基于干旱區(qū)煤礦廢棄物利用的土壤配置及其對(duì)蘇丹草生長(zhǎng)的影響

李昊宇，王 夢(mèng)，李 陽(yáng)，時(shí) 威，麻 浩，王文全

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.國(guó)網(wǎng)能源哈密煤電有限公司大南湖二礦，新疆 哈密 839000；3. 蘭州生多荒漠保護(hù)研究院，甘肅 蘭州 730000)

在露天煤礦開(kāi)采利用過(guò)程中，一方面因形成大面積裸露面和大體量的松散堆體，極易成為當(dāng)?shù)仫L(fēng)沙天氣的物質(zhì)源頭，造成水土流失，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步惡化；另一方面煤礦及其附屬發(fā)電廠產(chǎn)生的廢棄物粉煤灰、火燒石等不僅侵占農(nóng)田，同時(shí)這些廢棄物也會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染空氣；若排入水系統(tǒng)中，會(huì)造成河流的阻塞，其中還可能含有毒有害化學(xué)物質(zhì)，會(huì)對(duì)人體造成傷害。

國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者將粉煤灰與土壤混合配置，如Jayasinghe等[11]用粉煤灰改良日本沖繩縣灰土，提高了當(dāng)?shù)赜筒说漠a(chǎn)量。王海輝等[2]施用粉煤灰多元復(fù)混肥種植水稻，結(jié)果表明粉煤灰多元復(fù)混肥能增加土壤養(yǎng)分，為水稻提供所需的多種營(yíng)養(yǎng)元素，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育，提高水稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益。孫克剛等[3]證實(shí)，用混料法生產(chǎn)的粉煤灰復(fù)混肥使氮、磷、鉀利用率提高，流失率減小。陳孝楊等[4]研究發(fā)現(xiàn)粉煤灰和砂壤土混合后，提高了砂壤土的飽和含水量、田間含水量，以及植物有效水含量。這些研究多為粉煤灰和土壤的混合配置，以改善土壤性質(zhì)、提高作物產(chǎn)量。而新疆戈壁露天煤礦多且面積大，試驗(yàn)區(qū)哈密大南湖煤礦及其附屬火力發(fā)電廠主要的廢棄物有粉煤灰(煤炭燃燒后產(chǎn)物)、火燒石(一種頁(yè)巖，煤礦的伴生產(chǎn)物)、煤矸石等，侵占了大量的土地。項(xiàng)目試驗(yàn)區(qū)為寸草不生的荒漠戈壁，極度干旱，夏季地表溫度極高，土壤重度鹽堿。本研究利用礦區(qū)廢棄物粉煤灰、火燒石結(jié)合當(dāng)?shù)鼗哪猎O(shè)置配方，以期改善土壤理化性質(zhì)、降低夏季地表溫度、減輕“日灼”現(xiàn)象，進(jìn)而提高土壤的保水性能，為植物生長(zhǎng)構(gòu)筑較優(yōu)的微環(huán)境。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)哈密大南湖二礦位于哈密市南約84 km的荒漠戈壁內(nèi)，屬典型的溫帶大陸性干旱氣候，干燥少雨，晴天多，年平均氣溫9.8℃，年降水量33.8 mm，年蒸發(fā)量3 300 mm，無(wú)霜期182 d。春季多風(fēng)、冷暖多變；夏季酷熱、蒸發(fā)強(qiáng)；秋季晴朗、降溫迅速；冬季寒冷、低空氣層穩(wěn)定。日照充足，全年日照時(shí)數(shù)為3 300～3 500 h[5]。土壤為堿性土壤，鹽分組成為氯化物-硫酸鹽。

