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農(nóng)田土壤調(diào)理劑

陳明良上?；ぱ芯吭?/p>

二○一五年六月2我國農(nóng)田土壤質(zhì)量現(xiàn)狀土壤調(diào)理劑農(nóng)田土壤問題原因123農(nóng)田土壤（耕地）是關(guān)系國計(jì)民生的重要資源用世界7%耕地養(yǎng)活世界22%人口！保護(hù)耕地勢(shì)在必行！

農(nóng)田土壤污染壓力較大全國污灌面積已占灌溉總面積的7.3%農(nóng)田土壤污染化肥單位面積平均施用量434.3kg/hm2，是安全上限的1.93倍農(nóng)藥平均每公頃0.067kg，約50%進(jìn)入土壤和地下水每年約有50萬噸農(nóng)膜殘留于土壤中，殘膜率達(dá)40%工業(yè)三廢的無序排放5環(huán)保部、國土資源部《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》(2014.04.17)中我國土壤污染基本數(shù)據(jù)耕地質(zhì)量退化現(xiàn)象嚴(yán)重鹽漬化耕地面積高達(dá)0.077億公頃土壤酸化面積達(dá)耕地面積的40%受風(fēng)沙干旱影響的耕地0.073億公頃易發(fā)生水土流失的坡耕地1.239億公頃農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量平均僅約為18克/千克，土壤結(jié)構(gòu)不良現(xiàn)象普遍我國耕地退化狀況全國因水土流失、鹽漬化、沼澤化、土壤肥力衰減和土壤污染及酸化等造成的土壤退化總面積約4.6億hm2，占全國土地總面積的40%。不合理的開發(fā)利用：大量不合理的施用肥料、農(nóng)藥的過量噴灑、超負(fù)荷放牧、污水灌溉等不利的自然環(huán)境：臨海或高鹽地區(qū)、地下水位較高、地勢(shì)低洼、氣候干旱等9國土資源部《全國耕地質(zhì)量等別調(diào)查與評(píng)定主要數(shù)據(jù)成果》（2014.12.17）等別面積比例142.5萬公頃（637萬畝）

0.3257.9萬公頃（869萬畝）0.43113.4萬公頃（1702萬畝）0.84171.4萬公頃（2571萬畝）1.35363.8萬公頃（5457萬畝）2.76888.4萬公頃（13326萬畝）6.671134.5萬公頃（17018萬畝）8.481199.5萬公頃（17992萬畝）8.991410.6萬公頃（21159萬畝）10.4101802.9萬公頃（27044萬畝）13.3112038.1萬公頃（30571萬畝）15.1121897.7萬公頃（28465萬畝）14.1131117.4萬公頃（16761萬畝）8.314759.6萬公頃（11394萬畝）5.615509.4萬公頃（7642萬畝）3.8合計(jì)13507.2萬公頃（202609萬畝）100.010農(nóng)業(yè)部《關(guān)于全國耕地質(zhì)量等級(jí)情況的公報(bào)》（2014.12.17）:四等至十等的耕地占比超過72%。11耕地質(zhì)量等級(jí)面積（億畝）比例（%）主要分布區(qū)域一等地0.925.1東北區(qū)、黃淮海區(qū)、長江中下游區(qū)、西南區(qū)二等地1.437.8東北區(qū)、黃淮海區(qū)、長江中下游區(qū)、西南區(qū)、甘新區(qū)三等地2.6314.4東北區(qū)、黃淮海區(qū)、長江中下游區(qū)、西南區(qū)四等地3.0416.7東北區(qū)、黃淮海區(qū)、長江中下游區(qū)、西南區(qū)五等地2.8915.8長江中下游區(qū)、黃淮海區(qū)、東北區(qū)、西南區(qū)六等地2.2512.3西南區(qū)、長江中下游區(qū)、黃淮海區(qū)、東北區(qū)、內(nèi)蒙古及長城沿線區(qū)七等地1.8910.3西南區(qū)、長江中下游區(qū)、黃淮海區(qū)、甘新區(qū)、內(nèi)蒙古及長城沿線區(qū)八等地1.397.6黃土高原區(qū)、長江中下游區(qū)、西南區(qū)、內(nèi)蒙古及長城沿線區(qū)九等地1.065.8黃土高原區(qū)、內(nèi)蒙古及長城沿線區(qū)、長江中下游區(qū)、華南區(qū)、西南區(qū)十等地0.764.2黃土高原區(qū)、內(nèi)蒙古及長城沿線區(qū)、黃淮海區(qū)、華南區(qū)、長江中下游區(qū)合計(jì)18.26100.0——12我國耕地質(zhì)量整體評(píng)價(jià)農(nóng)田土壤的多元限制因子決定了綜合治理的必要性查明病因因地制宜綜合治理?。翰∠x害虛：不合理施肥，綜合肥效低貧：肥力低弱：土壤活性低累：沒有休耕導(dǎo)致土壤肥力低酸：酸化污：重金屬污染、有機(jī)物污染、生物污染旱：干旱滯：粘滯板：板結(jié)，結(jié)構(gòu)不良化學(xué)性限制因子物理性限制因子化學(xué)性、生物性限制因子生物性限制因子改善物理環(huán)境改善土壤的質(zhì)地、結(jié)構(gòu)狀況、孔隙度、水分和溫度狀況等提高養(yǎng)分添加有機(jī)養(yǎng)分、無機(jī)礦物質(zhì)等成分，提高貯存能力等改善化學(xué)環(huán)境調(diào)整酸堿度、土壤含鹽量，改善陽離子吸附及交換性能，控制有毒物質(zhì)的含量等農(nóng)田土壤是有生命的，對(duì)于出現(xiàn)的問題主要采用改良的方法。改良目標(biāo)：15我國農(nóng)田土壤質(zhì)量現(xiàn)狀土壤調(diào)理劑農(nóng)田土壤問題分析123酸化鹽堿化重金屬污染元素失衡有機(jī)質(zhì)流失等我國農(nóng)田土壤現(xiàn)在主要問題：2.1土壤酸化中性土壤：pH值在6.5—7.5微酸性土壤：pH值5.5—6.5酸性土壤：pH值4.5—5.5強(qiáng)酸性土壤：pH值小于4.5土壤酸化是土壤吸收性復(fù)合體接受了一定數(shù)量交換性氫離子或鋁離子，使土壤中堿性(鹽基)離子淋失的過程。酸化是土壤風(fēng)化成土過程的重要方面。1）降水量大而集中的淋溶作用造成鈣、鎂、鉀等堿性

