全 文 ：第 51 卷 第 5 期
2 0 1 5 年 5 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 51，No. 5
May，2 0 1 5
doi:10．11707 / j．1001-7488．20150502
收稿日期: 2014 － 08 － 11; 修回日期: 2015 － 04 － 06。
基金项目: “十二五”农村领域国家科技计划(2011BAD38B0103) ; 河北省科技计划项目(12236726D) ;河北省林木种质资源与森林保护
重点实验室。
* 李玉灵为通讯作者。
掺土和施肥对铁尾矿基质理化性质及油松、
樟子松幼苗生长的影响*
张宝娟 郭耸松 李继泉 李玉灵
(河北农业大学 保定 071000)
摘 要: 【目的】砂寻求最合理的铁尾矿基质改良措施，为铁尾矿土壤改良与植被恢复提供理论依据。【方
法】通过铁尾矿砂与无机肥、有机肥和土壤的不同配比处理的盆栽试验，研究不同改良方法对尾矿基质理化
性质及油松和樟子松幼苗生长的影响。【结果】随无机肥施肥比例增加，铁尾矿土壤密度、田间持水量、毛管
持水量、饱和持水量和总孔隙度与 100% 尾矿砂处理均无明显差异 ; 随着有机肥施用量增加，田间持水量、毛
管持水量、饱和持水量及总孔隙度均明显增大，土壤密度呈下降趋势，其中 10% 猪粪施肥配比与 100% 尾矿
砂处理差异显著 ( P ＜ 0. 05) ; 随着掺土量增加，铁尾矿土壤密度逐渐降低，而田间持水量、毛管持水量、饱和
持水量逐渐升高，掺土比例达到 75% 时，除了田间持水量，其他指标均与 100% 尾矿砂处理差异达到显著水
平 ( P ＜ 0. 05)，电导率和土壤阳离子交换量、全氮全磷全钾养分含量、碱解氮、速效磷和速效钾含量均随施肥
与掺土比例的增加而显著增大;10% 猪粪施肥配比处理的全氮、全磷含量最大，分别是 100% 尾矿砂处理的
6. 38 和 3. 33 倍，碱解氮、速效磷和速效钾含量分别是 100% 尾矿砂处理的 5. 78，12. 5 和 4. 32 倍 ; 随掺土比
例增大，尾矿中全磷含量减小，而掺土后全钾含量显著增高 ; 掺土比例达到 25% 时，速效养分含量开始明显
提升，客土处理达到最大值 (78. 41，44. 43 和 58. 67 mg·kg － 1 ) ; 施 5% 比例的有机肥和添加无机肥 NH4 NO3
1. 76 g、KH2 PO4 0. 88 g 的混合处理的速效养分含量与单纯施 5% 比例猪粪的单因子处理差异不明显 ; 掺土
比例 25% 和添加无机肥 NH4 NO3 1. 76 g、KH2 PO4 0. 88 g 混合处理的速效养分含量也和掺土比例 25% 的单因
子处理无显著差异 ;掺土和施加无机肥会促进油松和樟子松幼苗的生长，施有机肥则会抑制它们的生长，相
同处理情况下，油松较樟子松出苗率高、生长情况好。【结论】有机肥对铁尾矿基质的理化性质、全效养分含
量和速效养分含量都有显著的改善作用，掺土处理对提高碱解氮、速效钾含量作用明显，但有机肥与无机肥、
掺土与无机肥的混合配比对提升速效养分的效果不明显。不同处理对油松和樟子松的生长也会有不同程度
的影响，表现为掺土和施加无机肥促进 2 树种生长，施加有机肥抑制 2 树种生长 ; 在相同的处理情况下，油松
比樟子松的生长要好，更适合作为铁尾矿废弃地修复树种。
关键词: 铁尾矿; 改良措施; 基质理化性质; 植被恢复
中图分类号: S158. 3 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2015)05 － 0012 － 09
Effects of Mixing Soil and Applying Fertilizer Measures on Physicochemical
Properties of Iron Tailings and Growth of Pinus tabulaeformis
and Pinus sylvestris var． mongolica Seedlings
Zhang Baojuan Guo Songsong Li Jiquan Li Yuling
(Agricultural University of Hebei Baoding 071000)
Abstract: 【Objective】The aim of this study was to find the most reasonable improvement measures for iron tailings to
improve its suitability for growing Pinus tabulaeformis and Pinus sylvestris var． mongolica，in order to provide a theoretical
basis for soil improvement and vegetation restoration for iron tailing． 【Method】Application of inorganic fertilizer，organic
fertilizer (pig manure) and addition of soil were taken as measures for improving substrate of the iron tailing，pot experiment
