酸性残渣对天津滨海盐碱土的改良效果

马妍+尹建道+张建唐+刘立民

摘要：以天津滨海盐碱土改良利用为目的，选择3种酸性残渣废弃物（醋渣、酒糟、糠醛渣）作为土壤改良剂，进行单因素土柱试验研究。结果表明，掺拌酸性残渣废弃物能够明显改善土壤的渗透性能，提高脱盐效率，同时抑制脱盐碱化程度，是一种两全其美的废弃物资源化利用途径。醋渣和酒糟增强渗透性能较强，糠醛渣抑制脱盐碱化的能力较强。改良程度的大小与添加比例相关，一般情况下20%的添加量基本能够满足改土要求。

关键词：天津；盐碱土改良；酸性残渣；废弃物资源化

中图分类号： S156.4文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）23-0251-03

天津滨海地区盐碱地面积大，土壤结构不良，盐化和碱化程度极高[3-6]，若利用此类酸性废弃物来改良土壤并脱盐降碱，不失为一种优势互补且具有明显环境效益的利用途径，也能为生产厂家和环保部门解决后顾之忧。相关资料表明，已有将酸性残渣应用于盐碱土改良的研究，高伟等开展盆栽试验筛选盐碱土改良剂，当改良剂施加量设定为3 000 kg/hm2时，处理组50%褐煤+50%醋渣的效果最好，春小麦产量最高[7]；郝禹等研究鸡粪、煤渣、污泥、酒糟、磷石膏5种物质对大庆盐碱土pH值及水溶性盐的影响[8]。结果表明，酒糟对盐碱土壤pH值的改善效果最好；孙军娜等通过室内模拟降水淋盐试验后发现，糠醛渣加入盐渍土后能显著降低土壤pH值[9]。本研究将选取3种酸性残渣——醋渣、酒糟、糠醛渣，针对天津滨海地区盐碱土特性开展试验研究，旨在为该类废弃物的资源化利用提供新途径，同时也为盐碱土改良探索新方法。

1材料与方法

1.1土壤

试验土壤取自天津市滨海新区南部（大港区）独流减河下游64 km处河道右岸。为保证土壤样本具有代表性，在多个采样点采取一定量0～20 cm表层土，充分混合均匀，实验室内风干，粉碎后过2 mm筛，测定相关理化性質，供试土壤基本理化性质见表1。供试土壤的含盐量极高、碱性大、有机质含量低，土壤结构紧实、通透性差，理化性质不良，属于典型的滨海盐土，不进行改良就没有利用价值。

表1供试土壤的基本理化性质

理化性质参数土壤类型粉质黏土容重（g/cm3）1.42渗透系数（cm/s）2.28×10-6pH值8.36含盐量（g/kg）18.94有机质含量（g/kg）14.26

1.2材料

选取了3种酸性残渣废弃物作为供试材料，分别为醋渣（A）、酒糟（B）、糠醛渣（C）。这些残渣废弃物数量大、来源广，对环境危害明显；但有机质含量高，无重金属污染，是良好的土壤改良剂。几种酸性残渣废弃物的来源及其性质见表2。表2供试材料的来源及基本性质

试验材料来源粒径（mm）含水率（%）pH值含盐量（g/kg）有机质含量（%）醋渣天津市独流老醋厂3～578～934.54±0.233.9290.2酒糟山东济南市某酒厂3～455～623.98±0.451.2685.7糠醛渣河北无极县糠醛厂2～338～492.75±0.330.8776.9

1.3研究方法

采用单因素掺拌土柱的试验方法，试验装置由有机玻璃管制成，内径为8 cm，厚度为5 mm，装土高度为20 cm，安装在不锈钢支架上。玻璃管下方有大量筛孔，可接取土柱中渗透下来的土壤淋溶液；侧壁标有刻度，方便观察土柱中的水流动态变化。为便于生产应用，3种酸性残渣分别按照体积比10%、20%、30%进行掺拌（10%为10份土掺拌1份改良剂），分别表示为10%醋渣（A1）、20%醋渣（A2）、30%醋渣（A3）；10%酒糟（B1）、20%酒糟（B2）、30%酒糟（B3）；10%糠醛渣（C1）、20%糠醛渣（C2）、30%糠醛渣（C3）。设置空白对照组（CK），土壤为经过5 mm筛孔的自然风干土。装填前将试验材料按设计配比精确称量并充分混合均匀。填充过程中不断晃动土柱，自然沉实直至高度达到20cm；均安排2组平行试验。

