前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的土壤改良的作用主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關(guān)鍵詞:土壤改良;土壤沙化;土壤侵蝕;土壤污染
中圖分類(lèi)號(hào):S156 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20160932033
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人口數(shù)量不斷增多,生活的環(huán)境日益遭受著破壞。大氣污染、食品安全、土地退化等成了21世紀(jì)的熱點(diǎn)問(wèn)題。根據(jù)2000年世界糧農(nóng)組織(FAO)世界土壤資源報(bào)告,全球嚴(yán)重土地退化面積約為3500萬(wàn) km2,占總土地面積的26%,其中用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)造成的嚴(yán)重土地退化面積占總土地面積的9%[1]。農(nóng)民一味地追求高產(chǎn),過(guò)度施用化肥,導(dǎo)致土壤板結(jié);大量工廠的建立,導(dǎo)致了土壤污染;大量的砍伐樹(shù)木,導(dǎo)致了土壤的沙漠化等,如今土壤退化問(wèn)題成了亟待解決的問(wèn)題。
因此,如何保持土壤質(zhì)量,防止土壤退化,成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。施用土壤改良劑是一種既經(jīng)濟(jì)又方便的方法,它可以改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤肥力,還能降低土壤中污染物的遷移,對(duì)于改良退化土壤有非常好的效果。本文從退化土壤的改良出發(fā),介紹了土壤改良劑的不同類(lèi)型及其在3種土壤退化類(lèi)型中的應(yīng)用,以期為不同類(lèi)型退化土壤改良提供思路。
1 土壤改良劑介紹
土壤改良劑,又稱土壤調(diào)理劑,能有效改善土壤理化性質(zhì)和土壤養(yǎng)分狀況,并對(duì)土壤微生物產(chǎn)生積極影響,從而提高退化土壤的生產(chǎn)力,使其更適宜于植物生長(zhǎng),而不是主要提供植物養(yǎng)分的物料。在20世紀(jì)50年代以前,土壤改良劑的研究只限于天然改良劑,隨著研究的不斷深入,科學(xué)家們從天然有機(jī)物、無(wú)機(jī)物提取到合成高分子化合物,根據(jù)不同土壤類(lèi)型制成不同改良劑。按原料來(lái)源可將土壤改良劑分為天然改良劑、人工合成改良劑、天然-合成共聚物改良劑和生物改良劑等4大類(lèi)[1],其中天然改良劑又可以分為無(wú)機(jī)物料和有機(jī)物料2種。其具體分類(lèi)如圖1所示。
1.1 天然改良劑
天然改良劑根據(jù)原料的性質(zhì),可以分為無(wú)機(jī)物料和有機(jī)物料2類(lèi)。無(wú)機(jī)物料又可以分為天然礦物和無(wú)機(jī)固體廢棄物;有機(jī)物料包含了有機(jī)固體廢棄物、天然提取高分子化合物和有機(jī)物料。主要有石灰石、膨潤(rùn)土、蛭石、粉煤灰、畜禽糞便、泥炭等。
1.2 人工合成改良劑
人工合成改良劑是一種高分子有機(jī)聚合物,是通過(guò)對(duì)天然改良劑的分析研究,合成的一種與天然改良劑結(jié)構(gòu)形態(tài)類(lèi)似的改良劑。國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用的人工土壤改良劑有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇樹(shù)脂、聚乙烯醇、聚乙二醇等,其中聚丙烯酰胺是目前土壤改良劑的研究熱點(diǎn)。
1.3 天然-合成共聚物改良劑
為了達(dá)到高效的治理效果,將天然改良劑與人工改良劑合成,用人工合成改良劑去彌補(bǔ)天然改良劑的不足,使其效果達(dá)到最佳,擴(kuò)大適用范圍,是一種新型的共聚物改良劑。其中包含了腐殖酸-聚丙烯酸、纖維素-丙烯酰胺、磺化木質(zhì)素-醋酸乙烯等。
1.4 生物改良劑
目前研究和應(yīng)用的生物改良劑包括一些商業(yè)的生物控制劑、微生物接種菌、菌根、好氧堆制茶、蚯蚓等。
2 土壤改良劑在幾種土壤退化類(lèi)型中的應(yīng)用
土壤退化是指在各種自然,特別是人為因素影響下發(fā)生的導(dǎo)致土壤的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力或土地利用和環(huán)境調(diào)控潛力,即土壤質(zhì)量及其可持續(xù)性下降,甚至完全喪失其物理、化學(xué)和生物學(xué)特征的過(guò)程。由于土壤退化是土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)惡化導(dǎo)致肥力下降的總稱,趙其國(guó)[2]將土壤退化分為土壤物理退化、土壤化學(xué)退化、土壤生物退化。中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所借鑒國(guó)外的分類(lèi),將我國(guó)土壤退化分為土壤侵蝕、土壤沙化、土壤鹽化、土壤污染以及不包括上列各項(xiàng)的土壤性質(zhì)惡化、耕地的非農(nóng)業(yè)占用6類(lèi)。
2.1 土壤改良劑在防治土壤沙化中的應(yīng)用
土壤沙化指良好的土壤或可利用的土地變成含沙量很多的土壤或土地變成沙漠的過(guò)程。隨著土壤沙漠化程度的加重,土壤物理性質(zhì)、生物學(xué)特性都會(huì)發(fā)生一系列的變化,土壤水分、養(yǎng)分含量等降低,土壤生物酶活性下降,最終影響地上植被生長(zhǎng)、發(fā)育和分布。在改良沙土?xí)r,研究學(xué)者更多關(guān)注的是如何增加土壤的保水能力、土壤養(yǎng)分含量、土壤有機(jī)質(zhì)含量等。
2.1.1 天然改良劑
在天然礦物中,石灰石、膨潤(rùn)土等都具有保水保肥的改良作用,其中膨潤(rùn)土、沸石、石膏和蛭石還具有增肥作用。膨潤(rùn)土自身具有較強(qiáng)的吸水性、膨脹性、吸附性、粘著性等,施入沙土中可以增加土壤中團(tuán)聚體的數(shù)量,降低土壤容重。膨潤(rùn)土與腐殖質(zhì)作用形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體,施入土壤后,能夠降低有機(jī)物料的分解速率,提高腐殖化系數(shù),增加土壤有機(jī)質(zhì)的累積,兩者的相互結(jié)合存在著明顯的交互作用[3]。粉煤灰自身的理化特性是改良沙土的物質(zhì)基礎(chǔ),粉煤灰的平均粒徑約為0.01~100 m,平均容重約為0.81~1.16g?cm-3,持水能力可達(dá)到45%~60%,顯著高于沙土[4]。泥炭作為有機(jī)物料改良劑,能夠提高混合沙土的持水能力,降低沙土的pH值和容重,增加沙土的有機(jī)質(zhì)、速效氮和腐殖酸含量,對(duì)白菜的生長(zhǎng)和生物量都有促進(jìn)作用[5]。
2.1.2 人工合成改良劑
聚丙烯酰胺(PAM)是一種水溶性高分子聚合物,具有很強(qiáng)的親水性及絮凝性,能夠增加土壤團(tuán)聚體數(shù)量,還能夠減少土面水分蒸發(fā),保蓄水分,提高水分利用效率。Johnson通過(guò)添加PAM增加了土壤的持水能力,為植物生長(zhǎng)提供了更多的有效水[6]。將粉煤灰和聚丙烯酰胺混合施用,形成互補(bǔ)效應(yīng),但施用效果并不是簡(jiǎn)單的疊加,與對(duì)照相比,能夠顯著提高土壤田間持水量,同時(shí)增加土壤有效水含量。
2.1.3 生物改良劑
叢枝菌根真菌能和世界上90%以上的有花植物形成互惠互利的共生體,接種菌根真菌能夠促進(jìn)植物對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的吸收,提高植物的抗逆性,同時(shí)菌根真菌分泌的球囊霉素相關(guān)蛋白能夠改善土壤的團(tuán)聚性,同時(shí)也是土壤碳的一個(gè)重要來(lái)源。叢枝菌根真菌和腐殖酸聯(lián)合作用能夠改善土壤微環(huán)境,同時(shí)提高了土壤酸性磷酸酶活性和有效磷的釋放,沙土中細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量也得到了顯著的提高,進(jìn)而促進(jìn)土壤的形成和發(fā)育,改變土壤的理化性質(zhì)[7]。
2.2 土壤改良劑在防治土壤侵蝕中的應(yīng)用
土壤侵蝕是指土壤及其母質(zhì)在水力、風(fēng)力、凍融、重力等外營(yíng)力作用下,被破壞、剝蝕、搬運(yùn)和沉積的過(guò)程。在防治土壤侵蝕過(guò)程中,主要有生物防治、物理化學(xué)防治、工程防治以及綜合防治技術(shù),這些防治措施的基本原理都是減少坡面徑流量、減緩徑流速度,提高土壤吸水能力和坡面抗沖能力,并盡可能抬高侵蝕基準(zhǔn)面。
改良劑在防治土壤侵蝕中的應(yīng)用主要集中在改良土壤結(jié)構(gòu),增加土壤的凝聚力,提高土壤吸水能力等方面。Brandsma[8]研究4種土壤改良劑(Agri-Sc、Soiltex、Humus和Kiwi Green)發(fā)現(xiàn),土壤改良劑可以降低土壤密度,提高總孔隙度,其中Agri-Sc改良劑能夠使土壤平均濺蝕量降低14.3%,Soiltex和Kiwi Green可使土壤結(jié)殼強(qiáng)度增加。人工合成改良劑中聚丙烯酰胺(PAM)處理過(guò)的土壤表面緊密的結(jié)構(gòu)和較高的團(tuán)聚體穩(wěn)定性有效抑制了土粒的分散,增加土壤的水穩(wěn)性團(tuán)粒體,提高土壤滲水速度,可以有效地防止土壤的侵蝕。利用小型水道進(jìn)行了針對(duì)壤土和黏土的PAM溝灌試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),壤土的滲透率減少了59%,黏土減少量22%,能夠有效地減少流水侵蝕。在噴淋灌溉系統(tǒng)中模擬雨滴降落試驗(yàn)中,2 kg?ha-1的PAM有效地減少了徑流和侵蝕,且對(duì)侵蝕的控制比對(duì)徑流更有效[9]。
