洪春來,賈勤偉,王衛(wèi)平,姚燕來,朱鳳香,朱為靜
(1.浙江省農業(yè)科學院 環(huán)境資源與土壤肥料研究所,浙江 杭州 310021; 2.寧波凱圣特腰果有限公司,浙江 余姚 315400)
在河道和湖泊水體治理中,底泥疏浚是應用最普遍,效果也最明顯的措施之一[1],但是在疏浚過程中必然會產生大量的疏浚底泥。近年來,浙江省每年因疏浚新產生的底泥約有5 000萬t,其中很大一部分尚未得到有效利用,只是被單純堆置。這樣一來,不僅占用了寶貴的土地資源,還可能造成周圍空氣、水體和土壤等環(huán)境的二次污染。同時,底泥中的氮、磷等有益成分也不能得到充分利用,浪費了資源[2-3]。
種子種苗工程作為實施科技興農戰(zhàn)略和發(fā)展效益農林的重要組成,近年來得到了飛速發(fā)展。為了保護、節(jié)省有限的土地資源和達到快速繁育種苗的目的,各種基質營養(yǎng)土、土壤改良劑等產品在觀賞性植物、花卉苗木培育等方面得到了廣泛的應用[4]。目前,花卉苗木栽培基質大多以草炭、椰糠等為主要原料,價格昂貴,增加了農林作物培育種植的成本[5-6]。因地制宜地利用疏浚底泥開發(fā)土壤改良劑、基質營養(yǎng)土等系列產品,不但可以增加土壤肥力,降低生產成本,改善土壤耕作性能,提高花卉苗木等園藝觀賞植物的產量和品質,還可以減少化肥用量,替代泥炭、土壤等不可再生資源,是一種符合可持續(xù)發(fā)展原則的資源回收利用途徑,也是適合我國國情的一種積極有效利用底泥資源的方式[7-9],特別是將底泥用在綠化或園林上,更具有避開食物鏈,對環(huán)境相對安全的優(yōu)勢。
然而,在現(xiàn)代清淤工程中,為加速底泥的沉淀和脫水,往往會向淤泥中加入大量的堿性絮凝劑,從而導致底泥固化土的理化性能變差,具體表現(xiàn)為堿性增強、土壤易板結等問題。這已成為制約底泥園林綠化利用的主要瓶頸因素之一[10]。為此,本研究旨在開發(fā)堿性底泥固化土的改良利用技術措施,從而為其在園林綠化上的應用提供技術支撐。
基質土改良材料:底泥固化土,取自浙江省浦江縣通濟橋水庫清淤工程基地,pH值9.6,有機質含量0.98%,汞(Hg)、砷(As)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、銅(Cu)全量分別為0.07、9.54、40.9、0.28、35.0、32.0 mg·kg-1;草炭,pH值4.8;腰果殼,粒徑≤0.5 cm,pH值3.6;硫磺粉;硫酸亞鐵。
供試苗木:紅葉石楠、竹柏、綠寶、龜背竹、茶梅。
試驗共設置5個處理:對照(CK),底泥固化土直接種植;處理1,70%(體積分數(shù))底泥固化土+30%(體積分數(shù))腰果殼;處理2,70%(體積分數(shù))底泥固化土+30%(體積分數(shù))草炭;處理3:底泥固化土+2%(質量分數(shù))硫酸亞鐵;處理4:底泥固化土+0.1%(質量分數(shù))硫磺粉。
試驗在控溫溫室中進行。將取回的底泥固化土攤平晾曬至含水率30%以下,粉碎過0.5 cm篩孔,然后將固化土按照上述處理分別與腰果殼、草炭、硫酸亞鐵、硫磺粉混合,充分攪拌均勻后裝入總體積為12 L的塑料花盆中,挑選大小、長勢基本一致的苗木移栽入花盆中,每盆1株,每個品種每個處理栽種10盆,移栽完成后緩慢澆水直至水分從花盆底部剛好滲出。試驗期間,根據(jù)土壤干濕度狀況適時補充水分,冬季最低生長溫度不低于10 ℃,夏季最高溫度不超過35 ℃。
分別于移栽后第1天、8個月、16個月、24個月取各處理的土壤樣品,用于pH等基本理化性質測定分析,并于栽培16個月后對各苗木的生長情況進行觀測,記錄苗木的成活率、株高、冠幅和莖粗等指標。
從圖1可以看出,除硫磺粉外,其余改良材料均可以在較短時間內降低底泥pH,尤其是添加腰果殼的底泥固化土(處理1),1 d后底泥的pH就下降到了8.1,較CK降低了1.6個pH單位。這主要是由于腰果殼本身的pH值較低(3.6),與底泥混合后腰果殼中的有機酸迅速與底泥中的堿性物質發(fā)生中和作用,從而促進底泥的pH值大幅下降。隨著處理時間延長,所有處理的底泥pH值均呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢,尤其是添加硫磺粉的處理4,8個月后底泥中的pH下降了2個單位,至處理24個月后pH值下降至6附近。究其原因,硫磺粉加入到土壤中后通過生物化學作用使硫氧化成亞硫酸或硫酸,并產生大量的H+,從而使底泥pH值下降,而硫磺粉在加入初期由于還未與底泥充分發(fā)生反應,因而對底泥pH的調節(jié)作用不明顯[11-12]。
圖1 不同處理對底泥pH的影響
從圖2~4可以看出,不同作物對各處理的生長反應不一致。總體上來說,栽培16個月后,添加腰果殼、硫磺粉處理的綠寶、龜背竹、竹柏、紅葉石楠的株高、冠幅明顯優(yōu)于CK,添加硫酸亞鐵的處理對茶梅株高和莖粗的促進作用明顯優(yōu)于其他處理。試驗表明,針對堿性底泥固化土,添加適當比例的腰果殼、硫磺粉或硫酸亞鐵改良處理后,底泥固化土栽培的綠化苗木整體生長狀況更優(yōu)。
圖2 不同處理對綠化苗木株高的影響
圖3 不同處理對綠化苗木冠幅的影響
本研究表明,添加腰果殼的底泥固化土pH值能在短時間內迅速降低,而隨著處理時間的延長,添加硫磺粉對底泥pH的調節(jié)作用明顯更強。相對于底泥直接種植,除了紅葉石楠和茶梅外,添加腰果殼、草炭、硫酸亞鐵、硫磺粉更有助于綠化苗木的生長,能促進其株高、冠幅增長。