土壤肥力的改良

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1、土壤肥力的改良前言土壤是由固体、 液体和气体物质组成的体系。 它的基本成分是矿物质、有机质、水分和空气。这些组成成分在土壤中彼此相互结合、相互依赖和相互制约。土壤一般分为砂土、壤土和黏土，由当地成土母质形成，不同成土母质形成不同的土壤质地。砂土一般能见到或感觉到单个砂粒， 干时抓在手中稍松开后即散落，湿时可捏成团但一碰即散的土壤称为砂土。 砂质土本身所含养分比较贫乏， 而且含水量少，热容量较小，昼夜温差变化大，保肥性差；黏土通常有黏着性，手指间搓捻可塑成长土条的土壤称为黏土。黏质土通气性、透水性差，不利于好气性微生物的活动；壤土是土壤颗粒组成中黏土、粉粒、砂粒含量适中的土壤，质地介于黏土和砂土

2、之间， 兼有黏土和砂土的优点，通气透水、保水保温性能都较好是理想的农业土壤。然而由于高产作物的栽培连续栽培、 施肥状况的改变 , 防治病虫草害技术的提高等使土壤养分状况发生了不同程度的变化，导致土壤肥力不断下降， 土壤结构变差。1. 土壤肥力变差的原因1.1 有机肥施用量减少且质量差。近几年, 有机肥肥源减少 , 农家肥多是土多粪少 , 数量不足 , 加之无机肥的 “现解力”效应, 使土壤的有机质含量呈明显下降趋势, 带来了土壤其它养分都有不同程度的亏损 , 作物从土壤中带走的多, 补充的少 , 供需失调 , 年复一年地进行掠夺式的生产 ,使土壤肥力逐年下降。1.2 耕作制度不合理， 连年秋整

3、地春起垄的春秋整地会战, 土地连年翻耕, 增强了土壤微生物的活动, 加速了土壤有机质的分解和风化。另外, 钙积层浅的黑钙土类, 强调深翻 , 不但不能加速土壤的熟化而且打乱了土层 , 使含碳酸盐的下层土壤盐化, 危害了作物的生长。1.3 不合理的施肥方法， 化肥施用不合理 , 破坏了土壤养分平衡 , 使土壤养分比例严重失调 , 物理性状恶化。由于缺少化验仪器 , 肥料试验材料也不多 , 没有对土壤进行综合分析, 而且认为黑土不缺磷 , 强调单施氮肥 , 使土壤中的氮、磷比例失调 ; 美国二铵的增产增收作用又兴起了磷肥热 , 大量的磷素在土壤中富集 , 使土壤中的有效氮、 钾明显降低。我县耕地土

4、壤中速效钾的含量由第二次土壤普查时的富钾状态变为中等或较缺状态, 平均每年下降 3.6mg/kg。 这些单一化肥的应用, 导致土壤肥力减退。1.4 土壤酸化严重，由于环境的严重污染， 有些地区的土壤酸化严重。1.5 土壤盐碱化加剧，土地盐碱化问题与人类活动，特别是农业灌溉密切相关。植物从土壤中吸收水分， 主要是靠细胞的渗透压 ; 而盐碱化土壤溶液中易溶盐增加， 浓度和渗透压增加，细胞很难吸收到水分，会引起叶片变厚， 气孔孔径减小， 营养失调和各种缺素症等症状的发生。2各类土壤的改良2.1 盐碱地土壤改良， 根据盐碱地的形成和特点， 进行盐碱地的改良，一方面要排除土壤中已积累的盐分，另一方面要防

5、止盐分进一步积累。改良盐碱地的措施很多，有水利措施、农业措施、生物措施和化学措施等。水利改良措施就是通过水利工程设施来淋洗土壤盐分，降低地下水位，排除高矿化度的地下水。1) 水洗盐。在地下水位高，含盐量大的地方，采取开沟排水、 竖井排水等方法， 降低地下水位， 消除涝渍，减少地面盐分 ; 在可能和必要条件下， 排灌结合更能起到良好的改良效果。水压盐。利用降雨或灌溉水的下渗作用，可淋洗或带走土壤表层盐分。在水源附近的盐碱草地上，引水灌溉、喷灌或引洪淤灌等都能起到洗盐压碱作用。 在可以打井的地方， 特别是当上层水质差而深层水质好时，可利用深水井，起到上灌下排，洗碱排盐作用。水利措施研究表明，沟灌沟

