土壤肥力的改良

土壤肥力的改良刖言土壤是由固體、液體和氣體物質(zhì)組成的體系。它的基本成分是礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水分和空氣。這些組成成分在土壤中彼此相互結(jié)合、相互依賴和相互制約。土壤一般分為砂土、壤土和黏土，由當(dāng)?shù)爻赏聊纲|(zhì)形成，不同成土母質(zhì)形成不同的土壤質(zhì)地。砂土一般能見(jiàn)到或感覺(jué)到單個(gè)砂粒，干時(shí)抓在手中稍松開(kāi)后即散落，濕時(shí)可捏成團(tuán)但一碰即散的土壤稱為砂土。砂質(zhì)土本身所含養(yǎng)分比較貧乏，而且含水量少，熱容量較小，晝夜溫差變化大，保肥性差；黏土通常有黏著性，手指間搓捻可塑成長(zhǎng)土條的土壤稱為黏土。黏質(zhì)土通氣性、透水性差，不利于好氣性微生物的活動(dòng)；壤土是土壤顆粒組成中黏土、粉粒、砂粒含量適中的土壤，質(zhì)地介于黏土和砂土之間，兼有黏土和砂土的優(yōu)點(diǎn)，通氣透水、保水保溫性能都較好是理想的農(nóng)業(yè)土壤。然而由于高產(chǎn)作物的栽培連續(xù)栽培、施肥狀況的改變，防治病蟲草害技術(shù)的提高等使土壤養(yǎng)分狀況發(fā)生了不同程度的變化，導(dǎo)致土壤肥力不斷下降，土壤結(jié)構(gòu)變差。土壤肥力變差的原因1.1有機(jī)肥施用量減少且質(zhì)量差。近幾年，有機(jī)肥肥源減少，農(nóng)家肥多是土多糞少，數(shù)量不足，加之無(wú)機(jī)肥的“現(xiàn)解力”效應(yīng)，使土壤的有機(jī)質(zhì)含量呈明顯下降趨勢(shì)，帶來(lái)了土壤其它養(yǎng)分都有不同程度的虧損，作物從土壤中帶走的多，補(bǔ)充的少，供需失調(diào)，年復(fù)一年地進(jìn)行掠奪式的生產(chǎn)，使土壤肥力逐年下降。1.2耕作制度不合理，連年秋整地春起壟的春秋整地會(huì)戰(zhàn)，土地連年翻耕，增強(qiáng)了土壤微生物的活動(dòng)，加速了土壤有機(jī)質(zhì)的分解和風(fēng)化。另外，鈣積層淺的黑鈣土類，強(qiáng)調(diào)深翻，不但不能加速土壤的熟化而且打亂了土層，使含碳酸鹽的下層土壤鹽化，危害了作物的生長(zhǎng)。1.3不合理的施肥方法，化肥施用不合理，破壞了土壤養(yǎng)分平衡，使土壤養(yǎng)分比例嚴(yán)重失調(diào)，物理性狀惡化。由于缺少化驗(yàn)儀器，肥料試驗(yàn)材料也不多，沒(méi)有對(duì)土壤進(jìn)行綜合分析，而且認(rèn)為黑土不缺磷，強(qiáng)調(diào)單施氮肥，使土壤中的氮、磷比例失調(diào)；美國(guó)二鉉的增產(chǎn)增收作用又興起了磷肥熱，大量的磷素在土壤中富集，使土壤中的有效氮、鉀明顯降低。我縣耕地土壤中速效鉀的含量由第二次土壤普查時(shí)的富鉀狀態(tài)變?yōu)橹械然蜉^缺狀態(tài)，平均每年下降3.6mg/kg。這些單一化肥的應(yīng)用，導(dǎo)致土壤肥力減退。土壤酸化嚴(yán)重，由于環(huán)境的嚴(yán)重污染，有些地區(qū)的土壤酸化嚴(yán)重。土壤鹽堿化加劇，土地鹽堿化問(wèn)題與人類活動(dòng)，特別是農(nóng)業(yè)灌溉密切相關(guān)。植物從土壤中吸收水分，主要是靠細(xì)胞的滲透壓；而鹽堿化土壤溶液中易溶鹽增加，濃度和滲透壓增加，細(xì)胞很難吸收到水分，會(huì)引起葉片變厚，氣孔孔徑減小，營(yíng)養(yǎng)失調(diào)和各種缺素癥等癥狀的發(fā)生。各類土壤的改良2.1鹽堿地土壤改良，根據(jù)鹽堿地的形成和特點(diǎn)，進(jìn)行鹽堿地的改良，一方面要排除土壤中已積累的鹽分，另一方面要防止鹽分進(jìn)一步積累。改良鹽堿地的措施很多，有水利措施、農(nóng)業(yè)措施、生物措施和化學(xué)措施等。水利改良措施就是通過(guò)水利工程設(shè)施來(lái)淋洗土壤鹽分，降低地下水位，排除高礦化度的地下水。1）水洗鹽。在地下水位高，含鹽量大的地方，采取開(kāi)溝排水、豎井排水等方法，降低地下水位，消除澇漬，減少地面鹽分；在可能和必要條件下，排灌結(jié)合更能起到良好的改良效果。水壓鹽。利用降雨或灌溉水的下滲作用，可淋洗或帶走土壤表層鹽分。在水源附近的鹽堿草地上，引水灌溉、噴灌或引洪淤灌等都能起到洗鹽壓堿作用。