脱硫石膏在农业生产和土壤改良中有何应用

发布时间：2018-09-07 17:18所属平台：学报论文发表咨询网浏览： 次

下面文章首先概述了脱硫石膏在促进农作物生产中的应用，之后介绍了脱硫石膏在农业改良土壤中的应用，脱硫石膏虽然是工业固体废弃物，但是在工业和农业中都有一定的应用，其能改变土壤的理化性质，增加土壤有机质的含量，提高植物的产量[4];脱硫石膏具有较好

　　下面文章首先概述了脱硫石膏在促进农作物生产中的应用，之后介绍了脱硫石膏在农业改良土壤中的应用，脱硫石膏虽然是工业固体废弃物，但是在工业和农业中都有一定的应用，其能改变土壤的理化性质，增加土壤有机质的含量，提高植物的产量[4];脱硫石膏具有较好的吸附性，可以用来吸附土壤中的重金属离子，减少土壤的重金属污染[5]，本文的研究也是希望为今后脱硫石膏在农业应用的研究提供参考。

　　关键词：脱硫石膏,土壤改良,盐碱地,重金属污染

　　燃煤火力发电厂会产生大量二氧化硫，通常不能直接排到空气中，会对其进行烟气脱硫。石灰石吸收剂在烟气吸收塔内同二氧化硫和氧气发生反应，产物以石膏的形式沉淀析出，成为工业固定废弃物，大量积累，如何开发利用它们已经迫在眉睫[1]。脱硫石膏化学成分与天然石膏类似，主要成分都为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)，还包括碳酸钙、亚硫酸钙、酸不溶物、氯离子、氧化镁等杂质。

　　脱硫石膏作为一种工业副产品，几乎全部应用于工业生产，尤其是建材行业，可以作水泥缓凝剂[2]，用来制作各种石膏板，作为原料生产碳酸钙晶体[3];除此之外，还可以作筑路路基和现浇墙体材料等。脱硫石膏由于其独特的物理和化学性质，经大量研究证明还可应用于农业生产以及土壤改良方面。

　　1脱硫石膏在农业生产中的应用

　　脱硫石膏的主要成分是二水硫酸钙(CaSO·42H2O)，所以它含有丰富的钙硫元素。对植物来说，钙可以稳定细胞壁，果胶酸钙组成细胞壁的胞间层;钙可以稳定细胞膜结构，保持细胞的稳定性;钙可以促进细胞伸长和细胞分裂;钙可以参与第二信使传递，能结合在钙调蛋白上，对植物体内许多种关键酶起活化作用，并对细胞代谢有调节作用;钙具有调节渗透作用和酶促作用。硫元素参与植物光合作用，形成铁氧还蛋白的铁硫中心，参与暗反应;硫元素参与抗逆过程和蛋白质的合成;硫元素还可以提高油料作物的产油量等[7]。

　　由此可见，这两种元素对植物的生命过程起很大作用，是植物发育生长不可或缺的两种元素。脱硫石膏施用于土壤中，会提高土壤中这两种离子的含量，对农业生产具有促进作用。国内外研究结果证明，施用石膏可以直接或间接提高某些作物的产量。在稻田中施用脱硫石膏，土壤中的细菌丰富度和多样性在一定程度上会增加[4]，细菌参与有机物的分解以及各种矿质元素的合成，有利于植物的生长。施用石膏可以提高氮肥的利用率，由此来提高玉米籽粒的产量[8]。

　　将可以促进植物生长的真菌和石膏一起施用在苏打土壤上，可以提高南非醉茄的互交乙醇酯含量[9]。将脱硫石膏施用于盐碱土壤上，向日葵的出苗率在一定程度上会随着石膏施用量的提高而提高[10]。肖国举[11]等人发现，在盐碱土壤上施用不同浓度的脱硫石膏，水稻的出苗率和产量都会显著提高。在Cd污染的土壤上施用石膏，可提高在此地种植的小麦的产量并且能降低小麦对Cd的吸收量[12]。

