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堿性土壤的改良方法范文1
【關鍵詞】：土壤改良 措施
中圖分類號：S2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914x（2014）26-01-01
1.土壤改良的階段
土壤改良工作一般根據各地的自然條件、經濟條件，因地制宜地制定切實可行的規劃，逐步實施，以達到有效地改善土壤生產性狀和環境條件的目的。土壤改良過程共分兩個階段：
①保土階段，采取工程或生物措施，使土壤流失量控制在容許流失量范圍內。如果土壤流失量得不到控制，土壤改良亦無法進行。對于耕作土壤，首先要進行農田基本建設。
②改土階段。其目的是增加土壤有機質和養分含量，改良土壤性狀，提高土壤肥力。改土措施主要是種植豆科綠肥或多施農家肥。當土壤過砂或過黏時，可采用砂黏互摻的辦法。。
2.土壤改良的意義
（1）苗木培育周期長，而且是全株利用，土壤養分消耗大，需要通過土壤改良來補充。
（2）育苗活動及土壤天然缺陷產生的土壤養分不足和結構不良，需要通過土壤改良來調節。
（3）樹木正常生長所需要的有益生物，苗圃中常缺乏，需要人工添加。
（4）合理施肥可以有效調節土壤肥力，有效促進苗木產量和質量的提高。
3.土壤改良的幾點措施
3.1合理使用化肥
根據農作物的目標產量和土壤養分的測定值，確定施肥量、施肥種類、施肥時期等，這樣有利于土壤養分的平衡供應，以避免盲目施肥，減少浪費，減少對環境的污染；化肥應與有機肥合理混用，在肥效上達到互補，提高肥料利用率，改善土壤結構，防止土壤板結；由于微生物肥料具有無污染、提高作物品質、改良土壤、增加土壤肥力等優點，應大力推廣和施用，從而減少對化肥的需用量；施用長效氮肥和氮抑制劑。長效氮肥由于供氮比較緩慢，不會造成土壤中無機氮素的快速升高，使施氮周期符合作物需肥規律，尤其在蔬菜作物上可大大降低硝酸鹽的累積和施用次數，經濟效益顯著。氮抑制劑是一種可使有效氮緩慢釋放的化學品，如氮吡啉、雙氫胺等，可顯著減少蔬菜中硝酸鹽含量，從而改善其品質。
3.2施用土壤調理劑和新型植物生長素
農藥在作物體內殘留問題，已引起人們的高度重視。減少農藥用量，首先選擇施用免深耕土壤調理劑。該劑是一種生物化學制劑，對作物無毒、無副作用，可打破土壤板結、疏松土壤、提高土壤透氣性、促進土壤微生物活性、增強土壤肥水滲透力、減少病蟲害發生，從而減少農藥的用量。在保護地蔬菜生產的中、后期，由于大水漫灌、人工踩踏等原因而發生土壤板結，極不利于根系對水分、營養的吸收。因此，該調理劑尤其適用于保護地蔬菜生產。其次施用一些新型植物生長素來增加作物的抗逆、抗病性能，從而減少農藥在土壤中的殘留，以達到改善作物品質的目的。
3.3推廣應用可降解農用地膜
自覺清除農田殘膜，把收集到的廢膜統一進行合理的回收利用，同時減少有毒農膜的購買使用，可用黑色藥膜或黑色可降解膜。
3.4采用微灌工程合理灌溉
目前微灌形式有滴灌、滲灌、微噴和涌泉灌4種。在保護地生產中，應根據不同作物選擇與之適應的微灌方式。
3.5施用充分腐熟的有機肥
未腐熟或腐熟不夠的有機肥，由于碳氮比（C/N）過高，土壤微生物難以分解，作物很難利用，而且新鮮的禽畜糞含鹽較高，作物不但不吸收，還容易加劇地下害蟲的為害。腐熟的有機肥是一種養分較齊全的肥料，大量施用可改善土壤的理化性狀，具有改良土壤、培肥地力的作用，有益保護地蔬菜生產。
4.土壤改良的具體方法
4.1酸性土壤改良方法
使用石灰中和酸性，每畝每次施40～50千克石灰，以后每次施用量減少1/2，直至改造為中性或微酸性土壤。施綠肥，增加土中有機質，達到改善土壤酸性的效果。增加灌溉次數（水田可串灌），沖淡酸性對作物的危害。種植耐酸作物，如油菜、水稻、茶、桑、紅苕、果樹等，邊利用邊改造。增施堿性肥料，如碳酸氫銨、氨水、石灰氮、鈣鎂磷肥、磷礦石粉、草木灰等，對提高作物產量有好處。
所謂鹽堿土也叫鹽漬土，是指土壤中含有過量可溶性鹽類的土地，包括鹽土和堿土兩種性質不同的土壤。所謂鹽土，主要是指土壤內含有過量水溶性鹽分的土壤，多屬中性鹽，呈堿性反應，pH值在7―8之間。因此，我們應使用酸性肥料，如硫酸銨、硝酸銨、氯化銨、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、硫酸鉀等，定向中和堿性。種植耐堿作物，如棉花、豆科作物、麻類、地下結實作物、麥類等，邊利用邊改造。加深耕層，三溝配套，降低水位，逐年洗堿（鹽）。多施農家肥，改良土壤，培肥地力，增強土壤的親和性能。
