2.8 在农业中的利用
2.8.1 改良土壤
（1）粉煤灰对土壤性质的影响
粉煤灰疏松多孔、比表面积大，能保水，透气好，可以明显的改善土壤结构，降低容重，增加孔隙度，提高地温，缩小膨胀率，从而显著地改善黏质土壤的物理性质，促进土壤中微生物活性，有利于养分转化，使水、肥、气、热趋向协调，为作物生长创造良好的土壤环境。粉煤灰是多种颗粒的聚合体，有砂性、质轻、渗透快、吸水强、吸附性好等特征，且含有很多植物生长所需的微量元素，增产效果是综合性的，有增温、增强通透性作用。粉煤灰本身的pH值大于7，施用粉煤灰对碱性土壤有一定影响，但并不十分明显，而对酸性土壤影响则较明显，可中和部分酸性。在盐碱地带的稻田土壤里施灰可以增强通透性，有一定脱盐效果，施灰可降盐；在地下水位高的旱田地里施灰，能使耕作层含盐量增高，需加以注意。
①物理性质影响 粉煤灰物理性质对土壤的作用在修复和改良土壤过程中，可利用粉煤灰的物理性质改善土壤结构。粉煤灰颗粒组成以微细的玻璃状颗粒为主，密度小、孔隙大，相当于砂质土。与黏土相比，粉煤灰颗粒较粗，而与沙土相比，粉煤灰颗粒较细，因此将适量粉煤灰施加到黏质土壤或砂质土壤中，一方面可以优化土壤颗粒粒度组成，改善土壤结构；另一方面，可改善土壤自身某些农用性质。印度坎普尔地区的导水性试验、南昌的土壤孔隙试验、西北农学院土壤膨胀试验都证明了粉煤灰改善土壤结构的效果。
翟建平等利用南京第二热电厂湿排陈灰进行了菜田黏质土壤改良试验，发现粉煤灰能降低土壤密度，提高土壤孔隙率，协调土壤的水、肥、气、热，调节土壤三相比，蔬菜增产效果明显。还发现在施灰量为15t/hm2、30t/hm2、45t/hm2范围内，蔬菜的产量与施灰量成正相关。
美国Pennsylvania州及Delaware州的研究人员研究发现，粉煤灰可以改善砂质土壤的持水性，提高其抗旱能力。在改善土壤这些性质的同时，施加粉煤灰也间接促进了土壤生物的生长。有研究表明：通气性良好的土壤中，植物根生理活动旺盛，分泌作用强，好气性微生物数量增加、活性增强。而良好的持水性既保证植物水分的供应，又能够溶解土壤中的营养元素，保证植物的需要。可见，粉煤灰不仅在改善黏土的通气性、透水性，增强土壤与外界的热交换能力，提高砂质土吸水持肥能力等方面表现出较强的优势和可用价值，而且粉煤灰的物理性质对土壤微生物群落的良性发展及植物健康生长也有积极的促进作用。此外，粉煤灰与土壤相比，颜色较深。粉煤灰的施入能够增加土壤吸收太阳光的强度，提高地温，增强微生物的活性，促进微生物的生长繁殖，有助于植物的生长。
②化学性质影响 粉煤灰化学性质对土壤的影响作用。首先，降低重金属对土壤的危害。粉煤灰是由很多具有不同结构和形态的微粒组成的，它的化学成分主要是SiO2、Al2O3和Fe2O3等，因此粉煤灰具有吸附作用、凝聚作用、助凝作用和沉淀作用。粉煤灰的加入有利于重金属离子与铁锰氧化物和层状硅酸盐结合，即铁锰氧化物结合态和残渣态含量增加。粉煤灰的施入可以钝化受污染土壤中的重金属，降低重金属对植物的危害。再者，粉煤灰中的CaO、MgO等碱金属使粉煤灰的pH值可达12，具有强碱性，当重金属含量高的土壤中施加粉煤灰时，碱性物质使重金属生成氢氧化物沉淀，降低其在土壤中的活性，减少农作物对重金属的吸收。有研究表明，对于受重金属污染的酸性土壤，施用粉煤灰能降低重金属的溶解度，从而有效减少重金属对土壤的不良影响，降低植物体内的重金属含量。此外，粉煤灰还可以通过离子间的拮抗作用来降低植物对污染物的吸收。粉煤灰中含有的Ca2＋能减轻铜、铅、镉、锌、镍等重金属对水稻、番茄的毒害。