土柱试验采用定量间歇式灌水方式，以自来水作为水源，每天1次性给水200 mL（约相当于土柱4 cm高度，占土壤体积的1/5），让水分自由下渗，观察记载水流的下渗速度、各土柱渗水完成时间等，并在土柱下方放置烧杯承接淋溶液（渗滤液），当淋溶液达到50 mL时测定1次电导率、pH值（对照淋溶液较少为每8 h测定1次），每天测定3次。当试验进行到7 d时停止灌水，此时浇水量达到1 400 mL（体积约为填充土壤体积的1.4倍）。最后，从土柱中采集分析样品，测定灌水后土壤的全盐量、pH值等相关指标，并分析各处理的渗透系数、脱盐效率等，从而综合评价改土效果。

1.4测定项目及方法

土柱淋溶液的电导率利用DBB-3型数字温控电导率仪进行测定；淋溶液pH值、土壤pH值测定采用Delta320 pH计；土壤含盐量测定采用烘干残渣法。

2结果与分析

2.1酸性废渣对土壤渗透速率的影响

灌水淋盐试验共进行了7 d，处理组前2 d水流下渗速度较快，3 d起土柱中水分饱和、土体沉实，下渗速度趋于稳定，对照组下渗缓慢，每天只有少量淋溶液流出，稳定后的土柱渗透系数平均值见表3。从表3可以看出，与对照相比，供试土壤掺拌不同比例的酸性残渣都能明显提高渗透性能，渗透系数提高2个数量级及以上。我国对农田渗透系数的要求为 1×10-4～1×10-3 cm/s，在绿化工程质量标准中也要求种植土壤的渗透系数应大于1×10-5 cm/s，最好达到1×10-4～1×10-3 cm/s的范围内[10]，经过掺拌的土壤均能达到这个标准，而且掺拌的比例越大，渗透系数越大，呈现出正向相关性。掺拌醋渣、酒糟的渗透系数要高于糠醛渣，这可能与糠醛渣的颗粒较细有关。

表3不同处理组的渗透系数对比

材料浓度（%）渗透系数（cm/s）CK09.18×10-6醋渣109.68×10-4202.83×10-3306.14×10-3酒糟101.22×10-3202.34×10-3303.55×10-3糠醛渣108.67×10-4201.02×10-3301.03×10-3endprint

2.2淋溶液电导率的动态变化

在土柱试验过程中，淋溶液电导率的动态变化可以及时反映出土柱盐分的动态变化。从图1可以看出，所有土柱淋溶液的电导率均呈明显下降的趋势，表明随着灌水的不断进行，土柱含盐量也在快速下降。与对照相比，掺拌有酸性残渣的土柱，掺拌比例越大，电导率下降越明显。从淋溶液变化规律来看，整个过程由快到慢，最后逐渐趋于平缓，表明前期脱盐迅速，后期脱盐缓慢。

2.3淋溶液pH值的动态变化

从图2可以看出，掺拌醋渣、酒糟、糠醛渣具有相同的变

化趋势，不同处理的淋溶液pH值均随脱盐时间而不断升高，表明掺拌物中有机酸逐渐被洗脱、弱化的动态过程，同时也反映了土壤脱盐碱化的变化规律。与对照相比，掺拌酸性残渣处理仍具有一定的抑制pH值升高的效果，且掺拌的比例越大，抑制效果越明显。

2.4酸性废渣对土壤含盐量的影响

灌水淋盐后的土壤含盐量是反映脱盐效果最直接的指标，盐碱土经过改良后能否被开发利用，主要看土壤盐度和碱化程度的高低。天津市园林绿化工程质量检查评定和验收标准[11]的要求是土壤含盐量≤3.0 g/kg、土壤pH值≤8.5。

