花生施用燃煤烟气脱硫副产物研究初报(1).doc

Vol.10 No.1 徐胜光等花生施用燃煤烟气脱硫副产物研究初报 25 文章编号1008-181X（2001）01-0023-04 花生施用燃煤烟气脱硫副产物研究初报 徐胜光，李淑仪，廖新荣，蓝佩玲 （广东省生态环境与土壤研究所，广东 广州 510650） 摘要主要研究了施用燃煤烟气脱硫副产物（石膏和粉煤灰）对花生性状的影响。结果表明，在广东浅海沉积砖红壤上，施用脱硫副产物对盆栽花生出苗、根系及其营养生长、花生花针生长发育等均产生一定的抑制作用；抑制程度与脱硫副产物施用量有关。但在添加1、5、10的脱硫副产物条件下，花生根瘤数量及质量均比不施脱硫副产物的处理有成倍地增加，若添加量达到20则会对根瘤生长繁殖产生明显的抑制。施用脱硫副产物提高了花生的产量，在施用量达到土壤质量1的条件下，花生获得最高产量，且根瘤生长繁殖受到促进，故该施用量是该实验的最优处理。 关键词脱硫副产物；花生；根瘤 中图分类号X171.5 文献标识码A Study on the use of desulphurisation products in planting peanut in a pot-experiment XU Sheng-guang，LI Shu-yi，LIAO Xin-rong，LAN Pei-ling Guangdong Institute of Eco-Environmental and Soil Sciences, Guangzhou 510650, China Abstract The effect use of desulphurisation products on peanut properties is studied in this paper, and the results showed that it can restrain peanut’s shoot come out, stunt both peanut’s root system growth and plant development in a pot-experiment, however, the degree that it affects peanut lie on the quantity of desulphurisation products that append in soil. The use of desulphurisation product stimulate peanut’s root nodule in special way, on the condition that the rate of desulphurisation products reaches 1 percent, 5 percent and 10 percent, the quantity and weighty of root nodule is increased in great degree compared to the treatment without using desulphurisation products, but it restrains root nodule breeding and growth when the rate reaches to 20 percent. The use of desulphurisation products can enhance peanut output and, when the appliction rate reaches to 1 percent, the topmost output is obtained and peanut’s root nodule growth is stimulated, therefore, the application rate is the optimal in this experiment. Key words desulphurisation; products; peanut root nodule 燃煤固体废弃物（粉煤灰）及燃煤废气的排放，对生态环境构成巨大威胁[13]。