大蒜用于磷石膏堆場(chǎng)植被覆蓋可能性的初步研究

茍萬(wàn)里，梁婷婷，楊敏，劉先橋，朱忠亮(貴陽(yáng)學(xué)院 生物與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550005)

0 引言

磷石膏是濕法制磷酸工藝中產(chǎn)生的固體廢棄物(每產(chǎn)1 t磷酸約產(chǎn)生 4.5～5.0 t磷石膏)，在我國(guó)的排放量異常龐大[1]。盡管?chē)?guó)內(nèi)的企業(yè)及科研工作者研究了多種綜合利用方法，但我國(guó)磷石膏的利用率依然很低[2]。未利用的磷石膏只能露天堆放，對(duì)環(huán)境帶來(lái)多種風(fēng)險(xiǎn)[3]，因此，有必要用植被覆蓋磷石膏堆場(chǎng)，以減小其對(duì)環(huán)境的不利影響。

利用植被覆蓋磷石膏堆場(chǎng)的前提是找到成本低廉的方法，這包括合適的植物品種、成本可接受的栽培方法，目前尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者[4-5]針對(duì)生物修復(fù)磷石膏做了一些研究，給植被覆蓋磷石膏提供了很多有益的信息，如黑麥草、白三葉、高羊茅、狗牙根、刺槐、艾嵩等能在經(jīng)過(guò)改良的磷石膏上生長(zhǎng)，將磷石膏與赤泥、粉煤灰、活性污泥等按一定比例混合有利于植物生長(zhǎng)，將磷石膏與廢鐵屑、粉煤灰和過(guò)磷酸鈣按一定比例混合可減少磷石膏中重金屬的淋出，玉米、小蔥、煙葉等經(jīng)濟(jì)作物可種植于含有一定量磷石膏(40 g·kg-1)的低硫缺磷土壤中。

該論文添加盡可能少的不同改良劑于磷石膏中，種植具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物——大蒜，觀察大蒜的生長(zhǎng)表現(xiàn)及其對(duì)基質(zhì)的影響，以期找到能在磷石膏上良好生長(zhǎng)的物種及改良劑最小添加比例，為植被覆蓋磷石膏堆場(chǎng)做一點(diǎn)粗淺的探索。現(xiàn)將相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

該研究所用的磷石膏來(lái)源于貴州省西洋實(shí)業(yè)集團(tuán)的廢棄磷石膏堆場(chǎng)，采挖自堆場(chǎng)表面30 cm以下。該研究所用營(yíng)養(yǎng)土、花盆均購(gòu)自當(dāng)?shù)鼗B(niǎo)市場(chǎng)，花盆為方形，長(zhǎng)×寬×高為50 cm×40 cm×20 cm；所用大蒜種子購(gòu)自淘寶自然之靈旗艦店。該研究所用的試劑均為分析純。所用儀器主要有真空冷凍干燥機(jī)FD-1A-50、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)UV-5100。

1.2 大蒜在混入不同改良劑的磷石膏上的生長(zhǎng)情況研究

1.2.1 實(shí)驗(yàn)分組

以全磷石膏為對(duì)照組，以磷石膏混入不同改良劑為實(shí)驗(yàn)組，每組6個(gè)花盆。各實(shí)驗(yàn)組所用改良劑及其添加比例分別為：磷石膏:稻殼(30:1)、磷石膏:稻殼粉(20:1)、磷石膏:油菜桿粉(30:1)、磷石膏:純白沙(20:1)、磷石膏:粉煤灰(10:1)、磷石膏:玉米秸桿粉(30:1)。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

種植前將所需各材料充分混勻并裝滿(mǎn)各花盆，用自來(lái)水澆透后置于塑料大棚內(nèi)架子上過(guò)夜。次日播種，每個(gè)花盆播20顆大蒜種子。播種后每日17:00澆水，澆水量視基質(zhì)濕潤(rùn)程度確定。每日記錄各花盆的發(fā)芽率、存活率，共記錄60天。

1.3 大蒜在混入不同比例稻殼粉的磷石膏上的生長(zhǎng)情況研究

實(shí)驗(yàn)共有5組，磷石膏:稻殼粉分別為15:1、20:1、25:1、30:1、35:1，每組6個(gè)花盆。每個(gè)花盆播40顆大蒜種子。

每日記錄各花盆的發(fā)芽率、存活率，共記錄60 天。至60天時(shí)離基質(zhì)表面1 cm收割植株，稱(chēng)取每個(gè)花盆全部植株的鮮重，然后取一部分植株測(cè)總?cè)~綠素含量，剩余植株冷凍干燥后備用。