6、排和井灌井排等措施对盐碱土改良均有一定效果15，20。由于人口增加和淡水资源匮乏，利用盐碱水进行灌溉势在必行，但同时须减小盐碱水灌溉对环境造成的负面影响。盐碱水的灌溉方式主要有：循环灌溉：先在土表施用石膏，然后种植作物。作物幼苗生长初期，用淡水浇灌；幼苗建成后，再用盐碱水灌溉。该方法的优点是在幼苗阶段，土壤盐分，尤其是表土含盐量保持在较低水平，有利于苗木的生长 21 。混合灌溉： 即海水和淡水按一定比例混合后进行灌溉。在灌溉水或浅层地下水的盐渍度不高，且淡水缺乏的地区，混合灌溉意义重大。混合灌溉在印度和美国已普遍实施，效果显著 2223。但有研究表明：盐渍度高的水和盐渍度低的水进行混合灌溉，能

7、导致土表盐渍度上升，作物产量下降 24。为此，根据不同作物的耐盐性进一步研究了海水和淡水混合后灌溉水的含盐标准25及混合的最佳配比 26。顺序灌溉：即先用水质较好的水灌溉耐盐性低的作物，后用收集到的含盐量较高的排水再灌溉耐盐性高的作物23。灌溉水可被利用的顺序次数取决于灌溉水的盐碱度、有毒微量元素的浓度和作物的耐盐性。该方法能够充分利用灌溉水，宜在区域范围采用而不适于小范围内使用。 吉志军等27在滨海盐碱土通过铺设排盐暗管，并用原地土壤与建筑用砂 14 的比例混合，种植碱蓬 Suaeda glauca ，使土壤速效氮、速效磷、速效钾及有机质分别比对照增加了6.89 ，19.98， 80.0 m

8、g kg1 和2.57g kg1。农业改良措施就是通过合理的草地管理，如耕作、轮作制度，合理地放牧、刈草和增加有机肥料等。1) 合理耕作。在盐渍草地上建立人工草地时，应适时耕作，可使耕作层疏松，减少土壤水和地下水的蒸发，防止底层盐分向上积累。增施有机肥料。 增施有机肥料可补充营养物质，又可改良土壤的物理性质，使土壤的透水性变好，有利于土壤脱盐。有机肥料对土壤盐分还有中和作用， 抑制或减轻有害盐类对植物的毒害。为了加速盐渍草地的改良，使用有机肥料是不可缺少的措施。3) 地膜覆盖。在盐渍土地区，覆盖地膜可使蒸发强度大大减弱，因此也相应地抑制了地表盐分的累积。生物改良措施在治理盐碱地的各项技术措施中

9、，生物措施被普遍认为是最为有效的改良途径，即通过筛选适应盐环境的优良抗盐植物品种来开发、利用盐碱地。 采用生物措施首先需要弄清楚该植物适应的盐渍度，即探明其耐盐的适应范围， 了解其盐分敏感期的耐盐性， 以便采取相应的管理和栽培措施，从而减少其根区土壤的盐渍水平。常用生物改良植物有牧草类、饲料作物类、乔灌木类。电磁改良在朝鲜海滨， Micic 等32使用间歇电流处理高盐度的海成黏土，辅以预加压固结处理，改变了土壤物理性质。结果表明， 该综合处理与单纯的预加压固结措施相比，土壤抗剪性增加45% ， 土壤含水量减少约 25% ， 降低了土壤含盐量； Constable 33用磁化水灌溉盐碱土，与普通

10、灌溉水相比，可提高土壤脱盐率，节省灌溉水量。3. 酸性土壤的改良影响土壤酸化的因素可分为两个方面, 一是自然因素 , 二是人为因素。其中人为因素起着决定性作用。自然因素包括以下三个方面:(1) 淋溶。在多雨从而导致降水量远远大于蒸发量的自然条件下, 土壤中存在着非常强烈的淋溶作用, 钾、钠、韩、镁等盐基成份被淋失 , 从而使得土壤溶液中的易溶盐减少, 土壤中的盐基离子被土壤溶液中的If 取代, 导致土壤呈弱酸性或酸性(王晓宇和杨美序 2012)。(2) 土壤中的天然酸。土壤中微生物将土壤中的动植物残体分解产生有机酸, 以及土壤中动植物因自身呼吸作用而形成的碳酸, 均使土壤中酸性物质的浓度增加

