河道废弃底泥对绿化土壤改良研究初探

牛 岩，王 荧

(1. 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安 710075；2. 陕西省土地工程建设集团有限责任公司， 陕西 西安 710075； 3. 自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西 西安 710075；4. 陕西省土地 整治工程技术研究中心，陕西 西安 710075；5. 自然资源部土地工程技术创新中心,陕西 西安 710075)

1 引言

河道底泥长期累积会造成河道严重淤积、排洪能力减弱的问题。我国各大江河每年都在进行清淤疏浚，疏浚工程产生的疏浚底泥量日益增加。例如，珠江三角洲地带每年产生的疏浚底泥达到8000万m3；

黄河下游疏浚固堤从1965年济南洛口试验开始，到目前已完成4亿m3底泥疏浚[1]，相当于3个三峡大坝土石方挖填量(三峡大坝土石方挖填量约1.34亿m3)。由于疏浚后产生的底泥量大，如果作为固体废物直接堆置，不仅会占用大量土地，而且还会对环境造成二次污染，目前，底泥疏浚后处理的方式包括干化、固化稳定化、资源化处理等方法[2～4]，疏浚底泥处置最行之有效的方式是底泥的资源化利用。

由于底泥的富营养特性保证了其中有机质、氮磷等营养元素的含量，适宜于植物生长，且其成分包含大量陆地地表流失的黏土及丰富的次生矿物，是一种良好的再生资源[5～7]。Canet R等[8]用适当比例的底泥和土壤混合，改善了土壤的性质，认为将底泥应用到农业种植上具有较强的可行性；朱广伟等[9]也展开了疏浚泥的农业综合利用研究，利用疏浚底泥作为土壤改良剂，在园林土壤和农业土壤中大量掺入疏浚底泥，分别对农业利用和园林绿化进行了试验和分析，通过发芽率测定认为，利用疏浚泥改良的土壤对农业种子发芽率有一定影响；朱本岳等[10]利用西湖疏浚的底泥废弃物，与化肥按照2∶8的比例混合后，肥料的成本达到降低，产量与同等分量的复合肥基本持平。因此对底泥进行资源化处理和利用是可行的。

长期以来，土壤研究主要集中在农业土壤和森林土壤中，对城市土壤的相关研究相对较少。我国城市土壤研究起步于20世纪90年代，相对于世界城市土壤研究起步较晚，城市土壤研究的各方面均有所涉及，研究区域主要集中北、上、广、深等大城市[11～15]。随着城市化的发展，其相配套的城市绿化与美化也得到了迅速发展。城市绿地土壤作为城市生态环境的重要组成部分，是城市植物的生长介质和养分的供给者，是土壤微生物的栖息地，更是城市污染物的汇集地和净化器，对维持良好的城市生态环境以及可持续发展具有重要意义。在城市土壤资源日益紧张和自然空间日益减小以及城市生态环境质量日益退化的态势下，对城市绿地土壤质量的研究是十分必要的。

概括而言，目前我国城市绿地土壤主要存在两方面：①机械压实、人为踩踏导致土壤性状改变;②城市土壤来源复杂，客土及固体废弃物侵入体居多，物理状态及肥力较差。城市绿地土壤质量不但已成为限制我国城市绿化美化发展的主要原因之一，而且也遏制了城市土壤生态功能的发挥和城市生态环境质量及景观的提高，一直以来是城市环境管理者和环境科学研究者的关注点。有大量文献表明，我国城市绿地土壤pH值以偏碱性为主，有机质处于中等偏低水平，全氮、碱解氮处于较低水平，土壤容重较大、结构混乱、压实严重[16～20]。因此，为了提高城市绿地生态功能，解决城市绿地土壤物理状态及肥力问题是前提。

2 研究内容与方法

针对城市绿地土壤物理状态及肥力状况较差问题，基于城市底泥矿物类别特殊及富营养化特性，开展底泥改良城市绿地土壤效应与机理研究；通过盆栽生物试验，探索底泥和黄土的复配比例适宜性，同时设置不同厚度的混合土层，分析添加底泥并种植植物后土壤改良效应，并探明其作用机理，为城市绿地土体重构提供技术参数。

研究采用温室盆栽和室内分析的方法进行，处理设置见表1。将黄土和底泥经自然风干、研磨、过2 mm筛后，底泥以不同重量比添加至黄土中，添加比例设置为10%、20%、30%、40%、50%，与黄土混合方式为均匀混合，混合后土层厚度设置20 cm、30 cm 2个水平，共10个处理。综合考虑生长周期及特性，指示植物选择禾本科植物黑麦草，盆栽植物生长过程中各处理保持水肥一致。试验结束后，测定植物生长指标。