2.3 土壤改良劑在防治土壤污染中的應(yīng)用
土壤污染破壞了土壤的自然生態(tài)平衡,并導(dǎo)致土壤的自然功能失調(diào),土壤質(zhì)量惡化。土壤污染可以分為無(wú)機(jī)污染和有機(jī)污染,無(wú)機(jī)污染物主要有汞、鉻、鉛、銅、砷、鎘、酸、鹽堿等,有機(jī)污染物主要有石油、氰化物、有機(jī)農(nóng)藥等。其中土壤重金屬具有累積性、不可逆性的特點(diǎn),因此重金屬污染治理是現(xiàn)在研究熱點(diǎn)。
2.3.1 天然改良劑
在修復(fù)重金屬污染土壤中,常用的改良劑有石灰石、沸石、碳酸鈣、硅酸鹽和促進(jìn)還原作用的有機(jī)物質(zhì),而不同改良劑改良重金屬污染土壤的作用機(jī)理也是不同的。石灰是使用較為廣泛的一種改良劑,能夠降低土壤中重金屬的移動(dòng)性及其在植物體內(nèi)的累積。由于石灰本身具有堿性,施用石灰可以提高土壤pH值,促使土壤中Cd、Cu、Hg、Zn等元素形成氫氧化物或碳酸鹽沉淀。施用少量石灰,可以使土壤有機(jī)質(zhì)中的羥基和羧基與OH-反應(yīng),促使土壤可變電荷增加,土壤中Cd2+與CO32-發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成難溶于水的CdCO3[10]。與其有同樣效果的改良劑還有粉煤灰或改性粉煤灰,同樣能夠使土壤pH值升高,降低重金屬污染土壤中Cd、Pb、Zn、Co、Cu、Ni等的遷移能力,抑制作物對(duì)重金屬的吸收。沸石是堿金屬或堿土金屬的水化鋁硅酸鹽晶體,含有大量的三維晶體結(jié)構(gòu)和很強(qiáng)的離子交換能力,從而能通過(guò)離子交換吸附和專(zhuān)性吸附降低土壤中重金屬的有效性。在天然礦物中,膨潤(rùn)土和蛭石同樣能夠吸附土壤中的重金屬,如Pb、Ni、Cu、Zn、As、Sb、Cd等,降低其生物有效性。
有機(jī)物料作為土壤重金屬的吸附材料,其原理是重金屬能夠與有機(jī)物料中的有機(jī)配位體形成穩(wěn)定的絡(luò)合物,從而減輕重金屬離子的生物有效性。常見(jiàn)的有機(jī)物料有畜禽糞便、污泥、綠肥、泥炭等。畜禽糞便在吸附土壤重金屬的同時(shí),還能夠培肥土壤,增加土壤有機(jī)質(zhì)含量,促進(jìn)作物生長(zhǎng),在Cd污染土壤上施用雞糞堆肥,可以促進(jìn)冬小麥的生長(zhǎng),同時(shí)抑制了冬小麥根系對(duì)Cd的吸收 [11]。造紙污泥與土壤相互作用能形成新的吸附位點(diǎn),使土壤對(duì)Cd和Sb的吸附量增加,降低其生物有效性。用粉煤灰將污水污泥結(jié)合鈍化后,再施入土壤中,能夠顯著提高酸性土壤的pH值和Ca、Mg、B的含量,降低土壤的電導(dǎo)率和重金屬的有效性,同時(shí)還能夠增加土壤的N、P養(yǎng)分[12]。泥炭能吸附土壤中的重金屬如Pb、Ni、Cu、Zn、As、Sb、Cd等,降低其生物有效性,同時(shí)還是良好的土壤調(diào)解劑,含有腐殖酸及營(yíng)養(yǎng)成分,能夠保肥、持水,增強(qiáng)土壤微生物的活動(dòng),可以提高0.25~1.61個(gè)單位的土壤pH值,增加土壤有機(jī)質(zhì),顯著降低土壤中Cd有效態(tài)含量[13]。綠肥作為一種養(yǎng)分完全的生物肥源,不僅能夠改良土壤,增加土壤養(yǎng)分,還能夠作為土壤重金屬改良劑,降低土壤中可提取性Al的濃度。
2.3.2 生物改良劑
重金屬污染的土壤中,常富集有多種耐重金屬的真菌和細(xì)菌。采用生物改良劑對(duì)土壤中重金屬進(jìn)行吸附,主要表現(xiàn)在胞外絡(luò)合作用、胞外沉淀作用和胞內(nèi)積累3種作用方式,目前主要的修復(fù)技術(shù)分為原位修復(fù)技術(shù)和異位修復(fù)技術(shù)2種。其中叢枝菌根能夠通過(guò)直接作用(如螯合作用、菌絲的“過(guò)濾”機(jī)制等)和間接作用(改善礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀況、改變根系形態(tài)等)修復(fù)污染土壤,包括有機(jī)烴類(lèi)污染、重金屬污染、石油污染、農(nóng)藥污染等。在滅菌土壤中添加AM真菌,可以促進(jìn)海州香薷向地上部分轉(zhuǎn)運(yùn)Cu,提高其地上部分Cu吸收量,進(jìn)而使得土壤中Cu含量減少[14]。接種菌根真菌還能夠顯著減少重金屬?gòu)?fù)合污染土壤中三葉草對(duì)Cu、Cd、Pb的吸收。
3 總結(jié)與展望
土壤改良劑相對(duì)于其他改良方法簡(jiǎn)單易行,且效果顯著,所以一直是研究者的關(guān)注點(diǎn),但單一改良劑的改良效果存在不全面或不同程度的負(fù)面影響。在實(shí)際中,遇到的土壤改良問(wèn)題并不是單一的,因此在選擇改良劑時(shí),通常會(huì)幾種改良劑配合施用,但配施比例以及配施方法仍是值得探討的問(wèn)題。同時(shí),針對(duì)不同的改良土壤,配施方法也有所差異。另者,在施用改良劑的同時(shí)要防治二次污染,例如在施用畜禽糞便、泥炭、粉煤灰時(shí),可能會(huì)引入重金屬,導(dǎo)致土壤、水體、生物的二次污染。對(duì)于一些合成有機(jī)改良劑尚有很多問(wèn)題不能解釋?zhuān)鏟AM會(huì)與土壤中的粘土礦物相互作用,但作用機(jī)理尚不清楚,同時(shí)對(duì)土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)及其生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物對(duì)整個(gè)生態(tài)的影響還不太了解。生物改良劑對(duì)于重金屬的改良有很好的效果,但叢枝菌根種類(lèi)繁多,高效菌種的篩選問(wèn)題需要解決,且其純培養(yǎng)技術(shù)尚待突破。
綜上所述,應(yīng)用改良劑改良土壤尚有許多問(wèn)題亟待解決,配施比例、配施方法、應(yīng)用機(jī)理等都是今后的研究熱點(diǎn),同時(shí)針對(duì)不同問(wèn)題的土壤,所采用的改良方法也不同。
參考文獻(xiàn)
[1]陳義群,董元華.土壤改良劑的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境, 2008,17(3):1282-1289.
[2]趙其國(guó).土壤退化及其防治[J].土壤,1991,23(2):57-61.
[3]李吉進(jìn),徐秋明,倪小會(huì),等.施用膨潤(rùn)土對(duì)土壤含水量和有機(jī)質(zhì)含量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2002,17(2):88-91.
[4]Ram L C,Masto R E.An appraisal of the potential use of fly ash for reclaiming coal mine spoil[J].Journal of Environmental Management,2010,91(3):603-617.
[5]趙紅艷,李建偉,于文喜.泥炭改良沙土的試驗(yàn)研究[J].腐殖酸,2007(4):29-31.
[6]Johnson M S,Piper C D. Cross-linked,water-storing polymers as aids to drought tolerance of tomatoes in growing media[J]. Journal of Agronomy and Crop Science,1997,178(1):23-27.
[7]王義,楊艷,李少朋,等.叢枝菌根真菌和腐殖酸聯(lián)合作用對(duì)礦區(qū)沙良效應(yīng)[J].科技導(dǎo)報(bào),2014,32(7):27-32.
[8]Brandsma R T,F(xiàn)ullen M A,Hocking T J.Soil conditioner effects on soil structure and erosion[J].Journal of Soil and Water Conservation,1999,54(2):485-489.
[9]董英,郭紹輝,詹亞力.聚丙烯酰胺的土壤改良效應(yīng)[J].高分子通報(bào),2004(5):83-87.
[10]廖敏,謝正苗,黃昌勇.重金屬在土水系統(tǒng)中的遷移特征[J].土壤學(xué)報(bào),1998,35(2):179-184.
[11]Liu L N,Chen H S,Cai P,et al.Immobilization and phytotoxicity of Cd in contaminated soil amended with chicken manure compost[J].Journal of Hazardous Materials,2009(163):563-567.
[12]蘇德純,張福鎖.粉煤灰鈍化污泥對(duì)土壤理化性質(zhì)及玉米重金屬累積的影響[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),1997,17(4):321-325.
[13]杜瑞英,王艷紅,唐明燈,等.泥炭對(duì)Pb、Cd污染菜地土壤修復(fù)效果評(píng)價(jià)[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2015(11):1893-1897.