試驗(yàn)區(qū)寸草不生，植物生長(zhǎng)面臨極其惡劣的環(huán)境條件：極度干旱；夏季極端最高氣溫43℃，地表溫度近70℃，冬季極端最低氣溫-32℃；土壤重度鹽堿，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素極度匱乏；沙塵暴頻發(fā)，瞬間風(fēng)力可達(dá)11級(jí)。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料粉煤灰、火燒石、荒漠土(為0～20 cm的土壤)均采自哈密大南湖二礦及其附屬的火力發(fā)電廠，采樣時(shí)間為2018年5月8日。以FEI Quanta TM FEG場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡(美國(guó)FEI公司)及D8 Advance型粉末X射線衍射儀(Bruker公司)測(cè)得粉煤灰電鏡、XRD圖譜，見(jiàn)圖1?；哪梁头勖夯一纠砘再|(zhì)見(jiàn)表1。

表1 樣品基本理化性質(zhì)

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 配置土硬度試驗(yàn)

將粉煤灰(F)過(guò)60目篩，已過(guò)篩的粉煤灰為細(xì)粉煤灰(FF)，未通過(guò)的為粗粉煤灰(CF)，不做過(guò)篩處理的粉煤灰為原粉煤灰(UF)。

試驗(yàn)采用荒漠土(D)+40%粉煤灰(即荒漠土∶粉煤灰(質(zhì)量比)=60∶40)、荒漠土+20%粉煤灰、荒漠土+10%粉煤灰、荒漠土+5%粉煤灰共4組；各組中，粉煤灰又分為粗粉煤灰、細(xì)粉煤灰、原粉煤灰，共計(jì)12個(gè)處理，每處理重復(fù)3次。各處理及其編號(hào)為：荒漠土+40%原粉煤灰(DUF40)、荒漠土+ 40%粗粉煤灰(DCF40)、荒漠土+40%細(xì)粉煤灰(DFF40)；荒漠土+20%原粉煤灰(DUF20)、荒漠土+20%粗粉煤灰(DCF20)、荒漠土+20%細(xì)粉煤灰(DFF20)；荒漠土+10%原粉煤灰(DUF10)、荒漠土+10%粗粉煤灰(DCF10)、荒漠土+10%細(xì)粉煤灰(DFF10)；荒漠土+5%原粉煤灰(DUF5)、荒漠土+5%粗粉煤灰(DCF5)、荒漠土+5%細(xì)粉煤灰(DFF5)。

將300 g配置土裝入大小相同的恒重后的無(wú)孔杯中，加入100 ml蒸餾水，放置7 d后，用硬度計(jì)(TYD-2，浙江托普儀器農(nóng)科技有限公司)測(cè)量其硬度。

1.3.2 配置土保水性試驗(yàn) 根據(jù)土壤硬度試驗(yàn)結(jié)果，下述試驗(yàn)材料均為荒漠土和原粉煤灰(即未進(jìn)行過(guò)篩處理，下文稱為粉煤灰)。采用荒漠土+40%粉煤灰(DF40)、荒漠土+20%粉煤灰(DF20)、荒漠土+10%粉煤灰(DF10)、荒漠土+5%粉煤灰(DF5)4個(gè)處理，以高8 cm、直徑9 cm的無(wú)孔杯盛裝配置土，每杯混合后的樣品重為300 g。為了分析在荒漠土表面覆蓋火燒石是否能有效降低土壤中水分的蒸發(fā)，另設(shè)4個(gè)處理是在前述4個(gè)處理的配置土表面覆蓋火燒石(即DF40S、DF20S、DF10S、DF5S)，共8個(gè)處理。所覆火燒石厚約3 cm，面積約15～20 cm2，覆蓋面積達(dá)無(wú)孔杯杯口總面積的80%。每處理重復(fù)3次。用分析天平進(jìn)行稱量，先將300 g配置土裝入恒重后的無(wú)孔杯中，測(cè)量杯重；再加入蒸餾水達(dá)配置土最大飽和含水量，記錄杯重，得出加水質(zhì)量。隨后每24 h用分析天平測(cè)量1次杯重，直至杯重不發(fā)生明顯變化為止，共計(jì)11 d，通過(guò)計(jì)算得出每日失水量。失水量及總失水率計(jì)算公式如下：