表1 试验设计

3 研究结果

3.1 底泥添加量和总土层厚度对黑麦草株高的影响

图1为不同处理下黑麦草收获时株高测量结果，表2为不同处理间差异显著性水平。在土层厚度为20 cm的情况下，底泥添加量为20%、30%、40%、50%处理时，黑麦草株高较对照组(未添加底泥处理下株高为32.1 cm)分别增长3.43%、3.74%、4.05%、35.83%，底泥添加量为10%处理黑麦草株高较对照组无明显变化，底泥添加量为50%处理下，黑麦草株高达到43.6 cm，底泥添加50%较20%、30%差异水平显著，较对照组差异水平极显著；土层厚度为30 cm情况下，底泥添加量为10%、20%、30%、40%、50%处理时，黑麦草株高较对照组(未添加底泥处理下株高为27.3 cm)分别增长43.59%、37.36%、35.90%、51.46%、63.74%，底泥添加量为50%处理下，黑麦草株高达到44.7 cm。

底泥添加量相同时，30 cm土层厚度下黑麦草株高整体大于20m土层厚度下黑麦草株高，且增长率在底泥10%处理下为23.08%，底泥20%处理下为12.95%，底泥30%处理下为11.41%，底泥40%处理下为23.80%，底泥50%处理下为2.52%。

结果表明，黑麦草株高随底泥添加比例增加整体呈现逐渐增大的趋势，添加底泥种植黑麦草有利于黑麦草生长，添加量为50%株高增幅最大，土层厚度30 cm相对于20 cm株高相对较高，有利于黑麦草生长。

图1 不同处理下黑麦草株高结果

表2 不同处理下黑麦草株高差异性显著水平(土层厚度20 cm)

3.2 底泥添加量和总土层厚度对黑麦草生物量影响

图2为不同处理下黑麦草收获时鲜重测量结果，表3为不同处理间差异显著性水平。添加底泥后黑麦草鲜重明显增加，且鲜重随底泥添加比例增加呈现逐渐增大的趋势，在土层厚度为20 cm的情况下，底泥添加量为50%处理下，黑麦草鲜重量为8.36g，相比对照处理(3.98 g)下黑麦草鲜重增长了110.05%，土层厚度为30 cm 情况下，底泥添加量为40%处理下，黑麦草鲜重量为13.88 g，相比对照处理(4.455 g)下黑麦草鲜重增长了211.56%。底泥添加30%较对照有显著差异，底泥添加40%较20%有显著差异，较对照、10%有极显著差异，底泥添加50%较20%有显著差异，较对照、10%有极显著差异。

底泥添加量相同时，30 cm土层厚度下黑麦草鲜重整体大于20 cm土层厚度下黑麦草鲜重，且增长率在无底泥处理下为11.93%，底泥10%处理下为24.20% ，底泥20%处理下为 63.19%，底泥30%处理下为69.62%，底泥40%处理下为122.61% ，底泥50%处理下为24.10%。

结果表明，黑麦草鲜重随底泥添加比例增加整体呈现逐渐增大的趋势，添加底泥种植黑麦草有利于提高黑麦草生物量，添加量为40%-50%时鲜重增幅最大，土层厚度30 cm相对于20 cm鲜重相对较大，有利于黑麦草生长。

综合黑麦草生长指标数据可以得出，黄土中添加底泥可以明显提高黑麦草株高和鲜重，且随底泥添加量增加，株高和鲜重逐渐增大，对鲜重影响更为明显，应用底泥改良绿化土壤是可行的。

4 结论与讨论

河道内源污染的治理是河道综合整治的关键环节之一，环保清淤是河道内源污泥治理的有效手段。如何合理处置环保清淤过程中产生的大量底泥是一个亟待突破的环境问题，底泥的资源化利用是现阶段和未来可持续发展的必然选择。

图2 不同处理下黑麦草鲜重结果

表3 不同处理下黑麦草鲜重差异性显著水平(土层厚度20 cm)

将底泥应用于城市绿地土壤改良问题中，进行资源化综合开发再利用，不仅可以避免底泥对环境造成危害，解决城市底泥处置问题，更重要的是为改良城市绿地土壤质量问题提供了有效方法，产生新的可利用资源，形成循环经济、绿色经济格局。开展底泥在城市绿地土壤改良作用机理和应用研究，具有一定的经济、社会、生态意义。