煤基混合物对复垦土壤的改良及苜蓿增产效果研究胡振琪1康惊涛1.DOC

煤基混合物对复垦土壤的改良及苜蓿增产效果研究 胡振琪1，康惊涛1，魏秀菊1,2，纪晶晶1，王婉洁1 （1.中国矿业大学（北京）土地复垦与生态重建研究所，北京100083； 2.农业部规划设计研究院，北京 100026） 摘要：以煤基材料综合利用为目的，利用风化煤、煤矸石和粉煤灰的理化性质，按照特定质量比混合（风化煤:煤矸石:粉煤灰=5:1:4），并加入一定量的化学肥料，用于矿区复垦土壤的改良。煤基混合物含有丰富的养分。通过盆栽试验确定，复垦土壤中添加适量的煤基混合物以后，养分含量有了显著提高，盆栽试验表明苜蓿生物量比对照提高约一倍，粗蛋白含量亦显著提高。利用煤基混合物改良土壤可以避免单纯施用化肥造成的土壤板结等问题，提高了矿区废弃物的综合利用率。 关键词：风化煤；粉煤灰；煤矸石；土壤改良；紫花苜蓿 中图分类号：X752 文献标识码： A 0 引言 煤矿区的生态环境问题是伴随矿区的开发建设而产生的。煤炭开采分为井工和露天两大方式，我国95%以上的煤炭产量来自井工开采。对土地资源的破坏损害，井工开采以地表沉陷和矸石山压占为主，而露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主[1]。不论是井工开采还是露天开采，都会造成大量土地破坏，耕地减少[2]。据初步测算：仅煤炭资源与耕地资源分布复合区域就占我国耕地总量的40%以上，其中煤炭保有资源量与耕地资源的复合区域超过了我国耕地面积的10%[3]。煤炭开采要遵循“可持续发展”的原则，在煤炭开采的同时要进行矿区土地复垦和生态重建。 矿区土地复垦的重要环节就是矿区土壤的重构，改良。复垦区土壤由于塌陷、压占等破坏性扰动，与破坏前相比，存在肥力降低，熟化程度下降，可耕性不良的情况。为提高复垦效果，必须对复垦区土壤进行改良。使用化肥虽可在一定程度上提高土壤供肥能力，但单施化肥无助于改善土壤质地。配施有机肥可明显改善复垦区土壤的质量，但普通有机肥施用量较大，原料来源有一定的地域限制。因此充分利用矿区的原材料进行土壤改良，既可以提高复垦效果，又可降低复垦成本。 风化煤，俗称“露头煤”，是煤炭经过长期风化形成的。是暴露于地表或位于地表浅层的褐煤、烟煤和无烟煤经过空气和水长期作用后的产物，其中的含碳化合物基本上转化为腐殖酸类物质。腐殖酸的含量一般为30%~60%，腐殖酸在农业上的应用主要体现在5个方面：改良土壤；增强化肥效应；刺激作物生长；改善作物品质；增强作物抗逆能力[4]。 煤矸石是采矿过程中不可避免的产物，目前，煤矸石的资源化综合利用率比例不到30%。大量的矸石山堆存于地面压占土地并造成环境污染。在农业利用方面，国内外的研究集中于利用煤矸石生产生物肥料和有机复合肥料。 粉煤灰是火力发电厂排出的工业废渣，是一种复杂的细分散固体物质，具有非常大的比表面积600～3500cm2/g[5]。粉煤灰中含有较多的微量元素，可以作为微肥施用[6]。粉煤灰可以改善土壤结构，降低容重，增加空隙度，提高地温，缩小膨胀率，特别是对粘质土壤有很好的效果。并且有利于保湿保墒，使水、肥、气、热趋向协调，为作为作物生长创造了良好的土壤环境[7]，因而粉煤灰也用作土壤改良剂。 利用风化煤、煤矸石和粉煤灰的理化性质，按照一定比例加以混合施入土壤，并添加一定量的化学肥料对土壤进行改良。煤基混合物可改良复垦区土壤[8]，提高土壤肥力。可以提高对煤基材料（矿区废弃物）的综合利用率，降低复垦成本。 1 材料与方法 1.1 试验材料 试验用风化煤、煤矸石和粉煤灰均取自内蒙古霍林河露天矿区；试验用土壤取自徐州市贾汪区；选用紫花苜蓿作为试验植物。风化煤和煤矸石经颚式破碎机破碎后，过1mm筛备用；土壤取回风干后，过2mm筛。经过前期筛选，确定将风化煤、煤矸石和粉煤灰按照风化煤：煤矸石：粉煤灰=5:1:4的比例混合（煤基混合物），即风化煤、煤矸石和粉煤灰在混合材料中所占的质量分数分别为50%（风化煤）、10%（煤矸石）、40%（粉煤灰）[9]。表1是试验材料的基本化学性质。 表1 煤基混合物的化学性质 Table.1 Chemical property of coal-based mixture 材料 全氮/g.kg-1 碱解氮/mg.kg-1 速效磷/mg.kg-1 速效钾/mg.kg-1 有机质/g.kg-1 pH值 风化煤 2.74 77.72 2.08 80.21 62.35 5.49 煤矸石 0.77 113.75 5.52 94.77 12.83 4.78 粉煤灰 — 7.24 11.24 165.63 0.07 10.35 煤基混合物 1.70 50.25 6.07 119.83 28.49 7.36 土壤 0.42 72.46 6.13 142.35 12.02 8.13 “—”表示未测出 从表1可以看出：几种煤基