土壤改良通常基于各地的自然和經濟條件以及適合當地條件的措施,以有效地達到改善土壤生產特性和環境條件的目的。該過程旨在控制土壤退化并增加土壤有機質和養分。其中,土壤改良劑可以有效改善土壤養分狀況及其理化性質,促進土壤團聚體的形成,降低土壤密度,提高肥力,改善土壤保水力和肥力,增加糧食產量,并在修復方面發揮積極作用。
一、背景闡述
土壤退化,是指由于人類不合理使用土壤而導致的土壤退化和生產力下降的過程,主要表現為土壤侵蝕,土壤酸化和堿化以及肥力下降。隨著經濟的持續發展,土壤問題已嚴重限制了生產力,土壤退化已引起越來越多的關注。根據世界糧食及農業組織(FAO)2000年的報告,全球嚴重土地退化面積約為35億hm2,占總土地面積的26%,其中農業生產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。根據國內外的研究預測,到2050年,全球將有近6億公頃的土地被荒漠化,鹽漬化將侵蝕約200萬公頃的土壤。
二、土壤調理劑的作用
第一,改善土壤物理性質。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,氧化還原和氧含量,從而影響土壤中養分的轉化率和發生狀況,土壤水的性質和運行規律,以及植物根的生長能力和生理活性。劣質的土壤物理特性限制了根系對水分和養分的吸收,并影響了根系的正常生長。當前,研究土壤改良劑如何改善土壤物理性質的問題已逐漸引起學者的關注。
第二,改善土壤化學性質土壤化學性質是指土壤的pH值,養分,陽離子的吸附和交換性能,還原性物質的含量等。土壤pH值與土壤養分的有效性之間也存在一定的相關性。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反應。性狀的表現完全反映了土壤微觀化學性質,因此改善土壤化學性質是改善土壤的核心環節之一。
第三,改善土壤生物學特性。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土壤結構做出了巨大貢獻。土壤生物是土壤有機質的分解劑,也是土壤養分循環的促進劑。微生物群落結構的失調會加劇土壤污染問題,究其原因,微生物的數量直接影響土壤的生化活性以及土壤養分的組成和轉化。
三、當前土壤調理劑的應用
第一,改進了在酸化土地上的應用。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作物生長并導致農作物減產的主要原因。根據國內外水稻季節試驗的結果表明,施用石灰和氨基酸調節劑可以不同程度地提高土壤的pH值。另外,結果表明,在酸性水稻土中施用堿性氧化物調理劑(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。楚祥云等研究還發現,在酸性土壤中施用石灰可以增加有效磷的含量,當土壤中磷含量較高時,施用石灰增加的農作物產量主要來自于土壤鈣的補充。魏蘭等人通過盆栽試驗發現,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現,生物質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60年代,日本就已經將沸石用作土壤改良劑。左劍等人研究表明,沸石的應用可以降低土壤的堿度并緩沖土壤的pH值。凹凸棒石是具有獨特的層鏈結構特征的結晶性水合氧化鎂鋁硅酸鹽礦物,其獨特的性質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應用。隨著工業的發展,重金屬污染的土壤不再被忽視。當前用于修復重金屬污染土壤的方法包括物理和化學修復,微生物修復,植物修復等方式,而物理和化學修復包括化學固化,土壤浸出和電修復。化學固化包括添加土壤調節劑,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,當前土壤調理劑具有修復土壤結構、保水保肥及轉變土壤微生物環境等明顯優勢,但是從整體來看,依舊有許多問題亟待解決。