酸化土壤治理方法范文

酸化土壤治理方法篇

关键词高山茶园;土壤酸化;治理技术

中图分类号.文献标识码文章编号-()--

俗话说“高山云雾出好茶”,一般认为海拔以上的茶园可称为高山茶园,

高山茶园云雾多,湿度大,多漫射光,天然品种优越,然而高山茶园土层薄,

坡度陡,水土流失严重,加之劳动操作困难,

农民大量使用化学肥料和除草剂,导致土壤日益酸化,严重地影响茶叶的产量和质量。虽然茶树是喜酸植物,但其生长的最佳土壤值条件为.~.,

当<.时茶树生长将受抑制[],—年在广西金秀县的高山茶园多次抽取土壤样检测,值为.~.,土壤酸化严重,茶园产量低于 /,

产量极低,严重影响了茶园的经济效益。通过年的科学试验和酸化土壤综合治理方法的实施,

茶园土壤值明显提高,促进茶叶增产,茶农增收。

高山茶园土壤酸化形成的主要原因

.茶园建园基础差,

水土流失严重

高山茶园普遍坡度都比较陡,山高陡坡土层浅,

一些茶园土壤比较贫瘠,质地黏重,地表水渗透力差,雨量比较充沛而且比较集中,

加上建园比较粗放,种植前未作深耕,种植方式又不尽合理,

园面倾斜,没开梯田或梯面窄,园路直上直下,没有水土保持措施等。

因此,存在不同程度的水土流失现象,

土壤有机质流失严重,茶园土壤逐渐酸化,有的值降至.以下,抑制了茶树生长,制约了茶叶生产的进一步发展。

.大量使用化肥和除草剂

高山茶园多建立在远离城镇的大山里,交通不便,劳动力缺乏,

茶园道路设计也不科学,使得茶园管理困难,劳动强度大,

效率低,

成本高。茶农为了方便劳作,大量使用化学肥料和除草剂,采取掠夺性经营方式,

使生态环境恶化。长期施用生理酸性肥料,如硫酸铵、硫酸钾、铵态氮等化肥,是造成高山茶园土壤酸化的主要原因。

.茶园自然酸化

高山茶园建园的时间越长,土壤酸化就越严重,由于茶树生长过程中落叶和修剪叶增加了土壤表层的含量以及根系分泌大量有机酸,茶园土壤存在自然酸化的过程,

植物不仅可以通过矿质元素的生物循环、吸收、转运等因素影响土壤的酸度,还可以通过根系的选择吸收及分泌物直接影响土壤的环境[]。

由于茶树是聚铝性、多年生常绿作物,根系代谢作用强烈,而茶园土壤耕翻条件差。因此,

根系分泌物容易积累而酸化土壤,其酸化特点是由根茎处逐渐向蓬面处扩展。

高山茶园酸化土壤综合治理关键技术

.因地制宜,

科学规划茶园

水土流失导致茶园土壤有机质减少,茶园生态环境恶化,是高山茶园土壤酸化的重要原因之一,高山茶园中水土流失问题突出,严重阻碍茶叶产量、质量的提高。

因此,有针对性地采取水土保持措施,

对于提高种茶效益,具有极其重要的意义。

因此,建立高山茶园要以水土保持为中心,因地制宜,搞好总体规划设计。

实践证明,坡度≥°时原则上不应开垦,

已垦的要逐步改造,或退茶还林[]。在规划时,要注意分散建园,不强行大面积连片,

用生态观科学规划调整茶园布局,保护好四周的林木,

要培育茶园良好植被,优化调整种植结构,

合理配置利用共生资源,改变单一种植模式,大力推广茶、草、树并存的生态环保优秀写人作文型种植技术,

保持水土良性循环,互为利用,共生共存,达到茶茂、草青、树绿的效果,促进和谐发展。

另外,还要设计科学的蓄、排水系统,以及减少径流能量的园间工程,即将高山茶园开垦成等高梯层。

.施用草木灰和白云石粉

.。施用草木灰。草木灰主要成分是,是强碱弱酸盐,溶液显碱性,所以可以中和土壤中的酸,

达到改良土壤的目的,高山茶园草木灰的生产非常便利,是非常经济的一种酸化土壤改良方法,夏秋季节在茶园的路边、草坪等杂草丰富的地方,用宽口锄头锄好草皮,

待太阳晒干后拼堆放火烧尽冷却后制成草木灰。施用草木灰时可结合茶园的施肥进行,

在梯田的内侧开沟撒施连同杂草一起压埋,可以起到很好的改良酸化土壤的效果。

.。施用白云石粉。

采取化学改良措施对酸化土壤进行调整,如施用白云石粉,施用白云石粉(+)不仅可以提高茶园土壤值,改良土壤结构,

对提高茶叶的产量和品质也有一定的作用。

对于长期施铵态氮肥而引起缺镁的茶园,

施用白云石粉则有更好的效果。施用量根据酸化程度确定,在秋、冬季与基肥掺合施用,

每年次,或隔~年施次。

.冬季深翻土壤

深翻土壤能保持茶园土壤疏松通气,改善土壤的透水性和保水性,

有利于微生物的活动,有利于熟化下层土壤。

由于茶树根系能分泌大量有机酸,因而下层土壤酸化一般比表层土壤严重,表层土壤一般含有较多的有机质,

对于表层中性、下层酸性的土壤,用深翻的方法将中性的表土和酸性的心土充分混合之后,酸化土壤能得到明显改良。深翻一般应在每年月初进行,

深度左右,

深翻时结合铲除杂草,

埋入土中,结合冬季施肥进行,以节约生产成本。

.平衡施肥,

增施有机肥

.。平衡施肥。平衡施肥是保持土壤值稳定的重要途径,

长期大量关于愿望的作文偏施氮肥,造成土壤值连续下降,

随着土壤的酸化,

钙、镁、钾等盐基离子淋溶加剧,

严重影响茶树的生长。因此,茶园中肥料应将氮、磷、钾、镁等元素配合施用以平衡土壤养分,调节土壤值[],对于值在.以下酸性过强的茶园土壤,

一般宜施一些碱性和中性肥料,如氨水、碳酸氢铵、尿素、钙镁磷肥、复合肥等。

农家肥如猪、牛厩肥和鸡粪等腐熟后多呈微碱性,宜经常施用,以防止土壤值持续下降。

.。增施有机肥。施用有机肥是改善土壤酸化的有效途径。

有机肥通常含有丰富的镁、钾等元素,可以补充由于土壤酸化而造成的盐基离子淋失,而这些盐基离子及其与各种有机酸形成的络合体具有很强的缓冲能力,可缓解酸化速度[]。高山茶园由于茶园基础设施落后,

劳作困难,

可选用一些容易运输和劳作的有机肥,如绿肥、麸肥、生物复合有机肥等,

绿肥可就地种植,麸肥一般选用桐麸、菜子麸、篦麻麸等肥料,价格实惠、养分高、肥效好,发酵好后用量为/,高山茶园施用效果较好的有机肥和生物复合有机肥,

其氮、磷、钾、镁和有机质含量较高,且肥料大多为颗粒型,便于劳作,有利于在山区大面积推广。

.种植绿肥与覆盖

.。种植绿肥。绿肥是一种优质高产的有机肥料[],其产青量高,肥质好,

有机质丰富,养分高,腐烂快,含有氮、磷、钾和多种微量元素等,施用绿肥能大幅增加土壤有机质,

每新鲜绿肥约含有机质~,

以施用量为/计就相当于增加有机质~/[]。高山茶园种植绿肥有很多好处。一是高山茶园种植绿肥只需少量种子和肥料,节省人工,

能克服交通困难和劳动力不足的弊端,成本投入少。种植在高山茶园的梯壁及茶园梯面内侧,不影响采茶和劳作,

绿肥的茎叶茂盛对梯面有覆盖作用,可以减少水土肥的流失,

降低雨水对地表的侵蚀和冲刷,增强固土、护坡及抑制杂草的生长等作用。二是为茶园提供丰富的养分,

其养分含量,

以占干物重的百分率计,氮(纯)为%~%,磷()为.%~.%新学期的打算作文400字,钾()为%~%[],

豆科绿肥作物还能把不能直接利用的氮气固定转化为可被茶树吸收利用的氮素养分。三是酸性茶园宜选择种植豆科绿肥,其产青量高,

植株含氮量可达%,在酸性土壤环境中表现出良好的适应性,

播种量/左右,一年能割青次,覆盖在茶园中,

待锄草或施肥时压埋。绿肥有机碳占干物重的%左右[],施入土壤后可以增加土壤有机质,改善土壤的物理性状,提高土壤保水、保肥和供肥能力[];

可以减少养分损失,保护生态环境,起到很好的改良酸性土壤效果。

.。推广应用铺草技术。充分利用稻草、秸秆、杂草原料铺盖于茶园行间,具有培肥茶园、疏松土壤、蓄水保湿、防旱降温、防寒防冻、抑制杂草滋生、增加有机质含量、繁衍有益生物和增强茶树抗性等优点,

在治理水土流失和土壤酸化的技术中,是一项省工节本、操作简便、快捷高效、经济实惠而又实用的技术。茶园铺草要科学合理,

一般追施有机肥后均匀平覆,

铺盖厚度一般以~为宜,可达到很好的改良酸化土壤的效果。

.。地膜覆盖。地膜覆盖广泛运用于蔬菜种植中,

在茶园中通过试验对高山茶园保水保肥、改良土壤和防止水土流失都有很大的作用,一般在春茶开采前,结合追肥进行,茶园施肥后梯面用地膜覆盖,覆一层薄土固定地膜,

茶园的梯田内侧与梯壁连接处开好排蓄水沟,可起到很好的排蓄水功能。地膜覆盖后可减少养分的淋溶、流失、挥发,

可提高养分的利用率。此外,地膜覆盖可以避免雨水冲刷而造成的有机质和水土流失,

抑制杂草的生长,

还可以减少茶园管理的劳力,并能使土壤疏松。

—年在广西金秀的高山茶园,

施金圣品氨基酸生物有机肥与施金圣品氨基酸生物有机肥并盖地膜的酸化土壤改良对比试验结果表明,施金圣品氨基酸生物有机肥,值从.提高到.,值提高.%;

施金圣品氨基酸生物有机肥并盖地膜,值从.提高到.,值提高.%,试验证明施用生物有机肥能明显提高土壤的值,

覆盖地膜效果会更好。

参考文献

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酸化土壤治理方法篇

关键词:碱性材料;

酸性土壤;改良效果

耕地土壤酸化已成为一个全球性的问题[~],中国农业大学张福锁教授和他的同事对世纪年代全国土壤普查的结果与过去调查的结果进行比较,发现中国几乎所有类型土壤的值均下降了.~.个单位。

治理耕地酸化的传统方法是运用石灰或石灰石粉[~],表土酸度易通过施用石灰得到降低,且土壤耕层交换性+的浓度也有所增加[~]。调查发现,恩施州土壤酸化的主要成因是钙、镁等盐基离子的淋失[]。

年~月,选用熟石灰、奎米素、滑石粉、双飞粉和石膏粉种钙、镁含量丰富的碱性材料进行试验,研究不同治酸材料对酸化土壤改良的效果,筛选酸化土壤改良的有效材料。

材料与方法

.试验材料

供试作物为韩国白萝卜――九天白丽。

供试酸性土壤改良剂种,①熟石灰:白色粉末,主要成分

(),

当地烧制;②奎米素:奎博瑞克(北京)贸易进出口公司提供,褐色颗粒,标识技术指标为≥%、≥%、≥%、≥%;