鹽基大量流失是土壤酸化的根本原因。2）傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)措施的缺失使耕地土壤養(yǎng)分失衡是造成土

壤酸化的主要原因。3）長期大量施用化肥（主要是銨態(tài)氮肥）是造成土壤

酸化的重要原因。

酸雨也可導(dǎo)致土壤酸化。

土壤有機(jī)質(zhì)含量下降，緩沖能力降低，土壤酸化加重。土壤酸化的原因：1）抑制根系發(fā)育，產(chǎn)生黑根爛根死根無白根土。2）養(yǎng)分利用率低。酸性土壤中大量元素氮磷鉀利用率低，嚴(yán)重缺有效磷。中量元素鈣鎂硫利用率極低。微量元素硼鋅鉬利用率降低。3）會(huì)使土壤中大量的營養(yǎng)元素被淋失，土壤變得貧瘠。4）土質(zhì)粘重，土壤板結(jié)，地力下降。

5）使土壤中的鋁從穩(wěn)定態(tài)中釋放出來，導(dǎo)致鋁元素聚集，根系鋁中毒，植物枯萎、農(nóng)作物減產(chǎn)及水生生物死亡等。6）可抑制某些土壤微生物的繁殖，降低酶活性，抑制土壤中的固氮菌、細(xì)菌和放線菌，加劇土壤土傳病害。7）造成農(nóng)作物產(chǎn)量及品質(zhì)下降。土壤酸化的危害：養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和有效性在pH6.5附近，大多數(shù)營養(yǎng)元素的有效性都較高。N、K、S元素在微酸性、中性、堿性土壤中都較高。P元素在中性土壤中有效性最高，pH<5和pH>7時(shí)有效性降低。Ca和Mg在pH6.5-8.5有效性大，在強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性土壤中有效性較低。Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素有效性在酸性和強(qiáng)酸性高。pH<5.0~5.5時(shí)，鋁和錳的溶解度升高，對(duì)許多生物產(chǎn)生毒害作用。植物適宜的pH范圍適應(yīng)偏堿性pH7-8適應(yīng)中到微堿性pH6.5-7.5適應(yīng)中到微酸性的pH6-7適應(yīng)偏酸性的pH5.5-6.5適應(yīng)酸性的pH5-6紫苜蓿蘋果蠶豆水稻小麥金花菜黃花苜蓿碗豆油菜大麥甜菜大麥甜菜花生燕麥豆類小麥甘蔗紫云英甜菜花菜玉米玉米柑桔葡萄大麥甘藍(lán)水稻芝麻菠菜萵苣棉花蘋果黑麥桔子蘆筍碗豆小米梨2.2土壤鹽堿化鹽堿(漬)土：土壤中含鹽量在0.3%以上，或者土壤膠體吸附一定數(shù)量的交換性鈉，堿化度在15%－20%以上，有害于作物正常生長的土類型。鹽堿化：指土壤底層或地下水的鹽分隨毛管水上升到地表，水分蒸發(fā)后，使鹽分積累在表層土壤中的過程。1）內(nèi)陸地區(qū)：地勢(shì)低平，地下水位較高，半濕潤、半干旱和干旱，地下水中的可溶性鹽分沿土壤毛細(xì)管上升到地表后，水分蒸發(fā)了，而鹽分則聚積形成了鹽堿土。2）濱海：海水浸漬形成。3）設(shè)施農(nóng)業(yè)（大棚）土壤：在設(shè)施栽培條件下，由于速效性有機(jī)肥（如糞尿肥）和化肥用量大，設(shè)施棚室內(nèi)溫度高，蒸發(fā)量大，雨水淋溶作用少，含鹽地下水上升，隨著栽培年限的增加，耕層土壤鹽分積累嚴(yán)重，引起次生鹽漬化。我國鹽堿土主要分布在西北、華北和東北平原的低地、湖邊或山前沖積扇的下部邊緣，以及沿海地帶。鹽堿土分布：鹽分對(duì)作物的影響三種理論：一是所謂“滲透抑制論”，認(rèn)為土壤鹽分主要以高滲透壓影響植物吸水和體內(nèi)水分平衡，危害作物生長；二是“礦質(zhì)營養(yǎng)失調(diào)論”，認(rèn)為由于鹽濃度增大，使作物內(nèi)正常的離子平衡遭到破壞，致使某些元素在植物體內(nèi)含量過多或過少引起營養(yǎng)失調(diào)；

三是“離子毒害論”，認(rèn)為鹽分重具有毒性的特殊離子在作物體內(nèi)過量積累，引起各種中毒癥狀。