當(dāng)日累計(jì)失水量(g)

=首日加水后的杯重(g)-當(dāng)日杯重(g)。

總失水率%

選擇總失水率及當(dāng)日累計(jì)失水量較低的2組進(jìn)行層析柱試驗(yàn)。將配置土樣品填入高60 cm、直徑為5 cm的層析柱中，填充750 g配置土并壓實(shí)，自層析柱頂端加入400 ml蒸餾水，記錄通過(guò)層析柱流出的蒸餾水體積及所消耗的時(shí)間。

1.3.3 小區(qū)試驗(yàn) 為了驗(yàn)證配土方案的合理性和有效性，2019年4—8月在大南湖二礦生活區(qū)進(jìn)行小區(qū)試驗(yàn)。挖掘長(zhǎng)1.5 m、寬1 m、深0.3 m的土坑12個(gè)，用配置土填埋土坑，即為種植坑。4個(gè)處理分別是荒漠土(CK)、荒漠土+覆石(DS)、荒漠土+10%粉煤灰(DF10)、荒漠土+10%粉煤灰+覆石(DF10S)。每處理重復(fù)3次。所覆火燒石為大南湖煤礦伴生礦石，選擇的單個(gè)火燒石規(guī)格為厚3～5 cm、面積約300～500 cm2，覆蓋面積為小區(qū)面積的80%。

2019年5月1日種植蘇丹草(Sorghumsudanense(Piper) Stapf.),未覆石處理組采用條播方式，覆石處理組采用撒播方式，先覆石后種草，將種子撒播在石縫中，每個(gè)種植坑播種300粒。每小區(qū)每次澆水量相同，均為5 L，間隔3～12 d，每月澆水4～5次。灌溉水為大南湖二礦生活污水處理廠生產(chǎn)的中水。灌溉后連續(xù)4 d在6∶30及15∶30測(cè)定各小區(qū)土壤含水率和地表溫度。2019年8月4日收割蘇丹草，測(cè)定株高及地上和地下部分生物質(zhì)量(干質(zhì)量)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

土壤含水率用順科達(dá)TR-6D土壤水分測(cè)定儀測(cè)定；地表溫度用福祿克紅外測(cè)溫儀測(cè)定；土壤硬度用托普TYD-2數(shù)顯土壤硬度計(jì)測(cè)定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法[6]、速效磷采用碳酸氫鈉浸提-硫酸鉬銻抗比色法[6]、有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀外加熱法[6]、土壤容重采用環(huán)刀法[6]，測(cè)定方法均參考《土壤農(nóng)化分析》[6]。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

用Microsoft Excel 2016軟件，SPSS 19.0軟件、Origin 2017軟件進(jìn)行分析、畫圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 配置土的硬度

荒漠土與不同比例粉煤灰混合處理硬度結(jié)果見(jiàn)圖2。未混合處理的各物質(zhì)硬度從大到小的順序是荒漠土>細(xì)粉煤灰>原粉煤灰>粗粉煤灰?；哪劣捕茸畲?，與粉煤灰差異顯著(p<0.05)；原粉煤灰、粗粉煤灰、細(xì)粉煤灰其硬度相對(duì)較小，且不同粒徑粉煤灰之間硬度差異不顯著(p>0.05)。

各配置土樣硬度從大到小順序?yàn)椋?%粉煤灰+荒漠土>10%粉煤灰+荒漠土>20%粉煤灰+荒漠土>40%粉煤灰+荒漠土，可見(jiàn)在土壤中添加粉煤灰越多，土壤硬度越小?；哪?40%原粉煤灰硬度最小，且與5%、10%粉煤灰的處理差異顯著(p<0.05)。但是，在荒漠土中添加10%、20%原粉煤灰與荒漠土相比也可顯著降低荒漠土的硬度(p<0.05)。

在混合處理中，每組處理的硬度的順序都相同，即粗粉煤灰+荒漠土>細(xì)粉煤灰+荒漠土>原粉煤灰+荒漠土。原粉煤灰+荒漠土硬度最小。鑒于此，下述試驗(yàn)所用粉煤灰均未進(jìn)行過(guò)篩處理。