③滑石粉:白色粉末,

主要成分()(),当地建材市场购买;④双飞粉:白色粉末,主要成分和,

当地建材市场购买;⑤石膏粉:灰白色粉末,主要成分,

当地建材市场购买。试验前按-有机无机复混肥料中规定方法检测不同材料值,详见表。

.试验地点

利川市汪营镇兴盛村组,利川市山地农业开发有限责任公司流转的蔬菜种植基地,

地处利川中部盆地,东经°′.″,

北纬°′.″,海拔,地势平坦开阔、交通方便。试验地土壤为黄棕壤土类,山地黄棕壤亚类,

石灰岩黄棕壤土属,大泥土土种;肥力中等偏上,土层深厚,保水保肥力强。

试验前取耕层混合样,测定全氮、有效磷、速效钾、有机质含量和值,结果为全氮./,

有效磷./,速效钾./,

有机质

./,值.。

.试验方法

设个处理,

用量分别为:①熟石灰;②奎米素;③滑石粉;

④双飞粉;⑤石膏粉;⑥空白对照()。次重复,随机区组排列,

小区面积(×),聚土垄作,

垄距,

每垄行,株行距均为,错窝播种,

即每小区行×株=株,种植株。重复间留走道,

小区间不留,四周设保护区。每个处理均施入%(--)三元复合肥+商品有机肥。

.田间管理

年月日,按方案设计撒施试验材料,

人工翻耕起垄,使试验材料与耕层土壤充分混合;月日,

沿垄中线一次性沟施底肥,喷施%毒死蜱杀地下害虫,

同时覆盖带孔地膜;月日,按带孔膜规格播种,每孔粒;

月日出苗,月日用/氯氰菊酯对水喷雾防治地下虫;月日撒施%聚醛?甲萘威颗粒剂防治蜗牛等,同时用%多菌灵对水喷雾防萝卜病害;

月日收获,按小区计产(测定萝卜鲜质量),

测量萝卜的长度及中部直径。试验结束后按不同处理取耕层混合样检测其值,

每个处理在次重复中各取个点共个点混合,取样深度~。

试验结果采用软件进行分析和作图。

结果与分析

.不同处理对萝卜生物学性状的影响

通过观察发现,各个处理萝卜的叶色、叶形、叶宽、叶长等地上部形态与基本一致。由表可知,

不同处理的萝卜长度、直径和单个鲜质量都比高,基本趋势是萝卜单个质量增加越多则长度和直径相对提高更多,

说明在密度相同的情况下,不同材料通过增粗、增长萝卜来提高产量。

.不同处理对萝卜产量和效益的影响

由表可知,不同材料与处理萝卜相比均不同程度增产,增幅为.%~.%,

产量由高到低依次为奎米素、熟石灰、滑石粉、双飞粉、石膏粉、,

与材料值的变化基本一致。经新复极差检验,奎米素和熟石灰处理间产量达极显著水平,

滑石粉、双飞粉和石膏粉处理间产量达显著水平。

不同材料投入均为元,

萝卜单价为.元/。由表可知,熟石灰和奎米素处理有净收益,分别增收.、.元,增加的产出投入比分别为.、.;

其余种处理增产不增收,呈负效益。

.不同处理对土壤值的影响

表和图、结果显示,试验后土壤值变化呈两个趋势,一是不同时期取样检测,

土壤值有所变化,试验后比试验前提高;二是土壤值变化与试验材料的值呈明显的正相关,

试验材料的值越高,

试验后土壤的值提高幅度越大。

讨论与结论

本试验结果表明,种材料对酸性土壤皆有不同程度的改良作用,改良效果与材料本身的值呈明显正相关,

改良效果排位为:熟石灰>奎米素>双飞粉>滑石粉>石膏粉,从对土壤值的提高幅度看,熟石灰和奎米素在%以上,滑石粉和双飞粉%~%,

石膏粉则低于%;从当季作物产量看,不同材料处理对萝卜皆有一定的增产作用,增产效果排位为:奎米素>熟石灰>滑石粉>双飞粉>石膏粉,也与材料本身的值变化趋势基本一致,

奎米素和熟石灰处理增产效果极显著,

滑石粉、双飞粉和石膏粉处理增产效果显著;在投入相等的情况下,滑石粉、双飞粉和石膏粉处理增产不增收,

无经济效益。

因此,此次筛选结果为熟石灰和奎米素是改良酸性土壤的理想材料,既能保证当季作物增产增收,还能有效治理耕地土壤酸化,一举两得。

但是,要大面积治理耕地酸化,还存在石灰烧制企业少、产量低、连续施用次灰化作用会恶化耕地理化性状等问题;而滑石粉、双飞粉等其他材料负作用小,

长期施用效果不一定比熟石灰差;除奎米素外,其他材料施用量相对较大,在农村劳动力严重缺乏的情况下大面积推广难度大。

参考文献

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酸化土壤治理方法篇

关键词保护地;

设施土壤;环境调控

保护地栽培是一种高效集约化的农业生产方式,设施内部封闭环境高温、高蒸发、施肥量大,

复种指数较高,以致造成设施内土壤结构破坏,盐渍化、酸化,出现明显土壤障碍。随着使用年限增加,

还会出现病原菌积累,虫害加重等一系列问题。

设施内土壤存在的问题

.土壤物理性状

保护地设施内部环境相对封闭,土壤结构优于大田土壤。空气高温干燥,

土壤水分蒸发迅速,

在深度~耕层的土壤中,水分运动方向由下至上沿着土壤毛管孔隙向地表运动。随着使用年限的增加,

耕层土壤团粒结构逐渐破坏,非活性孔隙占比降低,土壤持水性增强,但透气透水性变差,

物理性状恶化,

土壤板结,成为阻碍作物高产的问题之一。

.土壤化学性质

作为衡量土壤化学环境质量的重要指标,

土壤的变化直接影响作物长势,在耕层较浅的保护地更为明显。

.。土壤作用分析

土壤会影响土壤胶体的性质和土壤微生物的活性,

它们完成了土壤中各种成分的迁移与转化。氮元素在<时,

有效性降低是因为固氮菌活性受土壤抑制;当>时,

是硝化作用受抑制;磷元素在<.或>.时易被土壤胶体固定,降低有效性;高于.时,钙镁离子易被土壤胶体固定;

一些微量元素在微酸性土壤中可溶性好而提高有效性。

.。土壤酸化对作物的危害与表现

土壤酸化严重会导致养分有效性降低,不易被作物吸收;促使金属离子溶入土壤溶液,毒害作物;

破坏土壤结构,加重土壤板结;一般土壤微生物在.~.时活性最高,超出这个范围会抑制微生物活性,

从而降低氮的转化与利用。土壤酸化对于农作物有着较大的影响,很容易导致植物根系出现死亡或者是破坏根系中的生理功能,

表现为作物根系发育困难形成小老苗,易感病、产量低。

.。导致土壤酸化的主要原因

从目前的情况来看,设施内土壤酸化是一种较为普遍的现象。

导致这种情况发生的主要原因就是氮肥使用过多而造成的。现如今,很多农作物还施有含氮量较高的鸡粪、肥饼等,这种肥料都含有较高的氮元素;

在高温环境中有机质迅速转化为有机酸与腐植酸,加之无自然降水淋溶而不断积累,

最终导致土壤出现酸化。

.土壤次生盐渍化

保护地土壤次生盐渍化主要表现为盐分表聚,

很多时候在设施土壤的表层会有一层白霜或者是斑块状盐结皮。

.。盐分对作物影响分析

土壤盐分含量对作物生长会产生影响,

通过水分吸收、离子交换、养分与能量平衡等渠道表现出来。当土壤含盐量上升时,渗透势上升,

使作物根系吸水困难,甚至根系脱水。尤其在设施内高温环境中表现明显;作物吸收微量元素失衡,过多吸收单一元素,

而排斥其他元素,造成单盐毒害;微生物活性降低,酶的活性受抑制,酰胺与铵态氮肥中的氮素更易挥发;

高盐分会降低氮元素有效性,

不易被根系所吸收,降低作物体内能量的积累和转化,作物生长受抑制。

.。保护地土壤盐渍化的危害

土壤含盐量过高时,一般都在作物的长势上得到体现。通过观察可以发现,作物受盐害,根系发育能力下降,

植株矮小,发育迟缓,严重时作物倒伏、枯萎甚至绝收;

盐渍土还会造成植株抗性下降,易发生病虫害;盐渍土具有更高的导电率,

与一般的露地土壤相比,盐分较高的盐渍土导电率是一般土壤的倍左右;

亚硝酸盐数量设施内高于设施外;盐渍土会使土壤微生物活动受抑制,菌群数量减少。

.。造成土壤积盐主要原因

据有关数据结果显示,

造成保护地土壤盐渍化的是人为因素,其中主要的原因就是因为设施本身就是一个封闭的环境,受自然影响较小。土壤中的盐分在没有雨水冲刷的前提下会大量地沉积下来,而土壤内部的水会随着蒸汽的蒸发逐渐的散发到土壤的表层。

因为盐随水走,

所以土壤表层的盐分浓度往往较大。

.保护地土壤中病原菌积累病害加重

设施内土壤生态环境很容易出现病原菌聚集的情况。

因为设施连作栽培往往存在种植次数多,

土壤休息时间短的情况,这样就容易促进土壤中一些病原菌的繁殖和生长。即使在较为寒冷的环境下也可以给一些病原菌提供越冬的场所。

保护地土壤环境的调控措施

.改善土壤物理性状

目前,效果较好的改良方法是向土壤中施入微生物菌肥,

微生物能够转化土壤中的污染物,调节养分平衡,固氮、硝化,释放土壤胶体中固定的磷、钾以及微量元素,改良土壤的团粒结构。

另外,可以增加施用有机肥的方式改善土壤透水透气性。有机肥可以缓慢的将肥效释放到土壤中,

这样会有助于提升土壤中微生物的生长;能促进土壤固定营养元素的释放,

进而增加土壤的营养成分。这样对农作物的生长具有十分重要的意义。

同时,有机肥能明显提高土壤总孔隙度,降低土壤容重。

.改良酸化土壤

改良酸化土壤不能仅凭单一措施,

需要综合治理。一般情况下应该选择使用碱性含钾肥料来调节土壤内部的值,如施用草木灰;合理施用有机肥,配合不同作物轮作,

土壤中有机质对土壤变化有明显的缓冲效果[],土壤不易酸化;

施入生石灰直接干预土壤,<说明土壤偏酸性,

每均匀施用生石灰左右,黏土则需左右,然后深翻旋耕,使生石灰与土壤充分混合。

.防治盐渍土

盐渍土对于植物有着较大的危害,为了保证植物能够正常的生长就需要控制土壤内部盐分的含量。一般情况下,控制土壤内部含量的主要方式有科学施肥、灌水洗盐、生物除盐及换土换盐等,其中运用较多的就是换土除盐,

定期更换土壤可以保证耕层盐分处于一种平衡状态。此外,

针对耕层表面因-积累造成的盐渍土使用碳调节剂[],可以明显降低土壤溶液中的硝酸根浓度。

.消除土壤中病原菌

效果较好的土壤消毒方法主要有种:药剂消毒和高温消毒。常用的高温闷棚消毒是一种高效消毒方法,

在夏季倒茬期间封闭设施利用阳光照射使内部气温与土温迅速升高,利用高温进行杀毒,做法是先施入适量的有机肥,翻地整平做畦,

灌水至饱和,土壤上覆盖塑料膜,封闭设施,在阳光充足的情况下闷棚~。

设施内温度可升至~℃,高温可杀灭多种病原菌。

参考文献

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张乃明。设施土壤值与有机质特征演变研究[]。生态环境,,():-。

[]杜岩。设施土壤次生盐渍化危害及解决途径研究[]。扬州:扬州大学,

。

酸化土壤治理方法篇

关键词:生物炭土地利用;障碍性土壤;改良修复机理

中图分类号:文献标识码:编码:./。。-.。.