with treatments of application of different proportions of inorganic fertilizer and organic fertilizer，and addition of soil to the
iron tailings was established to study the influences of different improvement methods on physicochemical properties of the
第 5 期 张宝娟等: 掺土和施肥对铁尾矿基质理化性质及油松、樟子松幼苗生长的影响
iron tailings and the growth of seedlings of P． tabulaeformis and P． sylvestris var． mongolica． 【Ｒesult】With increase of the
proportion of inorganic fertilizer，the soil density，field water-holding capacity，capillary water-holding capacity，saturation
water-holding capacity and total porosity were not significantly different from those of 100% tailing used as the control． With
increase of the proportion of organic fertilizer，the field water-holding capacity，capillary water-holding capacity，saturation
water-holding capacity and total porosity showed a trend of obvious increase，soil density showed a trend of decrease，but
significant difference (P ＜ 0． 05) was found between the treatment of application of 10% proportion of pig manure and the
treatment of 100% tailing． With the increase of soil proportion，the soil density was decreased gradually，while the field
water-holding capacity，capillary water-holding capacity and saturation water-holding capacity increased gradually． All the
parameters ( except the field water-holding capacity) reached the significant level (P ＜ 0． 05) of difference between the
treatments and the 100% tailing when the proportion of soil addition reached 75% ． All of the electrical conductivity，soil
cation exchange capacity and the contents of total nitrogen，total phosphorus，total potassium，available nitrogen，available
phosphorus and available potassium increased significantly with the increase of the proportion of application of fertilizers and
soil． The application of 10% pig manure had the largest content of total nitrogen and total phosphorus，6． 38 and 3． 33 times
respectively of those of the 100% tailing，and the contents of available nitrogen，available phosphorus and available
potassium were 5． 78，12． 5，and 4． 32 times respectively of those of the 100% tailing． The content of total phosphorus
decreased as the increase of the proportion of soil addition，and the total potassium content in the treatment of soil addition
was significantly higher than that in the tailing． The content of available nutrients became obviously improved when the
