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關鍵詞:土壤改良;土壤沙化;土壤侵蝕;土壤污染
中圖分類號:S156 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20160932033
隨著社會經濟的快速發展,人口數量不斷增多,生活的環境日益遭受著破壞。大氣污染、食品安全、土地退化等成了21世紀的熱點問題。根據2000年世界糧農組織(FAO)世界土壤資源報告,全球嚴重土地退化面積約為3500萬 km2,占總土地面積的26%,其中用于農業生產活動造成的嚴重土地退化面積占總土地面積的9%[1]。農民一味地追求高產,過度施用化肥,導致土壤板結;大量工廠的建立,導致了土壤污染;大量的砍伐樹木,導致了土壤的沙漠化等,如今土壤退化問題成了亟待解決的問題。
因此,如何保持土壤質量,防止土壤退化,成為了國內外研究的熱點。施用土壤改良劑是一種既經濟又方便的方法,它可以改善土壤理化性質、提高土壤肥力,還能降低土壤中污染物的遷移,對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,介紹了土壤改良劑的不同類型及其在3種土壤退化類型中的應用,以期為不同類型退化土壤改良提供思路。
1 土壤改良劑介紹
土壤改良劑,又稱土壤調理劑,能有效改善土壤理化性質和土壤養分狀況,并對土壤微生物產生積極影響,從而提高退化土壤的生產力,使其更適宜于植物生長,而不是主要提供植物養分的物料。在20世紀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,科學家們從天然有機物、無機物提取到合成高分子化合物,根據不同土壤類型制成不同改良劑。按原料來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[1],其中天然改良劑又可以分為無機物料和有機物料2種。其具體分類如圖1所示。
1.1 天然改良劑
天然改良劑根據原料的性質,可以分為無機物料和有機物料2類。無機物料又可以分為天然礦物和無機固體廢棄物;有機物料包含了有機固體廢棄物、天然提取高分子化合物和有機物料。主要有石灰石、膨潤土、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聚合物,是通過對天然改良劑的分析研究,合成的一種與天然改良劑結構形態類似的改良劑。國內外研究和應用的人工土壤改良劑有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇樹脂、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。
1.3 天然-合成共聚物改良劑
為了達到高效的治理效果,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天然改良劑的不足,使其效果達到最佳,擴大適用范圍,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、磺化木質素-醋酸乙烯等。
1.4 生物改良劑
目前研究和應用的生物改良劑包括一些商業的生物控制劑、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型中的應用
土壤退化是指在各種自然,特別是人為因素影響下發生的導致土壤的農業生產能力或土地利用和環境調控潛力,即土壤質量及其可持續性下降,甚至完全喪失其物理、化學和生物學特征的過程。由于土壤退化是土壤物理、化學、生物學性質惡化導致肥力下降的總稱,趙其國[2]將土壤退化分為土壤物理退化、土壤化學退化、土壤生物退化。中國科學院南京土壤研究所借鑒國外的分類,將我國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的土壤性質惡化、耕地的非農業占用6類。
2.1 土壤改良劑在防治土壤沙化中的應用
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程。隨著土壤沙漠化程度的加重,土壤物理性質、生物學特性都會發生一系列的變化,土壤水分、養分含量等降低,土壤生物酶活性下降,最終影響地上植被生長、發育和分布。在改良沙土時,研究學者更多關注的是如何增加土壤的保水能力、土壤養分含量、土壤有機質含量等。
2.1.1 天然改良劑
在天然礦物中,石灰石、膨潤土等都具有保水保肥的改良作用,其中膨潤土、沸石、石膏和蛭石還具有增肥作用。膨潤土自身具有較強的吸水性、膨脹性、吸附性、粘著性等,施入沙土中可以增加土壤中團聚體的數量,降低土壤容重。膨潤土與腐殖質作用形成有機無機復合體,施入土壤后,能夠降低有機物料的分解速率,提高腐殖化系數,增加土壤有機質的累積,兩者的相互結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基礎,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,持水能力可達到45%~60%,顯著高于沙土[4]。泥炭作為有機物料改良劑,能夠提高混合沙土的持水能力,降低沙土的pH值和容重,增加沙土的有機質、速效氮和腐殖酸含量,對白菜的生長和生物量都有促進作用[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,具有很強的親水性及絮凝性,能夠增加土壤團聚體數量,還能夠減少土面水分蒸發,保蓄水分,提高水分利用效率。Johnson通過添加PAM增加了土壤的持水能力,為植物生長提供了更多的有效水[6]。將粉煤灰和聚丙烯酰胺混合施用,形成互補效應,但施用效果并不是簡單的疊加,與對照相比,能夠顯著提高土壤田間持水量,同時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植物對土壤水分和養分的吸收,提高植物的抗逆性,同時菌根真菌分泌的球囊霉素相關蛋白能夠改善土壤的團聚性,同時也是土壤碳的一個重要來源。叢枝菌根真菌和腐殖酸聯合作用能夠改善土壤微環境,同時提高了土壤酸性磷酸酶活性和有效磷的釋放,沙土中細菌、真菌和放線菌數量也得到了顯著的提高,進而促進土壤的形成和發育,改變土壤的理化性質[7]。