:-。-,--。-,

。--,-,-。

:;;

世纪年代以来,

全球温室效应、气候变暖、大气污染等环境问题成为人类社会可持续发展的重大挑战。大气中含量的增加导致全球气候变暖,

对生态环境和人类生活环境产生严重影响。减少产生量的最重要途径是减少化石能源使用量。

生物炭土地利用是零排放的重要途径,生物炭的生产过程是生物质固体废弃物无害化、资源化的过程。

煤炭是推动英国工业革命的血脉。燃煤产生的、、以及粉尘污染曾令伦敦“雾都”之名举世闻名。英国政府于年颁布新《能源法案》并投入亿英镑启动“碳捕捉与存储”招标计划。

“碳捕捉与存储”技术越来越受到世界各国的关注与重视,

尤其是以煤炭为主要能源的中国。天津市“十三五”规划纲要提出:到年煤炭占一次性能源的消费比重降到%以下;中心城区和滨海核心区实现无燃煤化,.年均浓度值下降%;要推动低碳循环发展,

鼓励碳捕集利用和封存等相关技术开发和应用;要严格控制土壤污染,开展受污染农田和盐渍化土地等综合治理与修复。

河北“奥洁”新能源公司以生物质固体废物弃物为原料,采用绝氧热裂解催化干馏与蒸馏耦合技术及装置,

把生物质固废转化为生物炭,又联合河北省农业科学院开展了生物炭土地利用的各项试验研究,以期在完成“碳捕捉”、“碳封存”、“固碳减排”的同时,达到土壤改良和修复的目的。

我国有障碍性低产土壤.亿,

占.亿耕地总面积的%。

生物炭的土地利用不仅能够实现碳在土壤中的“封存”和减少、、、等温室气体排放,且对酸性土壤、盐碱土壤、污染土壤等各类障碍性低产土壤具有改良修复的多重作用。加强生物炭对障碍性土壤改良与修复机制的理论研究,进一步推进生物炭的工业化生产和推广生物炭的土地利用,

将是实现“低碳、绿色、循环”和“藏粮于地”、“藏粮于技”(,--)的重要实践。

生物炭对盐渍土改良的作用机理

盐渍土是盐土、碱土、盐化土、碱化土等含盐、含碱有害盐类的低产土壤的通称,也称盐碱土。

如土壤中只有过多的可溶性盐,称盐化土或盐土;

若土壤中可溶性盐的浓度并不高,但在土壤胶体上含有较多的代换性钠离子,

则称为碱化土或碱土。我国有各类盐渍化耕地万(其中盐土万,

碱土万,各类盐化和碱化土壤万),

占全国耕地总面积(.亿)的%。

.生物炭对盐土和盐化土壤的改良机理

盐土和盐化土是可溶性盐在土壤中累积所造成的。根据耕层(~)土壤可溶性盐的含量,

分为轻度(.~.?-)、中度(.~.?-)、重度(.~.?-)盐化土和盐土(>.?-)个等级。

施加生物炭对盐土和盐化土改良的机理分个方面。

.。土壤可溶性盐的总量(浓度)降低生物炭中的钙与土壤中的有机酸结合,形成难溶性和不溶性钙盐(如草酸钙、柠檬酸钙、氨基酸钙等),并产生结晶和沉淀,

从而降低了土壤可溶性盐的浓度。

.。有害的钠盐转变为无害的钙盐

()土壤中的有害盐类与无害盐类。盐渍土中的个阴离子(-,

-,

-,-)与个阳离子(+,

+,+)相互结合形成种盐类(阳离子中的+是植物必需的大量营养元素;

+和+在盐渍土中存在的相互比例不会超过∶,故将+并入到优势离子+之中)。

盐渍土的种盐类中,只有种是有害盐类,

除较罕见外,其余种分别是(苏打),(小苏打),(食盐),

(无水芒硝),和(?和?

泻盐)。

盐渍土以钠盐的危害为主,

其危害程度的顺序是:>≥>;

其危害的相对比例关系为:∶∶∶=∶∶∶。

()钠盐转变为钙盐。

施加生物炭,土壤中有害的钠盐(,,)转变为无害的钙盐,

如(碳酸石灰),(石膏)等,使土壤中的中性钙盐增加,碱性钠盐减少,从而使各类盐渍化土壤得到改良。

.生物炭对碱土和碱化土壤的改良机理

土壤碱化是由于土壤胶体表面吸附了大量代换性钠离子,

导致了土壤理化性质的恶化。

由于绝氧热裂解过程中一些养分被浓缩和富集,故生物炭中的、、、等元素要高于其制备物料(母体炭)中的含量,加上热解中含钙催化剂的选用,使生物炭具有较高的钙镁含量。

钙、镁离子尤其是钙离子,

对防止土壤碱化、减轻钠碱危害、改善土壤物理化学性状,

都起到重要的积极作用。

.。钙离子代换钠离子生物炭中的代换性钙离子能代换土壤胶体表面吸附的代换性钠离子,从而使碱土和碱化土壤的理化性质得到改善,土壤钠碱危害减弱直至消除。

.。苏打盐消除值降低碱化土壤值高的原因一是土壤中和含量高,

二是代换性钠的水解。

施加生物炭,和(两者为碱性苏打盐)转变为和()(两者为中性钙盐)。苏打盐(+)的减少以及代换性钠被代换性钙所代换,

致使碱土和碱化土壤的值降低。

.。判别土壤碱化的各项指标值均明显降低碱化度、残余碳酸钠、钠离子与钙镁离子比值以及钠吸附比都是判别土壤碱化及碱化程度的指标。

()碱化度()。

土壤胶体所吸附的代换性钠离子量占代换性阳离子总量的百分率,也称钠碱化度,是表征土壤是否碱化程度的重要指标。

计算公式为:

=×%

是表证土壤碱化及碱化程度的重要指标。

为%~%时土壤开始碱化;在%~%为碱化土;>%为碱土。

()残余碳酸钠()。土壤溶液中-和-的总浓度(总碱度),

减去可溶性+和+浓度,称为残余碳酸钠,也称残余碱度。

=(-+-)-(+++)

根据(?-)的土壤碱化分级为:弱碱化土壤(.~.);

中度碱化土壤(.~.);

强度碱化土壤(.~.);碱土(瓦碱,

>.)。

()钠吸附比()。代换性钠离子被土壤胶体吸附的指标。

=

()钠离子与钙镁离子比值()。

=+/+++

当≈时,

钠离子的吸附一般不发生;≥时,钠离子被土壤胶体强烈吸附;>时,土壤发生碱化。

从土壤碱化及其程度的以上个判别公式中可以看出,由于施加生物炭提高了土壤中钙、镁离子含量,

可以使土壤、、和值大大降低甚至出现负值,

这就充分反映了生物炭对碱土和碱化土壤的全面改良效果。

生物炭对酸性和酸化土壤改良的作用机理

酸性土壤是低值土壤的总称,

包括南方的红壤、赤红壤、棕壤等酸性土壤与近年来北方果园和保护地设施土壤,由于值逐年下降造成的酸化土壤。

我国南方的酸性土壤(值

酸性和酸化土壤的主要危害是低值和+、+、+的毒害作用。

我国南方地区和日本等国对酸性土壤改良的传统方法是施用生石灰()或熟石灰(())。

土壤含钙水平与土壤酸度密切相关,土壤的酸化造成了土壤钙的缺失。

生物炭富含钙且呈碱性,

施加生物炭能起到调酸,

增钙,

提高土壤有机质和有机、无机养分的多重功效。生物炭是比石灰更加有效的土壤酸性中和剂,

它既能中和土壤活性酸,也能中和土壤潜在酸。

生物炭中的+离子可以代换+、+、+离子形成()和()等并产生沉淀,

从而消除了活性+和活性+的毒害。

土壤有机质是土壤中含碳有机化合物的总称。生物炭是含碳的有机聚合物,

通常含碳在%~%。生物炭可以提高土壤有机碳含量水平,使土壤有机质、/比和(阳离子代换量)明显提高。

施加生物炭,在提高酸性土壤肥力的同时,也使土壤理化性状得到全面改善。

生物炭对低的酸性土壤改良效果更为显著。

生物炭对重金属污染土壤修复的作用机理

我国受重金属污染的耕地面积约万,固废堆存和毁田.万,两者相加.万,

占全国耕地总面积的.%。重金属的污染类型以无机型为主,有机型次之。

.生物炭具有较大比表面积和微孔结构

生物炭具有较大的比表面积(平均为?-)。生物炭的粒径越小其比表面积越大,吸附能力越强。

生物炭具有巨量微小孔隙,

表面带有大量负电荷,对土壤和水中的重金属及有机污染物有较强的吸附和固定作用。

.生物炭表面含有丰富的官能团

生物炭表面含有大量含氧官能团(羧基、羟基、羰基等),

可以通过静电作用、离子交换作用和扩散作用吸附重金属离子。

生物炭表面的含氧官能团还能显著提高土壤离子交换能力(),可以进一步促使重金属离子从土壤中迁移到生物炭上,从而降低了土壤的环境风险。

.生物炭促使重金属形态发生变化

()土壤值的影响。

生物炭值呈碱性,

施加生物炭,土壤值升高,进而改变了重金属的形态和表面活性。

()土壤有机质的影响。

土壤有机质是土壤肥力的基础。

有机质含有多种官能团,对重金属具有很强的吸附力和配位能力。生物炭的施入提高了土壤有机质含量。

有机质所含的富里酸、胡敏酸和腐殖酸等,作为螯合剂与重金属离子相互结合形成螯合态而使重金属固化,并使重金属毒性降低甚至消除。

()重金属形态变化的影响。

土壤中交换态、水溶态和有机结合态重金属的危害性要大于碳酸盐结合态和残渣态重金属。

施加生物炭后,随着用量的增加,

土壤值升高,

使土壤中危害性大的交换态、水溶态和有机态重金属,变为危害性相对较小的碳酸盐结合态和残渣态重金属,致使重金属污染的土壤得以修复和改良。

生物炭对土壤农药残留和污染修复的作用机理

我国每年投入农田的农药总量为~亿(纯用量),但农药利用率仅为%~%,

低于发达国家%的水平,农药大部分流失到环境中造成土壤和水体(地表水、地下水)污染。

有机磷和有机氯农药是造成土壤污染的主要农药品种,在我国登记使用的多种有机磷农药中,

%以上是剧毒农药。六六六和滴滴涕等有机氯农药虽然早已停止生产和使用,但至今在土壤中的检出率仍然很高。

生物炭是一类多孔、高比表面积的芳香碳聚合物,生物炭的值呈碱性,

其孔隙度、表面极性、有机组成和矿物组分等具有的特性,使其能够有效地吸附有机污染物―农药,并降低其在土壤中的化学活性和毒性。

.巨大的比表面积和微孔结构

比表面积和微孔结构是影响有机污染物吸附的重要因素。生物炭的巨大比表面积和复杂的微孔结构,

有利于吸附并锁定污染物。

农药分子一旦进入生物炭微孔,就会被牢牢地捕获在微孔之中而很难再次被解吸出来。土壤施加生物炭,增强了对农药的吸附,

阻碍了土壤微生物与农药的接触,降低了农药在土壤中的化学活性和毒性。

生物炭对杀虫剂的吸附能力是土壤的倍,

即使土壤中只施加了少量生物炭(.%),也能有效降低有机污染物的毒害作用。

.富含有机碳提高土壤有机质含量

土壤有机质的含量决定了土壤对有机污染物的吸附能力。生物炭富含有机碳,施加生物炭,土壤有机质含量和土壤阳离子交换量()提高,对农药的吸附能力增强,

致使农药在土壤中的化学活性和毒性降低。

.土壤值提高

农药分为离子型和非离子型两大类。离子型农药受体系值的影响,值通过影响农药分子的电荷参数,

影响农药在生物炭上的吸附。施加生物炭,提高了土壤值,

不仅影响有机污染物的存在形态,而且能够促进生物炭对有机污染物的吸附。

.生物炭的表面官能团

生物炭表面官能团可以与农药中有机物分子的官能团通过共价键、氢键等特殊作用力相结合,不仅有效地吸附了有机污染物,而且也影响到农药在土壤中的迁移。

.生物炭对农药污染修复的综合效果

生物炭对土壤中农药残留的吸附能力随生物炭施加量的增加而增强。施加生物炭的土壤不仅对污染物的吸附能力增强,而且污染物解吸的不可逆性同时增强,

从而达到了锁定污染物的效果。被生物炭吸附固定的残留农药,

不会再被植物吸收利用,因此,阻碍了农药进入植物(食物)链的可能途径,

从而保障了植(食)物的安全性。

参考文献:

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徐仁扣。生物质炭的性质及其对土壤环境功能影响的研究进展[]。生态环境学报,

,():-。

酸化土壤治理方法篇

关键词土壤退化;

概况;进展;方向

中图分类号.

文献标识码

文章编号-()--

鉴于土壤及土地退化对全球食物安全、环境质量及人畜健康的负面影响日益严重的现实,从土壤圈与地圈—生物圈系统及其它圈层间的相互作用的角度研究土壤退化,特别是人为因素诱导的土壤退化的发生机制与演变动态、时空分布规律及未来变化预测与恢复重建对策,

已成为研究全球变化的最重要的组成部分,

并将继续成为世纪国际土壤学、农学及环境科学界共同关注的热点问题。但是,迄今为止,有关土壤退化的许多理论问题及过程机理尚不清楚,还没有公认的或统一的土壤退化指标和定量化评价方法[]。

因此,及时了解国际土壤退化研究的最新动向,并结合我国实际创造性地开展该领域的研究工作,具有重要的学术价值和现实生产意义。

土壤退化的概念

土壤退化()是指在各种自然,

特别是人为因素影响下所发生的导致土壤的农业生产能力或土地利用和环境调控潜力,

即土壤质量及其可持续性下降(包括暂时性的和永久性的)甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征的过程,包括过去的、现在的和将来的退化过程,

是土地退化的核心部分。

土壤质量()则是指土壤的生产力状态或健康()状况,特别是维持生态系统的生产力和持续土地利用及环境管理、促进动植物健康的能力[]。土壤质量的核心是土壤生产力,其基础是土壤肥力。土壤肥力是土壤维持植物生长的自然能力,

它一方面是五大自然成土因素,即成土母质、气候、生物、地形和时间因素长期相互作用的结果,带有明显的响应主导成土因素的物理、化学和生物学特性;另一方面,

人类活动也深刻影响着自然成土过程,改变土壤肥力及土壤质量的变化方向。因此,

土壤质量的下降或土壤退化往往是一个自然和人为因素综合作用的动态过程。根据土壤退化的表现形式,

土壤退化可分为显型退化和隐型退化两大类型。前者是指退化过程(有些甚至是短暂的)可导致明显的退化结果,后者则是指有些退化过程虽然已经开始或已经进行较长时间,但尚未导致明显的退化结果。

全球土壤退化概况

当前,因各种不合理的人类活动所引起的土壤和土地退化问题,已严重威胁着世界农业发展的可持续性。据统计,

全球土壤退化面积达万。就地区分布来看,地处热带亚热带地区的亚洲、非洲土壤退化尤为突出,约万的严重退化土壤中有万分布在非洲、万分布于亚洲;

就土壤退化类型来看,土壤侵蚀退化占总退化面积的%,是造成土壤退化的最主要原因之一;就退化等级来看,

土壤退化以中度、严重和极严重退化为主,

轻度退化仅占总退化面积的

%[~]。

全球土壤退化评价()研究结果[~]显示,土壤侵蚀是最重要的土壤退化形式,全球退化土壤中水蚀影响占%,

风蚀占%;

至于水蚀的动因,%是由于森林的破坏、%是由于过度放牧、%是由于不合理的农业管理,而风蚀的动因,

%是由于过度放牧、%是由于不合理的农业管理、%是由于自然植被的过度开发、%是由于森林破坏;全球受土壤化学退化(包括土壤养分衰减、盐碱化、酸化、污染等)影响的总面积达万,其主要原因是农业的不合理利用(%)和森林的破坏(%);全球物理退化的土壤总面积约万,

主要集中于温带地区,可能绝大部分与农业机械的压实有关。

我国土壤退化状况

首先,

我国水土流失状况相当严重,在部分地区有进一步加重的趋势。据统计资料[],年我国水土流失面积已达万,

占国土总面积的%。仅南方红黄壤地区土壤侵蚀面积就达万,占该区土地总面积的/[]。同时,

对长江流域个重点流失县水土流失面积调查结果表明,在过去的年中,其土壤侵蚀面积以平均每年.%~.%的速率增加[],水土流失形势不容乐观。

其次,

从土壤肥力状况来看,我国耕地的有机质含量一般较低,水田土壤大多在%~%,而旱地土壤有机质含量较水田低,

<% 的就占 .%;

我国大部分耕地土壤全氮都在.%以下,其中山东、河北、河南、山西、新疆等省(区)严重缺氮面积占其耕地总面积的一半以上;缺磷土壤面积为.万,其中有多个省(区)有一半以上耕地严重缺磷;缺钾土壤面积比例较小,

约有.万,但在南方缺钾较为普遍,其中海南、广东、广西、江西等省(区)有%以上的耕地缺钾,而且近年来,全国各地农田养分平衡中,

钾素均亏缺,因而,无论在南方还是北方,农田土壤速效钾含量均有普遍下降的趋势;缺乏中量元素的耕地占.%[]。

对全国土壤综合肥力状况的评价尚未见报道,就东部红壤丘陵区而言,选择土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、值、、物理性粘粒含量、粉/粘比、表层土壤厚度等项土壤肥力指标进行土壤肥力综合评价的结果表明,其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影响,处于中、下等水平,

高、中、低肥力等级的土壤的面积分别占该区总面积的.%、.%和.%,在广东丘陵山区、广西百色地区、江西吉泰盆地以及福建南部等地区肥力退化已十分严重[]。

此外,

其它形式的土壤退化问题也十分严重。以南方红壤区为例,约万的土壤由于酸化问题而影响其生产潜力的发挥;化肥、农药施用量逐年上升,地下水污染不断加剧,

在部分沿海地区其地下水硝态氮含量已远远高于建议的最高允许浓度/;同时,在一些矿区附近和复垦地及沿海地区土壤重金属污染也相当严重[]。

土壤退化研究进展

自年提出土壤退化问题并出版“土壤退化“专著以来,土壤退化问题日益受到人们的关注。

第一次与土地退化有关的全球性会议——联合国土地荒漠化()会议于在肯尼亚内罗毕召开。联合国环境署()又分别于年和年资助了等开展全球土壤退化评价()、编制全球土壤退化图和干旱土地的土地退化(即荒漠化)评估的项目计划。

年等又召开国际土壤退化会议,决定开展热带亚热带地区部级土壤退化和(土壤和地体数字化数据库)试点研究。在年墨西哥第届国际土壤学大会上,

土壤退化,尤其是热带亚热带的土壤退化问题倍受与会者的重视,不少科学家指出,今后年热带亚热带将有/耕地沦为荒地,个国家粮食将大幅度减产,

呼吁加强土壤退化及土地退化恢复重建研究,并在土壤退化的概念、退化动态数据库、退化指标及评价模型与地理信息系统、退化的遥感与定位动态监测和模拟建模及预测、土壤复退性能研究、退化系统恢复重建的专家决策系统等研究方面有了新的发展。国际水土保持学会也于在加拿大多伦多组织召开了以流域为基础的生态系统管理的全球挑战国际研讨会,

从生态系统、流域的角度探讨土壤侵蚀等土壤退化等问题。而且,国际土壤联合会于年和年分别在土耳其和泰国举行了直接以土地退化为主题的第一届和第二届国际土地退化会议,

并在第一届会议上决定成立了土壤退化研究工作组专门研究土壤退化,在第二届会议上则对土壤退化问题更为重视,并有学者倡议将土壤退化研究提高到退化科学的高度来认识,

并决定于年在巴西召开第三届国际土壤退化会议[]。同时,在亚洲,

由和支持的“亚洲湿润热带土壤保持网()”和“亚洲问题土壤网”也在亚太土地退化评估与控制方面开展了大量的卓有成效的研究工作。总的说来,国际上土壤退化研究在以下方面取得了重要进展:①从土壤退化的内在动因和外部影响因子(包括自然和社会经济因素)的综合角度,研究土壤退化的评价指标及分级标准与评价方法体系;

②从土壤的物理、化学和生物学过程及其相互作用入手,研究土壤退化的过程与本质及机理;③从历史的角度出发,结合定位动态监测,研究各类土壤退化的演变过程及发展趋向和速率,

并对其进行模拟和预测;④侧重人类活动(特别是土地利用方式和土壤经营管理措施)对土壤退化和土壤质量影响的研究,并将土壤退化的理论研究与退化土壤的治理和开发相结合,

进行土地更新技术和土壤生态功能保护的试验示范和推广;⑤注重传统技术(野外调查、田间试验、盆栽试验、实验室分析测试、定位观测试验等)与高新技术(遥感、地理信息系统、地面定位系统、模拟仿真、专家系统等)的结合;

⑥从社会经济学角度研究土壤退化对土壤质量及其生产力的影响。

我国土壤学研究工作在过去几十年主要集中在土壤发生、分类和制图(特别是土壤资源清查);土壤基本物理、化学和生物学性质(特别是土壤肥力性状);

土壤资源开发利用与改良(特别是土壤培肥,盐渍土和红壤的改良等)等方面。这些工作虽然在广义上与土壤退化科学密切相关,但直接以土壤退化为主题的研究工作主要集中在最近多年,其中又以热带亚热带土壤退化研究工作较为系统和深入,

并在年代参与了热带亚热带土壤退化图的编制,完成了海南岛∶万图的编制工作。年代以来,中国科学院南京土壤研究所结合承担国家“八五”科技攻关专题“南方红壤退化机制及防治措施研究”和国家自然科学基金重点项目“我国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控对策的研究”任务,将宏观调研与田间定位动态观测和实验室模拟试验相结合,

将遥感、地理信息系统等高新技术与传统技术相结合,将自然与社会经济因素相结合,

将时间演变与空间分布研究相结合,将退化机理与调控对策研究相结合,对南方红壤丘陵区土壤退化的基本过程、作用机理及调控对策进行了有益的探索,并在以下方面取得了重要进展[、]:①初步定义了土壤退化的概念,

阐明了红壤退化的基本过程、机制、特点。②在土壤侵蚀方面,利用遥感资料和地理信息系统技术编制了东部红壤区∶万年代土壤侵蚀图与叠加类型图及典型地区、、年代叠加土壤侵蚀图,并在土壤侵蚀图、土地利用图、土壤母质图等基础上,编制了∶万土壤侵蚀退化分区概图;

