CN114015455A - 一种用于赤泥原位土壤的改良药剂及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于赤泥原位土壤的改良药剂及其应用方法，该改良药剂包括主剂和助剂，所述主剂包括无机酸性废弃物和有机酸性废弃物；所述助剂包括有机肥、无机肥和微生物菌剂；所述微生物菌剂包括盐单胞菌属、涅斯捷连科氏菌属和芽孢杆菌属。该应用方法包括步骤S1制得预混物；步骤S2制得中和物；步骤S3形成赤泥改良层；步骤S4、将所述微生物菌剂激活、稀释后喷洒在赤泥改良层上。本发明建立植物能够正常生长发育的赤泥环境，促进赤泥向土壤方向的正演化，从而实现赤泥堆场的生态修复和生态重建，解决赤泥堆场返碱返盐阻碍植被生长的问题。

Description

一种用于赤泥原位土壤的改良药剂及其应用方法
技术领域
本发明涉及赤泥修复技术领域，具体涉及一种用于赤泥原位土壤的改良药剂及其应用方法。
背景技术
全球氧化铝生产企业每生产一吨氧化铝要副产一吨以上的赤泥尾渣，绝大部分只能填埋或堆存，对土壤、水资源和生态环境造成了重要威胁。赤泥是氧化铝工业排放的红色粉泥状废料，属强碱性有害残渣，含水率高，容重700～1000kg/m3，比表面积0.5～0.8m2/g。目前国内外大部分都采用筑坝湿法堆存赤泥，赤泥堆场随着氧化铝产量增加一扩再扩，形成了大量的裸露区域，不仅破坏了生态环境，还能引起局部小气候变化和生物链的破坏。另外，筑坝湿法堆存赤泥极易使赤泥中大量的废碱液渗透到附近农田，造成土壤盐碱化、沼泽化，污染地表和地下水源。赤泥堆场表层pH值在10～12之间，一般适宜植物生长的pH值在5.5～7.5之间，大多数植物在pH>9.0情况下都难以生长。
目前对于赤泥堆场的修复方式主要是在赤泥表面覆盖客土。但是，此类修复方式都不能从根本上解决赤泥堆场返碱返盐阻碍植被生长的问题，而且修复成本过高。因此，急需一种用于赤泥原位土壤的改良药剂及其应用方法以解决现有技术中存在的赤泥堆场返碱返盐阻碍植被生长的问题。
发明内容
本发明第一目的在于提供一种用于赤泥原位土壤的改良药剂，具体技术方案如下：
一种用于赤泥原位土壤的改良药剂，包括主剂和助剂，所述主剂包括无机酸性废弃物和有机酸性废弃物；所述助剂包括有机肥、无机肥和微生物菌剂；所述微生物菌剂包括盐单胞菌属、涅斯捷连科氏菌属和芽孢杆菌属。
优选的，所述无机酸性废弃物包括以下体积百分比的原料组分：磷石膏60％～80％、煤矸石10％～20％、粉煤灰5％～10％和硫铁矿废弃物5％～10％。
优选的，所述有机酸性废弃物包括通过微生物发酵腐熟后的生活垃圾。
优选的，所述有机肥包括鸡粪发酵有机肥。
优选的，所述无机肥包括缓释氮磷钾复合肥。
本发明第二目的在于提供一种用于赤泥原位土壤的改良药剂的应用方法，具体技术方案如下：
一种所述用于赤泥原位土壤的改良药剂的应用方法，包括以下步骤：
步骤S1、将无机酸性废弃物、有机酸性废弃物和待改良的赤泥按照体积百分比为30％～40％:10％～30％:40％～50％混合均匀，制得预混物；
步骤S2、将预混物堆放6-9天后，制得中和物；
步骤S3、将中和物、有机肥和无机肥按照体积比为1000:100:11混匀后铺设在赤泥堆场表面上，形成赤泥改良层；
步骤S4、将所述微生物菌剂激活、稀释后喷洒在赤泥改良层上。
优选的，在步骤S4中，所述微生物菌剂激活是将微生物菌剂、水和红糖按照质量比3:100:1混匀后，常温静置4～8小时后完成激活；
所述微生物菌剂按照每亩赤泥改良层使用盐单胞菌属、涅斯捷连科氏菌属和芽孢杆菌属各50克。