2.2 土壤改良劑在防治土壤侵蝕中的應用
土壤侵蝕是指土壤及其母質在水力、風力、凍融、重力等外營力作用下,被破壞、剝蝕、搬運和沉積的過程。在防治土壤侵蝕過程中,主要有生物防治、物理化學防治、工程防治以及綜合防治技術,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面。
改良劑在防治土壤侵蝕中的應用主要集中在改良土壤結構,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)發現,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可使土壤結殼強度增加。人工合成改良劑中聚丙烯酰胺(PAM)處理過的土壤表面緊密的結構和較高的團聚體穩定性有效抑制了土粒的分散,增加土壤的水穩性團粒體,提高土壤滲水速度,可以有效地防止土壤的侵蝕。利用小型水道進行了針對壤土和黏土的PAM溝灌試驗發現,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。在噴淋灌溉系統中模擬雨滴降落試驗中,2 kg?ha-1的PAM有效地減少了徑流和侵蝕,且對侵蝕的控制比對徑流更有效[9]。
2.3 土壤改良劑在防治土壤污染中的應用
土壤污染破壞了土壤的自然生態平衡,并導致土壤的自然功能失調,土壤質量惡化。土壤污染可以分為無機污染和有機污染,無機污染物主要有汞、鉻、鉛、銅、砷、鎘、酸、鹽堿等,有機污染物主要有石油、氰化物、有機農藥等。其中土壤重金屬具有累積性、不可逆性的特點,因此重金屬污染治理是現在研究熱點。
2.3.1 天然改良劑
在修復重金屬污染土壤中,常用的改良劑有石灰石、沸石、碳酸鈣、硅酸鹽和促進還原作用的有機物質,而不同改良劑改良重金屬污染土壤的作用機理也是不同的。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性及其在植物體內的累積。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,可以使土壤有機質中的羥基和羧基與OH-反應,促使土壤可變電荷增加,土壤中Cd2+與CO32-發生化學反應生成難溶于水的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構和很強的離子交換能力,從而能通過離子交換吸附和專性吸附降低土壤中重金屬的有效性。在天然礦物中,膨潤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物料中的有機配位體形成穩定的絡合物,從而減輕重金屬離子的生物有效性。常見的有機物料有畜禽糞便、污泥、綠肥、泥炭等。畜禽糞便在吸附土壤重金屬的同時,還能夠培肥土壤,增加土壤有機質含量,促進作物生長,在Cd污染土壤上施用雞糞堆肥,可以促進冬小麥的生長,同時抑制了冬小麥根系對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,使土壤對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,降低土壤的電導率和重金屬的有效性,同時還能夠增加土壤的N、P養分[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,同時還是良好的土壤調解劑,含有腐殖酸及營養成分,能夠保肥、持水,增強土壤微生物的活動,可以提高0.25~1.61個單位的土壤pH值,增加土壤有機質,顯著降低土壤中Cd有效態含量[13]。綠肥作為一種養分完全的生物肥源,不僅能夠改良土壤,增加土壤養分,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菌。采用生物改良劑對土壤中重金屬進行吸附,主要表現在胞外絡合作用、胞外沉淀作用和胞內積累3種作用方式,目前主要的修復技術分為原位修復技術和異位修復技術2種。其中叢枝菌根能夠通過直接作用(如螯合作用、菌絲的“過濾”機制等)和間接作用(改善礦質營養狀況、改變根系形態等)修復污染土壤,包括有機烴類污染、重金屬污染、石油污染、農藥污染等。在滅菌土壤中添加AM真菌,可以促進海州香薷向地上部分轉運Cu,提高其地上部分Cu吸收量,進而使得土壤中Cu含量減少[14]。接種菌根真菌還能夠顯著減少重金屬復合污染土壤中三葉草對Cu、Cd、Pb的吸收。
3 總結與展望
土壤改良劑相對于其他改良方法簡單易行,且效果顯著,所以一直是研究者的關注點,但單一改良劑的改良效果存在不全面或不同程度的負面影響。在實際中,遇到的土壤改良問題并不是單一的,因此在選擇改良劑時,通常會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題。同時,針對不同的改良土壤,配施方法也有所差異。另者,在施用改良劑的同時要防治二次污染,例如在施用畜禽糞便、泥炭、粉煤灰時,可能會引入重金屬,導致土壤、水體、生物的二次污染。對于一些合成有機改良劑尚有很多問題不能解釋,例如PAM會與土壤中的粘土礦物相互作用,但作用機理尚不清楚,同時對土壤微生物生態系統及其生物轉化產物對整個生態的影響還不太了解。生物改良劑對于重金屬的改良有很好的效果,但叢枝菌根種類繁多,高效菌種的篩選問題需要解決,且其純培養技術尚待突破。
綜上所述,應用改良劑改良土壤尚有許多問題亟待解決,配施比例、配施方法、應用機理等都是今后的研究熱點,同時針對不同問題的土壤,所采用的改良方法也不同。
參考文獻
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論文摘要: 本文介紹了土壤改良在煙草種植上的應用。運用適量的結構改良劑可以改善土壤質量,增強土壤蓄肥保水能力,提高土壤溫度。土壤改良運用于煙草種植,可以提高煙葉產量與質量。
上世紀50年代前,土壤結構改良劑的研究大多是以藻朊酸鹽為代表的天然結構改良劑的研究。藻朊酸鹽是從藻類中抽取的多糖羧酸類化合物,藻朊酸鈉用量0.001%(按土重計算)便有顯著的改土效果。據資料研究表明天然結構改良劑易被土壤微生物分解且用量較大,難以在生產上廣泛應用。這樣人工合成結構改良劑的研究便提到了研究的日程中??死锢吠寥栏牧紕┦浅跗谌斯ず铣傻母牧紕?,主要成分是聚丙烯酸鈉鹽,具有高效、抗微生物分解、無毒等優點。最近幾年,高效低用量土壤結構改良劑出現,使用方法不斷改進,使用成本逐漸下降,特別在煙草的種植上具有廣闊的發展前景。