proportion of soil addition reached 25%，reaching the maximum values (78． 41，44． 43，and 58． 67 mg·kg － 1) ． There was no
significant difference in the contents of available nutrients between the treatment of application of 5% proportion of organic
fertilizer together with inorganic fertilizers of 1. 76 g NH4 NO3 and 0. 88 g KH2 PO4 and the treatment of application of 5%
proportion of pig manure． Similarly，the contents of available nutrients of the treatment of 25% proportion of soil addition
together with application of inorganic fertilizers of 1． 76 g NH4NO3 and 0． 88 g KH2PO4 were not significantly different from
the treatment of only 25% proportion of soil addition． The growth of P． tabulaeformis and P． sylvestris var． mongolica was
promoted by the addition of soil and application of inorganic fertilizers，however application of organic fertilizer could inhibit
the growth． Under the same condition，the growth and the survival rate of P． tabulaeformis were better than that of P．
sylvestris var． mongolica【Conclusion】In summary，application of organic fertilizer can significantly improve the physical
properties，contents of total nutrients and available nutrients of the iron tailings，and addition of soil had significant
influence on contents of alkali hydrolyzable nitrogen and available potassium，but application of organic and inorganic
fertilizers together，and addition of soil and applications of inorganic fertilizer together did not significantly improve the
content of available nutrients． There were different effects of different treatments on the growth of P． tabulaeformis and P．
sylvestris var． mongolica，addition of soil and application of inorganic fertilizers could promote the growth，but application of
organic fertilizers could inhibit the growth; under the same condition，P． tabulaeformis was better than P． sylvestris var．
mongolica in growth，more suitable for restoration of wasteland of iron tailings．
Key words: iron tailings; improvement measures; physical and chemical properties of substrate; vegetation restoration
铁尾矿是土壤元素匮乏、生物生境丧失的特殊
立地类型，也是植被恢复的困难立地类型之一
(Leishman et al．，1998; Leck et al．，1989; Levin，
1990)。未经处理或再利用的尾矿不仅占用大量土
地、污染环境，而且破坏生物多样性 (林惠琴等，
2004; Luan et al．，1992; 宋书巧等，2001)，因此对
于铁尾矿的生态治理一直是人们关注的焦点
(Skousen et al．，1990; 王艳超等，2008)。国外的铁
尾矿废弃地生态恢复技术研究起步较早，我国虽起
步稍晚，但发展较快。杨修等(2001)提出了尾矿植
被恢复与重建的 3 种模式: 植被恢复演替、土壤生
物改良及客土复垦。孙羽丰等 (2007)利用盆栽正