淋洗结束后分别采集土柱的上层土（上5 cm）、下层土（下5 cm）并测定土壤含盐量。从图3可以看出，经过掺拌的土柱，土壤含盐量均低于对照，其中处理B3的土壤含盐量最低，上层土的脱盐效率高达92.2%，远远高于对照组上层土脱盐效率（52.1%），且掺拌物比例越大，土壤的含盐量也越低，A2、B3处理基本都达到了绿化改土要求。掺拌糠醛渣的土柱含盐量较其他2种掺拌物高、效果差，这可能是由于糠醛渣的颗粒较细、改善土壤渗透性较差，因而淋洗脱盐的效果也就不如颗粒较大的醋渣和酒糟。此外，各土柱的上层土含盐量均低于下层土，盐分在土柱中明显发生了分异现象，这是由于水流自上而下，所以上层土脱盐的效果要好于下层土。

2.5酸性废渣对土壤pH值的影响

灌水淋盐结束后测定了土柱pH值的变化。从图4可以看出，在淋洗脱盐后，对照组的土壤pH值明显高于原土的pH值（8.36），分别达到了9.91、9.46；掺拌改良剂的土柱pH值均低于对照，表明添加酸性残渣能在一定程度上抑制土壤pH值的升高，且添加比例越大，抑制效果也越好，有良好的正向相关性。掺拌糠醛渣的土壤pH值要低于其他2种酸性残渣，因为糠醛渣本身的酸度更低。此外，土柱上层土的pH值均高于下层土，这是因为上层土的淋洗脱盐效果要好于下层土，所以上层土的脱盐碱化现象也就比下层土更加明显。

3结论与讨论

与对照相比，掺拌醋渣、酒渣、糠醛渣都能明显改善盐碱土的物理结构，提高其渗透性能；在提高灌水脱盐效率的同时，也能够明显降低碱化程度；其改善物理结构程度的大小均与添加比例有关。改良剂种类不同、理化性质不同，则对盐碱土的改性作用和改良效果也不同。试验结果表明，醋渣和酒糟增强渗透性能较强，因而脱盐效率更高，而糠醛渣抑制脱盐碱化的能力较强。添加酸性残渣20%与30%的改良效果差距不大，在生产实践中应依据投入产出效益原则综合考量，一般而言20%的添加量基本可以满足改土要求。

参考文献：

[1]崔耀明，董晓芳，佟建明. 我国食品及制造业糟渣类饲料资源的应用[J]. 动物营养学报，2014，26（7）：1728-1737.

[2]唐振华，邹彩霞，夏中生，等. 糟渣类饲料贮存技术的研究进展[J]. 中国畜牧兽医，2015，42（3）：605-612.

[3]尹建道，吳春森，杨进军，等. 天津市盐碱土面积考证及其动态分析[J]. 天津农业科学，2006，12（1）：1-4.

[4]毛建华，沈伟然. 天津滨海新区土壤盐碱与污染状况及土地利用的思考[J]. 天津农业科学，2005，11（4）：15-17.

[5]毛建华，陆文龙，潘洁，等. 天津滨海盐土的脱盐碱化及其防治[J]. 华北农学报，1996，11（1）：87-92.

[6]靳聪，尹建道，许晖，等. 天津滨海新区生态环境绿化关键问题探索[J]. 天津农业科学，2013，19（5）：58-61.

[7]高伟，邵玉翠，杨军，等. 盐碱地土壤改良剂筛选研究[J]. 中国农学通报，2011，27（21）：154-160.

[8]郝禹. 改良物质对盐碱土pH值及水溶性盐的影响[J]. 现代农业科技，2013（16）：210-211.

[9]孙军娜，董陆康，徐刚，等. 糠醛渣及其生物炭对盐渍土理化性质影响的比较研究[J]. 农业环境科学学报，2014，33（3）：532-538.

[10]杨永利，王斗天. 滨海盐碱地区土壤渗透系数普测及改良措施[J]. 天津农业科学，1999，5（3）：29-31.

[11]天津市建设管理委员会. 天津市园林绿化工程质量检查评定和验收标准：DB 29/81—2004[S]. 天津：天津市园林学会，2004.江苏农业科学2017年第45卷第23期罗冲，姜博，张文琦，等. 黑龙江省灌溉用水效率时空差异及其节水潜力分析[J]. 江苏农业科学，2017，45（23）：254-257.endprint