　　施用一定剂量的脱硫石膏可以提高大豆的产量[13]。李玉波等人[14]发现，在程度不同的盐碱土壤上施用不同量的脱硫石膏，可以显著提高燕麦的株高等各项生长指标。同时，李玉波等人[15]发现，在重度苏打盐碱地上施用脱硫石膏与对照相比，土壤的pH值会降低，紫花苜蓿的出苗率、干生物量、含水量会增加。王彬等人[16]发现，在碱化的土壤中施用脱硫石膏，紫花苜蓿会减少对Na+的吸收，同时会增加对Ca2+和K+等营养离子的吸收，这样就减少了离子毒害作用，同时也改善了植物体内营养亏缺的状况，增加了植物的抗逆性，提高了出苗率和产量，促进了植物的生长。

　　2脱硫石膏在土壤改良中的作用

　　国内外学者广泛聚焦于脱硫石膏对土壤的影响，研究表明脱硫石膏可以用来改善土壤质量[17]。脱硫石膏施用于碱性土壤中，硫酸钙微溶于水中，溶解在土壤中的Ca2+会置换土壤中的Na+，从而降低了土壤的pH值，同时提高土壤的吸附能力，使土壤的保水性大大提高。脱硫石膏施用在酸性土壤中，由于脱硫石膏中还混有少量的CaCO3，会与土壤中的H+反应，从而提高土壤的pH值，会对酸化土壤起到一定的改良作用[18]。

　　脱硫石膏在生产过程中会与含有某些微量元素(Fe、Zn、Mn)的飞灰相结合，从而会对缺少这些元素的土壤起到一定的改良作用。重金属在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，也不能够被微生物所降解，会大量累积在土壤中，也会随食物链进入到生物体中，对生物体造成危害。脱硫石膏施用于重金属污染的土壤中，会吸附土壤中的重金属离子，减少植物所吸收的重金属[5]。所以，可以在重金属污染的土壤中加入脱硫石膏，通过对重金属离子的吸附或(共)沉淀作用，改变金属离子的存在状态，降低其危害性。

　　杨平[5]等人为消除潮滩土壤中的重金属污染，通过土柱淋溶实验，发现使用脱硫石膏后，上层土壤中Pb和Cd的浸出率最高，可有效消除这两种重金属对土壤的污染。童泽军[19]等人在滩涂围垦土壤中施用脱硫石膏，由于石膏的吸附作用，土壤中的重金属含量大大降低，从而降低了土壤的毒性，减少了可被生物利用的重金属;童泽军[20]以滩涂围垦土壤为样本，通过土柱脱硫石膏淋洗的方法，探讨了洗去各类重金属离子的脱硫石膏的最佳施用量。

　　李鸿业[21]发现，脱硫石膏对污染沉积物中的Cd具有很强的固定能力，主要是通过重金属的吸附作用以及沉淀作用，减少其对环境的污染。同样，王瑶[22]等人也研究发现，在Cd的吸附体系中掺杂脱硫石膏，会提高Cd向沉淀化方向转化，降低其对环境的污染。目前，很多研究证明脱硫石膏在处理盐碱地时发挥很大的作用，脱硫石膏施用在盐碱土壤中，会提高土壤中有机质含量，降低土壤的总pH值，而Ca2+会置换土壤中的Na+，降低土壤中的总碱度，有利于植物体的生长[23]。

　　毛玉梅[24]等人发现，在脱硫石膏施用量与滨海滩涂盐碱土壤比例达到一定程度时，盐碱土的改良效果以及在促进植物生长方面达到最佳;贺坤[25]等人发现，在滨海滩涂盐碱地种植旱稻，施用脱硫石膏与不施用脱硫石膏相比，土壤的pH值降低、交换性Na+以及土壤的碱化度显著降低，旱稻的主要根系指标、主要产量指标以及总产量显著提高，改善了农作物的生长环境。

　　同时，脱硫石膏与其他改良盐碱地的措施相结合，对改良盐碱地有更大的效果。许毅[26]等人发现，在改良盐碱地时，同时种植羊草和施用脱硫石膏，会使盐碱地改良的进程大大加快，但是为了避免养分不足，需要施用磷钾肥。李谟志[27]等人发现，在盐碱地上种植燕麦的同时施用脱硫石膏，会在降低土壤盐分的同时提高土壤的养分，二者有一定的交互作用。