交试验研究尾矿掺土、施有机肥、添加矸石及粉煤灰
等不同改良措施对尾矿基质 pH 值和速效养分含量
的影响，发现掺土或施有机肥的效果最明显。张烨
等(2008)以紫花苜蓿 (Medicago sativa)为材料，以
铁尾矿砂为盆栽土壤基质，按体积比例分别在铁尾
矿砂中添加 5%，10%和 20%比例的蚯蚓粪，发现尾
矿砂中添加 10% 比例的蚯蚓粪最适宜紫花苜蓿生
长。王岩等 (2012)指出，在铁尾矿地上引进耐贫
瘠、具有固氮作用的植物种类不仅对铁尾矿具有改
良作用，而且可提高当地物种多样性，实现铁尾矿的
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林 业 科 学 51 卷
全面治理。李晓莹等(2014)研究结果表明，常绿针
叶灌木沙地柏(Sabina vulgaris)在尾矿基质保水、深
层改良方面作用显著，而且对尾矿区冬季景观改善
有特殊意义。可见，铁尾矿基质改良和植物选择均
为实现尾矿生态修复的关键技术(王丽艳等，2011;
高杰等，2012)。本研究以河北迁安铁尾矿砂为盆
栽土壤基质，通过油松(Pinus tabulaeformis)和樟子
松(Pinus sylvestris var． mongolica)的盆栽试验，探讨
施无机肥、有机肥和掺土对铁尾矿基质理化性质的
改良作用及其对油松、樟子松幼苗生长的影响，分析
油松、樟子松在铁尾矿基质下的生长适应性，以期寻
求最合理的改良措施，提高油松、樟子松在铁尾矿造
林的可行性，为铁尾矿基质改良与植被恢复提供理
论依据。
1 研究区概况
本研究使用的铁尾矿砂取自唐山迁安市马兰庄
镇(118°29—118°56 E，39°51—40°51N)，马兰庄
镇位于河北省东部，地处燕山南麓，滦河岸边，京、
津、唐、秦腹地，总面积 1 208 km2，北部为低山丘陵
地，南部为平原沙地。气候属暖温带大陆性季风气
候，春季干燥多风，夏季闷热多雨，秋季昼暖夜凉，冬
季寒冷少雪。年均气温 10. 1 ℃，极端最高气温
38. 9 ℃，极端最低气温 － 28. 2 ℃，昼夜温差 5. 4 ～
15. 6 ℃，年日照 2 675. 3 h，全年无霜期 168 天，年均
降水量 722 mm。境内植物稀少，草本以狗尾草
(Setaria viridis)、猪毛菜 ( Salsola collina)、猪毛蒿
(Artemisia scoparia)、抱茎苦荬菜 ( Ixeris sonchifolia)
和灰绿藜(Chenopodium glaucum)为主; 乔木以当地
乡土树种桑树 ( Morus alba ) 和紫穗槐 ( Amorpha
fruticosa)为主。马兰庄镇矿产资源丰富，镇域铁矿
石总贮量达 10 亿 t，有包括首钢在内的多个中大型
企业坐落境内。尾矿质地为沙质，结构松散、养分
贫瘠。
2 研究方法
2. 1 试验材料
盆栽试验在河北农业大学西校区试验场内进
行。无机肥选用铵态硝态氮肥硝酸铵(NH4NO3，含
氮量约 35% ) 和高效磷钾复合肥磷酸二氢钾
( KH2PO4，含 氧 化 钾 34. 61%，五 氧 化 二 磷
52. 16% )。有机肥采用学校附近某养猪场的猪粪
(已腐熟)。所掺土壤取自校内试验场，土壤质地为
中壤土，＜ 0. 001，0. 001 ～ 0. 005 和 0. 005 ～ 0. 01 mm
的黏粒含量分别为 16. 968%，10. 637%和 8. 577% ;
0. 01 ～ 0. 05，0. 05 ～ 0. 25 和 0. 25 ～ 1 mm 的砂粒含
量分别为 43. 534%，20. 121% 和 0. 163%。植物材
料选用抗瘠薄、抗逆耐寒性强的油松和樟子松，供试
种子购于保定市富奥种子有限公司。
2. 2 试验设计
在试验场内选择一处通风良好、光照充足的空
旷地，以无机肥、土壤和猪粪为配比材料(Borgegard
et al．，1989)，按照不同比例分别与尾矿砂混合，其
中无机肥处理 (Ⅱ和Ⅲ)按添加 NH4NO3 1. 76 g、
KH2PO4 0. 88 g 和 NH4NO3 3. 52 g、KH2PO4 1. 76 g
的 2 个施肥水平量与尾矿砂混合; 掺土处理(Ⅳ，Ⅴ
和Ⅵ)分别按照 25%土壤和 75%尾矿砂、50%土壤
和 50%尾矿砂、75%土壤和 25%尾矿砂的质量比例
混合，共计 3 个掺土比例处理; 施猪粪处理(Ⅷ，Ⅸ
和Ⅹ)分别按照 1%猪粪和 99%尾矿砂、5%猪粪和
95%尾矿砂、10%猪粪和 90%尾矿砂的质量比例混
合; 为了探讨无机肥与掺土的复合改良效应和无机
肥与有机肥的混合改良作用，设计了 25% 土壤与
75%尾矿砂混合的基础上添加无机肥 NH4NO3 1. 76
g、KH2PO4 0. 88 g 的复合处理(Ⅺ)，5%猪粪与 95%
尾矿砂混合的基础上添加无机肥 NH4NO3 1. 76 g、
KH2PO4 0. 88 g 的复合处理(Ⅻ)。另外，以 100%尾
矿砂(裸尾矿Ⅰ)和 100%土壤(客土Ⅶ)作为对照，
共计每个树种不同配比试验处理 12 个，每个处理 3
次重复。混合土样分别混匀后装盆，每盆装混合土
样 5 kg，盆口面积为 0. 176 m2，盆内分别均匀播入
100 粒经过预处理的油松或樟子松种子，共计油松、
樟子松盆栽各 36 盆。为保证种子充分发芽和正常
生长，播种前油松采用温水浸种快速催芽，当 70%
以上种子裂嘴时即行播种; 樟子松进行沙藏处理，
并消毒杀菌，待 60%以上种子咧嘴后开始播种。出
