不同配比的黃石膏廢渣對金邊假連翹生長的影響

吳 全，陳繼恩，何光躍

(1.四川省雷波縣林業(yè)局，四川 雷波 616550；2.涼山彝族自治州林業(yè)和草原研究院，四川 西昌 615000；3.四川省涼北林業(yè)局，四川 西昌 615000)

1 引言

黃石膏又可叫鈦石膏，是硫酸法生產(chǎn)鈦白粉形成的工業(yè)廢渣，因顏色呈黃色而得名[1]。鈦白粉是一種重要的化工原料，廣泛應用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業(yè)[2]。鈦白粉生產(chǎn)方法主要有硫酸法和氯化法，其中，硫酸法因技術(shù)成熟、操作簡單、產(chǎn)品品種齊全等優(yōu)點，被國內(nèi)廣泛采用[3]。目前國內(nèi)鈦白粉生產(chǎn)廠家多采用此法生產(chǎn)鈦白粉[4]。據(jù)估算，每生產(chǎn)1 t鈦白粉就產(chǎn)生5～6 t黃石膏，排放量每年就達數(shù)百萬噸[5]。

黃石膏廢渣是我國家化工工業(yè)副產(chǎn)品，其排放量大，經(jīng)常露天堆放，對環(huán)境污染極其嚴重，純黃石膏廢渣場地，植物幾乎無法生長，劉振東[6]從黃石膏綜合開發(fā)利用的角度出發(fā)，主要探討了利用黃石膏、水泥、砂子等物料不同配合比配制綠色高性能混凝土，考查其是否能滿足道路建設要求。周東等[8]總結(jié)了黃石膏資源化再利用的途徑，探討了存在的問題，并提出了利用建議。李亮[9]將鈦石膏進行預處理后作為黏結(jié)劑加入以煤矸石為主要原料的燒結(jié)磚中，有效解決了鈦石膏堆存和環(huán)境污染問題。黃佳樂等[10]將鈦石膏添加到土壤不僅能有效提高土壤pH值、降低鎘的生物有效性，還能提高土壤pH值的穩(wěn)定性;添加鈦石膏能夠有效降低土壤鎘的生物有效性。

為有效地對黃石膏廢渣場地進行植被恢復，課題組通過對石膏廢渣摻入不同比例的蓋山土(廢渣場周邊大量分布的山地紅壤土)進行拌合，觀測其指示植物(金邊假連翹)的生長狀況。分析其生長規(guī)律，以期找出合理的與黃石膏廢渣進行拌合的土壤的配合比。進一步探討黃石膏渣場植被恢復應用技術(shù)提供理論基礎和技術(shù)依據(jù)。

指示植物：金邊假連翹(學名:Durantaerecta'GoldenLeaves')馬鞭草科、假連翹屬常綠灌木，適于種植作綠籬、綠墻、花廊。

2 材料與方法

2.1 試驗地概況

試驗地位于西昌市太和鎮(zhèn)中心村，地理坐標位于東經(jīng)102°10'11.366",北緯27°50'33.493"，海拔1500 m。地處亞熱帶高原季風氣候，光照充足，年平均氣溫：17.5 ℃；年平均最高氣溫：23 ℃；年平均最低氣溫：12 ℃，年均日照時數(shù)2423.1 h，無霜期298 d，年均降水量1020 mm，空氣平均濕度75%。

2.2 試驗材料

2.2.1 指示植物

選取指示植物為金邊假連翹，一年生營養(yǎng)袋苗營養(yǎng)袋規(guī)格(12 cm×10 cm)。選取苗木標準為苗木平均高15 cm、地徑相近，長勢基本一致。