論文摘要: 本文介紹了土壤改良在煙草種植上的應(yīng)用。運(yùn)用適量的結(jié)構(gòu)改良劑可以改善土壤質(zhì)量,增強(qiáng)土壤蓄肥保水能力,提高土壤溫度。土壤改良運(yùn)用于煙草種植,可以提高煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量。
上世紀(jì)50年代前,土壤結(jié)構(gòu)改良劑的研究大多是以藻朊酸鹽為代表的天然結(jié)構(gòu)改良劑的研究。藻朊酸鹽是從藻類(lèi)中抽取的多糖羧酸類(lèi)化合物,藻朊酸鈉用量0.001%(按土重計(jì)算)便有顯著的改土效果。據(jù)資料研究表明天然結(jié)構(gòu)改良劑易被土壤微生物分解且用量較大,難以在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用。這樣人工合成結(jié)構(gòu)改良劑的研究便提到了研究的日程中。克里利姆土壤改良劑是初期人工合成的改良劑,主要成分是聚丙烯酸鈉鹽,具有高效、抗微生物分解、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)。最近幾年,高效低用量土壤結(jié)構(gòu)改良劑出現(xiàn),使用方法不斷改進(jìn),使用成本逐漸下降,特別在煙草的種植上具有廣闊的發(fā)展前景。
1.土壤改良劑在增強(qiáng)土肥上的作用
土壤結(jié)構(gòu)改良劑是根據(jù)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成的原理,利用植物殘?bào)w、泥炭、褐煤等為原料,從中抽取腐殖酸、纖維素、木質(zhì)素、多糖羧酸類(lèi)等物質(zhì),作為團(tuán)聚土粒的膠結(jié)劑,或模擬天然團(tuán)粒膠結(jié)劑的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)所合成的高分子聚合物。前一類(lèi)制劑為天然土壤結(jié)構(gòu)改良劑,后一類(lèi)則稱為合成土壤結(jié)構(gòu)改良劑。
天然土壤結(jié)構(gòu)改良劑以多聚糖和腐殖酸類(lèi)在植物栽培方面的運(yùn)用較為廣泛,筆者試以此為例闡述其運(yùn)用。多聚糖是一種水溶性天然土壤結(jié)構(gòu)改良劑,它是從瓜爾豆中提取的一種高分子物質(zhì),其分子質(zhì)量大于2.0×105u。多聚糖在水溶液中是一種生物不穩(wěn)定性物質(zhì),在土壤中能被微生物降解成小分子物質(zhì)。因此,改良土壤時(shí),用量大于人工合成改良劑。多聚糖是一種線性的繞曲的高分子聚合體,在其鏈條上有大量的—OH,羥基與粘粒礦物晶體表面上的氧原子形成氫鍵,示意如下:粘土晶面Si—O……HO—R—OH—O—Si粘土晶面,將分散的土壤顆粒膠結(jié)在一起形成團(tuán)聚體。多聚糖的親水基—OH與粘粒的氧鍵,其鍵能為20.9—41.9kJ/mol。由它膠結(jié)的微團(tuán)粒或團(tuán)粒具有相當(dāng)程度的穩(wěn)定性。這樣,粘粒表面吸附的水分子被高分子有機(jī)化合物取代,而且有機(jī)化合物的親水功能團(tuán)與粘土礦物的活性點(diǎn)相結(jié)合,于是,粘粒表面為疏水的烴鏈所被覆,從根本上改變了粘粒的水合性和脹縮性,使生成的團(tuán)粒具有水穩(wěn)性。
合成土壤結(jié)構(gòu)改良劑以聚丙烯腈為代表。它們是由單體聚合而成的,單體有乙烯單體(CH2=CH2)、丙烯酸(CH2=CH—COOH)、丙烯腈單體(CH2=CH—CN)等。在聚合物鏈條上有許多功能基,其中有些是活性功能基,如羧基(—COOH)、氨基(—NH2)等。這些活性功能基在溶液中解離后,就使聚合物成為帶電離子,或是聚合陰離子,或是聚合陽(yáng)離子。合成的結(jié)構(gòu)改良劑一般具有很強(qiáng)的粘結(jié)力,能把分散的土粒粘結(jié)成穩(wěn)固的團(tuán)粒。
2.煙草種植對(duì)土壤改良的肥力要求
中國(guó)植煙土壤長(zhǎng)期片面重視化學(xué)肥料,致使土壤有機(jī)質(zhì)含量銳減,土壤物理性狀?lèi)夯?,尤其是團(tuán)聚體數(shù)量和質(zhì)量的下降,土壤通氣狀況退化。研究證明土壤的物理性狀對(duì)煙葉的品質(zhì)和產(chǎn)量有著重要影響,其中尤以通氣狀況和水分狀況之間的平衡,控制了大部分品質(zhì)要素。
煙草是需氧較多的植物,依靠氧維持根系功能。土壤孔性和結(jié)構(gòu)性又決定了氧氣的供應(yīng)狀況。由于煙堿是在煙草根部,尤其是在幼根和根毛等部位形成,保持良好的土壤通氣性有利于煙堿的合成。土壤通氣性不良,則土壤供氧不足,根系呼吸受阻,新生根的形成和活性就會(huì)降低,直接影響煙堿合成。所以施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑,改善土壤通氣性,有利于煙堿的合成。
土壤通氣狀況和水分狀況還影響植物對(duì)養(yǎng)分的吸收。通氣良好的環(huán)境,能使根部供氧狀況良好,并能促使呼吸產(chǎn)生的CO2從根際散失。根際土壤中氧氣的含量高,能促進(jìn)煙株根系的有氧呼吸,有利于植物對(duì)養(yǎng)分的吸收。水分對(duì)煙株生長(zhǎng),特別是對(duì)根系的生長(zhǎng)有很大影響,也同樣間接影響?zhàn)B分的吸收。煙草對(duì)K+的使用具有一定要求。對(duì)K+而言,缺水既可降低其從土粒向根表的遷移速率,也可減弱根系的吸收能力。試驗(yàn)證明:保持土壤濕潤(rùn),緩解干濕交替過(guò)程是提高K+有效性的重要措施。
3.土壤改良在煙草種植上的運(yùn)用效果
3.1改善土壤結(jié)構(gòu),促進(jìn)煙草生長(zhǎng)。
土壤結(jié)構(gòu)改良劑能有效地改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),減小土壤容重,增加總孔隙度。西南農(nóng)業(yè)大學(xué)曾覺(jué)廷的研究證明,土壤改良劑能使分散的土粒形成微團(tuán)聚體,進(jìn)一步形成團(tuán)聚體,不僅增加土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量,而且顯著提高團(tuán)聚體的質(zhì)量。在盆栽土壤試驗(yàn)中,大團(tuán)聚體含量比對(duì)照增加了,PHM為20.88%,VAM為4.73%,HNA為2.24%。我校曾做過(guò)試驗(yàn),施入0.05%CRD—1816后,2—5mm及大于5mm的團(tuán)粒占團(tuán)??倲?shù)的63%,施用量增至0.15%時(shí),則達(dá)90%,而對(duì)照僅為11%。結(jié)構(gòu)改良劑促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成的同時(shí),還提高了土壤總孔隙度,降低了土壤容重。山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土肥所研究了粉煤灰的改土效應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果表明,土壤施入粉煤灰后,可以降低容重,增加孔隙度,調(diào)節(jié)三相比,提高地溫,縮小膨脹率,明顯地改善粘土的物理性狀。
3.2提高土壤蓄水能力,促進(jìn)煙草根系的生長(zhǎng)。
西南農(nóng)業(yè)大學(xué)陳萌在紫色土上的試驗(yàn)證明,PHM和VAM均能提高土壤持水量和釋水量,增大土壤吸持水分對(duì)植物的有效程度。中國(guó)農(nóng)科院汪德水的研究結(jié)果說(shuō)明,瀝青乳劑和PHM均能減少土面水分蒸發(fā),保蓄水分,提高水分利用效率。王久志在土壤結(jié)構(gòu)改良劑覆蓋改土作用的研究中指出,施用瀝青乳劑后,在0—15cm和1m土層內(nèi),土壤含水量分別增加19.33%—27.44%和10%。在蒸發(fā)的3個(gè)階段中,瀝青乳劑具有抑制水分蒸發(fā)的效果,抑制率達(dá)14.7%—32.3%。
3.3提高土壤溫度,增強(qiáng)煙草的抗旱抗病性。
土壤改良的方法很多,如深翻改土、增施有機(jī)肥、樹(shù)行間種草、果樹(shù)行間間作其他作物及挖出土內(nèi)石塊,進(jìn)行客土、泥中摻沙、沙摻泥等。改良土壤要根據(jù)果園土壤的具體情況,采取適當(dāng)?shù)母牧挤椒ā,F(xiàn)介紹幾種改良土壤的方法:
1 深翻
1.1 深翻土壤的作用
深翻果園土壤,可以起到松土、增加活土層厚度、改善土壤通氣、改善土壤透水性能、增加土壤蓄水、調(diào)整土溫及促進(jìn)微生物活動(dòng)的作用,從而改善土壤的理化性能,有利果樹(shù)根系生長(zhǎng)。
對(duì)土層瘠薄,園地下層皆是沙石的果園,逐年由里向外,上下翻1次,將熟土翻到下面或?qū)⑹焱僚c沙摻合;沙石多的果園,定要逐年擴(kuò)穴,去石客土;泥中摻沙、沙中摻泥,都能改變土壤的理化性質(zhì),增加土壤的保肥保水能力。
1.2 深翻的方法
有逐年放樹(shù)窩子深翻、果樹(shù)行間和株間深翻、結(jié)合施基肥全園深翻等方法。山地果園在梯田或樹(shù)盤(pán)的內(nèi)半部深翻。深翻的寬度60~80厘米,深50厘米,深翻地長(zhǎng)度,以樹(shù)冠的1/2~1/4為宜。
深翻,可以一次或分幾次進(jìn)行,順樹(shù)行對(duì)土壤漸漸深翻;或結(jié)合增施有機(jī)肥進(jìn)行擴(kuò)大果樹(shù)植穴深翻。
2 增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量
增施有機(jī)肥料、行間種草、園地覆草、落葉歸根、種植綠肥等措施,提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,改善土壤結(jié)構(gòu),緩解或避免土壤鹽漬化,提高土壤肥力。果園行間種草,表土層不,土壤溫度變幅較小,水分蒸發(fā)量則少,氣候干旱輕微時(shí),能起到調(diào)節(jié)地溫和抗旱保墑作用。
增加土壤有機(jī)質(zhì)含量,土壤腐殖質(zhì)增多,園地土壤的理化性狀得到改善,能夠緩解或避免土壤鹽漬化,提高土壤肥力,土壤蓄水保墑能力和土壤肥力都能增強(qiáng)。增施有機(jī)肥,一定要施腐熟的有機(jī)肥。
當(dāng)今各地果園,園地土壤有機(jī)物質(zhì)含量有多有少,大部分果園的土壤,有機(jī)肥料的補(bǔ)充不足或根本得不到補(bǔ)充,有機(jī)物質(zhì)含量逐年下降;也有少部分設(shè)施栽培(大棚栽培、溫室栽培)果樹(shù),施用有機(jī)肥料超出了適宜范圍,導(dǎo)致土壤中植物病源菌增加,造成化學(xué)農(nóng)藥的使用量逐年增加。
3 為表層根系創(chuàng)造適宜生長(zhǎng)的土壤環(huán)境
栽植任何一種果樹(shù),果樹(shù)都通過(guò)根系吸收土壤含有的養(yǎng)分和水分。果樹(shù)的表層根系是根系的主要活動(dòng)區(qū)域,它對(duì)形成花芽及提高果品質(zhì)量起決定性作用。與果樹(shù)成花坐果、果實(shí)發(fā)育密切相關(guān)的鉀、鋅、硼元素,也主要靠表層根系吸收。
因此,栽培果樹(shù)必須重視養(yǎng)根,要養(yǎng)護(hù)和利用果樹(shù)的表層根系,就要為表層根系生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜生長(zhǎng)的土壤條件,對(duì)于不良的土壤,就必須進(jìn)行改良。
4 行間種草、覆蓋樹(shù)盤(pán)、種綠肥
在果樹(shù)行間種草或用有機(jī)物(農(nóng)作物稈葉,雜草等)覆蓋果樹(shù)株間地面,或覆蓋樹(shù)盤(pán),或在樹(shù)行間種綠肥,都能起到土壤改良作用。
5 間作
關(guān)鍵詞:脫硫石膏;土壤改良;廢棄物資源化
1引言