苗期间适时遮荫浇水。
2. 3 尾矿基质理化性质测定
2012 年 9 月 22 日(植物收获时)分别用铝盒、
环刀、土壤袋采集一定量的盆栽土样，带回实验室。
铝盒、环刀的土样用来测定尾矿基质物理性质; 土
壤袋的土样用来测定尾矿基质化学性质。土壤密
度、总孔隙度和持水量采用环刀法测定 (中国科学
院南京土壤研究所，1978)。
将土壤袋采集的土样放于室内，阴干，过 2 mm
筛备用。电导率采用水土比 5 ∶ 1浸提，电导法测定
水溶性盐总量，阳离子交换量采用 EDTA － 铵盐快
速法测定，全氮含量采用浓硫酸消煮，半微量凯式定
氮法测定; 全磷含量采用浓硫酸消煮，钼蓝比色法
测定; 碱解氮含量采用碱解扩散法测定; 速效磷含
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第 5 期 张宝娟等: 掺土和施肥对铁尾矿基质理化性质及油松、樟子松幼苗生长的影响
量采用 0. 5 mol·L － 1 NaHCO3 浸提钼蓝比色法测定;
有效钾含量采用 2 mol·L － 1 HNO3 溶液浸提 － 火焰
光度法测定(鲍士旦，2002)。
2. 4 植物出苗情况调查
2012 年 5 月底进行播种，播种后第 2 日开始记
录种子的出苗时间和数量，直至不再有新的种子出
苗，计算此时的种子出苗率。
2. 5 植物生长和生物量调查
2012 年 9 月中旬，植物停止生长，测定植物株
高并记录株数，之后分别将植物地上、地下部分取
出，并用封口袋包装编号，带回实验室，经过杀青、烘
干处理后，称其干质量，计算生物量。
2. 6 数据处理
采用 Microsoft Office Excel 2003 和 SPSS V 19. 0
软件进行数据分析。
3 结果与分析
3. 1 不同改良措施对铁尾矿基质物理性质的影响
表 1 为不同处理下铁尾矿基质的物理性质。
在无机肥不同施肥比例的处理中，铁尾矿基质的
土壤密度、持水量和总孔隙度与 100%尾矿砂处理
均无明显差异，表明无机肥对铁尾矿基质物理性
质无明显影响。不同比例有机肥配比处理中，田
间持水量、毛管持水量、饱和持水量及总孔隙度均
随着有机肥施用量的增加而呈明显增大趋势，土
壤密度呈下降趋势，但 1% 和 5% 猪粪施肥配比处
理(Ⅷ、Ⅸ)与裸尾矿相比，所有指标均差异不显著
(P ＞ 0. 05)，只有 10% 猪粪施肥配比处理 (Ⅹ)不
仅与 100%尾矿处理差异显著，而且与 1% 和 5%
猪粪施肥水平相比，各项指标均差异性显著 ( P ＜
0. 05)，表明 10%猪粪施肥水平可以明显改善铁尾
矿基质物理性质。掺土处理中，随着掺土量增加，
铁尾矿土壤密度逐渐降低，而田间持水量、毛管持
水量、饱和持水量逐渐升高。掺土比例为 25% (处
理Ⅳ)时，只有总孔隙度一项指标与 100% 尾矿砂
处理差异显著(P ＜ 0. 05) ;掺土比例为 50% (处理
Ⅴ)时，土壤密度和总孔隙度 2 项指标与铁尾矿基
质差异显著(P ＜ 0. 05) ;掺土比例达到 75% (处理
Ⅵ)时，除了田间持水量，其他指标均与铁尾矿基
质差异显著，土壤密度和总孔隙度已经与客土处
理Ⅶ (掺土比例 100% )无显著差异 ( P ＞ 0. 05 )。
以上结果表明掺土比例达到 25%就可以明显改善
尾矿基质孔隙状况，掺土比例达到 75% 时可以全
面改善铁尾矿基质的物理结构和持水性能。25%
的掺土与无机肥 NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g
的复合处理(Ⅺ)时，除了总孔隙度外，其他指标与
裸尾矿基质均无显著差异 ( P ＞ 0. 05 )，与 25% 的
掺土处理(Ⅳ)无显著差异 ( P ＞ 0. 05 )，与添加无
机肥 NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g 处理(Ⅱ)也
无显著差异( P ＞ 0. 05 )，说明 25% 的掺土和添加
无机肥 NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g 的复合措
施并未出现掺土和施肥对铁尾矿基质的复合改良
效应; 而添加 5% 猪粪和无机肥 NH4NO3 1. 76 g、
KH2PO4 0. 88 g 的复合处理 (Ⅻ)的各项指标均与
100%尾矿处理的各项指标差异显著 ( P ＜ 0. 05)，
与添加 5%猪粪处理(Ⅸ)的差异性也达到显著水
平(P ＜ 0. 05)，可见有机肥与无机肥的复合措施可
以起到改良铁尾矿物理性质的作用。
表 1 不同处理下铁尾矿物理性质①
Tab． 1 Physical properties of iron tailings under different treatments
处理方式
Treatment
method
土壤密度
Soil density /
( g·cm － 3 )
田间持水量
Field moisture
capacity(% )
毛管持水量
Capillary moisture
capacity(% )
饱和持水量
Saturation moisture
capacity(% )
总空隙度
Total porosity
(% )
Ⅰ 1. 48a 19. 62a 24. 56a 28. 07a 28. 55a
Ⅱ 1. 47a 19. 83a 24. 26a 28. 92a 27. 25a
Ⅲ 1. 48a 20. 51a 24. 85a 27. 68a 29. 75a