对南方主要类型土壤可蚀性值进行了田间测定,并利用全国第二次土壤普查数据和校正的方程,计算我国南方主要类型土壤可蚀性,

编制了相关图件。③在肥力退化机理方面,

建立了南方红壤区土壤肥力数据库,初步提出了肥力退化评价指标体系,

进行了土壤肥力退化评价的尝试,并绘制了红壤退化评价有关图件;将养分平衡与土壤养分退化研究相结合总结了我国南方农田养分平衡年变化规律及其与土壤肥力退化的关系,

认为土壤侵蚀、酸化养分淋失等造成的养分赤字循环及养分的不平衡是土壤养分退化的根本原因;应用遥感手段及历史资料,编制了~及~土层的土壤有机碳密度图,

探讨了红壤有机碳库的消长与转化及腐殖质组成性质的变化规律;

提出了磷素固定是红壤磷素退化的主要原因,磷素有效性衰减的实质是磷素的双核化和向固相的扩散,解决了红壤磷素退化的实质问题。④在土壤酸化方面,研究了红壤的酸化特点,

根据土壤的酸缓冲性能,建立了土壤酸敏感性分级标准,进行了红壤酸敏感性分级和分区,首次绘制了有关地区土壤酸敏感性分区概图;采用模型,

并进行校正对我国红壤酸化进行预测,揭示红壤酸度的时空变化规律;并在作物耐铝快速评估方面取得了重要进展。⑤在土壤污染方面,

利用多参数对重金属的土壤污染进行了综合评估,建立了综合污染指数()值的计算方法,对不同地区的污染状况进行了评估,绘制了重金属污染概图;应用农药在土壤中的吸附系数()和半衰期(/)及基质迁移模式,

阐明了土壤农药污染的机理;在重金属污染对土壤肥力的影响方面的研究结果表明,重金属污染可降低土壤对钾的保持能力,

促进钾的淋失;而对氮和磷而言,

主要是降低与其催化降解和循环相关的酶的活性。⑥红壤退化防治方面,提出了区域治理调控对策,

“顶林—腰果—谷农—塘鱼”等立体种养模式等,

并对一些开发模式进行示范和评价。

然而,我国幅员辽阔,

自然和社会经济条件复杂多样,地区间差异明显。各类型区在农业和农村发展过程中均不同程度地面临着各种资源环境退化问题,

有些问题是全区共存的,有些则是特定类型区所特有的。过去的工作仅集中于江南红壤丘陵区,而对其它地区触及较少。而且,

在研究工作中,也往往偏重于单项指标及单个过程的研究。土壤退化综合评价指标体系的研究基本处于空白,对退化过程的相互作用研究不够。同时,

在合理选择碱性物质改良剂种类、提高经济效益以及长期施用改良剂对土壤物理、化学,

特别是生物学性质的影响等方面还有许多问题有待进一步研究,对耐酸(铝)作物品种的选择研究也亟待加强。

此外,对其它土壤退化问题,如集约化农业和乡镇企业及矿产开发引起的土壤及水体污染、土壤生物多样性衰减等问题,

尚未开展系统研究。

土壤退化的研究方向

土壤退化是一个非常综合和复杂的、具有时间上的动态性和空间上的各异性以及高度非线性特征的过程。土壤退化科学涉及很多研究领域,不仅涉及到土壤学、农学、生态学及环境科学,而且也与社会科学和经济学及相关方针政策密切相关。

然而,迄今为止,国内外的大多数研究工作偏重于对特定区域或特定土壤类型的某些土壤性状在空间上的变化或退化的评价,而很少涉及不同退化类型在时间序列上的变化。

而且,在土壤退化评价方法论及评价指标体系定量化、动态化、综合性和实用性以及尺度转换等方面的研究工作大多处于探索阶段。

我国土壤退化研究虽然在某些方面取得了一定的、有特色的进展,但整体上还处于起步阶段。

为此,作者认为,今后我国土壤退化的研究工作应从更广和更深的层次上系统综合地开展土壤退化的综合评价与主要退化类型农业生态系统的重建和恢复研究,并逐步向土地退化或环境退化方向拓展。具体来说,

应加强以下几个方面的研究工作:

()土壤与土地退化指标评价体系研究。主要包括用于评价不同土壤及土地退化类型的单项和综合评价指标、分级标准、阈值和弹性,定量化的和综合的评价方法与评价模型等;

()土壤退化的监测与预警系统研究。

主要包括建立土壤退化监测研究网络,

对重点区域和国家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的类型、范围及退化程度进行监测和评价,

并进行分类区划,为退化土地整治提供依据;

()土壤与土地退化过程、机理及影响因素研究。重点研究几种主要退化形式(如土壤侵蚀、土壤肥力衰减、土壤酸化、土壤污染及土壤盐渍化等)的发生条件、过程、影响因子(包括自然的和社会经济的)及其相互作用机理;

()土壤与土地退化动态监测与动态数据库及其管理信息系统的研究。

主要包括土壤退化监测网点或基准点()的选建、(、、)技术和信息网络及尺度转换等现代技术和手段的应用与发展、土壤退化属性数据库和图件及其动态更新、土壤退化趋向的模拟预测与预警等方面的工作;

()土壤退化与全球变化关系研究。主要包括土壤退化与水体富营养化、地下水污染、温室气体释放等;

()退化土壤生态系统的恢复与重建研究。主要包括运用生态经济学原理及专家系统等技术,

研究和开发适用于不同土壤退化类型区的、以持续农业为目标的土壤和环境综合整治决策支持系统与优化模式,主要退化生态系统类型土壤质量恢复重建的关键技术及其集成运用的试验示范研究等方面的工作,为土壤退化防治提供决策咨询和示范样板;

()加强土壤退化对生产力的影响及其经济分析研究,

协助政府制定有利于持续土地利用,防治土壤退化的政策。

参考文献

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酸化土壤治理方法篇

关键词土壤退化;概况;进展;

方向

中图分类号.

文献标识码

文章编号-()--

鉴于土壤及土地退化对全球食物安全、环境质量及人畜健康的负面影响日益严重的现实,从土壤圈与地圈—生物圈系统及其它圈层间的相互作用的角度研究土壤退化,特别是人为因素诱导的土壤退化的发生机制与演变动态、时空分布规律及未来变化预测与恢复重建对策,已成为研究全球变化的最重要的组成部分,并将继续成为世纪国际土壤学、农学及环境科学界共同关注的热点问题。

但是,

迄今为止,有关土壤退化的许多理论问题及过程机理尚不清楚,还没有公认的或统一的土壤退化指标和定量化评价方法[]。因此,

及时了解国际土壤退化研究的最新动向,

并结合我国实际创造性地开展该领域的研究工作,具有重要的学术价值和现实生产意义。

土壤退化的概念

土壤退化()是指在各种自然,

特别是人为因素影响下所发生的导致土壤的农业生产能力或土地利用和环境调控潜力,即土壤质量及其可持续性下降(包括暂时性的和永久性的)甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征的过程,

包括过去的、现在的和将来的退化过程,是土地退化的核心部分。土壤质量()则是指土壤的生产力状态或健康()状况,特别是维持生态系统的生产力和持续土地利用及环境管理、促进动植物健康的能力[]。

土壤质量的核心是土壤生产力,

其基础是土壤肥力。

土壤肥力是土壤维持植物生长的自然能力,

它一方面是五大自然成土因素,即成土母质、气候、生物、地形和时间因素长期相互作用的结果,

带有明显的响应主导成土因素的物理、化学和生物学特性;另一方面,人类活动也深刻影响着自然成土过程,

改变土壤肥力及土壤质量的变化方向。因此,

土壤质量的下降或土壤退化往往是一个自然和人为因素综合作用的动态过程。根据土壤退化的表现形式,

土壤退化可分为显型退化和隐型退化两大类型。

前者是指退化过程(有些甚至是短暂的)可导致明显的退化结果,

后者则是指有些退化过程虽然已经开始或已经进行较长时间,但尚未导致明显的退化结果。

全球土壤退化概况

当前,因各种不合理的人类活动所引起的土壤和土地退化问题,

已严重威胁着世界农业发展的可持续性。

据统计,

全球土壤退化面积达万。就地区分布来看,

地处热带亚热带地区的亚洲、非洲土壤退化尤为突出,约万的严重退化土壤中有万分布在非洲、万分布于亚洲;

就土壤退化类型来看,土壤侵蚀退化占总退化面积的%,是造成土壤退化的最主要原因之一;就退化等级来看,

土壤退化以中度、严重和极严重退化为主,轻度退化仅占总退化面积的

%[~]。

全球土壤退化评价()研究结果[~]显示,土壤侵蚀是最重要的土壤退化形式,全球退化土壤中水蚀影响占%,

风蚀占%;

至于水蚀的动因,%是由于森林的破坏、%是由于过度放牧、%是由于不合理的农业管理,而风蚀的动因,%是由于过度放牧、%是由于不合理的农业管理、%是由于自然植被的过度开发、%是由于森林破坏;

全球受土壤化学退化(包括土壤养分衰减、盐碱化、酸化、污染等)影响的总面积达万,其主要原因是农业的不合理利用(%)和森林的破坏(%);

全球物理退化的土壤总面积约万,

主要集中于温带地区,可能绝大部分与农业机械的压实有关。

我国土壤退化状况

首先,

我国水土流失状况相当严重,在部分地区有进一步加重的趋势。据统计资料[],年我国水土流失面积已达万,占国土总面积的%。

仅南方红黄壤地区土壤侵蚀面积就达万,

占该区土地总面积的/[]。

同时,对长江流域个重点流失县水土流失面积调查结果表明,在过去的年中,其土壤侵蚀面积以平均每年.%~.%的速率增加[],

水土流失形势不容乐观。

其次,从土壤肥力状况来看,我国耕地的有机质含量一般较低,水田土壤大多在%~%,

而旱地土壤有机质含量较水田低,<%的就占.%;我国大部分耕地土壤全氮都在.%以下,其中山东、河北、河南、山西、新疆等省(区)严重缺氮面积占其耕地总面积的一半以上;

缺磷土壤面积为.万,其中有多个省(区)有一半以上耕地严重缺磷;缺钾土壤面积比例较小,

约有.万,但在南方缺钾较为普遍,

其中海南、广东、广西、江西等省(区)有%以上的耕地缺钾,

而且近年来,全国各地农田养分平衡中,钾素均亏缺,因而,无论在南方还是北方,

农田土壤速效钾含量均有普遍下降的趋势;

缺乏中量元素的耕地占.%[]。对全国土壤综合肥力状况的评价尚未见报道,就东部红壤丘陵区而言,选择土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、值、、物理性粘粒含量、粉/粘比、表层土壤厚度等项土壤肥力指标进行土壤肥力综合评价的结果表明,

其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影响,处于中、下等水平,高、中、低肥力等级的土壤的面积分别占该区总面积的.%、.%和.%,