在眾多電廠煙氣脫硫工藝中,濕式石灰石-石膏法以其穩(wěn)定、高效等優(yōu)點(diǎn)成為最成熟、應(yīng)用最廣泛的脫硫工藝.[1]。但采用這種工藝處理煙氣同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量副產(chǎn)物脫硫石膏,隨著石灰石-石膏法的推廣應(yīng)用,我國(guó)脫硫石膏排放量不斷增長(zhǎng)。
脫硫石膏的主要成分和天然石膏相同,都是CaSO.4·2H.2O,其物理、化學(xué)特征和天然石膏有著共同的規(guī)律。但由于多數(shù)電廠的燃煤品質(zhì)差,煤種頻繁變化,因此脫硫技術(shù)存在缺陷,造成脫硫石膏質(zhì)量不穩(wěn)定,易產(chǎn)生二次分解.[2]。若對(duì)其處置不當(dāng),不僅浪費(fèi)了大量可利用的鈣和硫資源,而且也易引起二次污染和占地問(wèn)題。因此,尋求煙氣脫硫石膏的廢物資源化再利用已迫在眉睫。近年來(lái)關(guān)于脫硫石膏在工業(yè)應(yīng)用方面已有廣泛報(bào)道,主要是針對(duì)建筑材料生產(chǎn)的研究.[3,4]。除了工業(yè)應(yīng)用,隨著人們對(duì)脫硫石膏性能和應(yīng)用途徑的深入研究,其對(duì)土壤改良方面的潛能逐漸被人們所挖掘,本文將對(duì)脫硫石膏在土壤改良的應(yīng)用研究進(jìn)行詳細(xì)闡述。
2脫硫石膏在土壤改良中的綜合利用
脫硫石膏含有豐富的S、Ca和Si等植物必需或有益的礦物質(zhì).[5],它可以改善低產(chǎn)土壤的理化性質(zhì),給作物提供良好的土壤環(huán)境,使得作物產(chǎn)量提高,因而在土壤改良上具有廣泛的應(yīng)用前景。
2.1脫硫石膏對(duì)堿性土壤的改良
脫硫石膏改良?jí)A化土壤的原理是,石膏中的CaSO.4不斷溶解產(chǎn)生鈣離子代換土壤的鈉離子,從而降低土壤的堿化度、pH值以及土壤粘粒的分散性,增加土壤透水性.[6]。在我國(guó),脫硫石膏的土地化利用主要體現(xiàn)在對(duì)堿性土壤的改良,關(guān)于脫硫石膏改良?jí)A地的研究引起了研究人員的廣泛關(guān)注。王金滿等.[7~9]分別采用土柱、盆栽和田間三種實(shí)驗(yàn)方法研究脫硫石膏對(duì)堿化土壤的改良效果。試驗(yàn)結(jié)果表明,適量添加脫硫石膏不但能顯著降低堿化土壤的堿化度(ESP)、鈉吸附比(SAR)和pH值,而且還可以增加向日葵的出苗率和產(chǎn)量。清華大學(xué)陳昌和教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先利用脫硫石膏對(duì)我國(guó)大面積基本不長(zhǎng)任何作物的堿化土壤進(jìn)行規(guī)?;?、連續(xù)性改良.[10]。在內(nèi)蒙古托克托縣,他們以玉米為種植作物進(jìn)行堿化土壤脫硫石膏改良試驗(yàn)示范工作。通過(guò)近三年的試驗(yàn)研究,煙氣脫硫石膏完全可以用于堿性土壤的改良,且改良效果非常明顯,土壤的各項(xiàng)理化指標(biāo)均有改進(jìn).[11];針對(duì)燃煤煙氣脫硫石膏改良?jí)A化土壤是否影響土壤重金屬環(huán)境關(guān)系到土壤安全問(wèn)題,在寧夏自治區(qū)利用這些脫硫石膏改良?jí)A化土壤并種植油葵,并連續(xù)五年監(jiān)測(cè)土壤中的重金屬含量。結(jié)果表明,脫硫石膏中的Hg、Pb、Cr、Cd 等重金屬元素含量低于我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求及試驗(yàn)田土壤背景值,施用脫硫石膏不會(huì)引起土壤重金屬元素總量變化。利用脫硫石膏改良?jí)A化土壤不影響重金屬的含量,為今后脫硫石膏改良?jí)A化地的大面積示范推廣提供了安全可靠的依據(jù).[12]。寧夏大學(xué)的肖國(guó)舉等則選擇寧夏西大灘堿化土壤采用田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行脫硫石膏改良?jí)A化土壤種植水稻.[13]、枸杞.[14]和甜高粱.[15]等農(nóng)作物的施用量研究。試驗(yàn)研究表明,在堿化土壤中施用脫硫石膏能顯著降低土壤堿化度、總堿度和pH值,從而改善土壤的理化性質(zhì),促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。但是,脫硫石膏施用量不同,土壤堿化度、總堿度和pH值降低的值不同。
2.2脫硫石膏對(duì)酸性土壤的改良
脫硫石膏中富含大多數(shù)酸性土壤缺乏的 Si、S、Ca、Mo 等元素,而這些元素已被證實(shí)是可提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的元素。在我國(guó),將脫硫石膏應(yīng)用于改良酸性土壤的報(bào)道較少,而美國(guó)則在酸性土壤改良方面的研究起步較早。Clark等.[16]研究了脫硫石膏對(duì)美國(guó)酸性土壤上種植的6種飼料作物或玉米的影響。研究結(jié)果表明,脫硫石膏能顯著增加飼料作物的產(chǎn)量。Chen等.[17]使用脫硫石膏改良酸性土壤用以種植紫花苜蓿。研究發(fā)現(xiàn),由于脫硫石膏中含有大量微量和常量營(yíng)養(yǎng)元素,它的添加可以顯著地增加土壤的pH值,降低酸性土壤中Al和Mn的毒性,從而增加了紫花苜蓿的產(chǎn)量。Crews等.[18]還對(duì)酸性森林土壤施用脫硫石膏后的改良情況進(jìn)行了試驗(yàn),所選作物為橡樹(shù)。研究結(jié)果表明,盡管煙氣脫硫石膏施用能促進(jìn)橡樹(shù)的生長(zhǎng),但同時(shí)也易引起硼的毒性。2000年以來(lái),廣東生態(tài)環(huán)境與土壤研究所與清華大學(xué)合作開(kāi)展脫硫石膏對(duì)南方酸性土壤改良的研究工作。他們采用盆栽和田間試驗(yàn)相結(jié)合的試驗(yàn)方法,以花崗巖紅壤、砂頁(yè)巖及赤紅壤等典型南方酸性土壤為供試土壤,研究脫硫石膏對(duì)花生、大豆和蘿卜的營(yíng)養(yǎng)作用及機(jī)理。結(jié)果表明,在酸性土壤上適量施用脫硫石膏,可以提高土壤養(yǎng)分含量,改善土壤理化性質(zhì),提高土壤供肥性能和持水能力,增強(qiáng)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收,從而促進(jìn)作物生長(zhǎng),提高產(chǎn)量.[19~23]。他們還對(duì)脫硫石膏環(huán)境安全性進(jìn)行了深入研究.[24]。結(jié)果表明,脫硫石膏中的總Pb、Cd、Cr、As、Se、Ni和Cu等指標(biāo)基本上都低于國(guó)標(biāo)最高容許量和土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),符合國(guó)家控制標(biāo)準(zhǔn),但普遍高于土壤自然背景值含量。用8~10g/kg的脫硫石膏處理農(nóng)作物,可食部分重金屬均無(wú)超常累積現(xiàn)象,未導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品重金屬的富集殘留污染,不影響農(nóng)產(chǎn)品安全品質(zhì)。
3結(jié)語(yǔ)
我國(guó)對(duì)于脫硫石膏資源化利用的研究正在不斷深人,而脫硫石膏土地資源化是實(shí)現(xiàn)其綜合利用的一個(gè)非常有前景的方向。應(yīng)用脫硫石膏實(shí)現(xiàn)酸、堿性土壤改良,不僅可以為燃煤電廠節(jié)約廢棄物處理費(fèi)用,還可以改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境,增加農(nóng)產(chǎn)品收入,符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展原則。該項(xiàng)目的推廣實(shí)施,將創(chuàng)造巨大的社會(huì)效益和生態(tài)效益,具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。
參考文獻(xiàn):
[1] 杜謙,馬春元,董勇,等.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫過(guò)程的試驗(yàn)研究[J].熱能動(dòng)力工程,2007,22(2):216~220.
[2] 陳瑜,高英力,王盛銘.粉煤灰-脫硫石膏雙摻砂漿試驗(yàn)研究與應(yīng)用[J].長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,7(2):48~53.
[3] 方文倉(cāng),周建中,施存有,等.脫硫石膏綜合利用的關(guān)鍵工藝技術(shù)及裝備[J].新型建筑材料,2010(12):8~11.
[4] 應(yīng)俊,石宗利,高章韻.新型石膏基復(fù)合膠凝材料的性能和結(jié)構(gòu)[J].新型建筑材料,2010(7):7~10.
[5] 祁晨華,呂志遠(yuǎn),楊培嶺,等.脫硫副產(chǎn)物改良?jí)A化土壤綜述[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007(1):201~203.
[6] 金梁.對(duì)石膏改良?jí)A化土壤過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)過(guò)程和物理過(guò)程的研究[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2003.
[7] 王金滿,楊培嶺,任樹(shù)梅,等.煙氣脫硫副產(chǎn)物改良?jí)A性土壤過(guò)程中化學(xué)指標(biāo)變化規(guī)律的研究[J].土壤學(xué)報(bào),2005,42(1):98~105.
[8] 王金滿,楊培嶺,石懿,等.脫硫副產(chǎn)物對(duì)改良?jí)A化土壤的理化性質(zhì)與作物生長(zhǎng)的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2005,19(3):34~37.
[9] 王金滿,楊培嶺,付梅臣,等.脫硫副產(chǎn)物改良蘇打堿土的田間效應(yīng)分析[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2008,27(2):5~8.
[10] 李躍進(jìn),烏力更,蘆永興,等.燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物改良?jí)A化土壤田間試驗(yàn)研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2004,19(1):10~15.
[11] 陳歡,王淑娟,陳昌和,等.煙氣脫硫廢棄物在堿化土壤改良中的應(yīng)用及效果[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2005,23(4):38~42.
[12] 李彥,張峰舉,王淑娟,等.改良?jí)A化土壤對(duì)土壤重金屬環(huán)境的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),2010,12(6):86~89.
[13] 肖國(guó)舉,羅成科,白海波,等.脫硫石膏改良?jí)A化土壤種植水稻施用量研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2009,18(6):2376~2380.
[14] 王彬,肖國(guó)舉,楊涓,等.燃煤煙氣脫硫廢棄物施用對(duì)堿化土壤種植甜高粱的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2010,28(6):206~211.
[15] 肖國(guó)舉,張萍,鄭國(guó)琦,等.脫硫石膏改良?jí)A化土壤種植枸杞的效果研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2010,4(10):2315~2320.