1.土壤改良劑在增強土肥上的作用
土壤結構改良劑是根據團粒結構形成的原理,利用植物殘體、泥炭、褐煤等為原料,從中抽取腐殖酸、纖維素、木質素、多糖羧酸類等物質,作為團聚土粒的膠結劑,或模擬天然團粒膠結劑的分子結構和性質所合成的高分子聚合物。前一類制劑為天然土壤結構改良劑,后一類則稱為合成土壤結構改良劑。
天然土壤結構改良劑以多聚糖和腐殖酸類在植物栽培方面的運用較為廣泛,筆者試以此為例闡述其運用。多聚糖是一種水溶性天然土壤結構改良劑,它是從瓜爾豆中提取的一種高分子物質,其分子質量大于2.0×105u。多聚糖在水溶液中是一種生物不穩定性物質,在土壤中能被微生物降解成小分子物質。因此,改良土壤時,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在一起形成團聚體。多聚糖的親水基—OH與粘粒的氧鍵,其鍵能為20.9—41.9kJ/mol。由它膠結的微團?;驁F粒具有相當程度的穩定性。這樣,粘粒表面吸附的水分子被高分子有機化合物取代,而且有機化合物的親水功能團與粘土礦物的活性點相結合,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,使生成的團粒具有水穩性。
合成土壤結構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,或是聚合陽離子。合成的結構改良劑一般具有很強的粘結力,能把分散的土粒粘結成穩固的團粒。
2.煙草種植對土壤改良的肥力要求
中國植煙土壤長期片面重視化學肥料,致使土壤有機質含量銳減,土壤物理性狀惡化,尤其是團聚體數量和質量的下降,土壤通氣狀況退化。研究證明土壤的物理性狀對煙葉的品質和產量有著重要影響,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。土壤孔性和結構性又決定了氧氣的供應狀況。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降低,直接影響煙堿合成。所以施用土壤結構改良劑,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養分的吸收。通氣良好的環境,能使根部供氧狀況良好,并能促使呼吸產生的CO2從根際散失。根際土壤中氧氣的含量高,能促進煙株根系的有氧呼吸,有利于植物對養分的吸收。水分對煙株生長,特別是對根系的生長有很大影響,也同樣間接影響養分的吸收。煙草對K+的使用具有一定要求。對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。試驗證明:保持土壤濕潤,緩解干濕交替過程是提高K+有效性的重要措施。
3.土壤改良在煙草種植上的運用效果
3.1改善土壤結構,促進煙草生長。
土壤結構改良劑能有效地改善土壤團粒結構,減小土壤容重,增加總孔隙度。西南農業大學曾覺廷的研究證明,土壤改良劑能使分散的土粒形成微團聚體,進一步形成團聚體,不僅增加土壤中水穩性團聚體的含量,而且顯著提高團聚體的質量。在盆栽土壤試驗中,大團聚體含量比對照增加了,PHM為20.88%,VAM為4.73%,HNA為2.24%。我校曾做過試驗,施入0.05%CRD—1816后,2—5mm及大于5mm的團粒占團粒總數的63%,施用量增至0.15%時,則達90%,而對照僅為11%。結構改良劑促進團粒結構形成的同時,還提高了土壤總孔隙度,降低了土壤容重。山西省農業科學院土肥所研究了粉煤灰的改土效應。試驗結果表明,土壤施入粉煤灰后,可以降低容重,增加孔隙度,調節三相比,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,促進煙草根系的生長。
西南農業大學陳萌在紫色土上的試驗證明,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植物的有效程度。中國農科院汪德水的研究結果說明,瀝青乳劑和PHM均能減少土面水分蒸發,保蓄水分,提高水分利用效率。王久志在土壤結構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,土壤含水量分別增加19.33%—27.44%和10%。在蒸發的3個階段中,瀝青乳劑具有抑制水分蒸發的效果,抑制率達14.7%—32.3%。
3.3提高土壤溫度,增強煙草的抗旱抗病性。
土壤改良的方法很多,如深翻改土、增施有機肥、樹行間種草、果樹行間間作其他作物及挖出土內石塊,進行客土、泥中摻沙、沙摻泥等。改良土壤要根據果園土壤的具體情況,采取適當的改良方法。現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、調整土溫及促進微生物活動的作用,從而改善土壤的理化性能,有利果樹根系生長。
對土層瘠薄,園地下層皆是沙石的果園,逐年由里向外,上下翻1次,將熟土翻到下面或將熟土與沙摻合;沙石多的果園,定要逐年擴穴,去石客土;泥中摻沙、沙中摻泥,都能改變土壤的理化性質,增加土壤的保肥保水能力。
1.2 深翻的方法
有逐年放樹窩子深翻、果樹行間和株間深翻、結合施基肥全園深翻等方法。山地果園在梯田或樹盤的內半部深翻。深翻的寬度60~80厘米,深50厘米,深翻地長度,以樹冠的1/2~1/4為宜。
深翻,可以一次或分幾次進行,順樹行對土壤漸漸深翻;或結合增施有機肥進行擴大果樹植穴深翻。
2 增加土壤的有機質含量
增施有機肥料、行間種草、園地覆草、落葉歸根、種植綠肥等措施,提高土壤有機質含量,改善土壤結構,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,水分蒸發量則少,氣候干旱輕微時,能起到調節地溫和抗旱保墑作用。
增加土壤有機質含量,土壤腐殖質增多,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。增施有機肥,一定要施腐熟的有機肥。
當今各地果園,園地土壤有機物質含量有多有少,大部分果園的土壤,有機肥料的補充不足或根本得不到補充,有機物質含量逐年下降;也有少部分設施栽培(大棚栽培、溫室栽培)果樹,施用有機肥料超出了適宜范圍,導致土壤中植物病源菌增加,造成化學農藥的使用量逐年增加。
