粉煤灰农业发展分析

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1粉煤灰农用开发的意义

粉煤灰是火电厂排放的固体废渣。粉煤灰的大量排放,浪费了其中的有用资源,并造成严重的环境污染。全世界燃煤电厂每年排放粉煤灰约5亿吨,我国1995年排放粉煤灰达1.17亿吨[1],居世界首位,其利用率为47.9%。目前,我国的粉煤灰主要用于建筑工程、道路工程、回填、农业应用、资源回收等,其中前3项用量占总用量的95%以上。与工业综合利用相比,农业利用具有投资少、容量大、需求平稳、波动小,对粉煤灰无需提纯等优点,是适合我国国情的综合利用途径。我国粉煤灰的农用开发研究,已有30多年的历史,对粉煤灰的性质、成分和改土作用、增产机理等的研究均较充分。

2粉煤灰农业利用的研究进展

2•1粉煤灰作为土壤改良剂

早在60年代,我国就利用热电厂粉煤灰作土壤改良剂,因施用量过大(45～75t/hm2)难以推广[2]。粉煤灰可以改善土壤结构,降低容重,增加孔隙度,提高地温,缩小膨胀率,特别是对粘质土壤有很好的效果。并且有利于保湿保墒,使水、肥、气、热趋向协调,为作物生长创造了良好的土壤环境。河南农业大学和河南农科院土肥所[3]在砂姜黑土上施用粉煤灰后,土壤容重降低、孔隙度增大,有明显的土壤增湿作用,特别是土壤5cm和10cm深度,且播种后15天土壤10cm深度含水量增加23.7%～36.4%。南昌火力发电厂粉煤灰改土试验表明[4]:灰土比为6.5%(质量比)可使土壤容重由1.36g/cm3降至1.26g/cm3。另一方面,粉煤灰本身含有多种植物可利用的营养成分。粉煤灰富含硼,是油料作物的良好肥源,生长在粉煤灰改良的土壤上,花生、大豆的产量及品质均有明显提高。山西农科院在太原、晋城等地粘质土壤上的多点试验表明[5]:施粉煤灰300t/hm2,可使小麦增产11.2%(n=22),玉米增产15.5%(n=14),水稻增产14.0%(n=10),棉花增产12.2%(n=3),均达显著水平。粉煤灰作为土壤改良剂,其施用量以75t/hm2增产效果比较显著,土壤类型以粘质土壤及各种生荒地效果最显著,作物类型以油料作物及各种蔬菜增产显著,可达80%～100%,其次是粮食作物,增产可达30%～40%。

2•2磁性粉煤灰的农业利用

通过使粉煤灰磁化,增强肥效,降低用量,从而达到作物增产的目的。磁性改良剂施入土壤,产生了物理的、化学的和生物的效应[2]。据1980～1983年水电部磁化粉煤灰农用协作组[6]在鄂、鲁和浙等地多点对比试验,红壤水稻土壤每公顷施用磁化粉煤灰2.25～3.75吨,水稻、小麦、油菜和大豆均获得增产,其效果与大用量(150t/hm2)未磁化粉煤灰相似,水稻增产9.96%～13.5%、小麦增产12.9%～26.1%、油菜增产10.7%、大豆最高增产达69.5%;磁性的效果可保持1到数季作物。浙江农业大学土化系在红壤和水稻土壤上试验,施用0.2%(按土重)经0.1～0.6T磁场处理粉煤灰,第二季早稻红壤仍增产4.0%～19.4%,水稻土上增产22.5%～25.9%。实际应用中以含铁量10%左右经0.3～0.5T磁场处理3～5秒的磁化粉煤灰,施用2.25～3.75t/hm2为宜。施用在粘质红壤、砂姜黑土和水稻土上效果较好,在新开垦的瘦脊红壤效果最佳,可增产50%～80%,在板结土壤和酸性土壤施用效果特别明显,在高肥力土壤和砂质土壤上效果不太明显。

2•3含粉煤灰的肥料

粉煤灰由于所含的养分较少,因而施用量少时,其肥效不太明显。含粉煤灰肥料主要有粉煤灰硅钾肥、粉煤灰硅钙肥和粉煤灰氮磷钾复混肥等。粉煤灰硅钾肥是以粉煤灰为硅源(70%),配加一定比例的钾盐(30%),在一定温度下焙烧而成。该肥对粉煤灰没有特殊要求,吃灰量大,但我国钾资源少,且由于粉煤灰二次焙烧,能耗较大,故成本较高,难以推广。粉煤灰硅钙肥是燃煤电厂液态排渣炉烧出的增钙液态渣经水淬磨细而得到的含有硅、钙、铝、铁为主成分的玻璃相以及多种微量元素的以枸溶性硅酸钙为主的碱性肥料,适合南方酸性土壤。

2•4粉煤灰磁化复混肥

目前全国已有磁化肥厂百余家,年生产能力100多万吨,已开发生产出了不同系列的专用磁化肥。1996年四川省颁布了磁化肥地方标准(DB51/253-1996),国家标准尚未出台[6]。张玉昌等人试验表明[7],应用磁化肥比等养分的非磁化肥,水稻增产7%～16%,小麦增产10%～15%,玉米增产5%～13%,蔬菜增产10%～35%,苹果增产6%～17%,并且氮素利用率可提高5%,磷素利用率提高2.7%。河南省电力企业管理协会1998年在河南省进行的田间试验也表明,施用粉煤灰磁化复混肥,小麦增产16.8%(n=7)、玉米增产6.7%～17.0%(n=3)。多元磁化肥的增产效果,是磁化土壤磁学效应、生物磁学效应、肥料磁学效应和配方施肥技术综合作用的结果。磁化粉煤灰具有用量少、成本低等优点。粉煤灰磁化复混肥一般施用量为600～1200kg/hm2。

2•5粉煤灰的间接农用

高pH值的粉煤灰与污泥混合后,可使污泥中的重金属活性降低,其微量元素还是植物营养的组成部分[8],并且粉煤灰作为碱性稳定剂处理污泥可以消除或显著降低污泥病原体含量,从而成为一种土地利用资源。粉煤灰还可用于除去氟化物,这为高氟区土地利用粉煤灰开辟又一新领域。

3粉煤灰农用存在的问题和展望

粉煤灰用于农田要有规划,虽然粉煤灰的化学组成使其可用作植物的养料源,然而在施用(长期、高量)的同时,逐渐累积的污染元素可能造成土壤、水体与生物的污染。粉煤灰用于改良土壤,用量较大、运输费用较高是限制其利用的主要障碍,应因地制宜,就地取材。并同时监测土壤—地下水—作物系统中重金属的残留和累积状况。粉煤灰磁性肥料的研制、生产、销售、市场等各个环节,存在一些亟待解决的问题,如磁性肥料增产机理、磁性肥料行业标准的制定及手段规范化。粉煤灰的农业资源化,是一个巨大的生态工程,今后应加强这方面的基础研究,开发更多的应用渠道,如与其它的一些有机废弃物糠醛渣、滤泥、蔗渣、污泥配合,则会有更好的效果。