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摘要
煤矸石是煤炭开采过程中产生的废弃物,而制备生态基质是消纳煤矸石储量的重要途径。以煤矸石为原料,搭配不同有机原料,经过混合堆制后得到不同理化性质的生态基质。采用3因素4水平正交试验,研究煤矸石粉碎粒径(A)、煤矸石含量(B)及添加堆肥种类(C)对生态基质产品的肥力影响,并采用高羊茅盆栽试验进行验证。通过测定生态基质理化性质及植物生长的12个肥力相关特征指标,并对其进行极差分析与方差分析,检验各配方间的差异显著性。主要研究结果如下:(1)基质营养组成方面,煤矸石粒径、煤矸石含量以及堆肥种类均显著影响(P<0.05)其养分含量。综合考虑有机质、总氮、总磷指标以及经济原则,认为C4A2B2(40%污泥堆肥搭配60%大粒径煤矸石)方案,在3项指标上都达到了较优水平。煤矸石粒径越小,越利于养分释放;煤矸石含量越高,养分含量就越少;污泥堆肥营养物质丰富,加入基质中,能提高基质养分含量,但是添加污泥同时会增大基质中重金属总量。(2)基质粒径组成中,粘粒含量受煤矸石粒径、堆肥种类显著影响(P<0.01);砂粒和粉粒含量则只受堆肥种类显著影响(P<0.05)。粘粒含量最高的最优选方案为C4A3B4(20%污泥堆肥搭配80%中粒径煤矸石),而砂粒含量最高的最优选配方为C1A3B4(20%植物堆肥搭配80%中粒径煤矸石)。煤矸石粒径越小,基质粘粒含量越高;污泥堆肥能显著提高基质粘粒百分比,有利于保水保肥;植物堆肥则能提高砂粒占比,有利于透水透气。(3)植物生长方面,高羊茅发芽率及地上生物量积累随基质中煤矸石占比的增加而下降,或与煤矸石重金属含量高但营养元素少有关。然而,地上、地下生物量都受添加堆肥种类显著影响(P<0.01)。根据各组生态基质栽培的高羊茅生长表现,认为使用配方B1C1A1(50%植物堆肥搭配50%极大粒径煤矸石)能达到最大的发芽率,而使用配方B2C1A1(40%植物堆肥搭配60%极大粒径堆肥)则在总生物量积累上能达到最优。添加植物堆肥的基质对高羊茅的总生物量积累最有利。
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