优选的，在步骤S4中，所述微生物菌剂稀释是对激活后的微生物菌剂加水20kg混匀后完成稀释。
优选的，在步骤S3中，所述赤泥改良层的铺设厚度为10cm。
优选的，在步骤S1中待改良的赤泥为赤泥堆场表面挖翻后经过旋耕机旋耕破碎形成的颗粒状赤泥。
应用本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：
本发明中所述用于赤泥原位土壤的改良药剂，采用无机酸性废弃物和有机酸性废弃物均能与通过赤泥中的毛细管向上移动的碱液发生化学反应，中和赤泥的碱性，降低赤泥的pH值；有机酸性废弃物还能够与赤泥中的碱基基团形成络合物，从而降低赤泥的pH值，同时能够增加赤泥的孔隙度和孔隙比，为植物生长提供有利的环境条件；此外，有机酸性废弃物的分解物能为赤泥改良提供有机质；采用有机肥增加赤泥的有机质的含量，增加赤泥的孔隙度；采用无机肥增加赤泥中植物生长必需元素的含量；采用微生物菌剂能够与改良后的赤泥中的盐进行反应，降低赤泥中的盐离子浓度。所述用于赤泥原位土壤的改良药剂的应用方法能够实现对赤泥的改良，使得赤泥pH值从12降低到8左右，能够满足植物生长的要求；改良后的赤泥持水量保持在40.23％左右。容重为0.372g/cm3，孔隙度为85.21％，孔隙比为6.34，与纯土没有显著性差异。本发明建立植物能够正常生长发育的赤泥环境，促进赤泥向土壤方向的正演化，从而实现赤泥堆场的生态修复和生态重建，解决赤泥堆场返碱返盐阻碍植被生长的问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种用于赤泥原位土壤的改良药剂，包括主剂和助剂，所述主剂包括无机酸性废弃物和有机酸性废弃物；所述助剂包括有机肥、无机肥和微生物菌剂；所述微生物菌剂包括盐单胞菌属、涅斯捷连科氏菌属和芽孢杆菌属。
所述无机酸性废弃物包括以下体积百分比的原料组分：磷石膏60％～80％、煤矸石10％～20％、粉煤灰5％～10％和硫铁矿废弃物5％～10％。
所述有机酸性废弃物包括通过微生物发酵腐熟后的生活垃圾。
所述有机肥包括鸡粪发酵有机肥。
所述无机肥包括缓释氮磷钾复合肥。
所述用于赤泥原位土壤的改良药剂的应用方法，包括以下步骤：
步骤S1、将无机酸性废弃物、有机酸性废弃物和待改良的赤泥按照体积百分比为30％～40％:10％～30％:40％～50％混合均匀，制得预混物；
步骤S2、将预混物堆放7天后，制得中和物；
步骤S3、将中和物、有机肥和无机肥按照体积比为1000:100:11混匀后铺设在赤泥堆场表面上，形成赤泥改良层；
步骤S4、将所述微生物菌剂激活、稀释后喷洒在赤泥改良层上。
在步骤S4中，所述微生物菌剂激活是将微生物菌剂、水和红糖按照质量比3:100:1混匀后，常温静置4～8小时后完成激活；
所述微生物菌剂按照每亩赤泥改良层使用盐单胞菌属(具体为墨西哥微小杆菌)、涅斯捷连科氏菌属(具体为涅斯捷连科氏菌属菌株X35)和芽孢杆菌属(具体为巨大芽孢杆菌)各50克。
在步骤S4中，所述微生物菌剂稀释是对激活后的微生物菌剂加水20kg混匀后完成稀释。
在步骤S3中，所述赤泥改良层的铺设厚度为10cm。
在步骤S1中待改良的赤泥为赤泥堆场表面挖翻后经过旋耕机旋耕破碎形成的颗粒状赤泥。
实施例1已经在某县境内的某铝业有限公司的头道沟赤泥堆场进行了实验和示范证明可行。在头道沟赤泥堆场上，按照实施例1的步骤S1-S4进行赤泥土壤化改良。改良后的赤泥土壤理化性质为pH值为8.23，田间持水量为40.23％，容重为0.372g/cm3，孔隙度为85.21％，空隙比为6.34。