2.3土壤重金屬污染重金屬是指比重等于或大于5.0的金屬，如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等；As是一種準(zhǔn)金屬，但由于其化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境行為與重金屬多有相似之處，故將其包括在重金屬范圍內(nèi)。特別關(guān)注Cd、Hg、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu等對(duì)土壤的污染，這些元素在過量情況下有較大的生物毒性，并可通過食物鏈對(duì)人體健康帶來威脅。

污染土壤農(nóng)用物資的不合理使用固體廢棄物污水或帶重金屬水的灌溉土壤中重金屬污染物的人為來源大氣干濕沉降（粉塵、降水）土壤中重金屬主要來源：土壤重金屬污染特點(diǎn)1)重金屬不能被微生物降解，土壤一旦遭受重金屬污染就很難恢復(fù)，是環(huán)境長期、潛在的污染物；2)因土壤膠體和顆粒物的吸附作用，長期存在于土壤中，濃度多成垂直遞減分布；3)與土壤中的配位體(氯離子、硫酸離子、氫氧離子、腐蝕質(zhì)等)作用，生成絡(luò)合物或螯合物，導(dǎo)致重金屬在土壤中有更大的溶解度和遷移活性；4)土壤重金屬可以通過食物鏈被生物富集，產(chǎn)生生物放大作用；5)重金屬的形態(tài)不同，其活性與毒性不同，土壤pH、Eh、顆粒物以及有機(jī)質(zhì)含量等條件深刻影響它在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化。重金屬在土壤中的形態(tài)可溶態(tài)可交換態(tài)碳酸鹽結(jié)合態(tài)鐵錳態(tài)有機(jī)結(jié)合態(tài)殘?jiān)鼞B(tài)生物有效性依次降低與土壤結(jié)合程度增加重金屬形態(tài)比總量更關(guān)鍵土壤性質(zhì)與土壤重金屬污染關(guān)系在不同土壤條件下，包括土壤的重金屬類型、土地利用方式（水田、旱地、果園、林地、草場(chǎng)等），土壤的物理化學(xué)性狀（土壤的酸堿度、氧化還原條件、吸附作用、絡(luò)合－螯合作用、固定和活化等）的影響，都能引起土壤中重金屬元素存在形態(tài)的差異，從而影響重金屬的轉(zhuǎn)化和作物對(duì)重金屬的吸收。土壤的pH：對(duì)重金屬的溶解度有密切關(guān)系，在堿性條件下，進(jìn)入土壤的重金屬多呈難溶態(tài)的氫氧化物，也可能以碳酸鹽和磷酸鹽的形態(tài)存在。它們的溶解度都比較小，因此土壤溶液中重金屬的離子濃度也較低。例如，銅、鎘、鋅、鉛等重金屬氫氧化物的溶解度直接受土壤pH值控制。土壤氧化還原電位（Eh）：主要影響土壤中的各重金屬價(jià)態(tài)變化，以致影響到重金屬在土體中的富集量和毒性。吸附作用：土壤中含有豐富的無機(jī)和有機(jī)膠體，土壤膠體能吸附重金屬的數(shù)量，主要取決于土壤膠體的代換能力和重金屬離子在土壤溶液中的濃度與酸堿度。絡(luò)合－螯合作用：土壤中腐殖質(zhì)具有很強(qiáng)的螯合能力，具有與金屬離子牢固螯合的配位體，如氨基、亞氨基、酮基、羥基及硫醚等基團(tuán)。土壤中螯合物的穩(wěn)定性受金屬離子性質(zhì)的影響。固定和活化：土壤中微生物的種類和數(shù)量都是相當(dāng)大的，它在重金屬的歸宿中也起著不可忽視的作用，有些微生物還通過生物轉(zhuǎn)化作用或生理代謝活動(dòng)使金屬由高毒狀態(tài)變?yōu)榈投緺顟B(tài)。減弱和抑制土壤中硝化、氨化細(xì)菌活動(dòng)，影響氮素供應(yīng)；可引起植物生理功能紊亂、營養(yǎng)失調(diào)；降低了作物的品質(zhì)；影響土壤中的微生物活動(dòng)；通過食物鏈被生物富集，產(chǎn)生生物放大作用。重金屬污染的危害33我國農(nóng)田土壤質(zhì)量現(xiàn)狀土壤調(diào)理劑農(nóng)田土壤問題分析123作用：