2.2 配置土的保水性

配置土保水性結(jié)果見(jiàn)圖3。未覆石處理組中荒漠土+20%粉煤灰、荒漠土+10%粉煤灰2個(gè)處理的當(dāng)日累計(jì)失水量最低，且相差不大；在覆石處理組中荒漠土+10%粉煤灰處理當(dāng)日累計(jì)失水量最低。覆石處理組當(dāng)日累計(jì)失水量均低于未覆石處理組。

圖4為配置土表面覆石與未覆石處理組總失水率。由圖4可以看出，無(wú)論在荒漠土中添加粉煤灰的量為多少，覆石處理均顯著降低土壤的總失水率(p<0.05)。覆石處理組失水率僅為未覆石處理組的43.8%～58.8%，其中荒漠土+10%粉煤灰+覆石總失水率最低?？梢?jiàn)土壤表面覆蓋火燒石對(duì)土壤保水起改良作用，這是因?yàn)楸砻娓采w火燒石可以顯著降低土壤中水分的蒸發(fā)。

由表2可知，從流出體積來(lái)看，層析柱試驗(yàn)中荒漠土+10%粉煤灰和荒漠土+20%粉煤灰的配置土差異不大，均多于荒漠土(CK)，但是其流出時(shí)間顯著高于荒漠土(CK)，流出速率顯著低于荒漠土(CK)(p<0.05)。這可能是因?yàn)榉勖夯业奶砑咏档土嘶哪恋娜葜?，增加了其孔隙度，從而改變了荒漠土的?dǎo)水、保水性。

表2 層析柱試驗(yàn)結(jié)果

適宜的土壤緊實(shí)度有利于種子萌發(fā)、植物生長(zhǎng)，但由于試驗(yàn)地地處荒漠戈壁灘，沙塵暴頻發(fā)，土壤硬度過(guò)小易使表層土成為沙暴的來(lái)源。因荒漠土本身為堿性，pH為8.62，而粉煤灰堿性更強(qiáng)，pH為9.63，粉煤灰添加量多會(huì)加劇土壤的堿性。因此盡管荒漠土+40%粉煤灰土壤硬度最小，但并非最佳選擇?；哪?10%粉煤灰的處理可以顯著降低荒漠土硬度；荒漠土+10%粉煤灰+覆石處理可顯著降低土壤失水率。綜上所述，小區(qū)試驗(yàn)選擇的是“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”處理方式。

2.3 配置土對(duì)蘇丹草生長(zhǎng)的影響

為了驗(yàn)證上述土壤配置方案的有效性，2019年4—8月在大南湖二礦生活區(qū)進(jìn)行了小區(qū)試驗(yàn)，種植了蘇丹草。對(duì)“荒漠土”小區(qū)和“荒漠土+10%粉煤灰”小區(qū)表層土(0～20 cm)進(jìn)行采樣，分析其理化性質(zhì)。

從表3可知，“荒漠土+10%粉煤灰”小區(qū)的土壤硬度顯著低于荒漠土(CK)，降低5.94 kg·cm-2。粉煤灰的添加增大了土壤孔隙度，使“荒漠土+10%粉煤灰”小區(qū)土壤容重顯著低于荒漠土(CK)。由于粉煤灰pH值高于荒漠土，添加10%粉煤灰顯著增加小區(qū)土壤的pH；堿解氮顯著降低；速效磷顯著增加(p<0.05)，其增加量為5.19 mg·kg-1；有機(jī)質(zhì)含量高于荒漠土，但未達(dá)到顯著水平(p>0.05)。

表3 小區(qū)配置土理化性質(zhì)