2.2.2 黃石膏廢渣

黃石膏廢渣(0.02 mm以下占66.63%)pH值8.35，未檢測出重金屬。

2.2.3 蓋山土

所選用的蓋山土位于實驗地周邊，屬山地紅壤土，有機質(zhì)通常在15 g/kg以下，腐殖質(zhì)H/F為0.3～0.4，pH值5.0～5.5,結(jié)構(gòu)水穩(wěn)性差，粘重，保水保肥力差，耕性較差。選用蓋山表土作配比材料，主要考慮材料易組織、量大，為今后大規(guī)模植被恢復實施提供營造模式。

2.2.4 苗木配置

株行距為：20 cm×20 cm；栽植穴規(guī)格為：40 cm×40 cm×40 cm。

2.3 試驗設計

采用單因素隨機試驗，于2014年6月，雨季來臨之前完成栽植工作。實驗設置T1(黃石膏廢渣60%)、T2(黃石膏廢渣70%)、T3(黃石膏廢渣80%)、T4(黃石膏廢渣100%)和對照CK(黃石膏廢渣0%)5個處理，每個處理種植指示植物金邊假連翹7株×11排共77株。每個處理將稱量好的廢渣與土壤混勻，布置在模擬試驗大田內(nèi)。植苗前在種植穴內(nèi)施入0.5 kg充分腐熟的農(nóng)家有機基肥，植苗后，澆足定根水，并按常規(guī)管理，定期除草和澆水。

2.4 測定指標及方法

形態(tài)指標及抗性指標測定：苗高采用卷尺(精度1 mm)從地徑沿苗干至頂芽基部的長度測量；地徑采用游標卡尺(精度0.01 mm)測量苗木土痕處。如土痕處膨大的測其上部位進行測量；生物量采用天平(精度0.1 g)對從種植地內(nèi)挖出的植株洗凈后對其生物量進行測量其凈重(限于試驗場未進行植物干重測量)。

2.5 數(shù)據(jù)處理分析

采用Microsoft Excel對數(shù)據(jù)進行初步整理，處理采用IBM SPSS Statistics 19統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析(One-way ANOVA)，并用最小顯著差數(shù)(LSD法)進行多重比較(α=0.05)，繪圖采用SigmaPlot 10.0繪制。

3 結(jié)果分析

3.1 不同配比的黃石膏廢渣和土壤對金邊假連翹株高的影響

由圖1可見，黃石膏廢渣對金邊假連翹株高的影響隨拌入比例的增加呈現(xiàn)先促進后抑制的趨勢，T2和T3較對照無顯著差異，T4顯著低于CK，低出27.8%。而T1顯著高于對照CK(P<0.05)，高出23.0%。表明低比例的黃石膏廢渣對金邊假連翹的株高生長起到了促進作用，較高比例(T2和T3)則對金邊假連翹的株高生長無明顯影響，而高等劑量T4則顯著抑制了金邊假連翹株高的生長，可見對于金邊假連翹來說，T3及其比例以下的處理較適合。

圖1 不同配比的黃石膏廢渣和土壤對金邊假連翹苗高的影響

3.2 不同配比的黃石膏廢渣和土壤對金邊假連翹地徑影響

由圖2可見，金邊假連翹地徑隨黃石膏廢渣比例的增加呈現(xiàn)降低趨勢，T1-T3較對照呈現(xiàn)不顯著的降低，T4顯著低于對照CK(P<0.05)，低出69.4%。

圖2 不同配比的黃石膏廢渣和土壤對金邊假連翹地徑影響

3.3 不同配比的黃石膏廢渣和土壤對金邊假連翹地上部分生物量的影響

由圖3可見，金邊假連翹地上部分生物量與其地徑株高變化趨勢類似，表現(xiàn)為低比例黃石膏廢渣拌入促進了金邊假連翹地上部分生物量的積累，而較高比例的黃石膏廢渣拌入則抑制了金邊假連翹的生長。T1較對照CK不顯著，T2～T4顯著低于對照(P<0.05)，分別較對照低出44.2%，43.4%和50.9%。