4.3黏性土壤改良方法
摻沙質土，改善土壤耕作性。經常清理三溝，增加土壤通透性，協調水、肥、氣、熱、菌的矛盾。多施有機肥料，促進土壤團粒結構形成。勤中耕松土，加速肥料的分解釋放能力，為作物幼苗及時供給有效養分。
4.4沙質土壤改良方法
砂性重的土壤一般表現為過分疏松，漏水漏肥，有機質缺乏，蒸發量大，保溫性能低，肥勁短，后期易脫肥。一是大量施用有機肥料。這是改良砂質土壤的最有效方法即把各種廄肥，堆肥在春耕或秋耕時翻入土中，由于有機質的緩沖作用，可以適當多施可溶性化學肥料，尤其是銨態氮肥和磷肥能夠保存在土中不流失。二是大量施用河泥、塘泥，這也是改良砂土的好方法。如果每年能每畝施河泥4～10噸。結合耕作，增施有機肥，使肥土相融：由于在日光溫室新建過程中富含有機質的表層土大多被取走，故此新建溫室首要的問題是增加土壤中的有機質含量。土壤有機質具有提供作物所需要的養分和提高養分的有效性，改善土壤的理化性狀，增強土壤的保肥性能和緩沖性能的作用。幾年后土壤肥力必然能大幅度提高，過度疏松漏水，漏肥的情況將有改善。三是在兩季作物間隔的空余季節，種植豆類科蔬菜，間作、輪作，以增加土壤中的腐殖質和氮素肥料。四是對砂層較薄的土壤可以深秋壓砂，使底層的粘土與砂土摻合，以降低其砂性。
4.5冷涼土壤改良方法
增施農家肥，改善土壤結構。三溝配套，降低水位，排明水、濾暗漬，經常中耕破板（水田則泥腳薅草），提高土溫。.多施磷鉀肥（因冷浸田多缺有效磷肥）和暖性肥（如牛馬騾糞、渣肥、火糞土、稻草及作物莖葉等），促根壯稈奪高產。水旱輪作（3～5年輪換1次），減少病、蟲、草害。
4.6瘦土壤改良方法
種植豆科或綠肥作物，提高土壤含氮量，如紅花草子、箭舌豌豆、草木樨、黃花苜蓿、檉麻、蠶豆、油菜等。增施氮素含量高的肥料，如尿素、硝酸銨、硫酸銨、氯化銨等，提高土壤肥力。逐年加深耕層，促進土壤熟化，同時施足農家肥料作底肥，則改造力度更大，效果更好。清除土中的砂礫石塊，減少“吊氣”死苗，確保密度和穩產。
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堿性土壤的改良方法范文2
關鍵詞：生物炭；性質；酸性土壤；改良機制
中圖分類號：X71；S156.6 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）05-0997-04
Biochar and Research Advances of Biochar in Acidic Soil Improvement
ZHANG Xianga，WANG Diana，JIANG Cun-canga，PENG Shu-angb
（a.College of Resources and Environment；b.College of Horticulture and Forestry Science，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）
Abstract： In recent years， increasing attention has been paid in many disciplines to biochar which has special properties and potential beneficial effects to environment and ecosystem， especially in the improvement of acidic soil. With the changing of agriculture cropping patterns and structure in China，the phenomenon of the soil acidification in some regions has gradually increased. The biochar’s properties and the latest research results on the improvement of acidic soil by biochar are reviewed， and the outlook of the future research on biochar is put forward.