表4顯示了2019年 5月1日 灌溉后連續(xù)4 d土壤含水率變化。從表4可知，隨著時(shí)間的推移，由于土壤水分的蒸發(fā)，土壤含水率持續(xù)降低，未經(jīng)任何處理的荒漠土(CK)含水率在第4天清晨?jī)H為2.93%。“荒漠土+10%粉煤灰”小區(qū)在灌溉后第1天土壤含水率低于CK，但從第2天下午起略高于CK，至第4天清晨?jī)H為4.23%，但是高于CK；土壤表面覆石后顯著提高了土壤含水率，特別是“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”處理，石縫中在第4天清晨土壤含水率仍有10.17%，與CK相比含水率增加5.93%～10.84%?？梢?jiàn)在荒漠土添加10%粉煤灰并且進(jìn)行覆石處理在保水方面效果顯著。

表4 小區(qū)土壤含水率分析/%

從表5可知，“荒漠土+覆石”小區(qū)石縫中地表溫度與荒漠土(CK)裸地溫度相比存在溫度差。在第1～4天的清晨6∶30，石縫中地表溫度略高于裸地溫度，其溫度差約為2℃～3℃；而在下午15∶30，則顯著低于裸地溫度，兩者相差2.37℃～11.57℃。從第2天起，“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”小區(qū)石縫中地表溫度均顯著低于荒漠土(CK)裸地溫度，且隨著灌溉后時(shí)間的推移，下降程度更加顯著。特別是7月3日(D3)15∶30“荒漠土+10%粉煤灰”小區(qū)，當(dāng)裸地表溫度達(dá)到60.27℃時(shí)，“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”小區(qū)石縫里溫度僅為46.80℃，降低了13.47℃。總體看來(lái)，在第1～3d的下午15∶30 ，“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”小區(qū)石縫中地表溫度與荒漠土(CK)裸地溫度相比下降2.07℃～12.57℃。

表5 小區(qū)土壤地表溫度分析(7月1日—4日)/℃

另一方面，覆石小區(qū)晝夜溫差小于未覆石小區(qū)。以D3為例，“荒漠土+10%粉煤灰”小區(qū)6∶30與15∶30地表溫差高達(dá)35.60℃，而“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”小區(qū)石縫處地表溫差為20.53℃，兩者相差15.07℃?！盎哪?10%粉煤灰+覆石”小區(qū)與荒漠土(CK)相比，晝夜溫差減少了4.54℃～14.17℃。

各處理小區(qū)蘇丹草出苗率和長(zhǎng)勢(shì)分析見(jiàn)表6。從出苗率來(lái)看，添加10%粉煤灰以及土壤表面覆石均提高了蘇丹草的出苗率，但與荒漠土(CK)相比差異不顯著。這可能與該處理方式降低了土壤硬度、提高了土壤含水率有關(guān)。

表6 各處理小區(qū)蘇丹草出苗率和長(zhǎng)勢(shì)分析表

植物株高分析結(jié)果顯示：荒漠土+10%粉煤灰+覆石>荒漠土+10%粉煤灰>荒漠土+覆石 >荒漠土(CK)；地上部生物量分析結(jié)果顯示：荒漠土+10%粉煤灰+覆石>荒漠土+覆石>荒漠土+10%粉煤灰>荒漠土(CK)，并且均差異顯著(p<0.05)。其中，荒漠土+10%粉煤灰+覆石是株高和地上部生物量最大的處理，顯著高于荒漠土(CK)，其株高是CK的1.9倍，地上生物量是CK的5.9倍。從地下生物量來(lái)看，荒漠土+10%粉煤灰+覆石≈荒漠土+覆石>荒漠土+10%粉煤灰>荒漠土(CK)，覆石處理均顯著高于未覆石處理(p<0.05)，其地下部生物量是CK的2.7倍。