圖3 不同配比的黃石膏廢渣和土壤對金邊假連翹地上部分生物量的影響

3.4 不同配比的黃石膏廢渣和土壤對金邊假連翹地下部分生物量的影響

由圖4可見，金邊假連翹地下部分物質(zhì)積累變化趨勢和地上部分一致，表現(xiàn)為低比例黃石膏廢渣拌入促進了金邊假連翹地下部分生物量的積累，而較高比例的黃石膏廢渣拌入則抑制了金邊假連翹的生長。T1～T3較對照CK不顯著，T1不顯著高于對照，較CK高出28.9%。T4顯著低于對照CK，T2～T4分別較對照CK低5.8%、1.4%和46.1%。

圖4 不同配比的黃石膏廢渣和土壤對金邊假連翹地下部分生物量的影響

3.5 不同配比的黃石膏廢渣和土壤對金邊假連翹≥5 cm長Ⅰ級側(cè)根數(shù)的影響

如圖5所見，金邊假連翹處理中，低比例的黃石膏廢渣拌入對金邊假連翹影響不大，而隨著黃石膏廢渣比例的增加，金邊假連翹的一級側(cè)根數(shù)在下降。T1處理不顯著低于對照CK，T2-T4顯著低于對照，所有處理分別較對照低17.3%、31.6%、31.6%和33.9%。

圖5 不同配比的黃石膏廢渣和土壤對金邊假連翹≥5 cm長Ⅰ級側(cè)根數(shù)的影響

4 討論

4.1 黃石膏廢渣對火棘和金邊假連翹株高地徑的影響

樹木的株高和地徑能夠最為直觀的反映樹木的生長情況，間接表現(xiàn)該立地條件的優(yōu)劣，從而為適地適樹、引種及土壤改良提供理論依據(jù)[11]。T1～T3比例的黃石膏廢渣對金邊假連翹的株高和地徑生長無明顯影響，而高等劑量T4則顯著抑制了金邊假連翹株高和地徑的生長，可見對于金邊假連翹來說，T3及其比例以下的處理較適合，T4處理顯著抑制了金邊假連翹的生長。

4.2 黃石膏廢渣對金邊假連翹物質(zhì)積累的影響

金邊假連翹地上和地下部分物質(zhì)積累變化趨勢一致，表現(xiàn)為低比例黃石膏廢渣拌入促進了植物生物量的積累，而較高比例的黃石膏廢渣拌入則減少了植物生物量的積累。

4.3 黃石膏廢渣對金邊假連翹≥5 cm長Ⅰ級側(cè)根數(shù)的影響

低比例的黃石膏廢渣拌入對金邊假連翹影響不大，而隨著黃石膏廢渣比例的增加，金邊假連翹的一級側(cè)根數(shù)在下降。

5 結(jié)論

(1)拌入80%黃石膏廢渣金邊假連翹的生長依然旺盛，純黃石膏廢渣對植株的生長抑制明顯。

(2)隨黃石膏廢渣比例增加金邊假連翹生物量的積累呈現(xiàn)先促進后抑制的變化趨勢；

(3)隨黃石膏廢渣比例增加，對金邊假連翹≥5cm長Ⅰ級側(cè)根數(shù)分別有明顯抑制作用。

通過試驗分析，在黃石膏廢渣內(nèi)拌入一定比例的土壤能有效改善，植物生長的環(huán)境，黃石膏廢渣與蓋山表土配比達8∶2依然能滿足指示植物金邊假連翹的正常生長，但黃石膏廢渣對植物生長的抑制作用是非常明顯的。這對選擇如何對黃石膏廢渣進行土壤改良具有參考價值。同時，在T4(黃石膏廢渣100%)的處理試驗中，指示植物的生長因其種植苗木種類為營養(yǎng)袋苗，苗木生長過程中靠營養(yǎng)袋內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)仍能保持一定的長勢。但經(jīng)實測保存率僅不足30%。