Key words： biochar； property； acidic soil； improvement mechanism
酸性或弱酸性土壤主要分布在熱帶和亞熱帶地區，土壤酸化會直接導致耕地土壤理化性質變差，并打破原有的適宜作物生長的土壤生態環境條件，使土壤pH下降，導致土壤中有效硼、鉬等含量下降，而土壤中有效鐵、鋁、錳等含量增加，使作物產生錳、鋁中毒等，進而導致土壤中鈣、鎂等元素的缺乏，使作物生長發育不良，產量和品質下降[1]。鋁毒和土壤肥力低是酸性土壤限制作物生長的兩個重要因素[2]。為改善土壤酸性和提高作物產量，石灰曾被廣泛運用，但是石灰應用有很多限制條件，作用不長久并易產生負面效應[3]。
近年來人們對生物炭的研究愈來愈多，其作為土壤改良劑、肥料緩釋載體及碳封存劑備受重視。生物炭添加到土壤中能改善土壤理化性質，影響土壤肥力。筆者主要對生物炭的性質及其對酸性土壤的改良進行了闡述，并對其今后的研究方向進行了展望。
1 生物炭及其性質
生物炭最早起源于巴西亞馬遜流域，它是古代人們在發展熱帶酸性土壤農業管理實踐中創造出的人工土壤[4]。早期的歐洲殖民者將這種土稱為黑土，其上部的富碳層厚達35 cm，含有大量生物來源的黑炭，這與周邊棕紅色的氧化土有明顯區別?，F代科學家從這種土壤性質出發，希望能夠通過類似古人的管理理念在貧瘠土壤上培育出高碳庫的土壤[5]。黑土中的關鍵成分是炭，也稱為生物炭，它是作物秸稈等有機物質及其衍生物在限制供氧的條件下加熱而成的。
1.1 生物炭的制備
生物質原料在裂解爐限氧的環境條件下燃燒發生裂解反應，產生的煙氣在真空泵的抽引下經過冷卻分離設備除了可以得到生物油、木醋液和可燃氣體3種產品外，其裂解反應的剩余物質就是生物炭[6]。制得生物炭的性質取決于制備生物炭的材料和制備條件如溫度、氧氣含量和時間等[7，8]。而生物炭的產量則取決于高溫分解過程的快慢。快速高溫分解能夠得到20%的生物炭、20%的合成氣和60%的生物油，而慢速高溫分解可以產生50%的生物炭和少量的油[9]。
1.2 生物炭的性質及其應用
生物炭的功能主要決定于其理化性質。而生物炭的理化性質又決定于制備生物炭的材料和制備條件如溫度、氧氣含量和時間等[7，8]。因此，制備生物炭的原料不同，制備條件的差異導致獲得的生物炭的性質也存在很大差異。
生物炭含有一定量的堿性物質，一般呈堿性。研究發現生物炭表面的有機官能團和生物炭中的碳酸鹽是堿的主要存在形態，碳酸鹽對生物炭堿的貢獻隨制備溫度的升高而增加，有機官能團的貢獻呈相反的趨勢[10]。X射線衍射圖譜和生物炭中碳酸鹽的量表明在較高溫度條件下制備生物炭時，碳酸鹽是生物炭中堿性物質的主要存在形式。紅外光聲光譜和Zeta電位則表明生物炭有豐富的含氧官能團[11]。
生物炭主要由芳香烴和單質碳或具有石墨結構的碳組成，含有60%以上的碳元素[12]，具有高度羧酸酯化和芳香化結構[13]，使其與其他任何形式的有機碳相比都具有更高的生物化學和熱穩定性[14]，可用于碳的封存固定。此外，生物炭可溶性極低，擁有較大的孔隙度和比表面積[15]。這些基本性質使其具備了吸附能力、抗氧化能力和抗生物分解能力強的特性，可廣泛應用于農業、工業、能源、環境等領域[12]。
2 生物炭與酸性土壤的改良
2.1 土壤酸化及其改良方法