11、, 从而导致土壤酸化 , 但这个过程非常缓慢。 (3) 植物脱盐基。土壤中的钾、钠、转、镁等养分被植物根系吸收, 产生生物脱盐基化作用, 同时根系向土壤中分泌酸性物质, 致使土壤酸化导致土壤酸化的人为因素主要有两方面。一是随着我国工业的迅速发展, 酸性气体大量排放 , 致使酸沉降增加 (文星等 2012)。这些酸性气体主要是矿物燃料燃烧产生的二氧化硫以及氮氧化物, 其中一部分酸性气体直接渗入地表 , 形成干沉降 , 而另一部分酸性气体则经过一系列化学反应, 最终形成硫酸和销酸 ,这些酸溶在雨水中从而形成酸雨(Liuetal2010)。二是不当的农业措施 , 主要有: 大量化学肥料的施用 (特别

12、是钱态肥 ) 、牧草和豆科植物的种植、不当的施肥方式以及施肥量等(Cregan and Scott 1998) 目前减缓土壤酸化进程, 减轻土壤酸化对农业生产的危害, 可从以下三方面着手 : 一是源头的控制 ; 二是优化农业生产管理措施;三是酸化土壤改良剂的研制和施用。 源头控制主要包括酸沉降控制和化肥用量控制。随着现代工业的迅速发展 ,S02、NOx 等酸性气体大量排放 , 致使酸沉降增加。酸沉降直接进入耕作土层, 导致土壤酸化 (Liu et al 2010)。 由于SO2 和N2x 的量不断增加 , 大气酸沉降被认为是目前世界上最为严重的环境问题之一, 特别是对农田土壤和森林土壤危害严重

13、。减少S02、NOx 和NH3 污染物的排放量 , 对于控制土壤酸化进程来讲, 已成为十分紧迫的问题。在已有技术的支持下, 对于S02,我们可以使用干净能源、集成脱硫、除尘新技术 ,种植吸收 S02的植物 ,减少SCh 的排放量; 对于NOx,积极采用电、 气、太阳能等清洁能源代替汽油, 安装机动车尾气催化净化器 , 减少尾气中 NOx 排放量 ; 对于NH3,我们可以通过高效合理的农业废弃物处理和农业生产技术, 降低其排放量 , 以期使酸沉降得到最大限度控制, 进入土壤中的外源酸得以减少( 文星等2012)。我国化肥施用量呈现逐年递增的趋势。2012年全国化肥施用总量为 6293.8万t,

14、而1985年则为 1775.8万t, 前者是后者的 3.5倍。许多研究表明 , 化肥的大量施用是加速土壤酸化的重要因素, 特别是新研究表明 , 大量施用含氮化肥对土壤酸化影响很大( 文帮勇等 2011; Cytrynetal 2012; Guo et al 2010)。含氮化肥的大量施用与氮肥的效果来得快、对作物生长的影响相对较大密切相关, 当然, 氮肥的施用方法相对简单也是非常重要的原因之一(曾希柏 2000)。 梁月荣等研究指出, 由于茶园中大多施按态氮肥,茶树吸收氨态氮后 , 根系分泌大量的H+,造成土壤 pH值的下降 , 同时氨的硝化作用也会产生大量的H+,促使土壤 pH 值下降 (梁

15、月荣等 2000)。 为了使化学肥料的过度施用得到有效地控制 , 国内外始终在努力寻求控制的方法。目前很多国家都推广测土配方施肥技术来提高肥料利用效率、降低化肥总量的投入, 取得了一定的节本增效效果, 特别是在西方国家效果尤为明显。但在发展中国家 , 由于经济、科技、农民意识较差等诸多原因, 要改革农民习惯施肥观念 , 逐渐扩大配方施肥面积是一项长期、艰巨的过程( 文星等2012)。在人为因素中 , 不当的农业管理措施是影响土壤酸化的重要原因,所以釆用适当的农业管理措施来应对已经酸化的土壤和减缓土壤酸化的进程显得格外重要。我们可以通过合理选择作物及品种, 合理选择氮肥和施用方法 ,选择合理的耕作模式来优化农业管理措施。