在实施例1改良后的赤泥上进行黑麦草的种植和生长实验，以纯土种植作为对照组。黑麦草播种7天后的发芽率，在纯土上为100％；在改良后的赤泥上为94.56％。种植黑麦草30天后，在纯土上，黑麦草的株高为11.34cm，根长为8.42cm，单株干重为0.12g/株；在改良后的赤泥上，黑麦草的株高为11.12cm，根长为8.67cm，单株干重为0.11g/株。经上述对比知，黑麦草在纯土和改良后的赤泥上的发芽率和生长情况没有显著性差异，证明改良后的赤泥能够为植物生长发育提供良好的生长环境。
对比例1：
与实施例1不同是，在步骤S1中无机酸性废弃物、有机酸性废弃物和待改良的赤泥按照体积百分比为20％:10％:70％。由对比例1改良后的赤泥土壤理化性质为pH值为9.94，田间持水量为37.42％，容重为0.453g/cm3，孔隙度为64.24％，孔隙比为4.14。
对比例2：
与实施例1不同是，在步骤S1中无机酸性废弃物、有机酸性废弃物和待改良的赤泥按照体积百分比为20％:20％:60％。由对比例2改良后的赤泥土壤理化性质为pH值为9.24，田间持水量为40.42％，容重为0.413g/cm3，孔隙度为68.24％，孔隙比为4.74。
对比例3：
与实施例1不同是，在步骤S1中无机酸性废弃物、有机酸性废弃物和待改良的赤泥按照体积百分比为40％:30％:30％。由对比例3改良后的赤泥土壤理化性质为pH值为6.04，田间持水量为41.42％，容重为0.424g/cm3，孔隙度为64.37％，孔隙比为3.83。在此种改良后的赤泥上种植黑麦草，黑麦草播种7天后的发芽率为64.22％。
对比例4：
与实施例1不同是，将步骤S3的中和物、有机肥和无机肥间的体积比调整为1000:50:2.5。
对比例5：
与实施例1不同是，将步骤S3的中和物、有机肥和无机肥间的体积比调整为1000:200:22。
对比例6：
与实施例1不同是，将步骤S3的中和物、有机肥和无机肥间的体积比调整为1000:100:22。
在由实施例1和对比例1-6制得的改良赤泥上进行黑麦草的种植和生长实验，以在纯土上种植黑麦草作为对照组，依次研究黑麦草播种7天后的发芽率以及黑麦草种植30天后的长势情况，具体结果见表1。
表1黑麦草播种7天后的发芽率以及黑麦草种植30天后的长势情况
Figure BDA0003369562440000051
由表1数据知：
1)在对比例1改良后的赤泥上种植黑麦草，黑麦草播种7天后的发芽率为10.12％。种植后15天黑麦草全死亡，与实施例1相比存在明显差异。证明此种改良赤泥的pH值依然较高，不适宜植物生长。
2)在对比例2改良后的赤泥上种植黑麦草，黑麦草播种7天后的发芽率为53.22％。种植30天后，株高为7.14cm，根长为5.12cm，单株干重为0.08g/株，与实施例1相比存在明显差异。且与在纯土上的实验相比，对比例2存在显著性差异，证明此种改良赤泥的仍然不适宜植物生长。
3)在对比例3改良后的赤泥上种植黑麦草，黑麦草播种7天后的发芽率为64.22％。种植30天后，株高为6.83cm，根长为5.74cm，单株干重为0.06g/株，与实施例1相比存在明显差异。且与在纯土上的实验相比，对比例3存在显著性差异，证明此种改良赤泥的仍然不适宜植物生长。