其次，增加土壤的营养元素含量。粉煤灰本身含有多种植物可利用的营养成分。其中最主要成分SiO2是水稻、花生等生长所必需的重要物质。有研究表明，由燃煤电厂排放的粉煤灰制成的增效硅肥，可弥补单一硅肥营养不足和一般化肥无硅的缺点，对提高水稻产量有明显效果。粉煤灰含有较多的铁，这些磁质经磁化后成为磁化肥。其磁作用能改善、调节土壤和农作物的磁环境，促进土壤中各种养分的形成和农作物的吸收。由于磁化粉煤灰具有剩磁衰减时间，因此对当季作物和后续作物都能起到增产作用。粉煤灰中含有的锌、铜、钼、硼、钛等微量元素是植物生长发育所必需的，粉煤灰的施入可使土壤中微量元素得到补充。锌、铜、钼等是作物生长的营养成分；钛元素可以杀菌，对植株特别是幼苗有防护作用。某电力研究所开发了添加粉煤灰的蔬菜栽培化肥，粉煤灰添加量约占10%。实践表明：施用粉煤灰化肥后圆白菜和萝卜的产量增加了10%～15%，土豆和山药的产量增加了7%～8%，蔬菜类的保鲜期和块茎类的甜度也有所增加。另外，还发现施用此化肥后可以抑制多种病虫害的发生，减少农药用量。此外，促进土壤微生物群落的良性发展。粉煤灰对土壤微生物活性具有正面的影响。有研究表明：粉煤灰可显著提高白浆土微生物活性，增加芽孢菌含量；同时有利于促进草炭有机成分在土壤中的腐殖化过程，增加了草莓菌含量，从而提高了土壤中生物的抗性，使有益微生物占优势，从而为植物生长创造有利的环境。
（2）粉煤灰改良土壤的机理
研究表明，粉煤灰能够促进土壤颗粒的团聚作用，以增加土壤中团聚体的数量。已有研究表明，有机质、多价阳离子或含水氧化铁、生物活动、微生物及其分泌物、植物的穿插和挤压作用、土壤的干湿冻融交替作用等，均对土壤的团聚过程有积极作用。粉煤灰对土壤结构影响主要表现在以下四个方面。一是粉煤灰是碱性的，可提高土壤pH值。在高pH值下，由于静电作用易吸附金属阳离子。粉煤灰中存在大量的Al、Si等活性物，能与吸附质通过化学键发生结合，有利于土壤团聚体的形成。二是粉煤灰中含有一定量的铁，膜状氧化铁的胶结作用及铁在腐殖质和黏土矿物晶格间的桥梁作用是土壤团聚化的重要机制。经磁化的粉煤灰中铁磁性颗粒强烈地发生磁化，在其周围形成一个附加的局部磁场，使土壤颗粒发生“磁性活化”逐步团聚化。三是粉煤灰中具有球形细小颗粒，其表面积大，具有较强的表面吸附能力，可以形成团聚体。同时，粉煤灰中细小的玻璃质颗粒具有明显的化学活性，具有一定量的断键，有捕捉其他离子的能力，可以以此为核心，吸附土壤中细小颗粒形成团聚体，增加土壤团聚体数量，改善土壤结构。四是由于粉煤灰形成过程中产生大量的网格和玻璃质形成的不规则空隙，同时粉煤灰沙粒含量很高，粉煤灰加入土壤后会增加土壤砂性，大大降低土壤容重，明显增加土壤的空隙率，有利于土壤保湿和透气，并且减小土壤膨胀率，提高地温，提高土壤饱和导水率，以增加土壤抗侵蚀能力。同时，粉煤灰对土壤微生物的影响。粉煤灰具有一定的磁性，而土壤中大多数细菌具有趋磁性。磁场的作用可以改变某些细菌酶的结构和活性。研究表明，粉煤灰水提取液对磷酸酶有激活作用，如在红壤中以占土壤质量2%的比例施用粉煤灰，能够明显提高红壤的呼吸作用，促进酶转化，提高磷酸酶等活性，增强微生物的生物活性，有利于土壤中各种生化反应的进行，促进磷等养分的释放，加速土壤熟化，而对过氧化酶等有抑制作用。此外，粉煤灰对土壤保水性有影响。正因为粉煤灰的特殊形态、微观结构，粉煤灰具有良好持水和蓄水功能。水多时孔洞可以蓄水，水分少时由于其连通性、毛细管作用，储存的水又可以释放出来，因而其保水性具有持续性。尽管粉煤灰主要为玻璃质，但从炉膛出来的原灰表面有大量的Si-O-Si键，经与水作用后，颗粒表面将出现大量的羟基，使其具有明显的亲水性。粉煤灰的这种性质使得水分渗透较快，提高了自身的饱和含水率和持水性能。加入粉煤灰主要是为了能全面地补充土壤养分，提高土壤透气透水能力，防止土壤板结，改善土壤物理性状。
