CN109201715A - 一种利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法 - Google Patents

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张馨月
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黄颖芝
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陈阳
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Abstract

本发明公开了一种利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法，其步骤是场地经清理、平整、覆盖表土后加入长效有机肥、长效复合肥、保水剂来增加土壤肥力、改善土壤理化性质，选取绿肥作物进行育苗浇水、追肥、除虫、抚育管理，定期进行收割，并将绿肥作物本身作为第二年长效有机肥的成分。本发明创造性地将绿肥作物用于修复硼铁尾矿堆场，使得硼铁尾矿堆场的土壤理化性质得到明显改善；本发明又将第一年收割的绿肥作物用作第二年的有机肥，这降低了施用肥料的成本；本发明采用玉米秸秆、生活污泥、禽畜粪便等废弃物作为有机肥也体现了废物资源化。

Description

一种利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法
技术领域
本发明属于生态方法修复硼铁尾矿的技术领域，具体涉及一种利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法。
背景技术
硼资源是一种重要的战略资源，广泛应用于各行各业。以硼矿物为原料生产硼砂的过程中，大量脉石被带入生产系统产生的大量废渣，即为硼泥。硼泥是生产硼酸、硼砂等产品产生的废渣，为灰白色、黄白色粉状固体，呈碱性，含氧化硼和氧化镁等组分。硼资源在开采过程中都不同程度地引起地表塌陷、山体滑坡、扬尘及污染地下水等地质环境问题。除此之外，硼泥的堆存处置不仅占用大量土地，而且会使堆场附近的土壤碱化并引起硼的迁移转化，造成环境污染，从而严重威胁到农业生产和生态环境。因此，寻求一种能够修复硼泥堆场的方法就成为当务之急。
目前，针对硼铁尾矿修复的方法还很不多见。之前有学者采用室内实验分析和现场试验的研究方法，利用低成本生活污泥、池塘淤泥、粉碎秸秆、食用菌废料和益生菌群与硼铁尾矿均匀混合起来进行堆肥发酵，变成可种植植物的基质，然后在此基质上种植刺槐、火炬树、白蜡等乔木；红刺梅、大花水桠木、东北连翘等灌木；黑麦草、狼尾草、紫花苜蓿3种草本植物。通过测定乔灌草成活率、保存率、地径、根长、株高和生物量，研究种植的耐性植物生理反应和生长状况，最终确定了硼铁尾矿堆场乔灌草植物低成本建植的两种最佳模式。这种方法虽然可以有效地筛选出适合硼铁尾矿修复的植物，但是效率较低，无法赶上硼泥的堆积速度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法，该方法可以在不改变原有土质性质的情况下，采取经济、高效的原则，通过种植绿肥作物来治理硼铁尾矿堆场，从而达到改善硼铁尾矿堆场周边的水体的水质状况和绿化美化的环保技术要求。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法，具体步骤如下：
(1)将硼铁尾矿堆场上的杂草、浮石等杂物进行清除；再在清理后的硼铁尾矿堆场上覆盖一定厚度的表土；
(2)在步骤(1)的表土上添加长效有机肥A、长效复合肥、保水剂，混合均匀，其中长效复合肥的用量为0.5-0.8kg/m2，长效有机肥A的用量为8-12kg/m2，保水剂的用量为0.04-0.07kg/m2；