近年来，热煤利用方面引入了烟气脱硫技术，以减少二氧化硫排放，但脱硫副产物（石膏及粉煤灰）含硫量增加，可经降雨及地表径流进入水体和土壤圈，造成二次污染和浪费资源。 燃煤烟气脱硫副产物含丰富的S、Ca、Si等植物必需或有益的矿质营养，因而在农业利用上有广泛的应用前景。我们对燃煤烟气脱硫副产物在酸性土壤上的农业利用进行了研究，本文是报道花生施用粉煤灰试验的初步结果。 1 材料与方法 1.1 试验用土及燃煤烟气脱硫副产物的基本性状 试验用土采自广东雷州半岛上发育的浅海沉积砖红壤；燃煤烟气脱硫副产物由清华大学提供。 1.2 试验设计 单因子试验设计，设5处理，2重复。5个处理分别是I对照处理，没有添加脱硫副产物。II、III、IV、V处理分别为添加1、5、10及20的脱硫副产物。 试验用盆的规格是20 cm17 cm，每盆装土3 kg、尿素0.65 g、过磷酸钙2.14 g、氯化钾1.00 g、连同脱硫副产物与土混匀。花生品种是粤油551。 1.3 花生种植和盆栽管理 盆栽试验设在广东生态环境与土壤研究所温室内，2000年9月1日播种，每盆3穴，每穴播2粒种子。播种后，根据土壤墒情，13 d淋水一次。花生旺长期喷洒过12 000倍的乐果农药杀虫。 表1 供试脱硫副产物有效养分和重金属含量状况及土壤基本性质 燃煤脱硫副产物 Ca Mg S Zn Fe Al Mn B Pb Cd Cr Se / /mg∙kg-1 15.27 0.025 12.57 0.14 595.1 5364.1 18.03 6.27 19.21 2.98 15.17 83.20 浅海沉积砖红壤 N P K Ca Mg Fe Mn Cu Zn B Mo /mg∙kg-1 44.54 1.78 20.76 66.02 14.61 15.21 2.69 0.55 0.91 0.18 0.123 表4 施用脱硫副产物对花生生殖生长的影响 脱硫副产物 单株化蕾数/朵∙株-1 花针数 下土花针数 施用量比例 9月28 9月29 9月30 10月2 10月5 10月16 10月16 0 0.17 0.42 1.17 1.58 4.00 1.75针/株 0.75针/株 1 0.00 0.17 0.75 2.00 4.08 0.50针/株 0.42针/株 5 0.00 0.18 0.36 1.09 2.18 0.36针/株 0.18针/株 10 0.08 0.50 0.83 1.17 3.50 1.00针/株 0.42针/株 20 0.00 0.58 0.67 1.67 4.00 1.17针/株 0.50针/株 表3 施用脱硫副产物对花生营养生长的影响 脱硫副产物 单株绿叶数/片∙株-1 株高/cm 9月6 9月7 9月8 9月10 9月17 9月25 9月17 9月25 0 4.25 10.33 18.59 27.00 43.67 62.33 14.18 22.68 1 4.33 9.33 16.42 23.91 43.00 52.67 13.64 23.38 5 4.50 8.00 15.00 24.42 42.64 56.18 12.43 19.63 10 2.86 7.60 6.45 26.67 46.00 56.67 13.02 20.41 20 1.00 5.14 8.60 22.00 40.67 50.33 12.54 20.58 表2 施用脱硫副产物对花生出苗状况的影响 脱硫副产物施用量 播种花生子粒数 花生出苗率/ 9月5日 9月6日 9月7日 9月8日 9月10日 0 12 83.33 100 100 100 100 1 12 66.67 75 100 100 100 5 12 58.33 66.67 100 100 100 10 12 50.00 58.33 83.33 91.67 100 20 12 33.33 33.33 58.33 83.33 100 1.4 观测项目及方法 花生苗期调查了出苗日期及出苗率，营养生长期调查了株高、叶片数及分枝数。