3 為表層根系創造適宜生長的土壤環境
栽植任何一種果樹,果樹都通過根系吸收土壤含有的養分和水分。果樹的表層根系是根系的主要活動區域,它對形成花芽及提高果品質量起決定性作用。與果樹成花坐果、果實發育密切相關的鉀、鋅、硼元素,也主要靠表層根系吸收。
因此,栽培果樹必須重視養根,要養護和利用果樹的表層根系,就要為表層根系生長創造適宜生長的土壤條件,對于不良的土壤,就必須進行改良。
4 行間種草、覆蓋樹盤、種綠肥
在果樹行間種草或用有機物(農作物稈葉,雜草等)覆蓋果樹株間地面,或覆蓋樹盤,或在樹行間種綠肥,都能起到土壤改良作用。
5 間作
關鍵詞: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-石膏法以其穩定、高效等優點成為最成熟、應用最廣泛的脫硫工藝.[1]。但采用這種工藝處理煙氣同時會產生大量副產物脫硫石膏,隨著石灰石-石膏法的推廣應用,我國脫硫石膏排放量不斷增長。
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、化學特征和天然石膏有著共同的規律。但由于多數電廠的燃煤品質差,煤種頻繁變化,因此脫硫技術存在缺陷,造成脫硫石膏質量不穩定,易產生二次分解.[2]。若對其處置不當,不僅浪費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。近年來關于脫硫石膏在工業應用方面已有廣泛報道,主要是針對建筑材料生產的研究.[3,4]。除了工業應用,隨著人們對脫硫石膏性能和應用途徑的深入研究,其對土壤改良方面的潛能逐漸被人們所挖掘,本文將對脫硫石膏在土壤改良的應用研究進行詳細闡述。
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.[5],它可以改善低產土壤的理化性質,給作物提供良好的土壤環境,使得作物產量提高,因而在土壤改良上具有廣泛的應用前景。
2.1脫硫石膏對堿性土壤的改良
脫硫石膏改良堿化土壤的原理是,石膏中的CaSO.4不斷溶解產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,脫硫石膏的土地化利用主要體現在對堿性土壤的改良,關于脫硫石膏改良堿地的研究引起了研究人員的廣泛關注。王金滿等.[7~9]分別采用土柱、盆栽和田間三種實驗方法研究脫硫石膏對堿化土壤的改良效果。試驗結果表明,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量。清華大學陳昌和教授所帶領的團隊在國際上率先利用脫硫石膏對我國大面積基本不長任何作物的堿化土壤進行規?;?、連續性改良.[10]。在內蒙古托克托縣,他們以玉米為種植作物進行堿化土壤脫硫石膏改良試驗示范工作。通過近三年的試驗研究,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,土壤的各項理化指標均有改進.[11];針對燃煤煙氣脫硫石膏改良堿化土壤是否影響土壤重金屬環境關系到土壤安全問題,在寧夏自治區利用這些脫硫石膏改良堿化土壤并種植油葵,并連續五年監測土壤中的重金屬含量。結果表明,脫硫石膏中的Hg、Pb、Cr、Cd 等重金屬元素含量低于我國相關標準要求及試驗田土壤背景值,施用脫硫石膏不會引起土壤重金屬元素總量變化。利用脫硫石膏改良堿化土壤不影響重金屬的含量,為今后脫硫石膏改良堿化地的大面積示范推廣提供了安全可靠的依據.[12]。寧夏大學的肖國舉等則選擇寧夏西大灘堿化土壤采用田間試驗設計方案進行脫硫石膏改良堿化土壤種植水稻.[13]、枸杞.[14]和甜高粱.[15]等農作物的施用量研究。試驗研究表明,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,促進農作物的生長發育。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脫硫石膏對酸性土壤的改良
脫硫石膏中富含大多數酸性土壤缺乏的 Si、S、Ca、Mo 等元素,而這些元素已被證實是可提高農產品品質的元素。在我國,將脫硫石膏應用于改良酸性土壤的報道較少,而美國則在酸性土壤改良方面的研究起步較早。Clark等.[16]研究了脫硫石膏對美國酸性土壤上種植的6種飼料作物或玉米的影響。研究結果表明,脫硫石膏能顯著增加飼料作物的產量。Chen等.[17]使用脫硫石膏改良酸性土壤用以種植紫花苜蓿。研究發現,由于脫硫石膏中含有大量微量和常量營養元素,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量。Crews等.[18]還對酸性森林土壤施用脫硫石膏后的改良情況進行了試驗,所選作物為橡樹。研究結果表明,盡管煙氣脫硫石膏施用能促進橡樹的生長,但同時也易引起硼的毒性。2000年以來,廣東生態環境與土壤研究所與清華大學合作開展脫硫石膏對南方酸性土壤改良的研究工作。他們采用盆栽和田間試驗相結合的試驗方法,以花崗巖紅壤、砂頁巖及赤紅壤等典型南方酸性土壤為供試土壤,研究脫硫石膏對花生、大豆和蘿卜的營養作用及機理。結果表明,在酸性土壤上適量施用脫硫石膏,可以提高土壤養分含量,改善土壤理化性質,提高土壤供肥性能和持水能力,增強作物對養分的吸收,從而促進作物生長,提高產量.[19~23]。他們還對脫硫石膏環境安全性進行了深入研究.[24]。結果表明,脫硫石膏中的總Pb、Cd、Cr、As、Se、Ni和Cu等指標基本上都低于國標最高容許量和土壤環境質量二級標準,符合國家控制標準,但普遍高于土壤自然背景值含量。用8~10g/kg的脫硫石膏處理農作物,可食部分重金屬均無超常累積現象,未導致農產品重金屬的富集殘留污染,不影響農產品安全品質。
3結語
我國對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現其綜合利用的一個非常有前景的方向。應用脫硫石膏實現酸、堿性土壤改良,不僅可以為燃煤電廠節約廢棄物處理費用,還可以改善農業生態環境,增加農產品收入,符合農業可持續發展原則。該項目的推廣實施,將創造巨大的社會效益和生態效益,具有長遠意義。
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關鍵詞 Cd污染;稻田修復;土壤改良劑;生石灰;實施效果