[16] Clark R B,Zeto S K,Ritchey K D,et al.Growth of forages on acid soil amended with flue gas desulfurization by-products[J].Fuel,1997,76(8):771~775.
[17] Chen L,Dick W A,Neison S.Flue gas desulfurization by-products additions to acid soil:alfalfa productivity and environmental quality[J].Environmental Pollution,2001,114(2):161~168.
[18] Crews J T,Dick W A.Liming acid forest soils with flue gas desulfurization by-product:growth of Northern red oak and leachate water quality[J].Environmental Pollution,1998,103(1):55~61.
[19] 徐勝光,李淑儀,藍(lán)佩玲,等.燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物對(duì)花生作物營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)及其機(jī)理[J].生態(tài)環(huán)境,2003,12(4):415~418.
[20] 徐勝光,李淑儀,藍(lán)佩玲,等.燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物對(duì)蘿卜營(yíng)養(yǎng)的作用及其機(jī)理研究[J].生態(tài)科學(xué),2003,22(3):232~236.
[21] 李淑儀,藍(lán)佩玲,徐勝光,等.燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物在酸性土壤的農(nóng)業(yè)資源化利用[J].生態(tài)科學(xué),2003,22(3):222~226.
[22] 李淑儀,藍(lán)佩玲,徐勝光,等.燃煤煙氣脫硫副產(chǎn)物在酸性土壤上施用的效果[J].生態(tài)環(huán)境,2003,12(3):263~268.
關(guān)鍵詞 Cd污染;稻田修復(fù);土壤改良劑;生石灰;實(shí)施效果
中圖分類(lèi)號(hào) S156.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739(2017)09-0204-05
Abstract Four types of soil amendments including super humic matter,mineral stabilizer,compound organic matter and common organic fertilizer were selected,combining scientific irrigation management system and leaf transportation impediment control technology,the application effect of remediation system of Cd contaminated rice field of Changsha City in Hunan Province were tested in this paper. The results showed that the addition of soil amendments and scientific field management could significantly reduce the concentration of Cd in rice,and even could effectively control the concentration of Cd in paddy soil of moderate pollution area,which could meet the national food safety standards. The Cd control ability of these four amendments followed the sequence:super humic matter>compound organic matter>mineral stabilizer>common organic fertilizer. However,the Cd reduction effects of all soil amendments were poorer than the application effect of lime. The scientific management system was effective for moderate contaminated fields,but the Cd concentration in rice still couldn′t meet the requirement of the food safety standards. Therefore,it′s suggested to change the farming structure instead of planting rice.
Key words Cd contamination;rice field remediation;soil amendment;lime;application effect
隨著2014年《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》[1]的公布,土壤污染問(wèn)題逐漸浮出水面,引起了越來(lái)越多的關(guān)注和重視。根據(jù)公報(bào)顯示,全國(guó)土壤總超標(biāo)率為16.1%,耕地污染超標(biāo)率為19.4%,總金屬鎘超標(biāo)率為7.0%。湖南省作為重金屬污染重災(zāi)區(qū),被劃為土壤重金屬治理示范省,其中包括農(nóng)田重金屬污染修復(fù)治理示范工程。2016年的《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》[2]進(jìn)一步明確了農(nóng)田污染修復(fù)治理的重要性和必要性。如何安全有效地修復(fù)重金屬污染農(nóng)田、保障人民身體健康,成為了一個(gè)亟須解決的技術(shù)難題。
湖南省地處中南,氣候偏暖,農(nóng)田作物以水稻為主,實(shí)施兩季耕作。因此,農(nóng)田污染治理針對(duì)的主要農(nóng)作物為水稻。湖南作為農(nóng)耕大省,農(nóng)田污染物類(lèi)型主要為重金屬污染,在相當(dāng)大面積范圍內(nèi),以重金屬鎘(Cd)為主要污染物。例如,在長(zhǎng)沙、株洲、湘潭地區(qū)(長(zhǎng)株潭地區(qū))共有10.4萬(wàn)hm2重金屬污染耕地[3]。其中,土壤鎘濃度不超標(biāo)(
近年的研究顯示,影響稻米中鎘含量的因素主要包括水稻品種、土壤pH值、土壤生物有效態(tài)鎘含量、田間灌溉方法、田間施肥管理等。永清環(huán)保股份有限公司上海分公司第一期試驗(yàn)選取了湖南省長(zhǎng)沙市3個(gè)污染程度不同的地塊考察農(nóng)田鎘污染土壤治理方法的有效性,基于當(dāng)?shù)剞r(nóng)民普遍接受袁隆平雜交水稻為主要水稻品種的事實(shí),第一期試驗(yàn)不再進(jìn)行水稻品N的篩選,直接選擇雜交水稻為考察對(duì)象。通過(guò)施加土壤調(diào)理劑調(diào)節(jié)土壤pH值,降低土壤有效態(tài)鎘含量;同時(shí)通過(guò)田間灌溉管理和田間施肥管理,控制水稻對(duì)鎘的吸收及其向果實(shí)籽粒的轉(zhuǎn)移,降低稻米中鎘含量,從而達(dá)到有效治理、保障糧食安全的目的。需要特別指出的是,在本試驗(yàn)開(kāi)始前,長(zhǎng)沙市所有地塊已經(jīng)進(jìn)行過(guò)生石灰處理,因而本次田間試驗(yàn)所考察的結(jié)果均為添加生石灰基礎(chǔ)上的治理效果。
1 水稻鎘吸收和積累的影響因素
1.1 土壤酸堿度(pH)
pH值是影響水稻吸收重金屬鎘的主要因素之一。pH值的變化能夠改變Cd在土壤中的存在形態(tài),使其移動(dòng)性和生物有效性發(fā)生改變,從而影響水稻的吸收。當(dāng)pH值由7左右下降到5左右時(shí),水溶性Cd在土壤中的含量可由3% 提高到48.39%[5],水溶性Cd含量的提高,將相應(yīng)提高水稻對(duì)Cd吸收量。對(duì)于水稻而言,最佳生長(zhǎng)pH值范圍為5.5~8.0,而湖南省大部分土壤偏酸性,pH值在4~6之間。如果需要達(dá)到理想的治理效果,應(yīng)控制土壤pH值在6.5以上[6]。
1.2 氧化還原電位(Eh)
氧化還原電位Eh也能影響土壤中Cd污染的生物有效性[5]。隨著Eh的增大,土壤氧化強(qiáng)度增大,土壤中水溶性Cd含量隨之增加,同時(shí)增加的還有水稻吸收Cd的總量及水稻植株中Cd含量。當(dāng)Eh值較低,土壤處于還原條件時(shí),有利于土壤中的重金屬離子形成沉淀,降低重金屬的生物可利用性。在水稻種植中,可以通過(guò)灌溉管理,實(shí)現(xiàn)土壤Eh值的調(diào)節(jié)。在淹水狀態(tài)下,Eh值較低并多為負(fù)值,有利于減少水稻對(duì)Cd的吸收。李欣[7]在研究中指出,采取常規(guī)管理方法進(jìn)行干濕交替管理,稻米中Cd濃度為1.12 mg/kg(土壤中Cd濃度為2.78 mg/kg),而采用水稻生長(zhǎng)期全淹水管理,稻米中Cd濃度僅為0.39 mg/kg(土壤中鎘濃度為3.30 mg/kg)。
1.3 水稻品種
不同水稻品種對(duì)重金屬Cd的吸收運(yùn)轉(zhuǎn)累積能力相差較大。根據(jù)報(bào)道[8-9],特優(yōu)559地上部生長(zhǎng)受Cd抑制最大,鎮(zhèn)稻8號(hào)基本不受Cd濃度的影響;揚(yáng)輻粳7號(hào)的莖葉與根部Cd 濃度比(S/R)最大,K優(yōu)818的S/R值最低。揚(yáng)輻粳7號(hào)和特優(yōu)559對(duì)Cd運(yùn)轉(zhuǎn)多且耐性弱,兩優(yōu)培九和蘇優(yōu)22轉(zhuǎn)運(yùn)較少同時(shí)耐性弱,優(yōu)838、K優(yōu)818和武運(yùn)粳7號(hào)則是轉(zhuǎn)運(yùn)少且耐性較強(qiáng),另外寧粳1轉(zhuǎn)運(yùn)較多耐性也好。同等條件下,水稻糙米中Cd濃度順序?yàn)槎i型>新株型>粳型[10]。江蘇省田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示雜交稻的Cd吸收顯著高于常規(guī)稻[11]。因此,在進(jìn)行稻田重金屬Cd治理時(shí),可以優(yōu)先選擇低吸收、低積累的水稻品種進(jìn)行種植,從根源上降低健康風(fēng)險(xiǎn)。
