选煤厂废渣的农业展望

　　摘　要　选煤厂废渣含有丰富的植物生长必需的锌、钼、铜、铁、锰、硼等微量元素，通过田间试验，这些元素具有加速植物细胞物质代谢的作用，既能促进植株茁壮、作物高产，还有增强作物及其果实抗病虫害的功能。
　　关键词　尾矿　洗矸　微量元素　有效量
　　
　　
1　概　　述
　　我国选煤厂排出的废渣，主要有两类，一是粒径小于0.5 mm 的浮选尾矿(简称尾矿)；二是粒径0.5～13 mm的水洗矸石(简称洗矸)。 根据《中国煤炭工业年鉴》(1995年)的资料，我国共有部属选煤厂220 座，年入选原煤2.8亿t，年排尾矿100多万吨，年排洗矸400多万吨。 全国年排500多万吨废渣，年复一年堆放在选煤厂周围， 实为当前我国矿山的一大公害。尾矿和洗矸来自入选原煤的矸石，多为炭质泥岩，夹有少量矿物体。其成份总的可分为无机类和有机类两部分，无机类主要由硅、铝、铁、钙、镁等元素组成，占总量的60%～80%；有机类主要由碳、氢、氧、氮等元素组成，只占20%～40%。同一选煤厂排出的尾矿和洗矸，由于从相同矿井和同一批入选原煤中产出，故其成分基本相同。
　　从作物所需的养分而言，可分为主要养分、次要养分和微量养分3组。而对作物生长发育，果实质量起关键作用的，除了氮、磷、钾主要营养元素外，世界各国越来越重视微量营养元素。众多的营养元素，在尾矿和洗矸中的存在形式，有矿物结晶态，也有呈有机态，还有水溶态和离子代换态。上述形式中，矿物结晶态和部分有机态暂时还不能被作物吸收，称为潜在养分；水溶态和离子代换态则能被作物吸收，称为有效养分。因此，在作物肥料学上，就有全量值和有效量值的概念。
　　微量元素是指目前农业上研究和使用较多的锌、钼、铜、铁、锰、硼等6种元素，这些元素在植株内含量微少，但作用巨大，往往是植物细胞催化系统——酶和辅酶的组成部分，是作物正常发育不可缺少和不可相互替代的。据本研究对我国西南重点选煤厂的分析资料，尾矿和洗矸的氮、磷、钾含量不高，各厂资料除氮素略高于当地土壤的含量外，磷、钾含量均不到土壤中磷、钾量的二分之一。尾矿和洗矸的6种微量元素含量, 丰富而不平衡，变动较大，同一元素有效量，各厂分析资料，有相差数百倍，甚至上千倍的。6种微素有效量和西南耕地主要土壤类型——紫色土含量比较，大多高数倍、数十倍不等。最丰为有效锌，各厂的平均值已为紫色土含量的284倍，最高的火烧铺选煤厂尾矿，竞高达2 713倍。
　　根据国家有关工业废渣用于农业的要求，对农作物危害最大的是重金属元素，如镉、铬、铅、汞、砷等。由于这些元素在含量极微少时就具毒性，而且一经污染就很难分解消失。上述5种有害元素在尾矿和洗矸中的含量，据西南各厂的分析资料是含量微少，按国家有关工业污泥用于农田的污染物控制标准(GB4284-84)， 均在该标准的容许含量范围内。
　　
2　田间试验
　　从1989年到1991年，本研究利用四川广旺矿务局唐家河煤矿选煤厂尾矿，在四川绵阳市郊和旺苍县郊，进行了3年田间试验。由于这次试验为原矿试验，尾矿没有经过理化处理，为了更好地显示肥效，各试验小区尾矿最少投施量采用4 500 kg/ha。试验方案有小区肥效对比和大田产量对比试验，前者是在有代表性农田中选定一块特定的试验区，一般采用4种处理内容，3次重复排列，试验作物有水稻、小麦两种；后者的试验田是在农民的包产田中进行，试验作物有玉米、花生、马铃薯3种。3年计水稻试验3季，平均增产897 kg/ha，增产率12.0％；小麦试验两季，平均增产522 kg/ha，增产率17.0％；玉米试验一季，增产1 147.5 kg/ha，增产率14.2％；花生试验一季，增产540 kg/ha，增产率17.1％；马铃薯亦试一季，增产4 566 kg/ha，增产率25％。
　　利用选煤厂废渣进行农肥试验，除了农作物较大幅度增产外，还有两项十分明显的特点。一是整个试验期内，试验区作物长势旺盛，植株茁壮，尤其是几个主要生态期，试验区和对比区的差距十分明显。二是试验区作物有免疫和抗病虫害的功能，这个功能不仅作物生长期有，就是收获后的果实也有这种功能。
　　
3　试验区作物的生态特征
3.1　苗期的生态特征
　　苗期主要的生态特征有：出苗期提前，出苗率高，出苗后幼苗长势和基本苗数量均优于对比区，尤其是种子直播的作物，这种优势更为明显。如1991年小麦试验田播后17 d统计，麦苗幼叶长势仅一叶半者，以无尾矿的Ⅰ区最多，占总苗四分之一，Ⅱ区最少只占6.8％； 已长成两叶半的幼苗，以Ⅲ区最多，占总苗23.2％，Ⅰ区最少，只占12.9％。幼苗的基本苗数量，也是尾矿投施最多区，发育最快，Ⅳ区比Ⅰ区每亩多2.2万苗(表1)。这种现象说明了选煤厂尾矿能促进种子早出芽，并能改善和加速种子的根系生长。　　

表1　1991 年小麦试验田播后17 d幼苗统计表