生殖生长期调查了开花数、花针及花针下针数。花生采收后，考种调查根长、主径长、侧枝长、总分枝，饱果、瘪果、总果数，根瘤质量及经济产量等项目。 2 结果与分析 2.1 施用脱硫副产物对花生生长的影响 2.1.1 施用脱硫副产物对花生出苗状况的影响 由表2可知，在幼苗生长初期，施用脱硫副产物的各处理花生出苗率普遍低于对照，且花生全部出苗时间推延。这说明脱硫副产物抑制了花生幼芽生长，影响了花生幼芽破土出苗。但脱硫副产物对花生幼苗生长的影响，与施用量有关。从试验效果看，1的施用量处理的花生出苗率及出苗时间均与对照相对一致，影响较小。随着施用量增加，脱硫副产物对花生幼苗的抑制效应增强。 2.1.2 施用脱硫副产物对花生营养生长的影响 施用脱硫副产物对花生营养生长也有一定抑制，抑制程度也与施用量有关。花生播种后610 d内，几次调查结果，1用量处理的花生绿叶数只比对照略少，说明对营养生长期的花生绿叶的分化仅产生轻微的抑制。而9月7日、8日，脱硫副产物量20处理的花生单株绿叶数仅有5.14片/株和8.6片/株，比对照少1倍多，表现明显的抑制。 9月17日，施用脱硫副产物的各处理株高均小于对照，且施用量的增加，花生株高有矮化趋势。9月25日，脱硫副产物量1处理的花生株高略高于对照，但5、10、20脱硫副产物花生株高仍低于对照。 花生株高、绿叶数量增长及分化可反映花生营养生长状况。上述试验结果说明，1的脱硫副产物施用量对花生营养生长影响不大，但脱硫副产物施用量增加，对花生营养生长抑制效应增强。 2.1.3 施用脱硫副产物对花生花芽分化及花针生长的影响 从表4可知，9月28日及9月30日，对照处理花生开花数多于其它处理，但此后两次调查结果，1、20施用量处理的花蕾数超过了对照，说明施用脱硫副产物仅对花生生殖生长初期的花芽分化有一定影响。但施用脱硫副产物对花针的生长发育有较大的抑制，花生单株花针数及下土针数均明显比对照少。 图1 施用脱硫副产物对花生根系长度的影响 2.1.4 施用脱硫副产物对花生根系的影响 施用脱硫副产物明对花生根系生长有抑制效应。如图2.1.4.1示，添加脱硫副产物量比例达到0.01，花生根系长度短了8.03 cm，而且，除比例达到0.1时，花生根系长度有些反常之外，总体来看，脱硫副产物施用量增加，根长减小。 2.2 脱硫副产物对花生根瘤的特殊刺激效应及其对花生产量性状的影响 表5 施用脱硫副产物对花生根瘤及花生产量性状的影响 脱硫副产物添加量 花生根瘤数量 根瘤质量 /g 植株鲜质量 /g∙株-1 植株干质量 /g∙株-1 干鲜比 / 干果质量 /g∙株-1） 干仁质量 /g∙株-1 0.00 6 0.01 17.11 4.675 27.32 1.08 0.672 0.01 21 0.24 15.22 4.850 31.88 1.61 1.093 0.05 17 0.36 13.74 4.270 31.09 1.46 1.003 0.10 22 0.23 13.84 4.430 31.99 1.46 0.875 0.20 2 － 14.91 4.670 31.34 1.49 0.878 试验研究发现，施用脱硫副产物对花生根瘤有特殊双重效应。适宜的脱硫副产物施用量会强烈刺激花生根瘤生长繁殖，使花生根瘤数量和质量成倍增加，但过多的脱硫副产物用量对根瘤繁殖生长有一定抑制效应。表2.2.1可以看出，对照处理的根瘤数总共才有6粒（两盆合计），仅是施1脱硫副产物处理根瘤数量的28.57、是5及10用量处理的35.29和27.27。施1脱硫副产物量，根瘤质量是对照处理的24倍，施5、10处理的根瘤质量是对照处理的36倍和23倍。但施用脱硫副产物量达20，根瘤总数才有2粒，仅是对照的1/3，显然不利于根瘤的生长。 由表2.2.1可知，不施脱硫副产物处理的单株鲜质量是所有处理中最高的，达到17.11g/株，而其它施用脱硫副产物量分别占土壤质量1、5、10处理的单株鲜质量分别只有15.22、13.74、13.84g/株，明显低于对照。