1.4 土壤改良劑
土壤改良劑通過(guò)調(diào)節(jié)土壤的物化性質(zhì),并與重金屬離子發(fā)生吸附、沉淀、氧化還原、絡(luò)合等反應(yīng),改變重金屬在土壤中的賦存狀態(tài),降低土壤中重金屬的遷移性,從而減少重金屬的環(huán)境危害[12-13]。目前,應(yīng)用于稻田Cd污染治理的改良劑包括3種類(lèi)型[14-24]:腐殖質(zhì)、有機(jī)肥和礦物改良劑。其中,已經(jīng)驗(yàn)證過(guò)Cd修復(fù)效果的礦物改良劑主要有蛭石、頁(yè)巖、風(fēng)化煤、草炭、生物炭、油渣、凹凸棒石、海泡石、沸石、石灰石、過(guò)磷化物、鈣化物、磷灰石、赤泥、天然黏土等。
1.5 施肥種類(lèi)
在水稻生長(zhǎng)過(guò)程中,肥料的施用對(duì)重金屬的吸收也能起到一定的調(diào)節(jié)作用。有機(jī)肥、鎂硅肥、葉面肥等不同類(lèi)型肥料的施用,都能在一定程度上降低水稻對(duì)Cd的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)[16,21,24-26]。常用的有機(jī)肥包括有機(jī)碳源、菜籽餅/渣、豬糞、雞糞、牛糞、羊糞、造紙?jiān)系?,有機(jī)肥通過(guò)絡(luò)合、吸附作用,能在一定程度上降低重金屬Cd的生物有效態(tài),從而降低水稻對(duì)Cd的吸收利用。通過(guò)在孕穗期對(duì)水稻葉面定時(shí)、定量噴灑葉面肥,可以控制已吸收的Cd向水稻籽實(shí)傳輸?shù)男屎涂偭?,從而達(dá)到控制稻谷糙米中Cd總含量的目的,保障人體健康。
本田間試驗(yàn)應(yīng)用不同土壤改良劑改變和調(diào)整土壤pH值,通過(guò)科學(xué)的灌溉管理控制田間土壤的氧化還原電位,同時(shí)結(jié)合科學(xué)的施肥方法,考察不同種類(lèi)有機(jī)肥以及孕穗期葉面肥對(duì)稻谷中重金屬鎘積累效果的影響,以期通過(guò)本次田間試驗(yàn)篩選出高效田間土壤改良劑,結(jié)合科學(xué)田間管理方法,有效控制稻谷中Cd的積累。
2 試驗(yàn)方法
2.1 實(shí)施地點(diǎn)和污染背景
本試驗(yàn)在湖南省長(zhǎng)沙市3個(gè)自然村的不同污染水平地塊開(kāi)展晚稻種植,晚稻品種為袁隆平雜交水稻。地塊的背景Cd濃度和pH值如表1所示,表1中所示數(shù)值為試驗(yàn)地塊在添加生石灰之前當(dāng)?shù)剞r(nóng)管所記錄的檢測(cè)數(shù)據(jù),能夠比較客觀真實(shí)地反映試驗(yàn)地塊的污染背景。
從表1可知,A、C地塊為重度污染地塊,稻谷中Cd含量均超過(guò)0.4 mg/kg;B地塊為管控生產(chǎn)地塊,土壤Cd濃度
2.2 土壤改良劑種類(lèi)
本次試驗(yàn)選取超級(jí)腐殖質(zhì)、礦物質(zhì)穩(wěn)定劑、復(fù)合有機(jī)肥和普通有機(jī)肥為土壤改良劑,分別在3個(gè)不同地塊進(jìn)行Cd污染修復(fù)效果驗(yàn)證。
超級(jí)腐殖質(zhì)主要成分為二氧化三鐵鈦合物,含有微量鋅、釩、鈷、鈉、磷、錳、鈣、鎂、鉀、氯。超級(jí)腐殖質(zhì)結(jié)合常態(tài)底肥施用,能夠有效絡(luò)合重金屬、降低重金屬Cd的生物活性,達(dá)到水稻無(wú)毒化的效果。礦物質(zhì)穩(wěn)定劑選取石灰石、海泡石、蛭石等天然礦物混合而成,主要有效成分有鈣、鎂、磷、硅,能有效提高土壤pH值,同時(shí)其鈣、鎂、硅物質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠有效絡(luò)合重金屬、降低重金屬活性,實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的鈍化,達(dá)到穩(wěn)定的水稻無(wú)毒化效果。復(fù)合有機(jī)肥包括豬糞、菜籽餅、石灰石等有效成分,在本次試驗(yàn)中可完全代替常態(tài)底肥施用。復(fù)合有機(jī)肥中含有大量有機(jī)質(zhì)和有效氮、磷、鉀,同時(shí)含有微量元素硅、鈣、鎂,既能起到鈍化重金屬的目的,又可達(dá)到施肥增產(chǎn)的功效。普通有機(jī)肥使用豬糞有機(jī)肥,在本次試驗(yàn)中作為土壤改良劑使用。
關(guān)鍵詞:綠地排鹽,園林綠化,鹽堿地
Abstract: many unfavorable factors of saline-alkali land afforestation, the principal contradiction is contains too much soluble salts in the soil. According to the "salt with water, the salt with water, salt water, salt with underwater" the movement of the salt monohydrate, usually use of irrigation and drainage measures, put the salt in the soil with water, and establish the isolation layer, blocking saline underground along the capillary pore, to control the underground water level below the critical depth, in order to achieve the purpose of desalination and prevent FanYan soil.
Key words: green salt, landscaping, saline-alkali land
中圖分類(lèi)號(hào):S728.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
引言
改變土壤環(huán)境主要采用土壤改良和水利改良兩種方法。這兩種方法可以相輔相成的結(jié)合使用。
土壤改良的方法
在綠化施工中,經(jīng)化驗(yàn),土壤PH值在8,0-8,5之間、土壤性狀相對(duì)良好,那么可以僅采用土壤改良方法。土壤改良主要是對(duì)土層的整改。有平整地面、深耕曬壟、微區(qū)改土、大穴整地等方法。平整場(chǎng)地時(shí)要有一定的坡度,挖排水溝,以便灌水洗鹽。凡透水性差、土壤結(jié)構(gòu)不良的土地,在雨季到來(lái)之前要進(jìn)行翻耕,能疏松表土,增強(qiáng)透水性。通過(guò)改變土壤結(jié)構(gòu),避免地下鹽堿通過(guò)土壤毛細(xì)管利用蒸騰作用上升到土壤表層上。有時(shí)也可以將粗砂與土壤攪拌,這樣可以改變土壤結(jié)構(gòu),然后再回填到種植穴中,小面積的改善樹(shù)木周邊土壤環(huán)境;或者將粗砂鋪在種植穴中,改變種植穴下的透水環(huán)境。這樣可以有效的控制土壤次生鹽漬化,并通過(guò)采取適地適樹(shù)、適時(shí)栽植、種植地被植物、合理灌溉、及時(shí)松土、多施有機(jī)肥等一系列栽培措施,從而保證栽培植物正常生長(zhǎng)和發(fā)育。
二、水利改良
水利改良的原理是鹽隨水來(lái)、鹽隨水去的水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律。主要有以下幾種形式:灌水洗鹽、下部設(shè)隔淋層和滲管排鹽。
1、灌水洗鹽。就是通過(guò)澆灌中水、自來(lái)水等淡水來(lái)降低土壤的PH值和含鹽量。單純使用這種方法時(shí),僅限于透水性、透氣性良好的土壤。如果土壤粘重,就要結(jié)合土壤改良或者設(shè)隔淋層等方法,如果不僅土壤性狀差,而且排水不暢,或者有地下水位高等現(xiàn)象,那么就要采用滲管排鹽技術(shù),以達(dá)到灌水洗鹽的目的。
2、下部設(shè)隔淋層。隔淋層是鹽堿地綠化工程常用的排鹽措施之一,設(shè)在植物根層之下,目的是提高土壤水下滲能力,切斷含鹽水分沿土壤毛細(xì)管上升的路徑。隔淋層所設(shè)深度一般參照植物所需最小土壤厚度而定。隔淋層厚度一般為20-30cm。為保持土壤有良好的排水性、透水性,隔淋層應(yīng)做出1-2%的排水坡度,并向排鹽盲溝的位置傾斜。用作隔淋層的材料很多,如石子、爐渣、卵石等。將土工布鋪設(shè)在隔淋層上,起到鹽土層與客土層的隔離作用。
3、滲管排鹽。在一些大型綠地中滲管排鹽是土壤改良的常用方法之一,它是鋪設(shè)暗管把土壤中的鹽分隨水排走,并將地下水位控制在臨界深度以下,達(dá)到土壤脫鹽和防止鹽漬化的目的。綠地排鹽管網(wǎng)的布置,應(yīng)預(yù)先了解綠地周?chē)氖姓芫W(wǎng)情況,它往往影響排鹽管網(wǎng)的走向和埋深。根據(jù)就近排出的原則,排鹽管網(wǎng)的終端與城市雨水管網(wǎng)相接。
(1)排鹽管間距和埋深的確定
排鹽管埋深越大,所影響的范圍越大,間距也可增大。先確定埋深,再確定排鹽管間距。以粉沙壤土為例,埋深1.5m時(shí)的影響范圍是80-100m,在考慮管壁堵塞等因素的情況下,間距一律可確定在30-50m范圍內(nèi)。
(2)排鹽管網(wǎng)的布置形式
對(duì)于排鹽管網(wǎng)的布置,一般應(yīng)先確定干管出水口、管網(wǎng)干管位置,再確定排鹽檢查井位置,各級(jí)支管位置。
①正交式布置:支管匯入干管,直接排走的布置方式,平面上支管與干管成90°角正交??拷鞘信潘芫W(wǎng)或水體時(shí)采取這種布置。優(yōu)點(diǎn)是排鹽干管以最短的距離將水排出,管線短、管徑小,造價(jià)低。
②匯合式布置:多條干管匯集總管排走的布置方式。在正交式布置的基礎(chǔ)上,遇到排水口設(shè)置較遠(yuǎn)時(shí),設(shè)置干管,使地下水匯入并引向排水口。較大型的園林綠地一般都采用這種布置形式。
(3)排鹽管網(wǎng)布線施工的要點(diǎn)