（3）与其他固废配施对土壤改良的影响
①粉煤灰与污泥配施 污泥是城市污水处理过程中的沉淀物。污泥中不仅含有较丰富的N、P、K、Ca、Mg及有机质等营养元素，而且大部分氮、磷元素呈有机结合态，经矿化后易被植物吸收。因此，粉煤灰与污泥的配施能够弥补单施粉煤灰常量元素不足的缺点，能够有效提高土壤中有机质的含量。李祯等研究发现，利用粉煤灰与污泥配施改良砂化土壤，增加了土壤有机质，为微生物提供了丰富的营养和有利的生存环境，促进了土壤微生物生长繁殖，有助于植物的生长发育。污泥除了含有丰富的N、P、K和有机质外，还具有较强的黏性、持水性和保水性等物理性质。污泥与粉煤灰配合施用可以弥补单施粉煤灰土壤保蓄能力差的缺点，能更好地改善土壤结构。王殿武等通过盆栽试验研究发现，污泥和粉煤灰配施能更好地改善土壤结构，协调土壤的孔隙状况。另外，由于污泥主要是由微生物群体组成的活性污泥，配合施用后可大大提高土壤中的微生物数量和活性。Emmerling等用粉煤灰和污泥配合改良矿区土壤，结果证明，增加污泥添加量，可使微生物的氧化作用、酶作用物引起的氧化作用以及酶活性明显增大。此外，污泥自身也存在含有种类繁多的重金属、虫卵和病原菌等有害成分。而粉煤灰中含有丰富的CaO和MgO，pH值高达12左右，可以钝化污泥中的重金属，并杀死病原菌。苏德纯等研究表明：施用粉煤灰钝化污泥，能显著提高酸性土壤的pH值和Ca、Mg、B的含量，降低土壤的电导率和重金属的危害性。施用合适比例的粉煤灰钝化污泥，能明显改善土壤的物理性质，增加土壤的N、P养分。当高施用量和低施用量分别为10%和5%时，没有硼和重金属的毒害。
②粉煤灰与石灰配施 生石灰混合粉煤灰是一种经济有效的土壤固化/稳定类材料。粉煤灰具有良好的火山灰活性，与生石灰水化后产生的Ca（OH）2反应生成CSH以及CAH，能通过表面吸附和物理迁移的方式对受污染土壤中的重金属进行固化/稳定处理。薛永杰对石灰粉煤灰固化土壤中的重金属进行了试验研究，试验结果表明，石灰与粉煤灰配施，能够有效固化/稳定土壤中的Pb、Cr3＋和Cr6＋，使之达到TCLP的浸出标准。
③粉煤灰与牲畜粪便混合 粉煤灰中虽富含微量元素，但主要的常量元素不足，而牲畜粪便中的营养元素含量顺序为N>Ca≈K>P>Mg>S；当粉煤灰与13%牲畜粪便混合后，各营养元素含量为Ca>K≈N≈S>Mg>P。因此，粉煤灰与牲畜粪便配合施用可以获得理想的植物营养，尤其是N、P、K含量的平衡。PunshonT等用粉煤灰和牲畜粪便修复了某飞机场附近受污染的贫瘠土壤。实践表明，粉煤灰和牲畜粪便配施，不但大大提高了土壤中常量和中量营养元素Ca、Mg、P、K以及有机质的含量，而且使微量元素B、Cu和Zn含量达到植物生长需求。
（4）粉煤灰用于土壤改良存在的主要问题
①化学元素富集的负面影响 粉煤灰的理化特性之一是化学元素富集，尤其是Zn、Ti、Mn、P、B、Se、Cu等微量元素，其含量都高于土壤。这些微量元素虽然是植物生长的必需元素，对作物生长起促进作用，但是当粉煤灰中微量元素进入土壤超过其临界值时，土壤不仅会向环境输出污染物，使其他环境要素受到污染，而且土壤的组成、结构及功能均会发生变化，最终导致土壤资源的枯竭与破坏。此外，粉煤灰质地与土壤差别较大，粗颗粒含量高，可吸附性黏粒含量少，粉煤灰淋溶作用强烈，在土壤水的蒸发作用下，可使盐分在覆盖土壤的表层积累，从而对作物的正常生长产生不利影响。因此，在干旱、半干旱土壤水蒸发作用强烈的地区，应对粉煤灰用于土壤的修复与改良进行深入研究。