中圖分類號 S156.2 文獻標識碼 A 文章編號 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《全國土壤污染狀況調查公報》[1]的公布,土壤污染問題逐漸浮出水面,引起了越來越多的關注和重視。根據公報顯示,全國土壤總超標率為16.1%,耕地污染超標率為19.4%,總金屬鎘超標率為7.0%。湖南省作為重金屬污染重災區,被劃為土壤重金屬治理示范省,其中包括農田重金屬污染修復治理示范工程。2016年的《土壤污染防治行動計劃》[2]進一步明確了農田污染修復治理的重要性和必要性。如何安全有效地修復重金屬污染農田、保障人民身體健康,成為了一個亟須解決的技術難題。
湖南省地處中南,氣候偏暖,農田作物以水稻為主,實施兩季耕作。因此,農田污染治理針對的主要農作物為水稻。湖南作為農耕大省,農田污染物類型主要為重金屬污染,在相當大面積范圍內,以重金屬鎘(Cd)為主要污染物。例如,在長沙、株洲、湘潭地區(長株潭地區)共有10.4萬hm2重金屬污染耕地[3]。其中,土壤鎘濃度不超標(
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、土壤生物有效態鎘含量、田間灌溉方法、田間施肥管理等。永清環保股份有限公司上海分公司第一期試驗選取了湖南省長沙市3個污染程度不同的地塊考察農田鎘污染土壤治理方法的有效性,基于當地農民普遍接受袁隆平雜交水稻為主要水稻品種的事實,第一期試驗不再進行水稻品N的篩選,直接選擇雜交水稻為考察對象。通過施加土壤調理劑調節土壤pH值,降低土壤有效態鎘含量;同時通過田間灌溉管理和田間施肥管理,控制水稻對鎘的吸收及其向果實籽粒的轉移,降低稻米中鎘含量,從而達到有效治理、保障糧食安全的目的。需要特別指出的是,在本試驗開始前,長沙市所有地塊已經進行過生石灰處理,因而本次田間試驗所考察的結果均為添加生石灰基礎上的治理效果。
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,使其移動性和生物有效性發生改變,從而影響水稻的吸收。當pH值由7左右下降到5左右時,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,將相應提高水稻對Cd吸收量。對于水稻而言,最佳生長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。如果需要達到理想的治理效果,應控制土壤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,土壤氧化強度增大,土壤中水溶性Cd含量隨之增加,同時增加的還有水稻吸收Cd的總量及水稻植株中Cd含量。當Eh值較低,土壤處于還原條件時,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,可以通過灌溉管理,實現土壤Eh值的調節。在淹水狀態下,Eh值較低并多為負值,有利于減少水稻對Cd的吸收。李欣[7]在研究中指出,采取常規管理方法進行干濕交替管理,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
不同水稻品種對重金屬Cd的吸收運轉累積能力相差較大。根據報道[8-9],特優559地上部生長受Cd抑制最大,鎮稻8號基本不受Cd濃度的影響;揚輻粳7號的莖葉與根部Cd 濃度比(S/R)最大,K優818的S/R值最低。揚輻粳7號和特優559對Cd運轉多且耐性弱,兩優培九和蘇優22轉運較少同時耐性弱,優838、K優818和武運粳7號則是轉運少且耐性較強,另外寧粳1轉運較多耐性也好。同等條件下,水稻糙米中Cd濃度順序為秈型>新株型>粳型[10]。江蘇省田間試驗數據顯示雜交稻的Cd吸收顯著高于常規稻[11]。因此,在進行稻田重金屬Cd治理時,可以優先選擇低吸收、低積累的水稻品種進行種植,從根源上降低健康風險。
1.4 土壤改良劑
土壤改良劑通過調節土壤的物化性質,并與重金屬離子發生吸附、沉淀、氧化還原、絡合等反應,改變重金屬在土壤中的賦存狀態,降低土壤中重金屬的遷移性,從而減少重金屬的環境危害[12-13]。目前,應用于稻田Cd污染治理的改良劑包括3種類型[14-24]:腐殖質、有機肥和礦物改良劑。其中,已經驗證過Cd修復效果的礦物改良劑主要有蛭石、頁巖、風化煤、草炭、生物炭、油渣、凹凸棒石、海泡石、沸石、石灰石、過磷化物、鈣化物、磷灰石、赤泥、天然黏土等。
1.5 施肥種類
在水稻生長過程中,肥料的施用對重金屬的吸收也能起到一定的調節作用。有機肥、鎂硅肥、葉面肥等不同類型肥料的施用,都能在一定程度上降低水稻對Cd的吸收和轉運[16,21,24-26]。常用的有機肥包括有機碳源、菜籽餅/渣、豬糞、雞糞、牛糞、羊糞、造紙渣料等,有機肥通過絡合、吸附作用,能在一定程度上降低重金屬Cd的生物有效態,從而降低水稻對Cd的吸收利用。通過在孕穗期對水稻葉面定時、定量噴灑葉面肥,可以控制已吸收的Cd向水稻籽實傳輸的效率和總量,從而達到控制稻谷糙米中Cd總含量的目的,保障人體健康。
本田間試驗應用不同土壤改良劑改變和調整土壤pH值,通過科學的灌溉管理控制田間土壤的氧化還原電位,同時結合科學的施肥方法,考察不同種類有機肥以及孕穗期葉面肥對稻谷中重金屬鎘積累效果的影響,以期通過本次田間試驗篩選出高效田間土壤改良劑,結合科學田間管理方法,有效控制稻谷中Cd的積累。
2 試驗方法
2.1 實施地點和污染背景
本試驗在湖南省長沙市3個自然村的不同污染水平地塊開展晚稻種植,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中所示數值為試驗地塊在添加生石灰之前當地農管所記錄的檢測數據,能夠比較客觀真實地反映試驗地塊的污染背景。
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0.4 mg/kg;B地塊為管控生產地塊,土壤Cd濃度
2.2 土壤改良劑種類
本次試驗選取超級腐殖質、礦物質穩定劑、復合有機肥和普通有機肥為土壤改良劑,分別在3個不同地塊進行Cd污染修復效果驗證。