①管底標(biāo)高。從管網(wǎng)干管最遠(yuǎn)點(diǎn)開(kāi)始,自下游管向上游管設(shè)計(jì)縱坡,依次計(jì)算,到支管與干管匯合檢查井處,再繼續(xù)向上游管段進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)植物種類(lèi),在保證其最小有效土層的條件下,計(jì)算出管底高程并算出各檢查井處管底高程。在不能保證干管水流自然導(dǎo)入城市排水系統(tǒng)時(shí),可考慮人工強(qiáng)排。
②過(guò)濾層。為使排鹽管滲水孔不被土粒堵塞,應(yīng)在管外設(shè)置過(guò)濾層,排鹽管類(lèi)型不同,具體做也不一樣。比如PVC滲水管的過(guò)濾層一般用2―3層無(wú)紡布包裹,鐵絲纏緊即可。
③排鹽檢查井。檢查井是排鹽系統(tǒng)管道連接的樞紐,可以用于管道檢查、洗砂、沖洗、通氣等,并可以監(jiān)測(cè)管遒是否運(yùn)行正常。通常采用圓形磚混結(jié)構(gòu)。
④排鹽管的類(lèi)型及應(yīng)用?,F(xiàn)常用的排鹽管有PVC滲水管、無(wú)紡布鋼絲管兩大類(lèi)。PVC滲水管是一種以PVC為材料的排水管,是在管壁加工螺紋狀溝槽,槽底設(shè)滲水孔作為排鹽管使用。管徑有50mm、70mm、100mm等多種型號(hào)。PVC滲水管的優(yōu)點(diǎn)是施工方便;無(wú)紡布鋼絲管是近年開(kāi)發(fā)的透水無(wú)紡布連接鋼絲制成的可伸縮的滲水管,也有多種型號(hào)。具有運(yùn)輸、施工簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。
⑤自動(dòng)強(qiáng)排裝置。排鹽管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí),常常會(huì)遇到因擬排入雨水管網(wǎng)底標(biāo)高較高,排鹽干管地下水不能自然排入的問(wèn)題,即使勉強(qiáng)可以排入,雨季也容易產(chǎn)生倒灌,使綠地內(nèi)地下水位驟然上升,引起土壤大面積返鹽。為解決這一問(wèn)題,唯一的選擇是設(shè)置強(qiáng)排設(shè)施。自動(dòng)強(qiáng)排裝置的主要構(gòu)件和原理是,浮球和傳感器監(jiān)測(cè)水位,由傳感器控制水泵抽水。
實(shí)踐證明,通過(guò)土瘁改良熊绔植物的成活和生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的±地條件,而通過(guò)綠地排鹽工程又能有效的抑制客土發(fā)生次生鹽漬化,從而保證栽培植物正常生長(zhǎng)和發(fā)育。所以,針對(duì)天津鹽堿地,在綠化設(shè)計(jì)時(shí),水利改良方法是改良鹽堿地土壤較好的方法之一:
同時(shí)要選擇耐鹽堿樹(shù)種,加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)。鹽堿地區(qū),因?yàn)橥顿Y多、耗費(fèi)人力大、綠化難度大,如果管理工作跟不上,難以見(jiàn)效:因此,除因地制宜的綜合運(yùn)用綠地排鹽技術(shù)之外,起苗、運(yùn)輸、栽植、修剪、灌溉等一系列栽植技術(shù)和管理環(huán)節(jié),都要強(qiáng)化扣緊。
因此,重鹽堿地區(qū)的城市園林綠化雖然難度很大,但只要遵循水就運(yùn)動(dòng)規(guī)律,根據(jù)綠化區(qū)的功能要求和土地條件,用合理的治理措施和科學(xué)的管理技術(shù),實(shí)現(xiàn)綠化、美化是完全可以辦到的。
參考文獻(xiàn)
龔建達(dá) 濱海鹽堿地綠化工程施工技術(shù)問(wèn)題與措施
關(guān)鍵詞:酸化土;土壤調(diào)理劑;改良;pH
中圖分類(lèi)號(hào):S156 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20160230004
近年來(lái)由于大量施用酸性和生理酸性肥料,有機(jī)肥投入嚴(yán)重不足,石灰施入少以及淋溶作用影響。使得荔浦縣土壤酸化嚴(yán)重,經(jīng)測(cè)試達(dá)耕地面積的55.68%。因此土壤酸化已成為荔浦縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的障礙因子之一,對(duì)酸化土壤進(jìn)行改良是消除耕地障礙因素、充分發(fā)揮土壤潛力的有效途徑,為驗(yàn)證不同調(diào)理劑對(duì)改良酸化土的效果,特進(jìn)行該試驗(yàn)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在荔浦縣青山鎮(zhèn)荔江村大營(yíng)盤(pán)屯呂仕德責(zé)任田,成土母質(zhì)為河流沖積物,土壤質(zhì)地為沙壤,耕作層18cm,肥力中等,排灌方便,能滿足水稻和馬蹄生長(zhǎng)對(duì)水分的需求。土壤基本理化性狀為pH5.31,有機(jī)質(zhì)20.18g/kg、全氮1.21 g/kg、有效磷53.4mg/kg、速效鉀93 mg/kg,緩效鉀95mg/kg。
1.2 試驗(yàn)材料
供試土壤調(diào)理劑用熟石灰(pH值13.06)、石灰石粉(pH值9.64),調(diào)理劑1號(hào)(廣東大眾,pH值9.0),調(diào)理劑2號(hào)(南寧生產(chǎn),pH值13.14),其他化肥為荔浦縣農(nóng)業(yè)局提供配方的渠梁牌配方肥(18:8:19),柳州尿素(N46.3%),加拿大氯化鉀(K2O 60%),供試品種為金優(yōu)2155。
1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理,分別為處理1:CK(對(duì)照),配方肥750g/小區(qū),追肥為尿素293g/小區(qū),氯化鉀63g/小區(qū);處理2:在處理1的基礎(chǔ)上施用熟石灰(50kg/667m2);處理3:在處理1的基礎(chǔ)上施用石灰石粉(100kg/667m2);處理4:在處理1的基礎(chǔ)上施用商用土壤調(diào)理劑1號(hào)50kg/667m2;處理5:在處理1的基礎(chǔ)上施用商用土壤調(diào)理劑2號(hào)50kg/667m2。采用隨機(jī)區(qū)組排列,3次重復(fù)共15個(gè)小區(qū),小區(qū)面積20m2,小區(qū)間設(shè)置田埂且加包厚塑料膜,單灌、單排。
1.4 試驗(yàn)方法
施肥全部采作撒施,分2個(gè)時(shí)期進(jìn)行,改良劑和配方肥全部在犁耙田時(shí)施用,并耙2次,使改良劑與土壤充分混合。尿素和氯化鉀作分蘗肥在插后10d施。
2013年3月22日播種,4月26日插秧,種植規(guī)格每小區(qū)栽種 342 株(18行×19株)。 6月14日始穗,7月20日分小區(qū)人工單收、單打、單曬和稱重,并取樣考種測(cè)產(chǎn)。試驗(yàn)期間,除施肥量不同外,其他栽培管理措施均按常規(guī)進(jìn)行。
2 結(jié)果與分析
2.1 試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果
從表1可看出,本試驗(yàn)以處理2(熟石灰)產(chǎn)量最高為7535.0kg/hm2,比處理1(對(duì)照)增產(chǎn)655.0kg/hm2,增長(zhǎng)9.52%;處理4(調(diào)理劑1)產(chǎn)量為7455.0kg/hm2,比對(duì)照增產(chǎn)575.0kg/hm2,增長(zhǎng)8.35%;處理5(調(diào)理劑2) 產(chǎn)量為7145.0kg/hm2,比對(duì)照增產(chǎn)265.0kg/hm2,增長(zhǎng)5.43%;處理3(石灰粉) 產(chǎn)量為7020.0kg/hm2,比對(duì)照增產(chǎn)140.0kg/hm2,增長(zhǎng)2.03%。
2.2 方差分析
試驗(yàn)結(jié)果方差分析F=5.23>F005(3.84) 處理間產(chǎn)量差異顯著不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響。從處理間差異顯著性測(cè)驗(yàn)看出:處理2(生石灰)、處理4(調(diào)理劑1)產(chǎn)量與對(duì)照差異顯著,說(shuō)明增施施熟石灰或調(diào)理劑1有明顯增產(chǎn)效果。處理3(石灰粉)、處理5(調(diào)理劑2)與對(duì)照產(chǎn)量差異不顯著,說(shuō)明增施石灰粉或調(diào)理劑2增產(chǎn)作用不明顯。
2.3 不同處理對(duì)土壤pH的影響
在確定試驗(yàn)田塊后,按方案確定的時(shí)間進(jìn)行取土風(fēng)干化驗(yàn),pH化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。
從上表看出各處理在施用不同的土壤改良劑后pH顯著上升,由于在淹水的條件下施用了化學(xué)品肥料,在6月3日有所下降,但在7月3日又程上升趨勢(shì),到收獲時(shí)處理4(調(diào)理劑1)和處理2(生石灰)分別比處理1提高0.44個(gè)單位和0.47個(gè)單位;處理3、處理5和對(duì)照相比也有一定提高,但較果不明顯。
3 結(jié)論
從本試驗(yàn)的結(jié)果及統(tǒng)計(jì)分析可見(jiàn),本試驗(yàn)主要有以下幾點(diǎn)結(jié)論:
3.1 增施熟石灰或調(diào)理劑1
有明顯增產(chǎn)效果,平均增產(chǎn)量為655.0kg/hm2和575.0kg/hm2,分別比對(duì)照增長(zhǎng)9.52%和8.35%,土壤改良劑品種可選擇生石灰或調(diào)理劑1(廣東大眾產(chǎn))。
3.2 石灰粉或調(diào)理劑2增產(chǎn)作用不明顯
3.3 在酸性土壤條件下,施用土壤調(diào)理劑可提高土壤pH
本試驗(yàn)以壤調(diào)理劑1(廣東大眾產(chǎn))或熟石灰較果最好,因此建議可通過(guò)多年施用土壤調(diào)理劑1或熟石灰達(dá)到提升土壤pH,改良酸化土壤的目的;每667m2用量建議50~70kg。
參考文獻(xiàn)
[1] 魏嵐,楊少海,鄒獻(xiàn)中,巫金龍,寧建鳳.不同土壤調(diào)理劑對(duì)酸性土壤的改良效果[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010(01).
[2] 陳培黨.酸化土壤改良劑在水稻上的應(yīng)用效果研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2014(05).
[3] 李博賑,呂烈武,黃順堅(jiān),周澤豪,朱綿圣,李曉. 土壤調(diào)理劑在酸化土壤香蕉地的施用效果[J].農(nóng)業(yè)研究與應(yīng)用,2015(02).