(3)向步骤(2)处理后的土壤中种植绿肥作物，其中绿肥作物包括紫花苜蓿、紫穗槐、沙打旺、草木犀中的一种或几种；
(4)步骤(3)中的绿肥作物种植1-2年后，将其整体移除，移除后取其叶片堆沤制备长效有机肥B；下一年再次种植时采用长效有机肥B替代长效有机肥A施入到步骤(1)所述的表土当中，之后每一年再种植绿肥作物时长效有机肥均用长效有机肥B，不再用长效有机肥A；
(5)绿肥作物种植后进行必要的浇水、追肥、除虫、抚育管理。
优选的，所述表土层的覆盖厚度为10cm-20cm，表土中添加硫酸亚铁和石膏。
优选的，所述的长效复合肥按包括尿素、硫酸镁铵和氯化钾，按重量份数比为：所述尿素:所述硫酸镁铵:所述氯化钾＝4-5:2-3:2-3。
优选的，所述的长效有机肥A包括玉米秸秆、生活污泥和禽畜粪便，按重量份数比为：玉米秸秆:生活污泥:禽畜粪便＝4-5:2-3:2-3。
优选的，所述的保水剂包括丙烯酸、水、氢氧化钠溶液、过硫酸铵、生物炭和沸石，按重量份数比为：丙烯酸:水:氢氧化钠溶液:过硫酸铵:生物炭:沸石＝20-25:20-25:30-35:3-7:5-10:5-10。
优选的，所述的长效有机肥B的堆沤方法为：取绿肥作物的叶片，将其粉碎至粒度为120-150目，混合均匀后在常温下发酵20-25天。
本发明的有益效果为：
(1)本发明采用的绿肥作物具有根系发达的特点，能够集中土壤深层、耕层的养分；而且其根系具有较强的穿透能力与团聚作用，因此能够改善土壤理化性状、加速土壤熟化。
(2)本发明采用的长效有机肥B为绿肥作物加工而成，这大大降低了有机肥的施用成本，而且绿肥施入土壤中后经腐解矿化后发挥肥效，使得土壤有机质含量提高，使得土壤酶的活性增强，使得土壤微生物的活动增强。
(3)本发明采用的长效有机肥A的成分均为废弃物，因此将它们联合施用体现了废物资源化的原则。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于此。由于各地硼铁尾矿堆场的污染程度有所差别，预处理参数也会产生相应变化，因此在不违背本发明的实质和所附权利要求范围的前提下，可对本发明中关键参数做适当调整。
实施例1
具体的实施过程与步骤包括：
(1)将此硼铁尾矿堆场上的杂草、浮石等杂物进行清除；之后在清理后的硼铁尾矿堆场上覆盖厚度为15cm的表土，表土中添加硫酸亚铁和石膏；
(2)在步骤(1)的表土上添加长效有机肥A(用量为10kg/m2)，其成分包括玉米秸秆、生活污泥和禽畜粪便，按重量份数比为：玉米秸秆:生活污泥:禽畜粪便＝5:3:2；
(3)继续在步骤(1)的表土上添加长效复合肥(用量为0.6kg/m2)，其成分包括尿素、硫酸镁铵和氯化钾，按重量份数比为：尿素:硫酸镁铵:氯化钾＝5:2:3；
(4)继续在步骤(1)的表土上添加保水剂(用量为0.05kg/m2)，其成分包括丙烯酸、水、氢氧化钠溶液、过硫酸铵、生物炭和沸石，按重量份数比为：丙烯酸:水:氢氧化钠溶液:过硫酸铵:生物炭:沸石＝25:20:30:5:10:10；
(5)将添加有长效有机肥A、长效复合肥和保水剂的表土进行搅拌，使添加的长效有机肥A、长效复合肥和保水剂混合均匀后种植草木犀和紫穗槐，种植后进行必要的浇水、追肥、除虫、抚育管理工作；种植1-2年后，将其整体移除，移除后取其叶片，将其粉碎至粒度为130目，混合均匀后在常温下发酵20天，下一年再次种植时采用长效有机肥B替代长效有机肥A施入到第二年的种植土壤之中。
实施例2
具体的实施过程与步骤包括：
(1)将此硼铁尾矿堆场上的杂草、浮石等杂物进行清除；之后在清理后的硼铁尾矿堆场上覆盖厚度为15cm的表土，表土中添加硫酸亚铁和石膏；