在广东丘陵山区、广西百色地区、江西吉泰盆地以及福建南部等地区肥力退化已十分严重[]。

此外,其它形式的土壤退化问题也十分严重。以南方红壤区为例,

约万的土壤由于酸化问题而影响其生产潜力的发挥;化肥、农药施用量逐年上升,地下水污染不断加剧,

在部分沿海地区其地下水硝态氮含量已远远高于建议的最高允许浓度/;同时,在一些矿区附近和复垦地及沿海地区土壤重金属污染也相当严重[]。

土壤退化研究进展

自年提出土壤退化问题并出版“土壤退化”专著以来,土壤退化问题日益受到人们的关注。

第一次与土地退化有关的全球性会议——联合国土地荒漠化()会议于在肯尼亚内罗毕召开。联合国环境署()又分别于年和年资助了等开展全球土壤退化评价()、编制全球土壤退化图和干旱土地的土地退化(即荒漠化)评估的项目计划。年等又召开国际土壤退化会议,决定开展热带亚热带地区部级土壤退化和(土壤和地体数字化数据库)试点研究。在年墨西哥第届国际土壤学大会上,

土壤退化,尤其是热带亚热带的土壤退化问题倍受与会者的重视,不少科学家指出,今后年热带亚热带将有/耕地沦为荒地,

个国家粮食将大幅度减产,

呼吁加强土壤退化及土地退化恢复重建研究,

并在土壤退化的概念、退化动态数据库、退化指标及评价模型与地理信息系统、退化的遥感与定位动态监测和模拟建模及预测、土壤复退性能研究、退化系统恢复重建的专家决策系统等研究方面有了新的发展。

国际水土保持学会也于在加拿大多伦多组织召开了以流域为基础的生态系统管理的全球挑战国际研讨会,从生态系统、流域的角度探讨土壤侵蚀等土壤退化等问题。而且,国际土壤联合会于年和年分别在土耳其和泰国举行了直接以土地退化为主题的第一届和第二届国际土地退化会议,

并在第一届会议上决定成立了土壤退化研究工作组专门研究土壤退化,在第二届会议上则对土壤退化问题更为重视,

并有学者倡议将土壤退化研究提高到退化科学的高度来认识,并决定于年在巴西召开第三届国际土壤退化会议[]。同时,

在亚洲,由和支持的“亚洲湿润热带土壤保持网()”和“亚洲问题土壤网”也在亚太土地退化评估与控制方面开展了大量的卓有成效的研究工作。

总的说来,国际上土壤退化研究在以下方面取得了重要进展:①从土壤退化的内在动因和外部影响因子(包括自然和社会经济因素)的综合角度,研究土壤退化的评价指标及分级标准与评价方法体系;②从土壤的物理、化学和生物学过程及其相互作用入手,研究土壤退化的过程与本质及机理;

③从历史的角度出发,

结合定位动态监测,研究各类土壤退化的演变过程及发展趋向和速率,并对其进行模拟和预测;

④侧重人类活动(特别是土地利用方式和土壤经营管理措施)对土壤退化和土壤质量影响的研究,并将土壤退化的理论研究与退化土壤的治理和开发相结合,进行土地更新技术和土壤生态功能保护的试验示范和推广;⑤注重传统技术(野外调查、田间试验、盆栽试验、实验室分析测试、定位观测试验等)与高新技术(遥感、地理信息系统、地面定位系统、模拟仿真、专家系统等)的结合;

⑥从社会经济学角度研究土壤退化对土壤质量及其生产力的影响。

我国土壤学研究工作在过去几十年主要集中在土壤发生、分类和制图(特别是土壤资源清查);

土壤基本物理、化学和生物学性质(特别是土壤肥力性状);

土壤资源开发利用与改良(特别是土壤培肥,盐渍土和红壤的改良等)等方面。这些工作虽然在广义上与土壤退化科学密切相关,

但直接以土壤退化为主题的研究工作主要集中在最近多年,其中又以热带亚热带土壤退化研究工作较为系统和深入,并在年代参与了热带亚热带土壤退化图的编制,完成了海南岛∶万图的编制工作。

年代以来,中国科学院南京土壤研究所结合承担国家“八五”科技攻关专题“南方红壤退化机制及防治措施研究”和国家自然科学基金重点项目“我国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控对策的研究”任务,将宏观调研与田间定位动态观测和实验室模拟试验相结合,将遥感、地理信息系统等高新技术与传统技术相结合,

将自然与社会经济因素相结合,将时间演变与空间分布研究相结合,将退化机理与调控对策研究相结合,

对南方红壤丘陵区土壤退化的基本过程、作用机理及调控对策进行了有益的探索,并在以下方面取得了重要进展[、]:①初步定义了土壤退化的概念,阐明了红壤退化的基本过程、机制、特点。②在土壤侵蚀方面,

利用遥感资料和地理信息系统技术编制了东部红壤区∶万年代土壤侵蚀图与叠加类型图及典型地区、、年代叠加土壤侵蚀图,并在土壤侵蚀图、土地利用图、土壤母质图等基础上,编制了∶万土壤侵蚀退化分区概图;对南方主要类型土壤可蚀性值进行了田间测定,并利用全国第二次土壤普查数据和校正的方程,

计算我国南方主要类型土壤可蚀性,编制了相关图件。③在肥力退化机理方面,建立了南方红壤区土壤肥力数据库,

初步提出了肥力退化评价指标体系,

进行了土壤肥力退化评价的尝试,并绘制了红壤退化评价有关图件;将养分平衡与土壤养分退化研究相结合总结了我国南方农田养分平衡年变化规律及其与土壤肥力退化的关系,认为土壤侵蚀、酸化养分淋失等造成的养分赤字循环及养分的不平衡是土壤养分退化的根本原因;

应用遥感手段及历史资料,编制了~及~土层的土壤有机碳密度图,探讨了红壤有机碳库的消长与转化及腐殖质组成性质的变化规律;提出了磷素固定是红壤磷素退化的主要原因,

磷素有效性衰减的实质是磷素的双核化和向固相的扩散,解决了红壤磷素退化的实质问题。④在土壤酸化方面,

研究了红壤的酸化特点,根据土壤的酸缓冲性能,

建立了土壤酸敏感性分级标准,进行了红壤酸敏感性分级和分区,

首次绘制了有关地区土壤酸敏感性分区概图;采用模型,并进行校正对我国红壤酸化进行预测,揭示红壤酸度的时空变化规律;并在作物耐铝快速评估方面取得了重要进展。

⑤在土壤污染方面,利用多参数对重金属的土壤污染进行了综合评估,建立了综合污染指数()值的计算方法,对不同地区的污染状况进行了评估,绘制了重金属污染概图;

应用农药在土壤中的吸附系数()和半衰期(/)及基质迁移模式,阐明了土壤农药污染的机理;在重金属污染对土壤肥力的影响方面的研究结果表明,重金属污染可降低土壤对钾的保持能力,

促进钾的淋失;而对氮和磷而言,

主要是降低与其催化降解和循环相关的酶的活性。

⑥红壤退化防治方面,

提出了区域治理调控对策,“顶林—腰果—谷农—塘鱼”等立体种养模式等,并对一些开发模式进行示范和评价。

然而,我国幅员辽阔,自然和社会经济条件复杂多样,地区间差异明显。

各类型区在农业和农村发展过程中均不同程度地面临着各种资源环境退化问题,有些问题是全区共存的,有些则是特定类型区所特有的。

过去的工作仅集中于江南红壤丘陵区,而对其它地区触及较少。而且,在研究工作中,也往往偏重于单项指标及单个过程的研究。

土壤退化综合评价指标体系的研究基本处于空白,对退化过程的相互作用研究不够。同时,在合理选择碱性物质改良剂种类、提高经济效益以及长期施用改良剂对土壤物理、化学,

特别是生物学性质的影响等方面还有许多问题有待进一步研究,对耐酸(铝)作物品种的选择研究也亟待加强。

此外,

对其它土壤退化问题,如集约化农业和乡镇企业及矿产开发引起的土壤及水体污染、土壤生物多样性衰减等问题,尚未开展系统研究。

土壤退化的研究方向

土壤退化是一个非常综合和复杂的、具有时间上的动态性和空间上的各异性以及高度非线性特征的过程。

土壤退化科学涉及很多研究领域,不仅涉及到土壤学、农学、生态学及环境科学,而且也与社会科学和经济学及相关方针政策密切相关。

然而,迄今为止,国内外的大多数研究工作偏重于对特定区域或特定土壤类型的某些土壤性状在空间上的变化或退化的评价,而很少涉及不同退化类型在时间序列上的变化。

而且,在土壤退化评价方法论及评价指标体系定量化、动态化、综合性和实用性以及尺度转换等方面的研究工作大多处于探索阶段。

我国土壤退化研究虽然在某些方面取得了一定的、有特色的进展,但整体上还处于起步阶段。为此,

作者认为,今后我国土壤退化的研究工作应从更广和更深的层次上系统综合地开展土壤退化的综合评价与主要退化类型农业生态系统的重建和恢复研究,并逐步向土地退化或环境退化方向拓展。具体来说,

应加强以下几个方面的研究工作:

()土壤与土地退化指标评价体系研究。

主要包括用于评价不同土壤及土地退化类型的单项和综合评价指标、分级标准、阈值和弹性,

定量化的和综合的评价方法与评价模型等;

()土壤退化的监测与预警系统研究。主要包括建立土壤退化监测研究网络,对重点区域和国家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的类型、范围及退化程度进行监测和评价,并进行分类区划,为退化土地整治提供依据;

()土壤与土地退化过程、机理及影响因素研究。重点研究几种主要退化形式(如土壤侵蚀、土壤肥力衰减、土壤酸化、土壤污染及土壤盐渍化等)的发生条件、过程、影响因子(包括自然的和社会经济的)及其相互作用机理;

()土壤与土地退化动态监测与动态数据库及其管理信息系统的研究。

主要包括土壤退化监测网点或基准点()的选建、(、、)技术和信息网络及尺度转换等现代技术和手段的应用与发展、土壤退化属性数据库和图件及其动态更新、土壤退化趋向的模拟预测与预警等方面的工作;

()土壤退化与全球变化关系研究。主要包括土壤退化与水体富营养化、地下水污染、温室气体释放等;

()退化土壤生态系统的恢复与重建研究。

主要包括运用生态经济学原理及专家系统等技术,研究和开发适用于不同土壤退化类型区的、以持续农业为目标的土壤和环境综合整治决策支持系统与优化模式,主要退化生态系统类型土壤质量恢复重建的关键技术及其集成运用的试验示范研究等方面的工作,为土壤退化防治提供决策咨询和示范样板;

()加强土壤退化对生产力的影响及其经济分析研究,

协助政府制定有利于持续土地利用,防治土壤退化的政策。

参考文献

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张桃林,赵其国。我国东南丘陵区土壤肥力的综合评价[]。土壤学报,,():~。

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酸化土壤治理方法篇

关键词:“宜施壮”旱田土壤调理剂;施用量;酸性土壤;

蔬菜;改良效果

中图分类号:.;.文献标识码:文章编号:-()--

土壤酸化是指在自然和人为条件下土壤值下降的现象,其过程是盐基阳离子淋失,从而使+、+成为土壤中的主要交换性阳离子;

其实质是土壤交换性酸增加,而交换性盐基离子减少,

这一过程十分缓慢[]。土壤酸化会导致土壤中的、、等营养元素大量淋失[]。特别是在酸雨作用下,

难溶性的被淋洗逐渐溶出,+、()+比例增加,

导致大多数植物直接或间接出现生理障碍,其毒性主要作用于植物的根系,使植物不能正常吸收养分。同时降低植物对的吸收和贮运,

出现缺钙症,影响植物正常生长发育[]。土壤酸化还会增加有毒重金属离子的活性,

不利于植物生长。我国土壤的基本趋势是南酸北碱,南方大部分地区的土壤由于高温多雨而处于盐基不饱和状态[],所以,我国的酸性土壤主要集中分布在长江以南的大部分热带、亚热带地区和云、贵、川等红、黄壤地区[]。