超級腐殖質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。超級腐殖質結合常態底肥施用,能夠有效絡合重金屬、降低重金屬Cd的生物活性,達到水稻無毒化的效果。礦物質穩定劑選取石灰石、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,同時其鈣、鎂、硅物質結構能夠有效絡合重金屬、降低重金屬活性,實現對重金屬的鈍化,達到穩定的水稻無毒化效果。復合有機肥包括豬糞、菜籽餅、石灰石等有效成分,在本次試驗中可完全代替常態底肥施用。復合有機肥中含有大量有機質和有效氮、磷、鉀,同時含有微量元素硅、鈣、鎂,既能起到鈍化重金屬的目的,又可達到施肥增產的功效。普通有機肥使用豬糞有機肥,在本次試驗中作為土壤改良劑使用。
關鍵詞: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
中圖分類號:S728.5文獻標識碼:A文章編號:
引言
改變土壤環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合使用。
土壤改良的方法
在綠化施工中,經化驗,土壤PH值在8,0-8,5之間、土壤性狀相對良好,那么可以僅采用土壤改良方法。土壤改良主要是對土層的整改。有平整地面、深耕曬壟、微區改土、大穴整地等方法。平整場地時要有一定的坡度,挖排水溝,以便灌水洗鹽。凡透水性差、土壤結構不良的土地,在雨季到來之前要進行翻耕,能疏松表土,增強透水性。通過改變土壤結構,避免地下鹽堿通過土壤毛細管利用蒸騰作用上升到土壤表層上。有時也可以將粗砂與土壤攪拌,這樣可以改變土壤結構,然后再回填到種植穴中,小面積的改善樹木周邊土壤環境;或者將粗砂鋪在種植穴中,改變種植穴下的透水環境。這樣可以有效的控制土壤次生鹽漬化,并通過采取適地適樹、適時栽植、種植地被植物、合理灌溉、及時松土、多施有機肥等一系列栽培措施,從而保證栽培植物正常生長和發育。
二、水利改良
水利改良的原理是鹽隨水來、鹽隨水去的水鹽運動規律。主要有以下幾種形式:灌水洗鹽、下部設隔淋層和滲管排鹽。
1、灌水洗鹽。就是通過澆灌中水、自來水等淡水來降低土壤的PH值和含鹽量。單純使用這種方法時,僅限于透水性、透氣性良好的土壤。如果土壤粘重,就要結合土壤改良或者設隔淋層等方法,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象,那么就要采用滲管排鹽技術,以達到灌水洗鹽的目的。
2、下部設隔淋層。隔淋層是鹽堿地綠化工程常用的排鹽措施之一,設在植物根層之下,目的是提高土壤水下滲能力,切斷含鹽水分沿土壤毛細管上升的路徑。隔淋層所設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,達到土壤脫鹽和防止鹽漬化的目的。綠地排鹽管網的布置,應預先了解綠地周圍的市政管網情況,它往往影響排鹽管網的走向和埋深。根據就近排出的原則,排鹽管網的終端與城市雨水管網相接。
(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。
(2)排鹽管網的布置形式
對于排鹽管網的布置,一般應先確定干管出水口、管網干管位置,再確定排鹽檢查井位置,各級支管位置。
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或水體時采取這種布置。優點是排鹽干管以最短的距離將水排出,管線短、管徑小,造價低。
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上,遇到排水口設置較遠時,設置干管,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)排鹽管網布線施工的要點
①管底標高。從管網干管最遠點開始,自下游管向上游管設計縱坡,依次計算,到支管與干管匯合檢查井處,再繼續向上游管段進行計算。根據植物種類,在保證其最小有效土層的條件下,計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入城市排水系統時,可考慮人工強排。
②過濾層。為使排鹽管滲水孔不被土粒堵塞,應在管外設置過濾層,排鹽管類型不同,具體做也不一樣。比如PVC滲水管的過濾層一般用2―3層無紡布包裹,鐵絲纏緊即可。
③排鹽檢查井。檢查井是排鹽系統管道連接的樞紐,可以用于管道檢查、洗砂、沖洗、通氣等,并可以監測管遒是否運行正常。通常采用圓形磚混結構。
④排鹽管的類型及應用?,F常用的排鹽管有PVC滲水管、無紡布鋼絲管兩大類。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,槽底設滲水孔作為排鹽管使用。管徑有50mm、70mm、100mm等多種型號。PVC滲水管的優點是施工方便;無紡布鋼絲管是近年開發的透水無紡布連接鋼絲制成的可伸縮的滲水管,也有多種型號。具有運輸、施工簡便的優點。
⑤自動強排裝置。排鹽管網設計時,常常會遇到因擬排入雨水管網底標高較高,排鹽干管地下水不能自然排入的問題,即使勉強可以排入,雨季也容易產生倒灌,使綠地內地下水位驟然上升,引起土壤大面積返鹽。為解決這一問題,唯一的選擇是設置強排設施。自動強排裝置的主要構件和原理是,浮球和傳感器監測水位,由傳感器控制水泵抽水。
實踐證明,通過土瘁改良熊绔植物的成活和生長創造良好的±地條件,而通過綠地排鹽工程又能有效的抑制客土發生次生鹽漬化,從而保證栽培植物正常生長和發育。所以,針對天津鹽堿地,在綠化設計時,水利改良方法是改良鹽堿地土壤較好的方法之一:
同時要選擇耐鹽堿樹種,加強后期養護。鹽堿地區,因為投資多、耗費人力大、綠化難度大,如果管理工作跟不上,難以見效:因此,除因地制宜的綜合運用綠地排鹽技術之外,起苗、運輸、栽植、修剪、灌溉等一系列栽植技術和管理環節,都要強化扣緊。
因此,重鹽堿地區的城市園林綠化雖然難度很大,但只要遵循水就運動規律,根據綠化區的功能要求和土地條件,用合理的治理措施和科學的管理技術,實現綠化、美化是完全可以辦到的。
參考文獻
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關鍵詞:酸化土;土壤調理劑;改良;pH
中圖分類號:S156 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20160230004