但烘干后，施1量处理的单株花生干物质质量超过了对照，且根瘤质量及数量明显高于对照的处理的干鲜比均明显高于对照，这说明根瘤的存在及大量生长促进了碳水化合物的合成和植株干物质的积累。另外，根瘤数量及质量大大增加的处理，花生单株干果质量、花生单株干仁质量均明显增加，说明根瘤的存在，还有利于光合产物向果实、籽粒运转，从而增加了花生产量。 试验研究发现，尽管施用20量处理的花生根瘤数量少，但花生产量仍高于对照处理，这可能是由于施用脱硫副产物量多，虽抑制了花生根瘤的生长，但由于脱硫副产物富含硼、钙及硫，丰富的硼钙硫营养仍可能对花生生殖生长期脂肪合成，炭水化合物代谢产生积极影响，从而提高了花生的干物质积累及产量。 3 讨论 3.1 脱硫副产物施用与花生营养生长的关系 施用脱硫副产物对花生营养生长的影响，与脱硫副产物本身所独具的理化性质有关。脱硫副产物颗粒细，与沙性浅海沉积砖红壤混合后，土壤细小颗粒成分增加，影响了土壤的透气性，对花生幼胚及幼芽的呼吸作用产生一定不良影响，影响了花生出苗及根系生长，从而抑制了花生营养生长。脱硫副产物含有较多的活性铁、铝（见表1.1.1），可能一定程度也上不利于花生吸收其它土壤水溶态矿质养分，抑制了花生的营养生长。但施用脱硫副产物对花生营养生长的抑制与施用量有关，故可以通过相对合理的脱硫副产物用量消除和减轻对花生营养生长的抑制。 3.2 施用脱硫副产物对花生根瘤刺激机理分析 豆类作物所摄取的氮素养分，至少2/3以上来源于根瘤从空气中固定的氮[4]。施用脱硫副产物对根瘤的特殊刺激效应，也与其特有的理化特点密切相关。脱硫副产物富含钙（见表1.1.1），而豆科作物根瘤的形成和共生固氮作用，均需要较高浓度的钙营养[4，5]，故施用适宜脱硫副产物对根瘤的生长创造了有利条件，刺激了根瘤生长。硫是固氮酶组成成分，为豆科作物固氮所必须。有资料表明，施用硫肥有利于豆科作物形成根瘤[5]。脱硫副产物含有比较丰富的硫素营养（见表1.1.1），也有利于根瘤的生长繁殖。 过多脱硫副产物对根瘤有抑制效应，这一事实说明，硫及钙浓度过高，反而不利于根瘤的生长。所以，施用脱硫副产物对花生产量性状的积极影响，应有一定量的临界值。如何根据作物、土壤及气候特点确定脱硫副产物用量临界值，成为科研人员必须面对的课题。 3.3 脱硫副产物在广东省浅海沉积砖红壤上的广泛利用前景初探 广东浅海沉积砖红壤分布面积较广。此类土壤属沙质壤土，土质松，含沙量较大，粘结性差，土壤风化及淋溶强烈，保水、保肥性能较差，物理性状不良，加之长期以来氮、磷、钾肥为主导的施肥模式占据主导地位，土地利用密集，故土壤养分配比失调，中微量元素营养缺乏严重[6]。脱硫副产物不仅含有为数较多的硫、钙、硅等营养，还含有较多的硼、钼、锌、铁等元素，可以补充浅海沉积砖红壤的中微量元素营养。此外，其富含的钙素养分还可与土壤形成钙胶体凝聚[5]，有利于土壤团粒结构的形成，增强保水保肥能力。 3.4 脱硫副产物对生态环境的影响 脱硫副产物还含有一些有害重金属元素，因此，可能造成土壤－地下水－作物系统中重金属残留和积累，污染和破坏生态环境[7]。但有关材料指出，施用脱硫副产物后，土壤重金属含量并无明显 改变[3]。脱硫副产物对生态环境的影响方面的研究，迄今报道较少，有必要进一步深入研究探讨。 4 结论 （1）施用脱硫副产物对花生出苗、根系及花生营养生长均有一定的抑制，抑制程度与脱硫副产物施用量有关。脱硫副产物的施用可影响花生花针的生长发育。 （2）施用脱硫副产物对花生根瘤有特殊的刺激效应。适宜的脱硫副产物可刺激花生根瘤的生长繁殖，使花生根瘤数量及质量大副增加，但过多的脱硫副产物用量可抑制花生根瘤的繁殖生长。 （3）施用脱硫副产物可提高花生产量。从本次试验效果看，添加占1脱硫副产物处理，花生增产最多，且花生根瘤数量及质量均大副增加，是最优的处理。 参考文献 [1] 青木正则. 日本煤灰用于农业的研究[J]. 国外农业环境保护，1993（4） 32－33. 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