1）改良土壤結(jié)構(gòu)，破除板結(jié)，增加其透氣性2）調(diào)節(jié)土壤酸堿度3）降低土壤鹽堿危害4）補(bǔ)充土壤營養(yǎng)5）提高肥料利用率，促進(jìn)作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)6）改善土壤水分狀況7）抑制有害病菌8）修復(fù)污染土壤概念：加入土壤中用于改善土壤的物理、化學(xué)和/或生物性狀的物料。按功能分：1）土壤膠結(jié)劑：團(tuán)聚分散土粒、改善土壤結(jié)構(gòu)；2）土壤調(diào)酸劑：調(diào)節(jié)土壤酸堿度；3）土壤安定劑：固定表土、防止水土流失；4）土壤增溫劑：增加土壤溫度；5）土壤保水劑：持土壤水分等。分類：按原料分：1）天然礦物質(zhì)：石灰或石灰石粉、白云石、膨潤土、磷石膏、磷礦粉、沸石、硅酸鈣粉、橄欖石粉、硫粉、硼礦粉和鋅礦粉、泥炭；鉀長石、貝殼等；2）農(nóng)業(yè)廢棄物：畜禽糞便、作物秸稈等；3）有機(jī)肥料：豬廄肥、豆科綠肥等；4）城市和生活廢棄物：有機(jī)廢棄物(食物殘?jiān)?、生物固體、建筑垃圾和生活爐渣及其他生活垃圾等；5）工業(yè)副產(chǎn)品：堿性煤渣、高爐渣、粉煤灰、煤矸石、黃磷礦渣粉、豆渣(SM)、污水污泥等；6）生物質(zhì)：雜草、人工種植的生物質(zhì)類植物(高油玉米、高粱等)等；7）人工聚合物：高分子合成物質(zhì)、生物制劑等。分類：非金屬礦物如石灰石、白云巖、膨潤土、石膏、泥炭、沸石、蛭石、硅藻土、皂石、海泡石、含鉀巖等是最常用的土壤調(diào)理劑，除本身含有改善土壤所必需的鈣、鎂、氮、磷、鉀及各種微量元素外，還具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，如陽離子交換性質(zhì)、吸附性、酸堿性等特點(diǎn)，用于改善土壤的物化性能，改良土壤的結(jié)構(gòu)與性能，改善土壤的通透性等，成效顯著，使土壤能更好地適合作物生長。石灰?guī)r主要成分為碳酸鈣，富含堿性組分CaO、MgO，因此可用來改良酸性土壤，提高土壤肥力，改變土壤板結(jié)。在酸性土壤中施用石灰或者石灰石粉是改良酸性土壤的傳統(tǒng)和有效的方法。使用石灰可以中和土壤的活性酸和潛性酸，生成氫氧化物沉淀，消除鋁毒，迅速有效的降低酸性土壤的酸度，還能增加土壤中交換性鈣的含量。白云石[CaMg(CO3)2]是以碳酸鈣和碳酸鎂主要成分的結(jié)晶碳酸鈣鎂。施用白云石改良酸性土壤可以避免施用石灰因不均勻或施用量較大對(duì)作物生長造成的傷害，在有效提高土壤pH值的時(shí)候同時(shí)維持養(yǎng)分平衡。白云石可以改良土壤酸性，且隨著白云石粉用量的增加，土壤pH值和土壤的陽離子交換能力也增加；可以改善土壤物理性質(zhì)，而且通過提高土壤的pH值，避免鋁和錳對(duì)植物的可能毒害，改善其他營養(yǎng)元素的供應(yīng)，促進(jìn)植物根系的發(fā)育。同時(shí)，白云石粉可以防止鈣鎂比例失調(diào)而誘發(fā)植物缺鎂。膨潤土的主要化學(xué)成分為SiO2、Al2O3、H2O及少量的MgO、CaO、Fe2O3