圖5顯示了各處理小區(qū)蘇丹草長(zhǎng)勢(shì)，照片攝于2019年7月2日。圖5A是荒漠土上蘇丹草長(zhǎng)勢(shì)，可見(jiàn)植株稀疏、矮小，部分植株已經(jīng)枯萎；土壤鹽漬化嚴(yán)重。長(zhǎng)勢(shì)最好的是荒漠土+10%粉煤灰+覆石(圖5D)，不僅出苗率較高，而且植株生長(zhǎng)旺盛，土壤表面鹽漬斑較少，與CK相比優(yōu)勢(shì)顯著?？梢?jiàn)“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”是有效的保水配方。這是因?yàn)樘砑臃勖夯姨岣吡怂傩Я缀陀袡C(jī)質(zhì)含量，覆石處理有效涵養(yǎng)了土壤水分。由于蘇丹草的種子播撒在石縫里，植株生長(zhǎng)于石縫中，在試驗(yàn)地夏季極端高溫干旱的環(huán)境條件下，石縫構(gòu)成的微環(huán)境溫度顯著低于裸地溫度且土壤含水量較高，植株生長(zhǎng)條件顯著好于裸地；晝夜溫差較小，避免了溫度驟升驟降給植物帶來(lái)的傷害。

3 討 論

本試驗(yàn)旨在通過(guò)干旱區(qū)煤礦及其煤電廠廢棄物粉煤灰、火燒石配合當(dāng)?shù)鼗哪?，為植物生長(zhǎng)構(gòu)筑優(yōu)于其原生態(tài)的微環(huán)境。粉煤灰粒細(xì)質(zhì)輕、多孔松散、比表面積大、活性基團(tuán)較多且吸附能力較強(qiáng)[7]，能夠促進(jìn)土壤顆粒的團(tuán)聚作用。荒漠土在未經(jīng)改良的情況下，硬度較大，其有機(jī)質(zhì)含量較低。在粉煤灰和荒漠土混合過(guò)后，改變了土壤容重，使土壤結(jié)構(gòu)疏松，粉煤灰所占的比例越大，其土壤硬度越小[8-10]，說(shuō)明粉煤灰對(duì)于土壤的硬度有著明顯的改善。

粉煤灰與荒漠土混合后，能夠改善土壤的孔隙狀況，增大了土壤的吸水性。Malaya和趙亮等[11-12]發(fā)現(xiàn)，由于粉煤灰的添加改變了荒漠土孔隙分布狀況，造成總孔隙度減少和毛管孔隙比例升高，而孔隙分布狀況的變化又致使土壤毛管力增強(qiáng)和重力作用減弱，因而造成土壤交界面上下層土壤對(duì)水分吸持能力明顯不同，土壤水分可以更加有效地貯存在交界面上層的粉煤灰改良層。劉莉等[13]研究也提到：正因?yàn)榉勖夯业奶厥庑螒B(tài)和微觀結(jié)構(gòu)，粉煤灰具有良好持水和蓄水功能，水多時(shí)孔洞可以蓄水，水分少時(shí)由于其連通性、毛細(xì)管作用，儲(chǔ)存的水又可以釋放出來(lái)，因而其保水性具有持續(xù)性。盡管粉煤灰主要為玻璃質(zhì)，但從爐膛出來(lái)的原灰表面有大量的 Si-O-Si鍵，經(jīng)與水作用后，顆粒表面將出現(xiàn)大量的羥基，使其具有明顯的親水性。二者按照適當(dāng)比例混合后可以提高土壤保水性能，同時(shí)保證其透氣性，有助于作物生長(zhǎng)[14]。

有學(xué)者發(fā)現(xiàn)粉煤灰成分中含有較多的有機(jī)質(zhì)，從而在量上增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，使得土壤結(jié)構(gòu)得到改善，有效地提高土壤自身的氮、磷、鉀 等微量元素含量[15-19]。粉煤灰也同時(shí)影響農(nóng)作物的氮化作用和硝化作用，粉煤灰摻入耕作層使植物中氮含量增加[20]。王長(zhǎng)磊[21]利用粉煤灰改良土壤，以不同覆土厚度下的小麥生物量為研究指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)粉煤灰的添加可以補(bǔ)充土壤微量元素，增加土壤營(yíng)養(yǎng)成分，達(dá)到農(nóng)作物增產(chǎn)的效果，其營(yíng)養(yǎng)狀況在0～38 cm的土層處有顯著改善。本試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，添加10%粉煤灰使得土壤速效磷顯著增加(p<0.05)，有機(jī)質(zhì)含量高于荒漠土，植物長(zhǎng)勢(shì)較好。