②重金属含量较高的负面影响 受原煤和生产过程的影响，粉煤灰中重金属含量较高。胡振琪等研究发现粉煤灰中Cd、Cu、Pb含量超过土壤环境质量二级标准，而且重金属元素的淋溶浓度很低，表明其随水分运动的迁移性很弱，重金属元素将在复垦土壤中长期存在。也有研究表明，粉煤灰复垦土壤表层Cd、Se、Zn和F元素污染较重；随着复垦时间的增加，表层复垦土壤的污染指数呈递增趋势。虽然从短期环境效应看，由于受到粉煤灰自身其他性质（pH值）和配施物（污泥、石灰等）的影响，大多数重金属被固定、钝化或转变为低毒形态，未造成重金属在土壤中的明显富集，其含量也远远低于农业控制标准。但如果长期反复施用粉煤灰，重金属等有害元素在土壤和作物中的富集、迁移状况却难以估计，目前这方面的研究也鲜有报道。因此，基于长远环境效益的考虑，应对施用粉煤灰进行修复和改良的土壤以及其上生长作物的质量进行长期跟踪与监测，并加强重金属等有害元素在废弃物、土壤、作物以及作物不同器官间迁移等方面的试验研究。
③粉煤灰放射性的负面影响 粉煤灰中的放射性物质源于原煤。原煤燃烧后，煤中238U、226Ra、232Th、40K和210Pb等放射性元素便会富集于粉煤灰颗粒中，这些核素可自发地放出粒子或γ射线，或在发生轨道电子俘获之后放出X射线，或发生自发裂变，产生放射性。已有数据表明，粉煤灰的放射性水平比原煤高得多，是原煤的1.3～6.3倍，其中铀为2.1倍、钍为2.0倍、镭为1.3倍、铅为3.5倍、钋为6.3倍。粉煤灰中天然放射性的活度比煤炭中的活度一般高3～6倍，总α比活度约为2600Bq/kg，是土壤中总α比活度的4倍。在土壤修复与改良中，由于粉煤灰的施用量大，可能对环境产生一定的辐射影响。有研究表明：在不进行任何合理调控和管理的条件下，一般粉煤灰施用量在100t/ha2以上，伴生天然放射性核素向农田转移带来的放射性污染问题将会非常严重。史建君等研究也发现，随着粉煤灰施用量的增加，土壤中天然放射性核素的比活度也相应增大，且相关性显著。因此，在施用粉煤灰进行土壤修复与改良的过程中，要在分析和研究粉煤灰中主要放射性成分的活度以及作物吸收累积情况的基础上，宏观调控和限制粉煤灰中高毒性核素进入农田生态系统。
2.8.2 覆土造田
（1）已满灰场覆土造田
利用山谷、洼地、低坑、采石后废弃的石料场等作为灰场，待贮满灰后在上面覆盖20～30cm厚的土层，即可成为田地。在此地上种植物要比纯土上的产量高。原因是，粉煤灰与黏土拌和，使土壤得到改良，底层粉煤灰透气、透水性能良好；表面黏土在抵抗蒸发，保水、保肥方面都比灰好。同时，植被还可以达到防风抑尘的效果。
植被通过其广大的根系，固定了粉煤灰。此外，植被的茎叶也能有效地减少扬尘。粉煤灰颗粒在大气中输运，再转移到植物表面上，包含着许多复杂的生物、化学和物理过程。研究表明颗粒物通过三种方式沉积到植物表面上：在重力作用下的尘降作用（Sedimentation），在涡流作用下的碰击作用（Impaction）和在降水作用下的沉积作用（Deposition），这些大小不同的颗粒物与极其多样化的植物表面，在变化多端的小气候和颗粒物特性不同的条件下相互作用，形成了非常复杂的关系（见表2-73）。
表2-73 树木吸收粉尘颗粒物数量的估算
（2）纯灰种植
研究和试验证明纯灰场上种植作物是可行的，20世纪80年代，电力部门组织过较大规模和范围的实地试验，取得了经验。纯灰种植技术要比在一般土壤中稍强些，对植物也有些选择性。在纯灰地上种植作物应先种草、种树，在具备水源、肥源后，从第二或第三年开始再种农作物和蔬菜，使灰场逐步熟化。在纯灰场上种植物的病虫害比土壤上少得多。