Ⅳ 1. 47a 22. 00a 24. 80a 27. 68a 32. 15b
Ⅴ 1. 40b 22. 24a 24. 28a 28. 42a 32. 75b
Ⅵ 1. 28c 22. 86a 26. 02b 30. 54b 35. 05c
Ⅶ 1. 25c 28. 58b 31. 19c 45. 21c 35. 45c
Ⅷ 1. 47a 20. 79a 24. 01a 28. 57a 30. 65a
Ⅸ 1. 43a 21. 38a 24. 31a 29. 32a 31. 35b
Ⅹ 1. 40b 27. 08c 28. 29b 36. 25b 37. 25 c
Ⅺ 1. 46a 21. 60a 24. 88a 27. 87a 32. 15b
Ⅻ 1. 41b 26. 06c 27. 56b 30. 79b 36. 51c
①同列不同字母表示差异显著(P ＜ 0. 05)。Different letters in the same column showed significant difference at 0. 05 level．
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林 业 科 学 51 卷
3. 2 不同改良措施对铁尾矿基质化学性质的影响
3. 2. 1 电导率和阳离子交换量 土壤电导率是测
定土壤水溶性盐的指标。由不同处理下铁尾矿基质
的电导率(图 1)可知，电导率分别随施肥与掺土比
例的增加而显著增大。其中施有机肥处理提升作用
最明显，猪粪比例 10% 处理 (Ⅹ ) 的电导率最大
(534. 28 μS·cm － 1)，是尾矿比例 100%处理(104. 37
μS·cm － 1 ) 的 5. 23 倍。添加 5% 猪粪和无机肥
NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g 的复合处理与掺猪
粪比例 5%单因子处理无显著差异(P ＞ 0. 05)，掺土
比例 25% 和添加无机肥 NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4
0. 88 g 的复合处理(Ⅺ)高于掺土比例 25% 单因子
处理(Ⅳ)，表明添加无机肥可以弥补掺土的不足。
土壤阳离子交换量是评价土壤改良和保肥能力
的重要依据。由图 1 可知，阳离子交换量均随施肥
与掺土比例的增加而明显上升，掺土处理中阳离子
交换量整体水平优于 2 种施肥处理，掺土比例为
25% (处理Ⅳ)时，阳离子交换量开始明显提升，直
至客土处理(Ⅶ)达到最大值(26. 2 cmol·kg － 1 )。猪
粪比例 5%和无机肥 NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g
复合处理(Ⅻ)的阳离子交换量高于猪粪比例 5%单
因子处理，其差异性达到显著水平(P ＜ 0. 05)，掺土
比例 25%和无机肥 NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g
复合处理 (Ⅺ ) 的阳离子交换量也高于掺土比例
25%单因子处理(Ⅳ)，表明施无机肥对铁尾矿基质
阳离子交换量有一定提升作用。
图 1 不同处理下铁尾矿基质电导率和阳离子交换量
Fig． 1 Conductivity and the cation exchange capacity of iron tailings under different treatments
3. 2. 2 全效养分含量 图 2 表明: 铁尾矿基质全
氮全钾养分含量均随施肥与掺土比例的增加而升
高; 施有机肥处理对尾矿全效养分含量影响最显
著，全氮、磷含量均在施猪粪比例 10% 处理 (Ⅹ)
达到最大值(1. 45 和 1. 28 g·kg － 1 )，分别是 100%
尾矿砂处理的( 0. 23 和 0. 38 g·kg － 1 ) 的 6. 38 和
3. 33 倍; 掺土后全磷含量低于尾矿砂，表现为随
着掺土比例增大，全磷含量减小; 而掺土后全钾含
量显著高于 尾矿砂; 25% 掺土中添加无 机肥
NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g 的复合处理 (Ⅺ)
和尾矿中 25% 掺土单因子处理 (Ⅳ )无显著差异
(P ＞ 0. 05)，表明 25% 掺土基础上添加无机肥对
提高尾矿基质中全氮、全钾含量没有明显作用;
5% 比 例 的 有 机 肥 和 无 机 肥 NH4NO3 1. 76 g、
KH2PO4 0. 88 g 的复合处理 (Ⅻ )与单纯施 5% 比
例猪粪的处理 (Ⅸ)差异不显著 ( P ＞ 0. 05 )，表明
施 5%比例猪粪的基础上混合一定的无机肥，对提
高尾矿基质中全氮、全钾含量也没有明显作用。
综合可知，有机肥不同配比处理对增加全氮、全磷
效果显著，不同比例的掺土措施对全钾含量提高
效果显著。
3. 2. 3 速效养分含量 图 3 表明: 铁尾矿基质碱
解氮、速效磷和速效钾含量均随施肥与掺土比例
的增加而不断升高，且差异显著(P ＜ 0. 05)。有机
肥对铁尾矿基质速效养分影响最大，且 3 种速效
养分含量均在施猪粪比例 10%处理(Ⅹ)下达到最
大值 (117. 23，215. 8 和 98. 39 mg·kg － 1 )，分别是
100%尾矿处理的 5. 78，12. 5 和 4. 32 倍; 掺土比
例达到 25% (Ⅳ )时，速效养分含量开始明显提