分別于種植前和種植結(jié)束后，將每個(gè)花盆的全部基質(zhì)混勻后取樣100 g存于4℃冰箱中備用用于測(cè)定基質(zhì)的pH和TP。

1.4 主要指標(biāo)檢測(cè)方法

種子的發(fā)芽率(%)=(種子出苗數(shù)/播種數(shù))× 100%。大蒜的成活率(%)＝(某天的成活植株數(shù)/出苗總數(shù))× 100%。大蒜的株高用皮尺測(cè)量。總?cè)~綠素的測(cè)定按照張志良等的硫代巴比妥酸法進(jìn)行[6]。植株MDA含量的測(cè)定按照李玲的方法進(jìn)行[7]。

測(cè)定基質(zhì)pH用酸度計(jì)法，測(cè)定TP用堿熔—鉬銻抗分光光度法[8]，

1.5 數(shù)據(jù)處理

文中的圖表、數(shù)據(jù)分析主要用Origin8.5、Excel 2010處理，所有值均為組內(nèi)各花盆數(shù)值的平均值，發(fā)芽率、存活率及株高的數(shù)據(jù)保留一位小數(shù)，其余指標(biāo)保留兩位小數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 大蒜在混入不同改良劑的磷石膏上的發(fā)芽率和存活率

結(jié)果如圖1所示。由圖可知，除磷石膏:稻殼(30:1)組外，其余各組的發(fā)芽率和存活率均高于全磷石膏組；發(fā)芽率和存活率都比較高的是磷石膏:稻殼粉(20:1)組和磷石膏:油菜稈粉(30:1)組；雖然磷石膏:粉煤灰(10:1)組和磷石膏:玉米秸稈粉(30:1)組的發(fā)芽率高達(dá)97.5%，但存活率分別只有25%和20%。綜合判斷，用稻殼粉或油菜秸稈粉作為改良劑加入磷石膏中，更適合大蒜的發(fā)芽和生長(zhǎng)。考慮到原料獲得的方便性，選擇稻殼粉做后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖1 大蒜在添加不同改良劑的磷石膏上的發(fā)芽率和存活率

2.2 大蒜在混入不同比例稻殼粉的磷石膏上的生長(zhǎng)情況

如表1所示的數(shù)據(jù)可知，各組的發(fā)芽率均超過(guò)98%，相互之間差異不顯著；存活率以磷石膏:稻殼粉(30:1)和磷石膏:稻殼粉(35:1)相對(duì)較高；各組的株高、鮮重和總?cè)~綠素含量各不相同，均以以磷石膏:稻殼粉(35:1)的數(shù)值最高，且與其他組差異顯著。

表1 大蒜植株的各項(xiàng)指標(biāo)

2.3 栽培大蒜前后各組基質(zhì)TP和pH的變化情況

如表2所示的數(shù)據(jù)可知，各組基質(zhì)TP含量在栽培后均有所減少，減少率最大的是磷石膏:稻殼粉(35:1)組。各組基質(zhì)的pH栽培后均比栽培前顯著提高。

表2 栽培前后各組基質(zhì)TP和pH

3 結(jié)語(yǔ)

本研究表明，大蒜在添加了不同比例稻殼粉的磷石膏上的發(fā)芽率率均超過(guò)98%，其存活率、株高、鮮重、葉綠素含量則以稻殼粉添加最少的一組(磷石膏:稻殼粉(35:1))最高，因此，可考慮以此比例向磷石膏中加入稻殼粉用于磷石膏堆場(chǎng)的覆蓋，既節(jié)約成本，又能改善大蒜的生長(zhǎng)表現(xiàn)。

磷石膏顆粒細(xì)小、透氣保水性能差、酸性強(qiáng)，不適宜于植物生長(zhǎng)[9]，本研究的結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。因此，磷石膏改良劑應(yīng)當(dāng)疏松多孔、吸水率高、偏堿性，且含有一定量的氮。本論文的結(jié)果表明，大蒜在添加了稻殼粉、油菜稈粉或玉米秸稈粉的磷石膏上具有更高的存活率，而在添加了細(xì)白沙或粉煤灰的磷石膏上的存活率相對(duì)低得多，這說(shuō)明在選擇磷石膏的改良劑方面，疏松多孔可能是重要的指標(biāo)。基于這一點(diǎn)推測(cè)，疏松多孔的材料添加越多，對(duì)磷石膏的改良效果應(yīng)該越好，植物在其上的生長(zhǎng)表現(xiàn)也會(huì)更好，但本文的結(jié)果并不支持這一推測(cè)，本文的結(jié)果中，大蒜生長(zhǎng)表現(xiàn)最差的一組是磷石膏:稻殼粉(25:1)，稻殼粉添加量比該組更少或更多的組，大蒜的生長(zhǎng)表現(xiàn)均更好。可見(jiàn)稻殼粉改良磷石膏有更復(fù)雜的機(jī)理，有必要對(duì)此做進(jìn)一步研究。