纯灰种植技术主要是根据灰场灰、水性能、当地的生态环境以及防尘生态修复要求，选择适合植物，进行种植和相应的维护管理。
①灰场灰、水性能及其对种植的影响 肥效是植物生长生存的物质基础。为此必须了解粉煤灰的特性及本身养分含量，根据不同植物生长过程需要以进行合理施肥。粉煤灰与土壤营养情况对比见表2-74。
表2-74 粉煤灰与土壤营养情况对比
由表2-74可以看出，粉煤灰缺乏有机质和氮元素，且其他养分也少，所以在灰场种植时必须施加适量的有机肥及化肥作为基肥，同时还要根据不同的作物，在各生育期追施2～4次氮肥，这样可以满足作物所需养分。
水量的多少对植物生长具有重要影响。粉煤灰的渗漏速度为6.48mm/min，较黏质土壤的渗透量大，易造成漏水、漏肥。灰场在夏季受高温日照时间长等因素影响，灰面以下0～2cm地温比土壤高3～6℃，其水分蒸发量大，可达80%左右。因此灰场种植需要进行人工补水。灰场浇水方式应采用喷灌，避免直灌、漫灌造成肥水流失，浇水量不宜过大，应采取多次适量。一般控制含水量0～5cm层为18%～20%。10～20cm层为25%～35%，20～40cm层为35%～45%为宜。蔬菜、草类植物对浅层含水量要求较高，树木类相对较低。
粉煤灰的物理特性与土壤不同，当气温高时，灰场吸热较强，气温低时则散热快。因此，灰场的温度受季节和日照等因素的影响而变化幅度较大。所以在夏季气温高、日照时间长的情况下要对灰场的种植作物采取喷灌措施，既可降低温度，又可保持一定的含水量，以利于植物生长。
pH值对植物的影响很大。一般干灰pH值为10～12，湿灰pH值为8.5～11，pH值随灰场的深度改变会发生一定的变化，一般从表层到50cm深处时，pH值变化可增加1左右。灰的pH值高低主要受燃煤品种、除尘器类型的影响。灰场种植应根据pH值情况和周围环境选择合适的耐碱性植物进行种植。
粉煤灰中含有少量微量元素，如硼、钼、铜、锰等是对植物有利的，对于重金属超标的灰场，可以利用植物对重金属的吸收作用进行植物修复，以减少其对环境的污染影响。但应注意有害元素在植物中的富集和积累现象，尽量不要种植食用植物。
②灰场生态恢复物种选择 灰场生态修复的前提是选择适合于灰场生长且可以对灰场进行生态修复的植物物种，因此选择用于灰场种植的植物物种尤为重要。
根据灰场环境特点应选择适合灰场环境生长且生长速度快的物种。具体品种选择主要考虑防尘和生态修复的实际要求，以高低结合的乔、灌、草等组成的森林生态系统，综合效果最优。重金属等元素含量偏高的灰场，可选择对这些元素吸收能力强的植物。同时品种选择应防止外来物种侵害。
首先，在灰场种植防尘过程中，要因时因地选择适宜的植物品种，才能迅速定植，并起到较好的防尘作用。粉煤灰经水力输送到灰场，灰中CaO、Na2O、K2O等碱性物质溶出，使灰场湿灰显碱性；冲灰水是电厂各种废水的综合，因此湿灰还具有一定的含盐量。
由灰水的组分和灰场环境特点可知，对树种的选择要求具有耐干旱、能抵御严寒、耐碱性等，且不怕盐渍侵蚀，生长速度快、能经得住风沙摧残等特性。常见的植物如碱草、苋菜、加杨、红豆草、小冠花、沙打旺、芦苇等耐碱作物，生长速度慢，成活率低，每年都要重新种植，维护管理成本高。我们需要对种植的作物物种进行筛选。当前已培育成功且已投入使用的乔木——北国柳便是人工培育出的适合于灰场种植的优秀品种。该树种不仅耐盐碱、抗干旱、耐涝、速生性强，而且当年即可达到全面覆盖的效果，具有较好的防尘效果，且成活率较高、生长情况良好。
