文档介绍：文章编号:1008-181X(1999)04-0305-04
粉煤灰对土壤和作物生长的影响
汪海珍,徐建民,谢正苗,俞劲炎
(浙江大学土壤与农业化学系,杭州 310029)
摘要:粉煤灰施用量控制在60~600 t/hm2,不会造成土壤、粮食的污染,且能改善土壤的物理、化学和生物学性质,有利于养分的转化。粉煤灰磁化后,~ t/hm2的施用量即可达到最佳的改土增产效果。本文在分析粉煤灰理化性质的基础上,讨论了粉煤灰对土壤和作物生长的影响,同时也提出了降低粉煤灰中有害物质对土壤和作物不利影响的农用技术。
关键词:粉煤灰;土壤;作物
中图分类号:X53;X705; 文献标识码:A
粉煤灰是燃煤工厂排放的废弃物,也是一种有待开发利用的潜在资源。据国内外报道,粉煤灰农用投资最省、成本最低,是开发利用的重要途径,但粉煤灰中有害物质对土壤和作物生长的不利影响,也引起了人们的极大关注。因此,如何将粉煤灰合理利用于农业上,是值得讨论的重要问题。
1 粉煤灰的性质
粉煤灰的物理性质
粉煤灰是一种大小不等、形状不规则的粒状体,颗粒内有蜂窝状结构,其50%以上的直径是50~100 mm,~ g/cm3,体积质量(含孔隙)~ g/cm3[1]。粉煤灰的物理性质与砂壤土相似,因此根据质地改良原则,施加适量的粉煤灰对粘土、砂土等均可起到改良作用,以改良粘土的效果为好。
表1 粉煤灰的主要化学成分
成分
质量分数/(g×kg-1)
成分
质量分数/(mg×kg-1)
SiO2
231~624
B
~
Al2O3
165~354
Cu
~
Fe2O3
50~200
Mn
~
CaO
8~219
Mo
~
MgO
7~63
Zn
~
K2O
7~33
SO3
0~11
粉煤灰的化学性质
在粉煤灰的矿物组成中,~,其主要化学成分与土壤相类似(表1)[2]。~;其pH值一般由母煤中硫的含量决定,高硫煤产生酸性灰,低硫煤产生碱性灰,通常以碱性灰为多。一般认为干灰的pH值、盐度及潜在毒性微量元素等皆高于老贮灰场中经过多年风雨侵蚀的湿灰。粉煤灰的化学组成使它可用来生产硅钙肥或配制复合肥料,也有不经加工直接作为肥料或改良剂施用的。由于此类肥料和改良剂的高pH值、高盐度和有毒元素的存在,在连续施用或一次大量施用时有可能产生土壤污染的问题。
2 粉煤灰对土壤的影响
粉煤灰对土壤物理性质的影响
粉煤灰能改善粘土的结构性,而且用灰量越大,效果越好[3]。粉煤灰也能改善砂土的物理性质,提高它的持水性,加强抗旱能力。
粉煤灰中含有一定量的铁,膜状氧化铁的胶结作用及铁在腐殖质和粘土矿物晶格间的桥梁作用是土壤团聚化的重要机制。另外,经磁化的粉煤灰中的铁磁性颗粒强烈地发生磁化,在其周围形成一个附加的局部磁场,使土壤颗粒发生“磁性活化”而逐步团聚化,使大于5 mm的水稳性团聚体(实际为僵硬的大土块)减少,而5~1 ~ mm这两级微团聚体的总和有所增加,改善了土壤结构性和通气透水性[3]。不过,某些高硬凝性粉煤灰能硬化土壤颗粒,降低土壤透水性,这是对农田土壤物理性质的一种有害效应,在施用时应该引起注意。
粉煤灰对土壤化学性质的影响
粉煤灰农用的主要环境效应是改变土壤的化学性质,而对土壤化学性质最重要的影响是增加土壤pH值、盐度和潜在毒性微量元素的含量等。有机质含量高、阳离子交换量大、缓冲能力强的土壤的化学性质受粉煤灰的影响要小些[4]。很多粉煤灰是碱性的,其中钙、镁等碱性物质含量很高,因此可作为石灰代用品来降低酸性土壤的酸度。
另外,磁化粉煤灰还可改变土壤的氧化还原状态。其中磁性矿物的铁是最活跃的组分。磁铁矿在土壤中逐渐水解,先氧化成为磁赤铁矿, J/mol的热量而其磁化率降低;然后磁赤铁矿再转变为纤铁矿,又可释放出热量 J/mol,其磁化率进一步降低[3]。磁性矿物的加速水解,造成强烈的能量释放和磁化率降低,加快了有机物质的矿化和其氧化过程的进行,促进了农作物的呼吸、代谢过程,使土壤中氮、钾和磷等营养元素的有效性增加。
粉煤灰对土壤微生物的影响
无论是普通粉煤灰,还是磁化粉煤灰,实际上均是磁性粉煤灰,只是磁性强弱而已。根据磁生物学原理,磁场在一个很宽的范围内,从强磁场到弱磁场,均可对生物产生影响。人们已发现趋磁性是多种细菌所共有,在这些细菌中具有单磁畴大小范围内的磁铁矿颗粒。一些酶中含有微量的顺磁性过渡