这些地区大部分土壤属于值小于.的酸性土壤,其中很大一部分值小于.,

甚至低于.[]。近些年来,随着酸雨沉降不断增加、铵态氮肥大量使用、农业种植制度、农田栽培管理措施以及人类工业化进程的加快,

扩大了土壤酸化的范围、加快了土壤酸化的速度[],土壤酸化已成为制约我国农业可持续发展的重要障碍之一。

本研究以湖北宜施壮农业科技有限公司生产的富含有机质和、等碱基元素及营养的旱田土壤调理剂为主要材料,按/-《土壤调理剂效果试验和评价要求》相关规定,采用田间定位试验法,

在年~月,研究了旱田土壤调理剂在连续两季蔬菜连作模式下对酸性土壤的改良效果及其对蔬菜产量的影响,

以期明确该土壤调理剂在鄂西南山区及土壤酸化相似区域的合理用量,为其在酸性土壤地区的应用提供理论依据。

材料与方法

.试验地点

试验设在湖北省西南部的利川市,该市地处武陵山腹地,耕地酸化是制约其农业生产的主要障碍之一,耕地平均值小于.,.以下的耕地面积超过/[]。

试验在利川市的汪营镇天上坪村组进行,地处东经.°、北纬.°、海拔,代表利川高山蔬菜基地海拔左右的高山区域。

土壤为石灰岩母质发育的棕壤土类,冷灰泡土土种。

试验前取试验地块混合土样检测相关指标,其结果为:阳离子交换量()./、值.,含有机质./、全氮./、有效磷./、速效钾./,肥力较高,

严重酸化是土壤主要障碍因子。

.试验材料

主要试验材料为湖北宜施壮农业科技有限公司生产的“宜施壮”旱田土壤调理剂,标识技术指标为:值(倍稀释).~.,含有机质≥%,≥%,

≥%,

≥%,水分≤%,

≤/,≤/,≤/,

≤

/,≤/。试验作物为蔬菜:萝卜―白菜连作,萝卜品种为世农、白菜品种为鲁信壮根。其他肥料、农药等材料按试验点农户习惯在当地市场上自行购买。

.试验设计

试验设个处理,次重复,随机区组排列,小区面积(×),

试验四周设保护区,蔬菜两季连作各小区排列顺序及各处理水平不变。

处理:常规施肥();处理:常规施肥+“宜施壮”旱田土壤调理剂/;

处理:常规施肥+“宜施壮”旱田土壤调理剂/;

处理:常规施肥+“宜施壮”旱田土壤调理剂

/;

处理:常规施肥+“宜施壮”旱田土壤调理剂/。

.田管理

第一季萝卜年月日播种,月日收获,

生育期,种植规格为每小区株(株、行);第二季白菜月日移栽,月日收获,

生育期,种植规格为每小区株(株、行)。萝卜常规施肥量为%复合肥(--)

/+商品有机肥/,白菜常规施肥量为%复合肥(--)/+商品有机肥/。

“宜施壮”旱田土壤调理剂按设计用量与底肥混合均匀后沟施(萝卜)或穴施(白菜),因所试蔬菜品种生育期短,所需肥料作底肥一次性施足,不再追肥。

病虫草害防治等其他田间管理措施各处理完全一致,按当地习惯进行。

每季蔬菜成熟后收获时测量实际产量,并按不同处理取土样检测值、阳离子交换量()、硅、铝等相关指标,取蔬菜植株样测量相关生物学性状指标。所取土样检测项目、标准及方法见表。收获时按不同处理和作物分小区连续取植株株,

测量其单株质量量、高度(或长度)、直径。

.分析方法

验结果应用进行统计分析并绘制相关图表。

结果与分析

.“宜施壮”旱田土壤调理剂对试验地土壤值的影响

试验结果表明,施用“宜施壮”旱田土壤调理剂可以提高土壤的值。

由图、可知,土壤值随着土壤调理剂施用量的增加呈增高趋势。

与的土壤值相比,差异均达显著水平。第一季萝卜土壤值最高提升.个单位,连续两季最高提升.个单位。

.“宜施壮”旱田土壤调理剂对试验地土壤的影响

试验结果表明,

施用“宜施壮”旱田土壤调理剂可以提高土壤,由图可以看出,

土壤随着土壤调理剂施用量的增加而呈增高趋势。

第一季土壤最高提升./,连续两季最高提升./。

.“宜施壮”旱田土壤调理剂对试验地土壤硅铝率的影响

土壤硅铝率是土壤中和含量的比值,固态的矿物铝在酸性条件下极易被活化而易于被植物吸收,土壤酸化能够加速土壤中铝的活化,

使得土壤溶液中活性铝明显增加,因此,铝被认为是酸化土壤上引起农作物减产、森林枯萎的重要原因之一[]。通常认为土壤中的含量是稳定的、变化较小,

因此可用硅铝率来表达土壤调理剂对酸性土壤结构的改变,硅铝率越高,表明土壤中活性铝含量越低,

植物生长受影响越小;硅铝率越低,

表明土壤中活性铝含量越高,

植物生长受影响越大[]。试验结果表明,施用“宜施壮”旱田土壤调理剂可以提高土壤的硅铝率。由图、可知,土壤硅铝率随着土壤调理剂施用量的增加呈增高趋势。

与的土壤硅铝率相比,

差异达显著水平。第一季萝卜土壤硅铝率最高提升.,

连续两季升高.。

.“宜施壮”旱田土壤调理剂对蔬菜产量的影响

由表可知,

与对比,施用“宜施壮”旱田土壤调理剂不同用量在连作的两季蔬菜上都表现出不同程度增产。第一季萝卜产量排序为:处理>处理>处理>处理>处理(),增产幅度在.%~.%;

第二季白菜产量排序为:处理>处理>处理>处理>处理(),增产幅度在.%~.%。经新复极差检验,“宜施壮”旱田土壤调理剂不同施用量处理下,

两季蔬菜的产量均存在极显著差异,每季较合理用量为~

。

.“宜施壮”旱田土壤调理剂对蔬菜生物学性状的影响

由表可知,

与对比,施用“宜施壮”旱田土壤调理剂可增加蔬菜的单株质量、高度(或长度)以及直径,

并随着用量增加均呈增长趋势;第一季萝卜单株质量增加主要源于增粗,

长度增加的贡献相对较小;第二季白菜单株质量增加应该与叶片包裹的紧实度提高有关,

因为增高与增粗的幅度都不大。田间观察,施用“宜施壮”旱田土壤调理剂的蔬菜植株整齐度更好,

提高了蔬菜的外观商品质量。

结论与讨论

“宜施壮”旱田土壤调理剂呈碱性,富含有机质及、、等作物所需营养元素,能有效提升土壤值、提高土壤阳离子交换量()、增大土壤中硅铝率,并能增加作物产量。

此次试验结果表明,“宜施壮”旱田土壤调理剂每季较为合理的用量为~/,

连续两季合理施用“宜施壮”旱田土壤调理剂可使土壤值提升.~.个单位,土壤阳离子交换量()增加./,土壤硅铝率提高.~.,

蔬菜产量增加%左右。施用“宜施壮”旱田土壤调理剂后蔬菜整齐度提高,外观品质得到提升;一定程度上促进了萝卜肉质根伸长膨大、白菜增高增粗,从而提高蔬菜单株质量实现增产,

特别是白菜结球更加紧实,利于运输。因此,可以在酸性土壤上推广应用“宜施壮”旱田土壤调理剂,

用于中和土壤酸性,改良酸性土壤。

此次试验在常规施肥的基础上进行,对单独施用“宜施壮”旱田土壤调理剂是否能使蔬菜及其他作物增产未作研究;也未单独检测试验前后土壤中+、+的含量,

其变化规律尚不清楚,以及对土壤有机质、氮、磷、钾的影响等问题有待下一步研究。

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酸化土壤治理方法篇

关键词土壤退化;概况;

进展;方向

中图分类号.

文献标识码

文章编号-()--

鉴于土壤及土地退化对全球食物安全、环境质量及人畜健康的负面影响日益严重的现实,

从土壤圈与地圈—生物圈系统及其它圈层间的相互作用的角度研究土壤退化,特别是人为因素诱导的土壤退化的发生机制与演变动态、时空分布规律及未来变化预测与恢复重建对策,已成为研究全球变化的最重要的组成部分,并将继续成为世纪国际土壤学、农学及环境科学界共同关注的热点问题。但是,

迄今为止,有关土壤退化的许多理论问题及过程机理尚不清楚,还没有公认的或统一的土壤退化指标和定量化评价方法[]。因此,及时了解国际土壤退化研究的最新动向,

并结合我国实际创造性地开展该领域的研究工作,具有重要的学术价值和现实生产意义。

土壤退化的概念

土壤退化()是指在各种自然,

特别是人为因素影响下所发生的导致土壤的农业生产能力或土地利用和环境调控潜力,即土壤质量及其可持续性下降(包括暂时性的和永久性的)甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征的过程,包括过去的、现在的和将来的退化过程,

是土地退化的核心部分。土壤质量()则是指土壤的生产力状态或健康()状况,特别是维持生态系统的生产力和持续土地利用及环境管理、促进动植物健康的能力[]。土壤质量的核心是土壤生产力,其基础是土壤肥力。

土壤肥力是土壤维持植物生长的自然能力,它一方面是五大自然成土因素,

即成土母质、气候、生物、地形和时间因素长期相互作用的结果,带有明显的响应主导成土因素的物理、化学和生物学特性;另一方面,人类活动也深刻影响着自然成土过程,改变土壤肥力及土壤质量的变化方向。

因此,

土壤质量的下降或土壤退化往往是一个自然和人为因素综合作用的动态过程。根据土壤退化的表现形式,土壤退化可分为显型退化和隐型退化两大类型。前者是指退化过程(有些甚至是短暂的)可导致明显的退化结果,后者则是指有些退化过程虽然已经开始或已经进行较长时间,

但尚未导致明显?耐嘶峁?/>

全球土壤退化概况

当前,因各种不合理的人类活动所引起的土壤和土地退化问题,已严重威胁着世界农业发展的可持续性。

据统计,全球土壤退化面积达万。

就地区分布来看,地处热带亚热带地区的亚洲、非洲土壤退化尤为突出,约万的严重退化土壤中有万分布在非洲、万分布于亚洲;就土壤退化类型来看,

土壤侵蚀退化占总退化面积的%,是造成土壤退化的最主要原因之一;就退化等级来看,土壤退化以中度、严重和极严重退化为主,轻度退化仅占总退化面积的

%[~]。

全球土壤退化评价()研究结果[~]显示,土壤侵蚀是最重要的土壤退化形式,全球退化土壤中水蚀影响占%,

风蚀占%;至于水蚀的动因,

%是由于森林的破坏、%是由于过度放牧、%是由于不合理的农业管理,

而风蚀的动因,%是由于过度放牧、%是由于不合理的农业管理、%是由于自然植被的过度开发、%是由于森林破坏;全球受土壤化学退化(包括土壤养分衰减、盐碱化、酸化、污染等)影响的总面积达万,其主要原因是农业的不合理利用(%)和森林的破坏(%);全球物理退化的土壤总面积约万,

主要集中于温带地区,

可能绝大部分与农业机械的压实有关。

我国土壤退化状况

首先,我国水土流失状况相当严重,在部分地区有进一步加重的趋势。据统计资料[],

年我国水土流失面积已达万,占国土总面积的%。仅南方红黄壤地区土壤侵蚀面积就达万,

占该区土地总面积的/[]。同时,

对长江流域个重点流失县水土流失面积调查结果表明,在过去的年中,其土壤侵蚀面积以平均每年.%~.%的速率增加[],水土流失形势不容乐观。

其次,

从土壤肥力状况来看,我国耕地的有机质含量一般较低,水田土壤大多在%~%,而旱地土壤有机质含量较水田低,<% 的就占 .%;