土壤酸化是指土壤中氫離子增加的過程或者說是土壤酸度由低變高的過程，它是一個持續不斷的自然過程。土壤中存在一些天然酸的形成過程，但這一過程的速度非常緩慢，而人為的影響使得這一過程大大加速。影響土壤酸化的人為因素主要有兩方面，一是酸性氣體的大量排放，導致酸沉降的增加；二是不當的農業措施[16]?？刂扑岢两凳强刂仆寥浪峄母就緩?。但對于已經發生酸化的土壤，必須采取一些措施來改良，目前主要有兩種改良方法，一是運用化學改良劑進行改良，另一種是采取一定的生物措施來達到改良的效果[16]。
目前，適當加入石灰石或白云石被認為是防止土壤酸化同時提高土壤養分的有效方法，此法在歐美等國家得到一定程度的應用，其優點是可以較為快速地緩解或消除土壤酸化及其影響[17]，但其副作用也不容忽視，特別是會導致土壤有機質含量的下降[3]。因而，尋找和施用合適的改良劑以中和土壤酸度、提高土壤肥力、恢復酸性土壤的生產力對農業的持續發展和生態環境的保護具有雙重意義[18]。
2.2 生物炭改良酸性土壤的機制
生物炭中含有堿性物質，加入土壤后這些堿性物質可以很快釋放出來，中和部分土壤酸度，使土壤pH升高[19]。生物炭能夠顯著提高土壤pH、改變土壤質地、增大鹽基交換量，從而引起土壤陽離子交換量增加。袁金華等[19]研究表明，稻殼炭含有一定量的堿性物質和鹽基陽離子，能夠顯著降低土壤酸度，增加土壤交換性鹽基數量和鹽基飽和度，它可使土壤交換性鋁、可溶性鋁和有毒形態鋁含量降低，從而有效緩解酸性土壤地區鋁對植物的毒害。
生物炭作為石灰替代物，可通過提高土壤堿基飽和度降低可交換鋁水平、消耗土壤質子來提高酸性土壤pH，同時可改良酸性土壤一些養分的有效性[20]。生物炭中含有大量植物所需的必需營養元素，除C含量較高外，N、P、K、Ca和Mg的含量也較高，且在制備過程中C和N的含量由于燃燒和揮發的原因隨溫度的升高而降低，而K、Ca、Mg和P的含量隨溫度的升高而增加[21]。此外，也有研究發現生物炭中營養元素的含量和其來源物料中元素的含量呈直線相關[22]。Yuan等[23]比較了由油菜秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、稻草、稻糠、大豆秸稈、花生秸稈、蠶豆秸稈和綠豆秸稈制備的生物炭的元素含量，發現由于4 種豆科植物秸稈中的Ca、Mg和K含量高于5種非豆科植物殘體中的含量，4種豆科秸稈制備的生物炭中這些養分的含量也明顯高于5種非豆科植物殘體制備的生物炭中的含量。生物炭含有的礦質養分可增加土壤中的礦質養分含量，如P、K、Ca、Mg及N素，生物炭通常對養分貧瘠土壤及沙質土壤的一些養分補充作用較明顯[24]?；ɡ騕25]研究發現，土壤中的生物炭有利于提高土壤陽離子交換量、pH、總P和總N含量，陽離子交換量的增幅可達到40%，而pH可以提高一個單位左右。黃超等[26]的研究表明，紅壤施用生物炭不僅可提高土壤碳庫，還可降低土壤酸度，增加土壤pH和鹽基飽和度，增加土壤水穩定性團聚體數量，增加土壤的速效磷、速效鉀和有效氮，增強土壤保肥能力，改善生長環境，從而促進黑麥草生長。
生物炭富含有機碳，可以增加土壤有機碳含量以及土壤有機質或腐殖質含量，從而可提高土壤的養分吸持容量及持水容量[24]。施用生物炭能夠促進土壤有機質水平的提高[27]，一方面是由于生物炭能吸附土壤有機分子，通過表面催化活性促進小的有機分子聚合形成土壤有機質，另一方面生物炭本身極為緩慢的分解過程有助于腐殖質的形成，能夠通過長期作用促進土壤肥力的提高。