乔木北国柳是将宁夏、内蒙古等地的沙漠柳与本地土柳经反复胚化，重复嫁接，一次性长期驯化等过程，能够适应灰场营养成分贫瘠、干旱、碱性高等恶劣的条件。树种具有成活率高，经药物处理后栽植，成活率达95%以上；生长速度快，经过5、6个月的生长，植株便可长至2～3m，直径达到10～30mm，冬季也能生长；根系发达，根长可达3m以上；耐酸碱能力强，适应酸碱土地，在pH值较高的粉煤灰上生长旺盛；抗旱涝能力强，连续干旱无雨或在正在使用的灰池中浸泡不受影响。抗病虫害，树叶被虫吃后，1周即能长出新叶；不怕吞埋，树木受到埋没也不会死亡；可移栽，在灰场需要利用时，可将其移至他处栽种。北国柳的以上特点决定了其作为灰场种植防尘的首选树种。
其次，处于植物修复的需要，我们还可以在灰场种植适合生长于灰场环境且可用于植物萃取和植物转化的植物品种。例如，近些年来，针对植物萃取技术要求所采用的植物根部“累积金属以及金属离子向地上可收割部位的转移”，研究人员在实验室、中试及野外工程广泛试验多种植物以期找到适合于该技术要求的植物。试验结果表明：印度芥菜、遏蓝菜、向日葵、杂交杨树和蜈蚣草最为适合用于植物萃取；桦树、白杨木、紫花苜蓿、刺槐、印度芥菜、油菜等植物适合于植物挥发技术。
此外，研究发现：用植物根际过滤技术处理灰场对地表水及浅层地下水的污染是一种较为理想的方法。此方法现在已经过实验室和中试测试，有待在野外工程中得到检验。经实验证明：印度芥菜、向日葵、水葫芦等植物较为适合于植物根际过滤技术。
③灰场种植与管理 成活率为灰场种植的关键，为保证一定的成活率，种植前对树种要进行相应的化学物理处理，在成活期必须保证相应的肥、水供应。生长期需要定期施肥、浇水。为保证通风、日照、防止树木倒伏、减少病虫危害，每年春秋两季应进行修剪，首先剪除带病、虫枝条，以减少病、虫害。其次疏去一些枝条以减轻树冠重量，保证一定的通风。修剪应和施肥、灌溉结合起来才能获得较好效果。为防止病虫害定期打药也是必不可少的。在植物种植后还应注意种后的抚育管理，防止牲畜啃吃、践踏和人为的破坏等。
专栏2-4：灰场种植对生态环境质量的改善
灰场种植改善大气环境质量。在灰场种植特别是种植生态林，具有显著的抑制灰场扬尘作用，使周围空气中悬浮物含量降低，并能吸收大气中有害气体及有害物质，净化空气，恢复空气质量。“生态林”可以降低风速，减少扬尘，吸滞粉尘。通过“生态林”的屏障作用，可降低风速，从而减少了大风对灰场表层灰的剥离，同时风速的降低使空气中的大粒尘埃降落，减少了扬尘；除大粒尘埃外，还有飘浮在空气中含有炭粒、铅、铜微粒并且附着微生物病原菌的粉尘。而绿化植物的叶片对粉尘有过滤和吸附作用，当带有粉尘的气流经过林地时，使空气中携带的粉尘滞留降落。
“生态林”可以吸收有害气体，净化空气。“生态林”可通过多种方式对气态污染物进行净化，例如以其庞大的冠层吸收净化湿沉降中的SO2－4，改变湿沉降的化学成分等；“生态林”除对湿沉降中的污染物有净化过滤作用外，还对大气中的SO2、NOx、Cl2、HF、Hg和Pb等污染物具有一定的吸收和减缓作用。另外，“生态林”中植物的凋落物和枯枝落叶层对污染物也有吸收净化作用。此外树木还能分泌杀菌素，具有灭菌作用。在林地中，空气含菌量均比非绿化地段低。空气中有益人体健康的负氧离子含量，在林中远远超过无林地区。“生态林”可以维持碳-氧平衡。绿色植物的光合作用能吸收CO2、释放氧气，对维持碳-氧平衡有一定的作用。
“生态林”可以调节气温与相对湿度。“生态林”具有调节气温的作用，通过树木的遮荫，树冠遮挡了直射的阳光，减少了太阳辐射，加快了植物的蒸腾作用，使周围环境温度降低约2～5℃，相对湿度升高约15%～25%。冬季“生态林”中植物叶子虽大都凋零，但密集的枝干仍能削减吹过地面的风速，使空气流量减少，起到保温保湿作用。从而使空气质量得到恢复。