(2)在步骤(1)的表土上添加长效有机肥A(用量为10kg/m2)，其成分其成分包括玉米秸秆、生活污泥和禽畜粪便，按重量份数比为：玉米秸秆:生活污泥:禽畜粪便＝9:5:6；
(3)继续在步骤(1)的表土上添加长效复合肥(用量为0.6kg/m2)，其成分包括尿素、硫酸镁铵和氯化钾，按重量份数比为：尿素:硫酸镁铵:氯化钾＝9:6:5；
(4)继续在步骤(1)的表土上添加保水剂(用量为0.05kg/m2)，其成分包括丙烯酸、水、氢氧化钠溶液、过硫酸铵、生物炭和沸石，按重量份数比为：丙烯酸:水:氢氧化钠溶液:过硫酸铵:生物炭:沸石＝20:25:35:5:7:8；
(5)将添加有长效有机肥A、长效复合肥和保水剂的表土进行搅拌，使添加的长效有机肥A、长效复合肥和保水剂混合均匀后种植草木犀和紫穗槐，种植后进行必要的浇水、追肥、除虫、抚育管理工作；种植1-2年后，将其整体移除，移除后取其叶片，将其粉碎至粒度为140目，混合均匀后在常温下发酵25天，下一年再次种植时作为长效有机肥B替代长效有机肥A施入到第二年的种植土壤之中。
实施例3
具体的实施过程与步骤包括：
(1)将此硼铁尾矿堆场上的杂草、浮石等杂物进行清除；之后在清理后的硼铁尾矿堆场上覆盖厚度为10cm的表土，表土中添加硫酸亚铁和石膏；
(2)在步骤(1)的表土上添加长效有机肥A(用量为12kg/m2)，其成分包括玉米秸秆、生活污泥和禽畜粪便，按重量份数比为：玉米秸秆:生活污泥:禽畜粪便＝5:3:2；
(3)继续在步骤(1)的表土上添加长效复合肥(用量为0.5kg/m2)，其成分包括尿素、硫酸镁铵和氯化钾，按重量份数比为：尿素:硫酸镁铵:氯化钾＝5:2:3；
(4)继续在步骤(1)的表土上添加保水剂(用量为0.07kg/m2)，其成分包括丙烯酸、水、氢氧化钠溶液、过硫酸铵、生物炭和沸石，按重量份数比为：丙烯酸:水:氢氧化钠溶液:过硫酸铵:生物炭:沸石＝25:20:30:5:10:10；
(5)将添加有长效有机肥A、长效复合肥和保水剂的表土进行搅拌，使添加的长效有机肥A、长效复合肥和保水剂混合均匀后种植紫花苜蓿，种植后进行必要的浇水、追肥、除虫、抚育管理工作；种植1-2年后，将其整体移除，移除后取其叶片，将其粉碎至粒度为130目，混合均匀后在常温下发酵22天，下一年再次种植时采用长效有机肥B替代长效有机肥A施入到第二年的种植土壤之中。
实施例4
具体的实施过程与步骤包括：
(1)将此硼铁尾矿堆场上的杂草、浮石等杂物进行清除；之后在清理后的硼铁尾矿堆场上覆盖厚度为20cm的表土，表土中添加硫酸亚铁和石膏；
(2)在步骤(1)的表土上添加长效有机肥A(用量为8kg/m2)，其成分其成分包括玉米秸秆、生活污泥和禽畜粪便，按重量份数比为：玉米秸秆:生活污泥:禽畜粪便＝9:5:6；
(3)继续在步骤(1)的表土上添加长效复合肥(用量为0.7kg/m2)，其成分包括尿素、硫酸镁铵和氯化钾，按重量份数比为：尿素:硫酸镁铵:氯化钾＝9:6:5；
(4)继续在步骤(1)的表土上添加保水剂(用量为0.06kg/m2)，其成分包括丙烯酸、水、氢氧化钠溶液、过硫酸铵、生物炭和沸石，按重量份数比为：丙烯酸:水:氢氧化钠溶液:过硫酸铵:生物炭:沸石＝20:25:35:5:7:8；
(5)将添加有长效有机肥A、长效复合肥和保水剂的表土进行搅拌，使添加的长效有机肥A、长效复合肥和保水剂混合均匀后种植沙打旺，种植后进行必要的浇水、追肥、除虫、抚育管理工作；种植1-2年后，将其整体移除，移除后取其叶片，将其粉碎至粒度为140目，混合均匀后在常温下发酵23天，下一年再次种植时作为长效有机肥B替代长效有机肥A施入到第二年的种植土壤之中。
选择辽宁丹东某硼铁尾矿堆积场，取其土壤，分别测定其pH值、有机质、土壤速效氮、速效磷、速效钾的含量、土壤有效态Pb、有效态Cd、有效态As的含量，其测定数据见表1。选取实施例1和实施例2的土壤样品，仍然测定上述指标，其测定数据见表1。
