土壤改良通常基于各地的自然和經(jīng)濟(jì)條件以及適合當(dāng)?shù)貤l件的措施,以有效地達(dá)到改善土壤生產(chǎn)特性和環(huán)境條件的目的。該過程旨在控制土壤退化并增加土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分。其中,土壤改良劑可以有效改善土壤養(yǎng)分狀況及其理化性質(zhì),促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成,降低土壤密度,提高肥力,改善土壤保水力和肥力,增加糧食產(chǎn)量,并在修復(fù)方面發(fā)揮積極作用。

一、背景闡述

土壤退化,是指由于人類不合理使用土壤而導(dǎo)致的土壤退化和生產(chǎn)力下降的過程,主要表現(xiàn)為土壤侵蝕,土壤酸化和堿化以及肥力下降。隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,土壤問題已嚴(yán)重限制了生產(chǎn)力,土壤退化已引起越來越多的關(guān)注。根據(jù)世界糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)2000年的報告,全球嚴(yán)重土地退化面積約為35億hm2,占總土地面積的26%,其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動造成的土地退化占土地總面積的9%。。我國耕地面積1.3億hm2,其中退化耕地約25萬hm2。根據(jù)國內(nèi)外的研究預(yù)測,到2050年,全球?qū)⒂薪?億公頃的土地被荒漠化,鹽漬化將侵蝕約200萬公頃的土壤。

二、土壤調(diào)理劑的作用

第一,改善土壤物理性質(zhì)。土壤的物理特性包括土壤的三相比,孔隙率,堆積密度,濕度等,它們會影響土壤的通氣狀態(tài),氧化還原和氧含量,從而影響土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化率和發(fā)生狀況,土壤水的性質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律,以及植物根的生長能力和生理活性。劣質(zhì)的土壤物理特性限制了根系對水分和養(yǎng)分的吸收,并影響了根系的正常生長。當(dāng)前,研究土壤改良劑如何改善土壤物理性質(zhì)的問題已逐漸引起學(xué)者的關(guān)注。

第二,改善土壤化學(xué)性質(zhì)土壤化學(xué)性質(zhì)是指土壤的pH值,養(yǎng)分,陽離子的吸附和交換性能,還原性物質(zhì)的含量等。土壤pH值與土壤養(yǎng)分的有效性之間也存在一定的相關(guān)性。同時,土壤改良劑對重金屬離子具有良好的吸附和固著能力,通常用作修復(fù)劑,將重金屬離子固定在土壤中并吸收鹽分。在土壤膠體和土壤溶液之間始終存在化學(xué)反應(yīng)。性狀的表現(xiàn)完全反映了土壤微觀化學(xué)性質(zhì),因此改善土壤化學(xué)性質(zhì)是改善土壤的核心環(huán)節(jié)之一。

第三,改善土壤生物學(xué)特性。土壤生物是土壤生命力的重要組成部分,生物和微生物的多樣性為維持土壤肥力和建設(shè)土壤結(jié)構(gòu)做出了巨大貢獻(xiàn)。土壤生物是土壤有機(jī)質(zhì)的分解劑,也是土壤養(yǎng)分循環(huán)的促進(jìn)劑。微生物群落結(jié)構(gòu)的失調(diào)會加劇土壤污染問題,究其原因,微生物的數(shù)量直接影響土壤的生化活性以及土壤養(yǎng)分的組成和轉(zhuǎn)化。

三、當(dāng)前土壤調(diào)理劑的應(yīng)用

第一,改進(jìn)了在酸化土地上的應(yīng)用。土壤酸化是指土壤中氫離子的增加,伴隨著鋁的溶解而形成鋁的毒性。酸性土壤鋁的毒性是抑制農(nóng)作物生長并導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)的主要原因。根據(jù)國內(nèi)外水稻季節(jié)試驗的結(jié)果表明,施用石灰和氨基酸調(diào)節(jié)劑可以不同程度地提高土壤的pH值。另外,結(jié)果表明,在酸性水稻土中施用堿性氧化物調(diào)理劑(速滑石灰,白云石粉,鈣鎂磷肥等)改變了原始土壤pH的增加。通過敖俊華等人的土壤耕作試驗,結(jié)果表明,在測試的酸性土壤中,石灰的含量與pH,鈣,鎂和硅的有效含量顯著正相關(guān)。楚祥云等研究還發(fā)現(xiàn),在酸性土壤中施用石灰可以增加有效磷的含量,當(dāng)土壤中磷含量較高時,施用石灰增加的農(nóng)作物產(chǎn)量主要來自于土壤鈣的補(bǔ)充。魏蘭等人通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn),使用0.67g/kg堿渣處理可以使土壤pH值提高1.72,并有效減少土壤中可交換的鋁含量。張文玲等人的研究發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)炭可以有效地吸收銨,硝酸鹽,磷和其他水溶性鹽離子。

其次,在鹽堿地上的改良應(yīng)用。鹽堿土壤也稱為鹽漬土壤,其為鹽漬化或堿化土壤的總稱。早在20世紀(jì)60年代,日本就已經(jīng)將沸石用作土壤改良劑。左劍等人研究表明,沸石的應(yīng)用可以降低土壤的堿度并緩沖土壤的pH值。凹凸棒石是具有獨(dú)特的層鏈結(jié)構(gòu)特征的結(jié)晶性水合氧化鎂鋁硅酸鹽礦物,其獨(dú)特的性質(zhì)對改良鹽堿土具有重要的研究和推廣意義。

第二,在重金屬污染土地上的修復(fù)應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展,重金屬污染的土壤不再被忽視。當(dāng)前用于修復(fù)重金屬污染土壤的方法包括物理和化學(xué)修復(fù),微生物修復(fù),植物修復(fù)等方式,而物理和化學(xué)修復(fù)包括化學(xué)固化,土壤浸出和電修復(fù)?;瘜W(xué)固化包括添加土壤調(diào)節(jié)劑,以通過吸附或(共)沉淀作用改變土壤中重金屬離子的形式,從而降低其生物有效性和遷移率。

總之,當(dāng)前土壤調(diào)理劑具有修復(fù)土壤結(jié)構(gòu)、保水保肥及轉(zhuǎn)變土壤微生物環(huán)境等明顯優(yōu)勢,但是從整體來看,依舊有許多問題亟待解決。