灰场种植对灰场水体环境的影响。首先，灰场种植改善了灰场持水情况。大气降水通过生态林，首先落在树木的叶、枝等树体表面，水被吸附积蓄在枝叶分杈处及表面。降水达到一定数量后，其中一部分从树上滴落，或从叶转移到枝，再转移到树干并过茎流或树干流而转移到地面；降水过程中也有一部分未接触树体，而直接穿过林间隙落到林下灌草层。林下灌草层不仅能截留一定量的雨水，而且具有分散、减弱林内的降雨动能，减缓降水对灰面的直接冲击有重要的作用。经过林冠、树干截留之后流下的雨水到达林下后，其中一部分被落叶吸附，随后即蒸发到大气中，另一部分透过落叶层到达灰面。落叶层在森林植被截留拦蓄作用中占主导地位，由于凋落物的存在，不仅能直接截留降水，减少输入林下的雨量，更重要的是它能削弱降水动能，减轻雨滴对灰面的直接冲击。
其次，灰场种植的植物吸收灰水中的有害物质，改善灰水水质，减轻灰、水中有害物质对灰场附近水体环境及土壤环境的污染。植物对灰中的重金属有很大的吸收和累积作用，当排灰水洪水来临时可以减少重金属、盐分等排入水体或下渗到地下污染地下水。将冲灰水用于灰场种植，植物在生长过程可以吸收和转化盐分，并使灰水pH值明显降低。植物对土壤中的微生物有一定的降解作用。研究发现：水穿过40m左右的林地，水中细菌含量大致可减少一半，而后随着流经林地距离的增大，水中的细菌数量最多时可减少90%以上。从而减少对灰场周围水系的污染。
灰场种植对灰场土壤化的影响。灰场种植植物后，可提高灰场中有机质的含量，促进灰场的土壤化。灰场种植的植物可以汲取并保持土壤中的营养成分，改善灰场的营养状况，使其更接近于普通土壤营养成分。而灰场种植植物的枯枝、落叶在灰场中经过腐蚀变质以后转化为有机质，从而更利于灰场植物的生长繁殖。
灰场种植对景观的影响。灰场种植不仅可以改善灰场生态环境，还可以改善当地的景观环境。种植修复将“人造沙漠”—灰场，变成“生态林”。灰场经种植以后昔日寸草不长、尘土飞扬、一片荒芜景象的灰场变成了错落有致、生机勃勃美丽景色。灰场种植改变了灰场原有景观，灰场种植与周围山体植被相结合，构成了灰场丰富的景观生态多样性结构类型。鉴于灰场与荒漠的相似性，我们可以借鉴荒漠景观生态学中的部分评价指标对灰场生态修复进行简单的景观生态评价。荒漠景观生态学中，多样性和均匀性指数的减小，说明景观异质程度下降，景观生态功能降低。反之，则说明景观异质程度较高，景观结构和生态功能趋向复杂，表明土地的荒漠化过程受到遏制。而蔓延度指数是测量景观是否有多种要素聚集分布的指标。蔓延度指数较大，说明荒漠化土地形成了良好的连通性。反之，则表明荒漠化土地的连接性较差，仅以许多较小的嵌块体形式存在。灰场种植，增加了灰场中植被的多样性，增大了灰场的多样性与均匀性指数；此外灰场种植将灰场变成了多个“小块灰场”，降低了灰场的蔓延性指数。由以上几个指标来看，从景观生态学角度来讲，灰场进行种植修复后，其功能与结构都有所好转。
专栏2-5：太原某热电厂储灰场的种植
大原某热电厂利用储灰场种植已达19年之久，其种植时间之长，品种之多，居全国之首。
一、概况
一号储灰场建于1954年，面积为210000m2。因该厂全部为煤粉锅炉，一直燃用太原西山煤，煤种较稳定，故所储之灰大部为粉煤灰，粗渣（有部分液态渣）占15%，灰中元素含量变化不大。1965年储满废弃，灰厚5m。1966～1967年为防止煤灰飞扬曾覆土2～9cm，1968年分别由二个村按面积划分（城北村占2/3，棘针村占1/3），成为两村主要耕地之一，种植过的品种有：a.粮食油料，包括高粱、谷子、粟子、玉米、小麦、红薯、土豆、花生、蓖麻；b.蔬菜，包括茄子、西红柿、白菜、茵子白、大葱、豆角、白萝卜、西葫芦、辣椒等，年年长势良好，是城北村蔬菜任务主要生产地；c.树木，包括柳树、杨树。以上种植均采用太原第一热电厂生产、生活废水浇灌。