表1硼铁尾矿堆场修复前后的土质参数
项目 修复前 实施例1 实施例2
pH值 9.25 7.14 7.32
有机质含量(g/kg) 0.86 15.54 16.08
速效磷含量(mg/kg) 4.57 28.94 27.47
速效氮含量(mg/kg) 25.36 71.21 73.62
速效钾含量(mg/kg) 122.74 373.13 368.97
有效态Cd含量(g/kg) 0.072 0.041 0.039
有效态Pb含量(g/kg) 3.47 1.82 1.88
有效态As含量(g/kg) 0.68 0.33 0.36
由上表可知，本发明实施后，土壤pH值最多降低了2.11个单位；土壤有机质含量最多增加了17.7倍；土壤速效钾、速效氮、速效磷的含量都有大幅度的提升，其中速效磷含量最多提升了5.3倍，速效氮含量最多提升了1.9倍，速效钾含量最多提升了2.0倍；土壤有效态Cd、Pb、As的含量均有一定程度的下降，其中有效态Cd含量最多降低了45.8％，有效态Pb含量最多降低了47.6％，有效态As含量最多降低了51.5％。因此，本发明的修复方法可以有效改善硼铁尾矿堆场土壤的理化性质。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法，包括以下步骤：
(1)对硼铁尾矿堆场进行清理；在清理后的硼铁尾矿堆场上覆盖表土；
(2)在步骤(1)的表土上添加长效有机肥A、长效复合肥和保水剂，将其混合均匀，其中长效复合肥的用量为0.5-0.8kg/m2，长效有机肥A的用量为8-12kg/m2，保水剂的用量为0.04-0.07kg/m2；
(3)向步骤(2)处理后的土壤中种植绿肥作物，其中绿肥作物包括紫花苜蓿、紫穗槐、沙打旺、草木犀中的一种或几种；
(4)步骤(3)中的绿肥作物种植1-2年后，将其整体移除，移除后取其叶片堆沤制备长效有机肥B；下一年再次种植时采用长效有机肥B替代长效有机肥A施入到步骤(1)所述的表土当中，之后每一年再种植绿肥作物时长效有机肥均用长效有机肥B，不再用长效有机肥A；
(5)绿肥作物种植后进行必要的浇水、追肥、除虫、抚育管理。
2.根据权利要求1所述的利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法，其特征在于：所述表土层的覆盖厚度为10cm-20cm，表土中添加硫酸亚铁和石膏。
3.根据权利要求1所述的利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法，其特征在于：所述的长效复合肥包括尿素、硫酸镁铵和氯化钾，按重量份数比为：所述尿素:所述硫酸镁铵:所述氯化钾＝4-5:2-3:2-3。
4.根据权利要求1所述的利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法，其特征在于：所述的长效有机肥A包括玉米秸秆、生活污泥和禽畜粪便，按重量份数比为：玉米秸秆:生活污泥:禽畜粪便＝4-5:2-3:2-3。
5.根据权利要求1所述的利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法，其特征在于：所述的保水剂包括丙烯酸、水、氢氧化钠溶液、过硫酸铵、生物炭和沸石，按重量份数比为：丙烯酸:水:氢氧化钠溶液:过硫酸铵:生物炭:沸石＝20-25:20-25:30-35:3-7:5-10:5-10。
6.根据权利要求1所述的利用绿肥作物修复硼铁尾矿堆场的方法，其特征在于：所述的长效有机肥B的堆沤方法为：取绿肥作物的叶片，将其粉碎至粒度为120-150目，混合均匀后在常温下发酵20-25天。
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