近年來由于大量施用酸性和生理酸性肥料,有機肥投入嚴重不足,石灰施入少以及淋溶作用影響。使得荔浦縣土壤酸化嚴重,經測試達耕地面積的55.68%。因此土壤酸化已成為荔浦縣農業生產的障礙因子之一,對酸化土壤進行改良是消除耕地障礙因素、充分發揮土壤潛力的有效途徑,為驗證不同調理劑對改良酸化土的效果,特進行該試驗。
1 材料與方法
1.1 試驗地概況
試驗地點設在荔浦縣青山鎮荔江村大營盤屯呂仕德責任田,成土母質為河流沖積物,土壤質地為沙壤,耕作層18cm,肥力中等,排灌方便,能滿足水稻和馬蹄生長對水分的需求。土壤基本理化性狀為pH5.31,有機質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 試驗材料
供試土壤調理劑用熟石灰(pH值13.06)、石灰石粉(pH值9.64),調理劑1號(廣東大眾,pH值9.0),調理劑2號(南寧生產,pH值13.14),其他化肥為荔浦縣農業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2155。
1.3 試驗設計
試驗設5個處理,分別為處理1:CK(對照),配方肥750g/小區,追肥為尿素293g/小區,氯化鉀63g/小區;處理2:在處理1的基礎上施用熟石灰(50kg/667m2);處理3:在處理1的基礎上施用石灰石粉(100kg/667m2);處理4:在處理1的基礎上施用商用土壤調理劑1號50kg/667m2;處理5:在處理1的基礎上施用商用土壤調理劑2號50kg/667m2。采用隨機區組排列,3次重復共15個小區,小區面積20m2,小區間設置田埂且加包厚塑料膜,單灌、單排。
1.4 試驗方法
施肥全部采作撒施,分2個時期進行,改良劑和配方肥全部在犁耙田時施用,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,種植規格每小區栽種 342 株(18行×19株)。 6月14日始穗,7月20日分小區人工單收、單打、單曬和稱重,并取樣考種測產。試驗期間,除施肥量不同外,其他栽培管理措施均按常規進行。
2 結果與分析
2.1 試驗產量結果
從表1可看出,本試驗以處理2(熟石灰)產量最高為7535.0kg/hm2,比處理1(對照)增產655.0kg/hm2,增長9.52%;處理4(調理劑1)產量為7455.0kg/hm2,比對照增產575.0kg/hm2,增長8.35%;處理5(調理劑2) 產量為7145.0kg/hm2,比對照增產265.0kg/hm2,增長5.43%;處理3(石灰粉) 產量為7020.0kg/hm2,比對照增產140.0kg/hm2,增長2.03%。
2.2 方差分析
試驗結果方差分析F=5.23>F005(3.84) 處理間產量差異顯著不同處理對水稻產量的影響。從處理間差異顯著性測驗看出:處理2(生石灰)、處理4(調理劑1)產量與對照差異顯著,說明增施施熟石灰或調理劑1有明顯增產效果。處理3(石灰粉)、處理5(調理劑2)與對照產量差異不顯著,說明增施石灰粉或調理劑2增產作用不明顯。
2.3 不同處理對土壤pH的影響
在確定試驗田塊后,按方案確定的時間進行取土風干化驗,pH化驗結果見表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品肥料,在6月3日有所下降,但在7月3日又程上升趨勢,到收獲時處理4(調理劑1)和處理2(生石灰)分別比處理1提高0.44個單位和0.47個單位;處理3、處理5和對照相比也有一定提高,但較果不明顯。
3 結論
從本試驗的結果及統計分析可見,本試驗主要有以下幾點結論:
3.1 增施熟石灰或調理劑1
有明顯增產效果,平均增產量為655.0kg/hm2和575.0kg/hm2,分別比對照增長9.52%和8.35%,土壤改良劑品種可選擇生石灰或調理劑1(廣東大眾產)。
3.2 石灰粉或調理劑2增產作用不明顯
3.3 在酸性土壤條件下,施用土壤調理劑可提高土壤pH
本試驗以壤調理劑1(廣東大眾產)或熟石灰較果最好,因此建議可通過多年施用土壤調理劑1或熟石灰達到提升土壤pH,改良酸化土壤的目的;每667m2用量建議50~70kg。
參考文獻
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[3] 李博賑,呂烈武,黃順堅,周澤豪,朱綿圣,李曉. 土壤調理劑在酸化土壤香蕉地的施用效果[J].農業研究與應用,2015(02).
2013年底召開的中央經濟工作會議提出了2014年經濟工作的主要任務,其中“切實保障國家糧食安全”首次躍升為六大任務之首,糧食安全亦首次被提至“國家戰略”高度。會議要求必須實施以我為主、立足國內、確保產能、適度進口、科技支撐的國家糧食安全戰略。要依靠自己??诩Z,集中國內資源保重點,做到谷物基本自給、口糧絕對安全。更加注重農產品質量和食品安全,轉變農業發展方式,抓好糧食安全保障能力建設。在實現糧食安全產能方式上也與以往明顯不同,改變通過調動農民積極性、保護農地資源等多種方式增加產能,把“科技支撐”擺在突出位置。
實現糧食安全的第一要素是必須具備安全的土壤環境:無論是保障糧食穩產高產實現數量上的安全,還是從源頭避免化肥、農藥殘留以及重金屬污染等問題保證糧食質量,直至“長治久安”保持可持續的糧食生產能力,先決條件都是必須有高品質的農田――國務院印發的《關于建立健 全糧食安全省長責任制的若干意見》將耕地問題放在首位:強調要鞏固和提高糧食生產能力,堅決守住耕地紅線,加快建設高標準農田,提高糧食生產科技水平,建立新型糧食生產經營體系,增強糧食可持續生產能力。
據國家機構權威調查統計:全國土地荒漠化速度超過治理速度,荒漠化土地面積以每年2469平方公里的速度增長,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。全國優質耕地只占全部耕地的21%。按照耕地等級劃分:一等地占41%,二等地占34%,三等地占20%,其余部分已經不宜繼續耕種;按產量劃分,高產田占29.7%,中產田占30.3%,低產田占40%。
同時由于受工業污染等多方面影響,特別是農業方面。40年的化學農業,大量的不合理施用化肥和農藥,直接或間接地污染土壤,造成土壤板結、次生鹽堿化影響農作物的產量和質量,并最終隨食物鏈進入人體。
國家整體糧食安全需要在糧食數量、質量以及糧食可持續性生產三方面得到保障,土地是實現糧食安全保障第一要素:無論是糧食數量上的穩產高產,還是質量方面的綠色有機種植,直至實現糧食數量質量均衡發展的可持續性生產,都必須有優質的耕地做基礎。因此必須針對全國耕地實際狀況,盡快開展大規模的改良治理工作,特別是應用先進的農業科學技術改變現狀,從基礎上確保國家糧食安全。
