將天然沸石摻入土壤具有多種作用:1)不僅能疏松土壤、中和土壤酸性,而且能有效地控制肥料中氨態氮和鉀的釋放,從而延長養分在土壤中的保留時間;2)使土壤離子交換容量提高,且天然沸石本身也含有作物需要的微量養分;3)抑制土壤和肥料中有害物質向作物體的轉移,有利于作物品質的改善。
鑒于天然沸石獨特的理化性質,大量學者、研究人員、科研機構就沸石對養分有效性和土壤化學性質的影響進行了大量研究,其具體作用包括以下幾個方面:
土壤重金屬污染改良:我國土壤環境重金屬污染已十分普遍,進入土壤中的重金屬不僅能抑制植物生長發育, 并能通過食物鏈傳遞與富集, 最終危害人體健康。如日本 21 世紀發生的骨痛病就是因食用含鎘大米所致。當前,沸石在重金屬土壤改良領域中被國內外有關學者進行了大量的研究。沸石對土壤中重金屬 Pb和Ni 具有很強的吸附能力,其中離子交換和表面絡合反應是為主要的吸附形式。另外,沸石可用作污泥中重金屬的清理劑。國外環境專家Zorpas人等研究了沸石在污泥腐熟過程中吸附重金屬的情況,結果發現隨著混合物中天然沸石含量(0~30%)的增加,腐熟后混合物中重金屬的濃度明顯減少。
改良土壤理化性質:沸石內比表面積巨大,能吸附更多的水分子,增加土壤保水性。同時,沸石能夠與土壤中其他的陽離子發生交換吸附。由于沸石顆粒密度小、孔隙度較大,將天然沸石摻入土壤,可以有效疏松土壤,增加土壤孔隙度和透氣性,改善土壤物理性狀。2004年,我國著名土壤學家魏江生通過試驗證明,將粒狀和粉狀的沸石分別混入本身透水性很大的砂質土壤中進行土壤改良試驗,結果表明,隨著沸石的混入,沙質土壤的透水性降低,而有效水含量增加;如果用有效水最大含量表示土壤的保水力,那么混入粒狀沸石和粉狀沸石(混合率2%)后土壤的保水力分別是對照區的2倍和2.5倍,說明添加沸石可有效增加土壤的保水能力,使土壤表現出良好的耕作性能。另外,在土壤中施入沸石后,沸石含有的部分易溶性陽離子與土壤中的部分離子發生置換,使其水解性酸、代換性酸的下降,可起到提高土壤PH的作用,并且摻入的沸石用量、粒度、方法不同,PH值也有所差異。
吸氮保氨作用:由于天然沸石有較強的吸附特性,土壤中施入沸石后,對氮的吸收和保持能力大大增加。隨著施入沸石量的增加, 吸氮保氨的效率也遞增。沸石吸附銨態氮的能力主要取決于其吸銨量大小,亦與土質和沸石處理方法有關。
改良植物生理性狀:山東農業大學宋秀華博士研究發現 , 在NaCl脅迫下, 施用沸石可使黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積及干物重呈增加趨勢;光合色素含量上升, 蒸騰速率(E)、光合速率(PrI) 和氣孔導度(Gs) 增加而胞間CO2濃度(a) 下降。同時增加了超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT) 活性和可溶性蛋白質含量(Pr) 含量。K、Mg在根、莖葉中的含量上升,Ca在莖葉中含量亦增加,Na在根、莖、葉中的含量明顯下降,其表明沸石可以在一定程度緩解NaCl脅迫對黃瓜幼苗造成的傷害。另外,還有研究證明施用沸石可提高蔬菜抗病性、耐旱性、抗凍性。