　　脱硫石膏还可以与腐殖酸一起改善盐碱地土壤的品质。有研究表明，脱硫石膏与腐殖酸共同施用在盐碱地土壤上，会使土壤的pH值显著降低，同时土壤中的盐分组成也会发生变化，Na+、Cl等土壤的盐碱化指标会降低，有机质、氮等土壤肥力指标会增加。脱硫石膏还可以与微生物菌剂一同施用来改良盐碱土，王金满[28]等人发现二者共同施用与只施用其中一种相比，改良盐碱化土壤的效果更加显著，具有较高的可行性。除此之外，脱硫石膏还可以与生物炭一起用来改善盐碱化土壤，效果也较某单一种更好，对玉米生长所起的作用也更为明显[29];就目前的研究来看，脱硫石膏在改良盐碱土壤时的作用显著，会在降低土壤盐碱度的同时提高土壤的肥力，对土壤的理化性质大大改善，所以，应大力推行用脱硫石膏来治理盐碱地。

　　3展望

　　目前，脱硫石膏大量累积，2014年，中国电力脱硫石膏产量7400万t，但综合利用率却只有72%。利用这些脱硫石膏来改善农业生产以及改良土壤，对废弃物循环利用以及经济的循环发展具有重大意义。脱硫石膏由于其产量大、价格便宜的优点被大量应用于工业建材方面。但是同时，由于其含有植物生长所必需的两种矿质元素钙和硫，能促进植物的生长发育，在促进农业生产方面也有着重要的作用。

　　脱硫石膏在用来改善土壤质量时，施用于重金属污染的土壤，能吸附土壤中的重金属离子以此来减少土地重金属离子的含量;施用于酸性土壤，会提高土壤的pH值，对其有一定的改善作用。脱硫石膏施用在盐碱土壤中，能降低土壤的pH值，并且增加土壤的有机质含量。但是，在农业方面应用脱硫石膏时，应注意脱硫石膏的用量，避免过多施用脱硫石膏，造成土地的盐渍化。脱硫石膏在工业方面研究已经成熟，由于其在农业方面的广泛应用，农业研究将成为主要趋势。因此，在脱硫石膏生产制造应用时应充分重视脱硫石膏的农业研究。

　　参考文献：

　　[1]周至祥.火电厂湿法烟气脱硫技术手册[M].北京：中国电力出版社，2006：13-15.

　　[2]陈小穗，张登频，曾繁陆.脱硫石膏在工业水泥生产中的应用[J].化学工程与装备，2008(6)：79-81.

　　[3]李春情，马丽萍，彭思毅，等.脱硫石膏制备碳酸钙晶体的生长成核过程研究[J].化学工程，2015(5)：6-10.

　　[4]胡翔宇，向秋洁，木志坚.脱硫石膏对稻田CH4释放及其功能微生物种群的影响[J].环境科学，2018(8)：1-11.

　　[5]YANGP，LIX，TONGZ，etal.UseofFlueGasDesulfurizationGypsumforLeachingCdandPbinReclaimedTidalFlatSoil[J].EnvironmentalScienceandPollutionResearch，2016，23(8)：7840-7848.

　　[6]罗成科，肖国举，张峰举，等.脱硫石膏改良中度苏打盐渍土施用量的研究[J].生态与农村环境学报，2009(3)：44-48.

　　[7]潘瑞炽.植物生物学[M].北京：高等教育出版社，2012：35-37.

　　[8]EDUARDOF，CAIRES，RENATOZF，etal.OptimizingNitrogenUseEfficiencyforNo-tillCornProductionByImprovingRootGrowthandCapturingNO3-NinSubsoil[J].Pedosphere，2016，26(4)：474-485.

　　推荐期刊：中国化学工程学报主要栏目：研究论文、传递现象与流体力学、分离科学与工程、反应动力学，催化及化学反应工程、系统工程、热力学和化工数据、生物技术与生物工程、过程技术与产品技术。

　　

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