(二)
“多菌系組合”生物工程技術經過12年研發、實驗,被證明在實現“糧食安全,土壤改良,環境治理”發展理念方面效果顯著。這種應用于現代農業的生物工程技術,是在國內外權威專家40年研究成果基礎上,繼續研發產生的一種具有多種微生物組合綜合體現效果的先進技術。這項先進生物工程技術已經通過由國家科技部和農業部組織的國家級鑒定,相繼獲得6項國家專利。
研發專家團隊在自然環境存在的有益微生物中,經過提純、復壯使之能夠適應更嚴酷的環境,再根據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揮組合作用。通過不同種的微生物配方來治理土壤現存的問題,從而解決糧食種植過程中的產量、品質和恢復土壤的團粒結構和應有的養份。
“多菌系組合”生物工程技術及由其發酵而成的生物有機肥,以多種微生物組合、有效成分豐富、濃度高、穩定等特點,在使用過程中具有顯著的優勢:
單位面積使用量少:比較國內市場其他生物有機肥動數百公斤甚至數噸的用法,這種生物有機肥用量小,每畝50―150kg即能收到明顯的效果;
投入產出比高:應用這種技術產品增產顯著,蔬菜和經濟作物投入產出比高達30―50;
廣譜性好:這種技術產品是一種天然生物添加劑,作用機理是通過微生物及其代謝產物調理植物新陳代謝,促進植物吸收、生長、抗病;
土壤改良和污染治理:這種技術產品以活性微生物作用,能夠有效分解和鈍化土壤中農藥殘留、油污污染和重金屬等;在濱海和內陸鹽堿地治理綠化攻關過程中證明,能夠加快土壤修復速度,大大提高苗木的成活率。
“多菌系組合”生物工程技術經過12年研究和試驗,已經根據不同用途和市場需求,調配菌種和原料大批量制造兩個系列生物有機肥產品:(1)生物有機肥:應用于果樹、主糧作物、設施農業、油料作物、中草藥、茶葉和煙葉等方面;(2)土壤改良劑:應用于濱海和內陸型鹽堿土壤治理,改良各種原因導致的貧瘠化、次生鹽堿化、土壤酸化耕地。已經在大慶、白城、濰坊、東營、天津、曹妃甸等鹽堿、沙化土壤綠化工程中推廣應用,應用實驗證實:在提高成活率的同時,單位面積造價大為降低,對經濟、社會和生態效益貢獻巨大。
(三)
應用“多菌系組合”生物工程技術及相關產品,在有機綠色種植、鹽堿地改良、大規模養殖環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最為突出。
內陸鹽堿土壤治理
2004年初,選取大慶草甸蘇打堿土作為實驗地,pH值8.2―9.3,“堿包”部位pH值高達10.3。土壤粘重,硬化,結構不良。通過“多菌系組合生物工程技術(BPA-e)”產品應用,土壤板結情況明顯改善,肥效擴散作用明顯,肥料下部10厘米土壤pH值下降0.6―1.1,側方土壤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”生物工程技術產品在大慶市內陸鹽堿地改造應用實例證明:670畝草、灌木、喬木首年的總體成活率由原來的不到3%達到87%,次年沒有繼續施用肥料情況下,樹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,應用“多菌系組合”生物工程技術與天津泰達園林建設有限公司合作《微生物“BPA-e”菌肥改良濱海原生鹽土綠化技術集成研究與示范》項目。項目位于天津海濱大道永定新河收費站兩側臨近地段,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,經過兩個生長季養護,改良后土壤含鹽量已經降低到0.2%―0.4%,pH值降低到7.5―7.8,苗木成活率達到95.3%。每平方米綠化綜合造價降低38元。到目前我們天津區域改造的鹽漬地面積超過千畝。2014年我們與天津濱海區園林局合作,設立了利用生物土壤改良劑治理鹽堿土讓的新標準
含鹽堿成份的低產農田改造
[關鍵詞] 改良方法;蘇打鹽堿土;作用效果
[中圖分類號] S153.6 [文獻標識碼] A [文章編號] 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之一[1]。鹽堿類型以蘇打鹽堿化為主,呈強堿性反應,代換性Na離子百分率(ESP)較高,對作物危害更大,出現不少的斑狀光板地類型的重度鹽堿地,所占比例高達總面積的41%以上[2]。20世紀八九十年代以來,隨著過度開墾、超載放牧的影響,土地鹽堿化程度日益加劇,土壤理化性質惡化,嚴重危害著農林牧業的可持續發展[3]。近些年來,國內外關于改良劑的研究作了一些報道。Kazanskii等人研究了高吸水性樹脂的合成、性質和在土壤改良中的作用及其對植物生長的影響[4-5]。王宇 等[6]研究表明,蘇打鹽堿土添加硫酸鋁后,土壤理化性狀發生了顯著改善。王文杰 等[7]選擇聚馬來酸酐和聚丙烯酸對松嫩平原內陸鹽堿土進行了改良試驗。李取生[8]等施用TC-1號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,團聚體增加120%~150%,水稻單產提高10.8%。這些方法對于改良鹽堿土、保證農林牧業的可持續發展都具有一定的成效。本研究采用有機廢棄物等作為土壤孔隙改善劑,通過改善鹽堿土交換性鈉含量,降低土體pH值等相結合的方法,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,同時實現有機廢棄物的綜合利用。
1 材料與方法
1.1 供試土壤
主要參考文獻
[1]李取生,龐治國,宋玉祥.加快立法進程,治理吉林西部鹽堿荒漠化[J].農村生態環境,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,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與改良[J].土壤通報,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 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.硫酸鋁對蘇打鹽堿土的改良作用研究[J].水土保持學報,2006,20(4):50-53.