处理 处理i 对于碱土 处理 的s a r 降低 幅度最大 处理m 的s a r 降低幅度仅次于处理 处理 的s a r 降低的幅度小于处理 但大 子处理i 处理i 降低的幅度最小 无论处理i 处理 处理 处理 在o 1 0 c m 范围内 s a r 递减的速度都大于在其他范围内的递减速度 在s a r 降低速度较小的范围内 1 0 3 0 c m 各个 不同处理的s a r 值由小到大的顺序依次为处理 处理 处理 处理i 在3 0 c m 以下 各 个不同处理的s a r 值都高于同一深度的碱 化 土壤的背景值 其相应的s a r 值由大到小的顺 序依次为处理 处理 处理 处理i 3 2 22 0 0 4 年供试碱 化 土s a r 的变化 在2 0 0 3 年试验的基础上 对大田试验区连续施用脱硫副产物 灌溉淋洗及种植耐盐碱作物 后 其s a r 随时间变化如图3 5 图3 6 从图中可以看出 无论是强度碱化土还是碱土 各自四个不同处理的s a r 均得到了降低 对于强度碱化土 处理i i s a r 降低幅度最大 其值低于其他不同的处理 处理 的s a r 降低的幅度在该碱 化 土壤的四个不同的试验处理中仅次于处理 的降低幅度 其余两个处理s a r 降低幅度由大到小 的顺序为处理 处理i 对于碱土 处理 s a r 降低幅度最大 且相应的s a r 低于其他不同的 处理 处理 的s a r 降低的幅度在该碱 化 土壤的四个不同的试验处理中仅次于处理 的降 低幅度 其余两个处理s a r 降低幅度由大到小的顺序为处理 处理i 对于同一个试验处理 在s a r 低于背景值的土层范围 s a p 随着试验时间的增加而逐渐降低 在s a r 高于背景值土层 范围 s a r 随着试验时间的增加而逐渐累积增加 供试碱 化 土壤在连续施用两次脱硫副产物后 在充分淋溶的条件下 供试碱 化 土壤 的s a r 均得到了降低 降低的程度依试验处理的不同以及供试碱 化 土壤碱 化 强弱而有 别 供试碱 化 土壤中施用的脱硫副产物所提供的c a 不同程度上满足了该碱 化 土壤用于 n a 一c a 2 交换所需要的c a 2 各种不同碱 化 土壤的各个不同试验处理施用的脱硫副产物量 不同 故能提供的c 矿量亦不同 从上述试验现象可分析出如下结论 对于强度碱化土 处理i 处理 提供的用于n a c a 交换所需要的c a 2 量不足 而处理 提供的用于n r c a 交换所需 要的c a 2 过量 在该碱 化 土区所设置的四个不同的处理中 处理 提供的用于n a c a 2 交 换所需要的c 矿量是最适宜的 对于强度碱化土 处理i 提供的用于n a c a 交换所需要的c a 量不足 而处理 处理 提供的用于n 矿一c 一 交换所需要的c a 2 过量 在该碱 化 土区所 设置的四个不同的处理中 处理i i 提供的用于n a 上一c a 2 交换所需要的c a 7 量是最适宜的 1 4 0 2 0 昌4 0 0 型 髓 a h 6 0 8 0 1 0 0 s 仝s r c m o 蝇 茹 2 5 芎4 0 茜 莲6 0 州 8 0 1 0 0 a j s a r c m o y k g 1 7 2 1 01 52 0 c 0 2 0 量4 0 0 恺 避 i j 6 0 州 1 加 0 1 0 0 s a r c m o l k g 1 1 0 1 52 02 5 1 0 b s a r c m o f k g 17 2 1 52 0 2 5 d a 强度碱化土处理i 3 7 5t h r a 2 b 强度碱化土处n i l 7 5t h m 2 c 强度碱化土处理 1 1 2 5t h m 2 d 强度碱化土处理i v 1 5t t h m 2 图3 5 强度碱化土不同处理不同深度s a p 随时间的变化 蚰 g 越醛圣 叫 售4 0 磊 卷6 0 州 8 0 1 0 0 0 2 0 喜4 0 蜊 莲6 0 十 8 0 1 0 0 s a r i c m o l k g 1 勺 01 52 02 5 3 03 5 a s a r c m o l m 1 2 1 01 52 02 53 03 5 c 0 吕 4 0 v 越 嫩 衄6 0 刊 1 0 0 o 2 0 皇 04 0 越 嫩 叫6 0 刊 8 0 1 0 0 s a r c m o l k g 1 1 01 5 2 02 53 03 5 b s a p c r m v k g 2 j 1 01 52 02 53 03 5 d a 碱土处理i 1 8 7 5t r a n 2 b 臧 处理i i 2 2 5t h m 2 c 碱土处理 2 6 2 5t h m 2 d 碱 处理i v 3 0 仉l i n 2 图3 6 强度碱化土不同处理不同深度s a r 随时间的变化 1 6 3 3 施加脱硫副产物对碱 化 土壤p f l 的影响 3 3 12 0 0 3 年供试碱 化 土壤p h 的变化 供试碱 化 土壤加入脱硫副产物 经过充分淋洗 其p h 值沿土层深度变化趋势见图3 7 0 2 0 鲁 04 0 倒 嫩 噬 6 0 1 0 0 p i i 7 89 1 01 11 2 0 2 0 一 鲁 04 0 魁 嫩 噬 州6 0 1 0 0 d h 78 91 01 11 2 c a 强度碱化土区 b 碱土 图3 7 不同碱 化 土壤p h 随土层深度的变化 b 一一背景值 一1 8 7 5 t n n 2 一2 2 5t h m 2 2 6 2 5t h m 2 一3 0t h m 2 从图3 7 a b 可以看出 1 改良前 无论是强度碱化土还是碱土 土壤在一定深度范 围 o 1 5 c m 的p h 较高 强度碱化土p h 在1 0 8 左右 碱土p h 在1 1 3 左右 然后随着深度 的增大 p h 逐渐降低 但强度碱化土p h 均在9 以上 碱土p h 均在9 5 以上 2 经过 年的大 田试验后 在p h 降低的范围内 对于强度碱化土 脱硫副产物的施用量在不大于1 1 2 5 t h r a 2 这 范围之内 其p h 降低的程度随着脱硫副产物用量的逐渐增加而增大 当脱硫副产物的施用量 超过这一范围时 p h 降低的程度呈现出减小的趋势 处理m 的p h 与同类碱 化 壤的其他处 理相比 降低的程度最大 对于碱土 脱硫副产物的施用量在不大于2 2 5 t h m 2 这一范围之内 其p h 降低的程度随着脱硫副产物用量的逐渐增加而增大 当脱硫副产物的施用量超过这一范围 时 p h 降低的程度呈现出减小的趋势 处理 的s a p 与同类碱 化 土壤的其他处理相比 降 低的程度最大 3 无论是强度