2013年底召開(kāi)的中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出了2014年經(jīng)濟(jì)工作的主要任務(wù),其中“切實(shí)保障國(guó)家糧食安全”首次躍升為六大任務(wù)之首,糧食安全亦首次被提至“國(guó)家戰(zhàn)略”高度。會(huì)議要求必須實(shí)施以我為主、立足國(guó)內(nèi)、確保產(chǎn)能、適度進(jìn)口、科技支撐的國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略。要依靠自己??诩Z,集中國(guó)內(nèi)資源保重點(diǎn),做到谷物基本自給、口糧絕對(duì)安全。更加注重農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全,轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式,抓好糧食安全保障能力建設(shè)。在實(shí)現(xiàn)糧食安全產(chǎn)能方式上也與以往明顯不同,改變通過(guò)調(diào)動(dòng)農(nóng)民積極性、保護(hù)農(nóng)地資源等多種方式增加產(chǎn)能,把“科技支撐”擺在突出位置。
實(shí)現(xiàn)糧食安全的第一要素是必須具備安全的土壤環(huán)境:無(wú)論是保障糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)量上的安全,還是從源頭避免化肥、農(nóng)藥殘留以及重金屬污染等問(wèn)題保證糧食質(zhì)量,直至“長(zhǎng)治久安”保持可持續(xù)的糧食生產(chǎn)能力,先決條件都是必須有高品質(zhì)的農(nóng)田――國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于建立健 全糧食安全省長(zhǎng)責(zé)任制的若干意見(jiàn)》將耕地問(wèn)題放在首位:強(qiáng)調(diào)要鞏固和提高糧食生產(chǎn)能力,堅(jiān)決守住耕地紅線,加快建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田,提高糧食生產(chǎn)科技水平,建立新型糧食生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)體系,增強(qiáng)糧食可持續(xù)生產(chǎn)能力。
據(jù)國(guó)家機(jī)構(gòu)權(quán)威調(diào)查統(tǒng)計(jì):全國(guó)土地荒漠化速度超過(guò)治理速度,荒漠化土地面積以每年2469平方公里的速度增長(zhǎng),由于水土流失、貧瘠化、次生鹽堿化和土壤酸化等原因,已造成40%以上耕地土地地力減退。全國(guó)優(yōu)質(zhì)耕地只占全部耕地的21%。按照耕地等級(jí)劃分:一等地占41%,二等地占34%,三等地占20%,其余部分已經(jīng)不宜繼續(xù)耕種;按產(chǎn)量劃分,高產(chǎn)田占29.7%,中產(chǎn)田占30.3%,低產(chǎn)田占40%。
同時(shí)由于受工業(yè)污染等多方面影響,特別是農(nóng)業(yè)方面。40年的化學(xué)農(nóng)業(yè),大量的不合理施用化肥和農(nóng)藥,直接或間接地污染土壤,造成土壤板結(jié)、次生鹽堿化影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量,并最終隨食物鏈進(jìn)入人體。
國(guó)家整體糧食安全需要在糧食數(shù)量、質(zhì)量以及糧食可持續(xù)性生產(chǎn)三方面得到保障,土地是實(shí)現(xiàn)糧食安全保障第一要素:無(wú)論是糧食數(shù)量上的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn),還是質(zhì)量方面的綠色有機(jī)種植,直至實(shí)現(xiàn)糧食數(shù)量質(zhì)量均衡發(fā)展的可持續(xù)性生產(chǎn),都必須有優(yōu)質(zhì)的耕地做基礎(chǔ)。因此必須針對(duì)全國(guó)耕地實(shí)際狀況,盡快開(kāi)展大規(guī)模的改良治理工作,特別是應(yīng)用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)改變現(xiàn)狀,從基礎(chǔ)上確保國(guó)家糧食安全。
(二)
“多菌系組合”生物工程技術(shù)經(jīng)過(guò)12年研發(fā)、實(shí)驗(yàn),被證明在實(shí)現(xiàn)“糧食安全,土壤改良,環(huán)境治理”發(fā)展理念方面效果顯著。這種應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的生物工程技術(shù),是在國(guó)內(nèi)外權(quán)威專(zhuān)家40年研究成果基礎(chǔ)上,繼續(xù)研發(fā)產(chǎn)生的一種具有多種微生物組合綜合體現(xiàn)效果的先進(jìn)技術(shù)。這項(xiàng)先進(jìn)生物工程技術(shù)已經(jīng)通過(guò)由國(guó)家科技部和農(nóng)業(yè)部組織的國(guó)家級(jí)鑒定,相繼獲得6項(xiàng)國(guó)家專(zhuān)利。
研發(fā)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)在自然環(huán)境存在的有益微生物中,經(jīng)過(guò)提純、復(fù)壯使之能夠適應(yīng)更嚴(yán)酷的環(huán)境,再根據(jù)不同用途從百余種有益微生物中選取25―35種微生物制成菌劑發(fā)揮組合作用。通過(guò)不同種的微生物配方來(lái)治理土壤現(xiàn)存的問(wèn)題,從而解決糧食種植過(guò)程中的產(chǎn)量、品質(zhì)和恢復(fù)土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和應(yīng)有的養(yǎng)份。
“多菌系組合”生物工程技術(shù)及由其發(fā)酵而成的生物有機(jī)肥,以多種微生物組合、有效成分豐富、濃度高、穩(wěn)定等特點(diǎn),在使用過(guò)程中具有顯著的優(yōu)勢(shì):
單位面積使用量少:比較國(guó)內(nèi)市場(chǎng)其他生物有機(jī)肥動(dòng)數(shù)百公斤甚至數(shù)噸的用法,這種生物有機(jī)肥用量小,每畝50―150kg即能收到明顯的效果;
投入產(chǎn)出比高:應(yīng)用這種技術(shù)產(chǎn)品增產(chǎn)顯著,蔬菜和經(jīng)濟(jì)作物投入產(chǎn)出比高達(dá)30―50;
廣譜性好:這種技術(shù)產(chǎn)品是一種天然生物添加劑,作用機(jī)理是通過(guò)微生物及其代謝產(chǎn)物調(diào)理植物新陳代謝,促進(jìn)植物吸收、生長(zhǎng)、抗病;
土壤改良和污染治理:這種技術(shù)產(chǎn)品以活性微生物作用,能夠有效分解和鈍化土壤中農(nóng)藥殘留、油污污染和重金屬等;在濱海和內(nèi)陸鹽堿地治理綠化攻關(guān)過(guò)程中證明,能夠加快土壤修復(fù)速度,大大提高苗木的成活率。
“多菌系組合”生物工程技術(shù)經(jīng)過(guò)12年研究和試驗(yàn),已經(jīng)根據(jù)不同用途和市場(chǎng)需求,調(diào)配菌種和原料大批量制造兩個(gè)系列生物有機(jī)肥產(chǎn)品:(1)生物有機(jī)肥:應(yīng)用于果樹(shù)、主糧作物、設(shè)施農(nóng)業(yè)、油料作物、中草藥、茶葉和煙葉等方面;(2)土壤改良劑:應(yīng)用于濱海和內(nèi)陸型鹽堿土壤治理,改良各種原因?qū)е碌呢汃せ?、次生鹽堿化、土壤酸化耕地。已經(jīng)在大慶、白城、濰坊、東營(yíng)、天津、曹妃甸等鹽堿、沙化土壤綠化工程中推廣應(yīng)用,應(yīng)用實(shí)驗(yàn)證實(shí):在提高成活率的同時(shí),單位面積造價(jià)大為降低,對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益貢獻(xiàn)巨大。
(三)
應(yīng)用“多菌系組合”生物工程技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品,在有機(jī)綠色種植、鹽堿地改良、大規(guī)模養(yǎng)殖環(huán)境污染治理等方面均取得顯著效果,尤其在土壤成份改良方面成績(jī)最為突出。
內(nèi)陸鹽堿土壤治理
2004年初,選取大慶草甸蘇打堿土作為實(shí)驗(yàn)地,pH值8.2―9.3,“堿包”部位pH值高達(dá)10.3。土壤粘重,硬化,結(jié)構(gòu)不良。通過(guò)“多菌系組合生物工程技術(shù)(BPA-e)”產(chǎn)品應(yīng)用,土壤板結(jié)情況明顯改善,肥效擴(kuò)散作用明顯,肥料下部10厘米土壤pH值下降0.6―1.1,側(cè)方土壤pH值下降0.4―0.7,速效N、P、K含量分別提高2.7、1.6、3.3倍。
在“多菌系組合”生物工程技術(shù)產(chǎn)品在大慶市內(nèi)陸鹽堿地改造應(yīng)用實(shí)例證明:670畝草、灌木、喬木首年的總體成活率由原來(lái)的不到3%達(dá)到87%,次年沒(méi)有繼續(xù)施用肥料情況下,樹(shù)木成活率依然保持在80%以上。
濱海鹽漬土壤治理
2009年3月至2011年12月,應(yīng)用“多菌系組合”生物工程技術(shù)與天津泰達(dá)園林建設(shè)有限公司合作《微生物“BPA-e”菌肥改良濱海原生鹽土綠化技術(shù)集成研究與示范》項(xiàng)目。項(xiàng)目位于天津海濱大道永定新河收費(fèi)站兩側(cè)臨近地段,總面積30畝原鹽池地域,改造前原生鹽土全鹽量1.9%―3.4%, pH值為7.6―8.4,經(jīng)過(guò)兩個(gè)生長(zhǎng)季養(yǎng)護(hù),改良后土壤含鹽量已經(jīng)降低到0.2%―0.4%,pH值降低到7.5―7.8,苗木成活率達(dá)到95.3%。每平方米綠化綜合造價(jià)降低38元。到目前我們天津區(qū)域改造的鹽漬地面積超過(guò)千畝。2014年我們與天津?yàn)I海區(qū)園林局合作,設(shè)立了利用生物土壤改良劑治理鹽堿土讓的新標(biāo)準(zhǔn)
含鹽堿成份的低產(chǎn)農(nóng)田改造
[關(guān)鍵詞] 改良方法;蘇打鹽堿土;作用效果
[中圖分類(lèi)號(hào)] S153.6 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194(2013)12- 0055- 03
松嫩平原西部鹽堿化土地面積300×104hm2,是世界上三大片蘇打鹽漬土集中分布區(qū)之一[1]。鹽堿類(lèi)型以蘇打鹽堿化為主,呈強(qiáng)堿性反應(yīng),代換性Na離子百分率(ESP)較高,對(duì)作物危害更大,出現(xiàn)不少的斑狀光板地類(lèi)型的重度鹽堿地,所占比例高達(dá)總面積的41%以上[2]。20世紀(jì)八九十年代以來(lái),隨著過(guò)度開(kāi)墾、超載放牧的影響,土地鹽堿化程度日益加劇,土壤理化性質(zhì)惡化,嚴(yán)重危害著農(nóng)林牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。近些年來(lái),國(guó)內(nèi)外關(guān)于改良劑的研究作了一些報(bào)道。Kazanskii等人研究了高吸水性樹(shù)脂的合成、性質(zhì)和在土壤改良中的作用及其對(duì)植物生長(zhǎng)的影響[4-5]。王宇 等[6]研究表明,蘇打鹽堿土添加硫酸鋁后,土壤理化性狀發(fā)生了顯著改善。王文杰 等[7]選擇聚馬來(lái)酸酐和聚丙烯酸對(duì)松嫩平原內(nèi)陸鹽堿土進(jìn)行了改良試驗(yàn)。李取生[8]等施用TC-1號(hào)蘇打鹽漬化土壤改良劑1年后,耕層土壤溶液鈉離子濃度降低26.2%~39.9%,土壤滲透性增強(qiáng),團(tuán)聚體增加120%~150%,水稻單產(chǎn)提高10.8%。這些方法對(duì)于改良鹽堿土、保證農(nóng)林牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都具有一定的成效。本研究采用有機(jī)廢棄物等作為土壤孔隙改善劑,通過(guò)改善鹽堿土交換性鈉含量,降低土體pH值等相結(jié)合的方法,試圖綜合改良鹽堿地,旨在為蘇打鹽堿地改良提供新的思路和方法,同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物的綜合利用。
1 材料與方法
1.1 供試土壤
主要參考文獻(xiàn)
[1]李取生,龐治國(guó),宋玉祥.加快立法進(jìn)程,治理吉林西部鹽堿荒漠化[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,2000,16(2):53~55.
[2]李取生,裘善文,鄧偉.松嫩平原土地次生鹽堿化研究[J].地理科學(xué),1998,18(3):268-272.
[3]王春裕,王汝鏞,張素君,等.東北蘇打鹽漬土的性質(zhì)與改良[J].土壤通報(bào),1987,18(20):57-59.
[4]K S Kazanskii, et al.Predicting Key Polymer Properties to Reduce Erosion in Irrigated Soil[J]. Adv Polym Sci, 1992, 104: 97-133.
[5]M J Long,F(xiàn) S Zeng.Review on the Study of Polymer Soil Amendments[J].Chinese Journal of Soil Science,2000,31(5):199-202.
[6]王宇,韓興,趙蘭坡.硫酸鋁對(duì)蘇打鹽堿土的改良作用研究[J].水土保持學(xué)報(bào),2006,20(4):50-53.
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:SCI期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)