升，客土处理达到最大值 (78. 41，44. 43 和 58. 67
mg·kg － 1 ) ; 施 5% 比例猪粪的有机肥和添加无机
肥 NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g 的复合处理
(Ⅻ)时，其速效养分含量与单纯施 5% 比例猪粪
的单因子处理(Ⅸ)差异不明显。掺土比例 25%和
无机肥 NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g 的复合处
理(Ⅺ)的速效养分含量也和掺土比例 25%单因子
处理无显著差异。综合可知，有机肥对铁尾矿基
61
第 5 期 张宝娟等: 掺土和施肥对铁尾矿基质理化性质及油松、樟子松幼苗生长的影响
图 2 不同处理下铁尾矿基质的全效养分含量
Fig． 2 Total nutrient content of iron tailings
under different treatments
质速效养分含量改善效果最显著，掺土处理对提
高碱解氮、速效钾含量作用明显，但无机肥与有机
肥、掺土的混合配比效果不明显。
3. 3 不同改良措施对植物生长的影响
3. 3. 1 植物出苗过程 由表 2 可知: 施无机肥的
2 个处理中，油松出苗率相差不大，表明无机肥对
油松出苗无明显影响; 而施有机肥对油松种子出
苗有一定的抑制作用，表现为出苗率低、出苗时间
晚、幼苗死亡率高，猪粪施用量越大，油松种子出
苗受到的抑制作用越明显，施猪粪比例 5%的有机
肥和添加 N 100 mg·hm － 2，P、K 50 mg·hm － 2无机
肥的复合处理(Ⅻ)时油松全部死亡，表明无机肥
与有机肥的混合配比不利于油松苗木成活; 掺土
可以较好地改善油松出苗率，掺土比例达到 25%
(Ⅳ)时，油松出苗情况已明显好转，但 25% 的掺
土与无机肥 NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g 的复
合处理 (Ⅶ )要比单纯 25% 掺土处理 (Ⅳ )出苗
率低。
图 3 不同处理下铁尾矿基质的速效养分含量
Fig． 3 Available nutrient content of iron
tailings under different treatments
由表 3 可知: 与油松相比，樟子松出苗率较低，
出苗波动大; 施无机肥、施有机肥和掺土不同配比
处理中，樟子松与油松变化趋势基本相同，同样是不
同施肥水平的无机肥处理对油松出苗无明显影响，
而不同施肥水平的有机肥处理均抑制幼苗生长，施
5%猪粪比例的有机肥与无机肥 NH4NO3 1. 76 g、
KH2PO4 0. 88 g 的复合处理(Ⅻ)同样严重制约了幼
苗生长。25% 的掺土与无机肥 NH4NO3 1. 76 g、
KH2PO4 0. 88 g 的复合处理(Ⅺ)也比单纯 25%掺土
处理(Ⅳ)出苗率低。
综合可知: 相同配比处理下，油松较樟子松出
苗率高、生长情况好; 掺土处理对 2 种植物出苗率
均有明显改善作用; 高浓度有机肥严重抑制幼苗成
活; 尾矿砂中添加土壤比补充肥料更有利于油松、
樟子松幼苗生长，可见尾矿土壤含量是限制幼苗生
长的主要因素。
3. 3. 2 幼苗高度 不同处理下油松和樟子松幼苗
高度见图 4。由于针叶植物生长缓慢，但油松幼苗
71
林 业 科 学 51 卷
株高整体高于樟子松。油松及樟子松幼苗高度在各
处理中差异不明显，具体而言，油松幼苗高度均随无
机肥和掺土比例的增加而增大，但差异不显著，樟子
松幼苗高度也是随无机肥施加比例的增加而增大，
差异也不显著，随掺土比例增加，幼苗高度差异更不
明显。
3. 3. 3 植物生物量、根冠比 图 5 表明: 油松和樟
子松幼苗生物量均随无机肥施用量及掺土比例的增
加而增大，其中掺土处理作用更为明显; 25% 的掺
土与无机肥 NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g 的复合
处理(Ⅺ)中油松、樟子松植物幼苗生物量均明显大
于25% 的掺土处理(Ⅳ)，表明25% 掺土与无机肥
表 2 出苗期不同处理下油松的出苗数量
Tab． 2 Emergence amount of P． tabulaeformis under different treatments in emergence period
处理
Treatment
2012 －
05 － 03
2012 －
06 － 02
2012 －
06 － 05
2012 －
06 － 08
2012 －
06 － 11
2012 －
06 － 13
2012 －
06 － 16
2012 －
06 － 19
2012 －
06 － 22
2012 －
06 － 25
2012 －
06 － 28
2012 －
07 － 01
Ⅰ 3 9 21 30 39 48 49 49 48 48 47 46
Ⅱ 1 3 19 39 40 51 52 52 52 52 51 52
Ⅲ 1 2 14 36 44 52 52 52 52 52 50 47
Ⅳ 5 8 13 47 54 58 68 68 65 62 60 60
Ⅴ 6 9 12 46 52 56 69 69 69 65 64 64
Ⅵ 5 8 15 48 53 56 66 66 64 60 59 57
Ⅶ 7 8 15 47 53 54 67 65 59 59 59 56
Ⅷ 0 1 2 23 29 46 46 36 29 26 25 23
