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1粉煤灰農用開發的意義

粉煤灰是火電廠排放的固體廢渣。粉煤灰的大量排放,浪費了其中的有用資源,并造成嚴重的環境污染。全世界燃煤電廠每年排放粉煤灰約5億噸,我國1995年排放粉煤灰達1.17億噸[1],居世界首位,其利用率為47.9%。目前,我國的粉煤灰主要用于建筑工程、道路工程、回填、農業應用、資源回收等,其中前3項用量占總用量的95%以上。與工業綜合利用相比,農業利用具有投資少、容量大、需求平穩、波動小,對粉煤灰無需提純等優點,是適合我國國情的綜合利用途徑。我國粉煤灰的農用開發研究,已有30多年的歷史,對粉煤灰的性質、成分和改土作用、增產機理等的研究均較充分。

2粉煤灰農業利用的研究進展

2•1粉煤灰作為土壤改良劑

早在60年代,我國就利用熱電廠粉煤灰作土壤改良劑,因施用量過大(45～75t/hm2)難以推廣[2]。粉煤灰可以改善土壤結構,降低容重,增加孔隙度,提高地溫,縮小膨脹率,特別是對粘質土壤有很好的效果。并且有利于保濕保墑,使水、肥、氣、熱趨向協調,為作物生長創造了良好的土壤環境。河南農業大學和河南農科院土肥所[3]在砂姜黑土上施用粉煤灰后,土壤容重降低、孔隙度增大,有明顯的土壤增濕作用,特別是土壤5cm和10cm深度,且播種后15天土壤10cm深度含水量增加23.7%～36.4%。南昌火力發電廠粉煤灰改土試驗表明[4]:灰土比為6.5%(質量比)可使土壤容重由1.36g/cm3降至1.26g/cm3。另一方面,粉煤灰本身含有多種植物可利用的營養成分。粉煤灰富含硼,是油料作物的良好肥源,生長在粉煤灰改良的土壤上,花生、大豆的產量及品質均有明顯提高。山西農科院在太原、晉城等地粘質土壤上的多點試驗表明[5]:施粉煤灰300t/hm2,可使小麥增產11.2%(n=22),玉米增產15.5%(n=14),水稻增產14.0%(n=10),棉花增產12.2%(n=3),均達顯著水平。粉煤灰作為土壤改良劑,其施用量以75t/hm2增產效果比較顯著,土壤類型以粘質土壤及各種生荒地效果最顯著,作物類型以油料作物及各種蔬菜增產顯著,可達80%～100%,其次是糧食作物,增產可達30%～40%。

2•2磁性粉煤灰的農業利用

通過使粉煤灰磁化,增強肥效,降低用量,從而達到作物增產的目的。磁性改良劑施入土壤,產生了物理的、化學的和生物的效應[2]。據1980～1983年水電部磁化粉煤灰農用協作組[6]在鄂、魯和浙等地多點對比試驗,紅壤水稻土壤每公頃施用磁化粉煤灰2.25～3.75噸,水稻、小麥、油菜和大豆均獲得增產,其效果與大用量(150t/hm2)未磁化粉煤灰相似,水稻增產9.96%～13.5%、小麥增產12.9%～26.1%、油菜增產10.7%、大豆最高增產達69.5%;磁性的效果可保持1到數季作物。浙江農業大學土化系在紅壤和水稻土壤上試驗,施用0.2%(按土重)經0.1～0.6T磁場處理粉煤灰,第二季早稻紅壤仍增產4.0%～19.4%,水稻土上增產22.5%～25.9%。實際應用中以含鐵量10%左右經0.3～0.5T磁場處理3～5秒的磁化粉煤灰,施用2.25～3.75t/hm2為宜。施用在粘質紅壤、砂姜黑土和水稻土上效果較好,在新開墾的瘦脊紅壤效果最佳,可增產50%～80%,在板結土壤和酸性土壤施用效果特別明顯,在高肥力土壤和砂質土壤上效果不太明顯。

2•3含粉煤灰的肥料

粉煤灰由于所含的養分較少,因而施用量少時,其肥效不太明顯。含粉煤灰肥料主要有粉煤灰硅鉀肥、粉煤灰硅鈣肥和粉煤灰氮磷鉀復混肥等。粉煤灰硅鉀肥是以粉煤灰為硅源(70%),配加一定比例的鉀鹽(30%),在一定溫度下焙燒而成。該肥對粉煤灰沒有特殊要求,吃灰量大,但我國鉀資源少,且由于粉煤灰二次焙燒,能耗較大,故成本較高,難以推廣。粉煤灰硅鈣肥是燃煤電廠液態排渣爐燒出的增鈣液態渣經水淬磨細而得到的含有硅、鈣、鋁、鐵為主成分的玻璃相以及多種微量元素的以枸溶性硅酸鈣為主的堿性肥料,適合南方酸性土壤。

2•4粉煤灰磁化復混肥

目前全國已有磁化肥廠百余家,年生產能力100多萬噸,已開發生產出了不同系列的專用磁化肥。1996年四川省頒布了磁化肥地方標準(DB51/253-1996),國家標準尚未出臺[6]。張玉昌等人試驗表明[7],應用磁化肥比等養分的非磁化肥,水稻增產7%～16%,小麥增產10%～15%,玉米增產5%～13%,蔬菜增產10%～35%,蘋果增產6%～17%,并且氮素利用率可提高5%,磷素利用率提高2.7%。河南省電力企業管理協會1998年在河南省進行的田間試驗也表明,施用粉煤灰磁化復混肥,小麥增產16.8%(n=7)、玉米增產6.7%～17.0%(n=3)。多元磁化肥的增產效果,是磁化土壤磁學效應、生物磁學效應、肥料磁學效應和配方施肥技術綜合作用的結果。磁化粉煤灰具有用量少、成本低等優點。粉煤灰磁化復混肥一般施用量為600～1200kg/hm2。

2•5粉煤灰的間接農用

高pH值的粉煤灰與污泥混合后,可使污泥中的重金屬活性降低,其微量元素還是植物營養的組成部分[8],并且粉煤灰作為堿性穩定劑處理污泥可以消除或顯著降低污泥病原體含量,從而成為一種土地利用資源。粉煤灰還可用于除去氟化物,這為高氟區土地利用粉煤灰開辟又一新領域。

3粉煤灰農用存在的問題和展望

粉煤灰用于農田要有規劃,雖然粉煤灰的化學組成使其可用作植物的養料源,然而在施用(長期、高量)的同時,逐漸累積的污染元素可能造成土壤、水體與生物的污染。粉煤灰用于改良土壤,用量較大、運輸費用較高是限制其利用的主要障礙,應因地制宜,就地取材。并同時監測土壤—地下水—作物系統中重金屬的殘留和累積狀況。粉煤灰磁性肥料的研制、生產、銷售、市場等各個環節,存在一些亟待解決的問題,如磁性肥料增產機理、磁性肥料行業標準的制定及手段規范化。粉煤灰的農業資源化,是一個巨大的生態工程,今后應加強這方面的基礎研究,開發更多的應用渠道,如與其它的一些有機廢棄物糠醛渣、濾泥、蔗渣、污泥配合,則會有更好的效果。