在同等灌溉條件下，以3種配置土處理方式種植蘇丹草，從出苗率、株高、地上生物量、地下生物量等方面看，均優(yōu)于不加處理的荒漠土(CK)，特別是“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”處理，長(zhǎng)勢(shì)顯著好于其他處理及CK。通過(guò)地表溫度、土壤含水率測(cè)定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤表面覆蓋火燒石有效地減少了水分蒸發(fā)量。這是因?yàn)橥寥罍囟茸兓。欣诟瞪L(zhǎng)，降低蒸騰效率，減少覆蓋區(qū)內(nèi)水分無(wú)效損耗。孫穎等[22]的研究也驗(yàn)證了覆石能降低土壤表層和深層溫度，但愈接近表層降溫效果愈顯著?；馃采w的作用在于調(diào)節(jié)土壤溫度和水分、促進(jìn)養(yǎng)分分解，并有效地保護(hù)植物根部，減輕陽(yáng)光直射而產(chǎn)生“日灼”傷害，減輕沙暴對(duì)植株根部的侵蝕。對(duì)比傳統(tǒng)的保墑促苗方式如覆蓋農(nóng)膜、覆蓋草簾等[23-25]，覆石法更適于在干旱、高溫、多風(fēng)的地區(qū)用于綠化。其優(yōu)勢(shì)在于：一是取材方便，粉煤灰和火燒石均為干旱區(qū)煤礦及其發(fā)電廠的廢棄物，成本極低；二是火燒石是天然的石材，不會(huì)像地膜那樣對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染[26]；三是利于抵御大風(fēng)等惡劣天氣條件。

由此可見(jiàn)，“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”實(shí)為一種有效的保水、促苗配土方式，且實(shí)施方式簡(jiǎn)便易行。但在實(shí)施過(guò)程中，由于噴灌和滴灌等灌溉方式不可避免地會(huì)將水分淋在火燒石表面而造成水分損失，建議采用滲灌的方式，將水管埋入覆石層地下10～15 cm處，并注意控制灌溉水量，以浸潤(rùn)土壤為度，這樣既可提供植物所需水分，也不會(huì)對(duì)土壤表層以下的鹽殼層造成淋溶破壞，從而避免土層坍塌的現(xiàn)象出現(xiàn)。栽種的植物以耐旱耐鹽堿植物為宜。

4 結(jié) 論

1)在荒漠土中添加粉煤灰可降低土壤的硬度?！盎哪?40%粉煤灰”的配置土硬度最小，但“荒漠土+10%粉煤灰”、“荒漠土+20%粉煤灰”也可顯著降低荒漠土的硬度(p<0.05)。

2)土壤表面覆蓋火燒石能夠防止水分的蒸發(fā)，顯著降低了土壤的失水率。各處理中以“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”保水性能最佳。

3)通過(guò)小區(qū)試驗(yàn)種植蘇丹草，結(jié)果表明：“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”小區(qū)，由石縫構(gòu)成了蘇丹草生長(zhǎng)的微環(huán)境，在澆水后第4天6∶30土壤含水率仍有10.17%，是荒漠土(CK)含水率的3.46倍；15∶30時(shí)地表溫度顯著低于裸地溫度，晝夜溫差小。蘇丹草長(zhǎng)勢(shì)顯著好于荒漠土(CK)，其株高是CK的1.9倍，地上生物量是CK的5.9倍，地下生物量是CK的2.7倍。

綜上所述，“荒漠土+10%粉煤灰+覆石”處理為植物生長(zhǎng)構(gòu)筑了優(yōu)于其原生態(tài)的微環(huán)境，是一種有效的保水、促苗配土方式。