Ⅸ 0 0 0 1 2 14 17 10 9 9 8 8
Ⅹ 0 0 0 0 2 1 0 0 0 0 0 0
Ⅺ 0 0 0 8 44 59 46 44 38 35 31 27
Ⅻ 0 0 0 0 0 0 6 25 33 7 4 0
表 3 出苗期不同处理下樟子松的出苗数量
Tab． 3 Emergence amount of P． sylvestris var． mongolica under different treatments in emergence period
处理
Treatment
2012 －
05 － 03
2012 －
06 － 02
2012 －
06 － 05
2012 －
06 － 08
2012 －
06 － 11
2012 －
06 － 13
2012 －
06 － 16
2012 －
06 － 19
2012 －
06 － 22
2012 －
06 － 25
2012 －
06 － 28
2012 －
07 － 01
Ⅰ 0 0 0 0 14 17 23 26 17 14 11 7
Ⅱ 0 0 2 4 9 19 23 27 18 16 13 10
Ⅲ 0 1 3 5 11 12 25 23 20 19 16 12
Ⅳ 4 4 5 3 3 5 9 9 7 7 6 6
Ⅴ 6 6 10 11 11 14 18 17 14 14 14 14
Ⅵ 7 8 11 13 18 24 28 27 25 17 17 17
Ⅶ 7 8 12 14 18 26 29 29 25 23 20 20
Ⅷ 0 0 0 3 3 4 6 9 11 9 9 9
Ⅸ 0 0 0 1 3 5 4 4 4 3 3 3
Ⅹ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Ⅺ 2 2 4 5 6 7 6 6 6 5 5 5
Ⅻ 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0
图 4 油松和樟子松幼苗高度
Fig． 4 Seedling height of Pinus tabulaeformis and Pinus sylvestris var． mongolica
81
第 5 期 张宝娟等: 掺土和施肥对铁尾矿基质理化性质及油松、樟子松幼苗生长的影响
图 5 油松和樟子松幼苗生物量和根冠比
Fig． 5 Seedling biomass and the ratio of root to crown of P． tabulaeformis and P． sylvestris var． mongolica
NH4NO3 1. 76 g、KH2PO4 0. 88 g 复合处理能更大程
度提高 2 种植物幼苗生物量; 不同施肥水平的有机
肥(猪粪)处理中，油松和樟子松幼苗生物量均随猪
粪施用量的增大呈下降趋势，2 个树种比较而言，不
论哪种处理，都是油松生物量远大于樟子松生物量。
2 种植物根冠比变化趋势与生物量变化趋势基本一
致(图 5)。掺土处理对 2 种植物根冠比影响最明
显，可以显著提高植物根冠比。
4 结论与讨论
无机肥为矿质肥料，也称“速效性肥料”。添加
无机肥不仅能改善矿砂物理结构，对速效养分的提
高也十分明显，但只能用于短期肥力补给。有研究
表明，长期施用有机肥是农业生产中合理施肥和改
良土壤的重要措施之一(Leck et al．，1989)。本研究
结果表明，无机肥虽然对尾矿化学性质有一定改善
作用，但不及施有机肥猪粪和掺土处理。猪粪作为
有机肥对矿砂化学性质的改善作用显著，但过量的
有机肥会抑制植物的生长。有机肥施用量过大，会
使土壤水溶性盐浓度过高，这是猪粪比例 5% 以上
处理中油松、樟子松幼苗死亡的关键原因，故猪粪比
例 5%可以看作临界值，而猪粪比例 1%可以看作是
参考值。
掺土对于铁尾矿基质理化性质有较大的改善，
且随着掺土比例增大，尾矿基质的理化性质改善效
果明显。而且尾矿基质中补充土壤比添加肥料更有
利于油松、樟子松幼苗生长。本研究的结果表明，随
着掺土量增加，油松和樟子松幼苗生物量及根冠比
均增加，这与他人的研究结果(王岩等，2012; 陈义
群等，2008; 孙羽丰等，2007; 谷金锋等，2004)一
致。但随掺土量增加，掺土处理工程量增大、成本
高，在实际应用中难以实施，因此，如何以最少的掺
土比例达到最好的改良效果，还需进一步研究。从
本研究的结果可以看出，不同的掺土比例对铁尾矿
基质各项指标作用不尽相同，掺土比例达到 75%以
上时，对物理性质改善明显; 而化学性质的改善相
对容易，阳离子交换量只需掺土 25% 就有作用，电
导率需要 50% 的掺土比例就和对照有明显差异。
可见，短期内通过少量掺土，尾矿基质物理性质的改
善是不可能的，只有采取植被恢复措施，利用植物根
系，并伴随土壤微生物的作用，才是尾矿基质彻底变
为土壤的根本措施。综合植物生长、土壤理化性质
改善及植被恢复成本考虑，通过至少 25% 掺土，或
1%猪粪施肥是铁尾矿基质改良的最佳措施。
树种选择是植被恢复的关键技术之一，种子萌
发与生长是树种选择的重要参考 (束文圣等，
2000)。油松和樟子松的株高、生物量和根冠比的
变化趋势基本一致。由于针叶植物生长缓慢，故植
91
林 业 科 学 51 卷
物生长指标整体较低。盆栽试验中，作为乔木树种，
相同处理下，油松生长相对较好，说明油松比樟子松
有更强的铁尾矿基质适应能力，适合作为铁尾矿废
弃地修复树种。
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