我国大部分耕地土壤全氮都在.%以下,其中山东、河北、河南、山西、新疆等省(区)严重缺氮面积占其耕地总面积的一半以上;缺磷土壤面积为.万,其中有多个省(区)有一半以上耕地严重缺磷;缺钾土壤面积比例较小,

约有.万,但在南方缺钾较为普遍,其中海南、广东、广西、江西等省(区)有%以上的耕地缺钾,

而且近年来,

全国各地农田养分平衡中,

钾素均亏缺,因而,无论在南方还是北方,农田土壤速效钾含量均有普遍下降的趋势;缺乏中量元素的耕地占.%[]。

对全国土壤综合肥力状况的评价尚未见报道,就东部红壤丘陵区而言,选择土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、值、、物理性粘粒含量、粉/粘比、表层土壤厚度等项土壤肥力指标进行土壤肥力综合评价的结果表明,

其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影响,

处于中、下等水平,高、中、低肥力等级的土壤的面积分别占该区总面积的.%、.%和&;

.%,在广东丘陵山区、广西百色地区、江西吉泰盆地以及福建南部等地区肥力退化已十分严重[]。

此外,其它形式的土壤退化问题也十分严重。

以南方红壤区为例,约万的土壤由于酸化问题而影响其生产潜力的发挥;

化肥、农药施用量逐年上升,地下水污染不断加剧,在部分沿海地区其地下水硝态氮含量已远远高于建议的最高允许浓度/;同时,

在一些矿区附近和复垦地及沿海地区土壤重金属污染也相当严重[]。

土壤退化研究进展

自年提出土壤退化问题并出版“土壤退化"专著以来,土壤退化问题日益受到人们的关注。

第一次与土地退化有关的全球性会议——联合国土地荒漠化()会议于在肯尼亚内罗毕召开。联合国环境署()又分别于年和年资助了等开展全球土壤退化评价()、编制全球土壤退化图和干旱土地的土地退化(即荒漠化)评估的项目计划。年等又召开国际土壤退化会议,

决定开展热带亚热带地区部级土壤退化和(土壤和地体数字化数据库)试点研究。在年墨西哥第届国际土壤学大会上,

土壤退化,

尤其是热带亚热带的土壤退化问题倍受与会者的重视,不少科学家指出,今后年热带亚热带将有/耕地沦为荒地,个国家粮食将大幅度减产,

呼吁加强土壤退化及土地退化恢复重建研究,

并在土壤退化的概念、退化动态数据库、退化指标及评价模型与地理信息系统、退化的遥感与定位动态监测和模拟建模及预测、土壤复退性能研究、退化系统恢复重建的专家?霾呦低车妊芯糠矫嬗辛诵碌姆⒄埂仕帘盅Щ嵋灿?;在加拿大多伦多组织召开了以流域为基础的生态系统管理的全球挑战国际研讨会,从生态系统、流域的角度探讨土壤侵蚀等土壤退化等问题。

而且,国际土壤联合会于年和年分别在土耳其和泰国举行了直接以土地退化为主题的第一届和第二届国际土地退化会议,并在第一届会议上决定成立了土壤退化研究工作组专门研究土壤退化,

在第二届会议上则对土壤退化问题更为重视,

并有学者倡议将土壤退化研究提高到退化科学的高度来认识,

并决定于年在巴西召开第三届国际土壤退化会议[]。同时,在亚洲,

由和支持的“亚洲湿润热带土壤保持网()”和“亚洲问题土壤网”也在亚太土地退化评估与控制方面开展了大量的卓有成效的研究工作。总的说来,国际上土壤退化研究在以下方面取得了重要进展:①从土壤退化的内在动因和外部影响因子(包括自然和社会经济因素)的综合角度,

研究土壤退化的评价指标及分级标准与评价方法体系;②从土壤的物理、化学和生物学过程及其相互作用入手,研究土壤退化的过程与本质及机理;

③从历史的角度出发,结合定位动态监测,

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我国土壤学研究工作在过去几十年主要集中在土壤发生、分类和制图(特别是土壤资源清查);土壤基本物理、化学和生物学性质(特别是土壤肥力性状);土壤资源开发利用与改良(特别是土壤培肥,

盐渍土和红壤的改良等)等方面。这些工作虽然在广义上与土壤退化科学密切相关,但直接以土壤退化为主题的研究工作主要集中在最近多年,其中又以热带亚热带土壤退化研究工作较为系统和深入,并在年代参与了热带亚热带土壤退化图的编制,

完成了海南岛∶万图的编制工作。年代以来,中国科学院南京土壤研究所结合承担国家“八五”科技攻关专题“南方红壤退化机制及防治措施研究”和国家自然科学基金重点项目“我国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控对策的研究”任务,将宏观调研与田间定位动态观测和实验室模拟试验相结合,

将遥感、地理信息系统等高新技术与传统技术相结合,将自然与社会经济因素相结合,将时间演变与空间分布研究相结合,将退化机理与调控对策研究相结合,

对南方红壤丘陵区土壤退化的基本过程、作用机理及调控对策进行了有益的探索,并在以下方面取得了重要进展[、]:①初步定义了土壤退化的概念,阐明了红壤退化的基本过程、机制、特点。

②在土壤侵蚀方面,

利用遥感资料和地理信息系统技术编制了东部红壤区∶万年代土壤侵蚀图与叠加类型图及典型地区、、年代叠加土壤侵蚀图,并在土壤侵蚀图、土地利用图、土壤母质图等基础上,编制了∶万土壤侵蚀退化分区概图;对南方主要类型土壤可蚀性值进行了田间测定,

并利用全国第二次土壤普查数据和校正的方程,计算我国南方主要类型土壤可蚀性,

编制了相关图件。③在肥力退化机理方面,

建立了南方红壤区土壤肥力数据库,

初步提出了肥力退化评价指标体系,进行了土壤肥力退化评价的尝试,并绘制了红壤退化评价有关图件;

将养分平衡与土壤养分退化研究相结合总结了我国南方农田养分平衡年变化规律及其与土壤肥力退化的关系,认为土壤侵蚀、酸化养分淋失等造成的养分赤字循环及养分的不平衡是土壤养分退化的根本原因;应用遥感手段及历史资料,编制了~及~土层的土壤有机碳密度图,探讨了红壤有机碳库的消长与转化及腐殖质组成性质的变化规律;

提出了磷素固定是红壤磷素退化的主要原因,磷素有效性衰减的实质是磷素的双核化和向固相的扩散,解决了红壤磷素退化的实质问题。

④在土壤酸化方面,

研究了红壤的酸化特点,根据土壤的酸缓冲性能,建立了土壤酸敏感性分级标准,进行了红壤酸敏感性分级和分区,

首次绘制了有关地区土壤酸敏感性分区概图;采用模型,并进行校正对我国红壤酸化进行预测,揭示红壤酸度的时空变化规律;

并在作物耐铝快速评估方面取得了重要进展。

⑤在土壤污染方面,利用多参数对重金属的土壤污染进行了综合评估,建立了综合污染指数()值的计算方法,

对不同地区的污染状况进行了评估,绘制了重金属污染概图;

应用农药在土壤中的吸附系数()和半衰期(/)及基质迁移模式,阐明了土壤农药污染的机理;在重金属污染对土壤肥力的影响方面的研究结果表明,重金属污染可降低土壤对钾的保持能力,

促进钾的淋失;

而对氮和磷而言,主要是降低与其催化降解和循环相关的酶的活性。⑥红壤退化防治方面,提出了区域治理调控对策,“顶林—腰果—谷农—塘鱼”等立体种养模式等,

并对一些开发模式进行示范和评价。

然而,我国幅员辽阔,自然和社会经济条件复杂多样,

地区间差异明显。各类型区在农业和农村发展过程中均不同程度地面临着各种资源环境退化问题,

有些问题是全区共存的,

有些则是特定类型区所特有的。过去的工作仅集中于江南红壤丘陵区,

而对其它地区触及较少。而且,

在研究工作中,也往往偏重于单项指标及单个过程的研究。土壤退化综合评价指标体系的研究基本处于空白,对退化过程的相互作用研究不够。同时,

在合理选择碱性物质改良剂种类、提高经济效益以及长期施用改良剂对土壤物理、化学,特别是生物学性质的影响等方面还有许多问题有待进一步研究,对耐酸(铝)作物品种的选择研究也亟待加强。

此外,

对其它土壤退化问题,如集约化农业和乡镇企业及矿产开发引起的土壤及水体污染、土壤生物多样性衰减等问题,尚未开展系统研究。

土壤退化的研究方向

土壤退化是一个非常综合和复杂的、具有时间上的动态性和空间上的各异性以及高度非线性特征的过程。土壤退化科学涉及很多研究领域,

不仅涉及到土壤学、农学、生态学及环境科学,而且也与社会科学和经济学及相关方针政策密切相关。然而,

迄今为止,国内外的大多数研究工作偏重于对特定区域或特定土壤类型的某些土壤性状在空间上的变化或退化的评价,而很少涉及不同退化类型在时间序列上的变化。

而且,在土壤退化评价方法论及评价指标体系定量化、动态化、综合性和实用性以及尺度转换等方面的研究工作大多处于探索阶段。

我国土壤退化研究虽然在某些方面取得了一定的、有特色的进展,

但整体上还处于起步阶段。为此,

作者认为,今后我国土壤退化的研究工作应从更广和更深的层次上系统综合地开展土壤退化的综合评价与主要退化类型农业生态系统的重建和恢复研究,并逐步向土地退化或环境退化方向拓展。具体来说,

应加强以下几个方面的研究工作:

()土壤与土地退化指标评价体系研究。主要包括用于评价不同土壤及土地退化类型的单项和综合评价指标、分级标准、阈值和弹性,

定量化的和综合的评价方法与评价模型等;

()土壤退化的监测与预警系统研究。主要包括建立土壤退化监测研究网络,

对重点区域和国家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的类型、范围及退化程度进行监测和评价,

并进行分类区划,为退化土地整治提供依据;

()土壤与土地退化过程、机理及影响因素研究。

重点研究几种主要退化形式(如土壤侵蚀、土壤肥力衰减、土壤酸化

、土壤污染及土壤盐渍化等)的发生条件、过程、影响因子(包括自然的和社会经济的)及其相互作用机理;

()土壤与土地退化动态监测与动态数据库及其管理信息系统的研究。主要包括土壤退化监测网点或基准点()的选建、(、、)技术和信息网络及尺度转换等现代技术和手段的应用与发展、土壤退化属性数据库和图件及其动态更新、土壤退化趋向的模拟预测与预警等方面的工作;

()土壤退化与全球变化关系研究。主要包括土壤退化与水体富营养化、地下水污染、温室气体释放等;

()退化土壤生态系统的恢复与重建研究。主要包括运用生态经济学原理及专家系统等技术,研究和开发适用于不同土壤退化类型区的、以持续农业为目标的土壤和环境综合整治决策支持系统与优化模式,

主要退化生态系统类型土壤质量恢复重建的关键技术及其集成运用的试验示范研究等方面的工作,为土壤退化防治提供决策咨询和示范样板;

()加强土壤退化对生产力的影响及其经济分析研究,协助政府制定有利于持续土地利用,防治土壤退化的政策。

参考文献

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