4)由实施例1和对比例1-3知，采用无机酸性废弃物和有机酸性废弃物均能有效的中和赤泥中的碱，有机酸性废弃物能够进一步与赤泥中的碱基基团形成络合物，从而降低赤泥的pH值，同时能够增加赤泥的孔隙度和孔隙比，为植物生长提供良好的环境。如果过量的加入无机酸性废弃物和有机酸性废弃物，除了中和赤泥中的碱，还会剩下酸性物质，在雨水的作用下，使得土壤酸化。因此在利用无机酸性废弃物和有机酸性废弃物的时候，必须要考虑酸碱平衡的问题，过量使用会造成土壤酸化，过少使用则不能完全中和赤泥中碱，达不到赤泥改良的效果。
5)在纯土和由实施例1及对比例5-6改良的赤泥上播种黑麦草7天后的的发芽率和生长情况没有显著性差异；而在纯土和由对比例4改良的赤泥上播种黑麦草7天后的的发芽率和生长情况存在显著性差异。因为在对比例4中的有机肥和无机肥的含量较低，无法为黑麦草生长提供足够的营养；而在对比例5中加入过多的有机肥和无机肥，在对比例6中加入过多的无机肥，均能够为黑麦草生长提供足够的营养。考虑到对比例5-6虽然有助于为黑麦草生长提供足够的营养，但是对黑麦草的生长促进效果并不优于实施例1，且增加了改良成本。所以采用本发明步骤S3中适宜配比的中和物、有机肥和无机肥既能满足黑麦草生长，又能节约改良成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于赤泥原位土壤的改良药剂，其特征在于，包括主剂和助剂，所述主剂包括无机酸性废弃物和有机酸性废弃物；所述助剂包括有机肥、无机肥和微生物菌剂；所述微生物菌剂包括盐单胞菌属、涅斯捷连科氏菌属和芽孢杆菌属。
2.根据权利要求1所述的用于赤泥原位土壤的改良药剂，其特征在于，所述无机酸性废弃物包括以下体积百分比的原料组分：磷石膏60％～80％、煤矸石10％～20％、粉煤灰5％～10％和硫铁矿废弃物5％～10％。
3.根据权利要求1所述的用于赤泥原位土壤的改良药剂，其特征在于，所述有机酸性废弃物包括通过微生物发酵腐熟后的生活垃圾。
4.根据权利要求1所述的用于赤泥原位土壤的改良药剂，其特征在于，所述有机肥包括鸡粪发酵有机肥。
5.根据权利要求1所述的用于赤泥原位土壤的改良药剂，其特征在于，所述无机肥包括缓释氮磷钾复合肥。
6.一种采用如根据权利要求1-5任一项所述的用于赤泥原位土壤的改良药剂的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将无机酸性废弃物、有机酸性废弃物和待改良的赤泥按照体积百分比为30％～40％:10％～30％:40％～50％混合均匀，制得预混物；
步骤S2、将预混物堆放6-9天后，制得中和物；
步骤S3、将中和物、有机肥和无机肥按照体积比为1000:100:11混匀后铺设在赤泥堆场表面上，形成赤泥改良层；
步骤S4、将所述微生物菌剂激活、稀释后喷洒在赤泥改良层上。
7.根据权利要求6所述的用于赤泥原位土壤的改良药剂的应用方法，其特征在于，在步骤S4中，所述微生物菌剂激活是将微生物菌剂、水和红糖按照质量比3:100:1混匀后，常温静置4～8小时后完成激活；
所述微生物菌剂按照每亩赤泥改良层使用盐单胞菌属、涅斯捷连科氏菌属和芽孢杆菌属各50克。
8.据权利要求7所述的用于赤泥原位土壤的改良药剂的应用方法，其特征在于，在步骤S4中，所述微生物菌剂稀释是对激活后的微生物菌剂加水20kg混匀后完成稀释。
9.据权利要求8所述的用于赤泥原位土壤的改良药剂的应用方法，其特征在于，在步骤S3中，所述赤泥改良层的铺设厚度为10cm。
10.据权利要求9所述的用于赤泥原位土壤的改良药剂的应用方法，其特征在于，在步骤S1中待改良的赤泥为赤泥堆场表面挖翻后经过旋耕机旋耕破碎形成的颗粒状赤泥。
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