二、对作物影响进一步的探讨
20世纪50～60年代对煤灰成分做常量分析较多，而微量分析较少，故对煤灰在农业上的应用认识不足，对灰场种植提出过许多疑问，如灰上长的西红柿发酸、土豆发麻，粉煤中有3～4苯并芘易致癌症，有害物质的潜在影响等一这些问题的提出，是因为我国当时的环境保护处于起步阶段，对煤灰中有害、有益物质掌握不多，研究不深，特别是对一些有害物质缺乏认识。自从1973年国家制定颁布了《工业“三废”排放试行标准》之后，有害物质汞、镐、铬、砷、铅含量被列为重点检测对象，之后煤灰在农业上的应用也列入国家和地方的科研项目。十几年来对煤灰和灰上作物的检测分析、调查研究、现场观察，理论探讨、学术交流等，我国在对煤灰上种植作物的研究逐年在向深度广度前进。在重点研究汞、镐、铬、砷、铅、苯并[a]芘的同时亦发现不少对人体有益的微量元素，如铜、锰、钼、镍、锌、硒等。在1983～1986年间对灰场作物蔬菜、粮食又开展了较多项目的研究以及铀，钍含量的研究。结果见表1、表2：
表1 储灰场与无灰土壤种植小麦、蔬菜中营养成分及有害物质含量
表2 储灰场及全灰地粮食、蔬菜铀、钍含量
从表1中可以看出，储灰场较自然土壤种植的食品中：蛋白质含量，小麦增加0.9%，蔬菜略有增加；含铅量，小麦、土豆增加20μg/kg左右，蔬菜有降低趋势；镉含量，小麦、蔬菜增降趋势在±0.014～0.35μg/kg，其量甚微；其余含量，基本相近。
从表2中可以看出，铀、钍含量很小，均低于国家规定值一个数量级。某热电厂储灰场种植至今已达十余年之久。在这块灰地上也曾发生过多起变化，由最初的覆土试种、占地抢种到灌溉配套、集体耕种、小组承包、分田到户。除耕者食用外，蔬菜作物大量销售市场。至今未发现有人吃灰上生长的粮菜产生不利影响。
近年来由于我国科学技术的不断发展，研究工作的逐年深入，煤灰中原列的重点有害研物质含量基本摸清，而放射性元素铀、钍的影响又升到较突出的地位了。为此，在1983～1986年和中国科学院西北水土保持研究所同位素室合作对灰场种植作物进行了研究，经对根、茎、籽实、果实的检测可以断定灰场上种植的粮菜对人体无害。
三、营养价值的研究
近年在研究煤灰一作物一人体有害物质的同时，亦考虑到常用食物中的一些基本成分含量。所以对灰场种植的粮食、蔬菜中选取有代表性的一些品种进行检测分析。虽说项目不太齐全，但也确有较大参考价值，见表3。
表3 灰场生长食物与国家常用食物标准对照表（每百克食物）
从表3中可以看出，所测项目虽不全面，但也说明灰场种植的食物有效成分多数已达国家常用食物标准。有的营养成分较之还有明显增高，蛋白质就是最好的一例。但不足之处是有的未能达标。说明煤灰在农业上的应用价值不可忽视。
（3）粉煤灰培肥
研究表明，利用粉煤灰为载体，加上有效养分，磁化后施于土壤形成易为作物吸收的营养单元，不仅能提高、改良耕性，而且能增强作物光合作用和呼吸功效，提高作物抗旱抗灾性。现已利用粉煤灰开发出粉煤灰磷肥、硅复合肥等。
（4）农用粉煤灰中污染物控制标准
为防止农用粉煤灰对土壤、农作物、地下水、地表水的污染，保障农牧渔业生产和人体健康，原国家环保总局于1987年颁布了《农用粉煤灰污染物控制标准》（GB 8173—1987），标准规定，经过一年风化的湿排粉煤灰用于土壤改良时，粉煤灰的污染物含量应符合表2-75限值的规定。
表2-75 农用粉煤灰中污染物控制标准值 单位：mg/kg
续表