生物炭能夠有效調控土壤中營養元素的循環。首先，生物炭獨特的表面特性使其對土壤水溶液中的銨態氮、硝態氮、K、P及氣態氨等不同形態存在的營養元素有很強的吸附作用。同時施加生物炭后土壤持水能力和供水能力得到顯著提高[28，29]。其次，生物炭能通過調節硝化和反硝化作用來避免N素損失。最后，生物炭與其他有機或無機肥料配合使用會使作物增產效果更佳[30]。
生物炭的孔隙度對保持養分離子的能力有很重要的作用，生物炭對養分的保持能力是通過對水分的保持實現的。生物炭的孔隙結構能降低水分的滲濾速度，增強土壤對溶液中移動性很強和容易淋失養分元素的吸附能力，如高pH條件下的NO3-和低pH條件下的鹽基陽離子等[30]。生物炭具有強大的吸附能力，其可吸附NH4+、NO3-等多種水溶性鹽離子，具有良好的保肥和去污能力[31]。生物炭具有較強的吸濕能力，從而影響土壤的持水能力。生物炭所具有的強吸附性可以吸附大氣中的一部分水分和減少降雨時雨水的流失，最大程度地將雨水吸附到它所在的可耕層，供作物的生長需要，使干旱缺水地區的土壤能夠長出植被，防止沙漠化[7]。土壤水分含量和有效性是世界范圍內衡量土壤生產力的重要指標。生物炭可以吸附和保持水分，并且可以增強土壤水分的滲透性[32，33]。而且土壤的田間持水量隨施入生物炭數量的增加而增加[33]。在亞馬遜河流域的某些地區，施入生物炭可使土壤的保水能力提高18%[30]。
此外，生物炭的孔隙結構及水肥吸附作用也使其成為土壤微生物的良好棲息環境，其多孔性和表面特性能夠為微生物生存提供附著位點和較大空間，為土壤有益微生物提供保護，特別是菌根真菌，可提高有益微生物的繁殖能力及活性，增強泡囊叢枝菌根菌（VAM）對植物的侵染，同時調控土壤微環境的理化性質，影響和調控土壤微生物的生長發育和代謝，進而增強土壤肥力。因此生物炭可作為微生物肥料接種菌的載體，增加接種菌在土壤中的存活率及對植物的侵染[24]。
生物炭也能改變有毒元素的形態，降低有毒元素對作物及環境的危害，有助于植株正常發育。許多學者認為，施用生物炭能顯著增大土壤pH，由此降低Al、Cu、Fe等重金屬可交換態的含量，與此同時增加Ca和Mg等植物必需元素的可利用性，一方面可減輕有害元素對作物生長過程中的傷害，另一方面可增加植物對營養元素的攝取，從而促進植株的生長[34]。Jin等[35]的研究表明，生物炭可以有效去除土壤中的Cd和Pb等重金屬元素。
3 生物炭研究存在的問題與展望
目前，生物炭已成為最新研究熱點，其在全球碳的生物地球化學循環和緩解全球氣候變化研究領域、在農業土壤改良和作物栽培領域以及在土壤污染物質的生態修復領域等都有重要意義，在環境科學和土壤學方面有更廣闊的應用前景[34]。然而，也有人認為生物炭固碳只是某些人的“美好愿望”而無法實現[10]。生物炭應用仍需解決的問題主要有以下幾個方面：國外農場規模大，作物秸稈等生物炭制備原材料的收集和運輸的集約化經營成本較低，處理率較高，而中國農田規模小、經營分散、收集和運輸成本高，嚴重限制了生物炭的獲得與應用。另外，生物炭對酸性土壤改良有效果，但其最佳用量及機理尚不清晰，其對中性或堿性土壤是否有效也有待探討。生物炭研究還停留在實驗室和田間的理論階段，對于在生產上的推廣以及具體應用過程中所需要的技術支持還處于起步階段。同時要考慮大量施用生物炭可能存在一些不利的方面，如生物質在熱解過程中可能產生少量有毒物質，且生產的高溫分解過程也會增加溫室氣體的排放等[9]。
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