、FeO、Na2O、K2O和TiO2等，主礦物是蒙脫石，具有層狀結(jié)構(gòu)的含水鋁硅酸鹽礦物。它富含動(dòng)植物所需的常量和微量元素（K、P、Na、Mg、Cu、Mn、Fe、Zn等），具有極強(qiáng)的陽離子吸著作用，是優(yōu)良的保肥材料。具有較強(qiáng)的保水能力以及良好的粘結(jié)性，對(duì)協(xié)調(diào)土壤的水、肥、氣、熱有良好的效果。同時(shí)其具有很強(qiáng)的離子交換能力，可使各種肥料以易吸收形式賦存于土壤中，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分和微量元素在土壤溶液與作物間的平衡交換。還可以改善酸性土壤，它能明顯地提高土壤的pH值。還能吸附毒性物質(zhì)，阻止毒素進(jìn)入作物。膨潤土具有良好的抗?jié)B性、抗凍性、壓縮性、固結(jié)性、對(duì)沙土的穩(wěn)定性、密實(shí)性、保水性，在沙土中加入膨潤土，可以防止沙土中的水、肥流失，固結(jié)沙粒，有利于固沙植被生長，改善沙化土地的生態(tài)環(huán)境。石膏（包括磷石膏，脫硫石膏）的主要化學(xué)成分是CaSO4，石膏在改良土壤過程中主要起以下作用：（1）用石膏生產(chǎn)的肥料，施于土壤可起保氮、固氮作用，降低土壤堿性，可為缺鈣地區(qū)提供鈣、硫營養(yǎng)。（2）促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解，特別是硫可促進(jìn)微生物對(duì)土壤中含氮物質(zhì)的分解，加速氨化作用的進(jìn)行。（3）對(duì)鹽堿地有明顯的改善效果，向堿性土壤中施加石膏粉時(shí)，石膏中的部分鈣取代土壤中的鈉，從而使土壤達(dá)到改良效果，同時(shí)也可以提高土壤的滲透性，在我國北方用石膏改良?jí)A土。土壤調(diào)理劑發(fā)展現(xiàn)狀：1）土壤調(diào)理劑是一個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)品；2）近幾年產(chǎn)業(yè)發(fā)展活躍，新原料、新工藝、新產(chǎn)品不斷推出；3）亂（產(chǎn)品多，宣傳上炒作概念、夸大功效，誤導(dǎo)消費(fèi)者）；4）污染物潛在風(fēng)險(xiǎn)較大，產(chǎn)品存在帶來二次污染的可能；5）質(zhì)量控制體系不完善、評(píng)價(jià)技術(shù)體系不完整、評(píng)價(jià)機(jī)制不到位，標(biāo)準(zhǔn)跟不上發(fā)展；6）產(chǎn)品技術(shù)水平不高、工藝質(zhì)量不穩(wěn)定；7）產(chǎn)品推廣水平有待提高、價(jià)格高；8）市場(chǎng)上對(duì)土壤調(diào)理劑認(rèn)知還處于模糊階段。土壤調(diào)理劑產(chǎn)品須經(jīng)農(nóng)業(yè)部登記，登記必須前期做過大量工作，試驗(yàn)應(yīng)至少進(jìn)行2年。每種土壤（類型）或區(qū)域中應(yīng)進(jìn)行不少于2種作物的效果驗(yàn)證試