在可以打井的地方，特別是當(dāng)上層水質(zhì)差而深層水質(zhì)好時(shí)，可利用深水井，起到上灌下排，洗堿排鹽作用。水利措施研究表明，溝灌溝排和井灌井排等措施對(duì)鹽堿土改良均有一定效果［15,20］。由于人口增加和淡水資源匱乏，利用鹽堿水進(jìn)行灌溉勢(shì)在必行，但同時(shí)須減小鹽堿水灌溉對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響。鹽堿水的灌溉方式主要有：①循環(huán)灌溉：先在土表施用石膏，然后種植作物。作物幼苗生長(zhǎng)初期，用淡水澆灌；幼苗建成后，再用鹽堿水灌溉。該方法的優(yōu)點(diǎn)是在幼苗階段，土壤鹽分，尤其是表土含鹽量保持在較低水平，有利于苗木的生長(zhǎng)［21］。②混合灌溉：即海水和淡水按一定比例混合后進(jìn)行灌溉。在灌溉水或淺層地下水的鹽漬度不高，且淡水缺乏的地區(qū)，混合灌溉意義重大?；旌瞎喔仍谟《群兔绹?guó)已普遍實(shí)施，效果顯著［22-23］。但有研究表明：鹽漬度高的水和鹽漬度低的水進(jìn)行混合灌溉，能導(dǎo)致土表鹽漬度上升，作物產(chǎn)量下降［24］。為此，根據(jù)不同作物的耐鹽性進(jìn)一步研究了海水和淡水混合后灌溉水的含鹽標(biāo)準(zhǔn)［25］及混合的最佳配比［26］。③順序灌溉：即先用水質(zhì)較好的水灌溉耐鹽性低的作物，后用收集到的含鹽量較高的排水再灌溉耐鹽性高的作物［23］。灌溉水可被利用的順序次數(shù)取決于灌溉水的鹽堿度、有毒微量元素的濃度和作物的耐鹽性。該方法能夠充分利用灌溉水，宜在區(qū)域范圍采用而不適于小范圍內(nèi)使用。吉志軍等［27］在濱海鹽堿土通過(guò)鋪設(shè)排鹽暗管，并用原地土壤與建筑用砂1：4的比例混合，種植堿蓬Suaedaglauca,使土壤速效氮、速效磷、速效鉀及有機(jī)質(zhì)分別比對(duì)照增加了6.89，19.98，80.0mg?kg—1和2.57g?kg—1。農(nóng)業(yè)改良措施就是通過(guò)合理的草地管理，如耕作、輪作制度，合理地放牧、刈草和增加有機(jī)肥料等。1)合理耕作。在鹽漬草地上建立人工草地時(shí)，應(yīng)適時(shí)耕作，可使耕作層疏松，減少土壤水和地下水的蒸發(fā)，防止底層鹽分向上積累。增施有機(jī)肥料。增施有機(jī)肥料可補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，又可改良土壤的物理性質(zhì)，使土壤的透水性變好，有利于土壤脫鹽。有機(jī)肥料對(duì)土壤鹽分還有中和作用，抑制或減輕有害鹽類對(duì)植物的毒害。為了加速鹽漬草地的改良，使用有機(jī)肥料是不可缺少的措施。3)地膜覆蓋。在鹽漬土地區(qū)，覆蓋地膜可使蒸發(fā)強(qiáng)度大大減弱，因此也相應(yīng)地抑制了地表鹽分的累積。生物改良措施在治理鹽堿地的各項(xiàng)技術(shù)措施中，生物措施被普遍認(rèn)為是最為有效的改良途徑，即通過(guò)篩選適應(yīng)鹽環(huán)境的優(yōu)良抗鹽植物品種來(lái)開(kāi)發(fā)、利用鹽堿地。采用生物措施首先需要弄清楚該植物適應(yīng)的鹽漬度，即探明其耐鹽的適應(yīng)范圍，了解其鹽分敏感期的耐鹽性，以便采取相應(yīng)的管理和栽培措施，從而減少其根區(qū)土壤的鹽漬水平。常用生物改良植物有牧草類、飼料作物類、喬灌木類。電磁改良在朝鮮海濱，Micic等[32]使用間歇電流處理高鹽度的海成黏土，輔以預(yù)加壓固結(jié)處理，改變了土壤物理性質(zhì)。結(jié)果表明，該綜合處理與單純的預(yù)加壓固結(jié)措施相比，土壤抗剪性增加45%，土壤含水量減少約25%，降低了土壤含鹽量；Constable[33]用磁化水灌溉鹽堿土，與普通灌溉水相比，可提高土壤脫鹽率，節(jié)省灌溉水量。3.酸性土壤的改良影響土壤酸化的因素可分為兩個(gè)方面，一是自然因素,二是人為因素。其中人為因素起著決定性作用。自然因素包括以下三個(gè)方面：（1）淋溶。在多雨從而導(dǎo)致降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸發(fā)量的自然條件下，土壤中存在著非常強(qiáng)烈的淋溶作用，鉀、鈉、韓、鎂等鹽基成份被淋失從而使得土壤溶液中的易溶鹽減少,土壤中的鹽基離子被土壤溶液中的If取代，導(dǎo)致土壤呈弱酸性或酸性（王曉宇和楊美序2012）。（2）土壤中的天然酸。土壤中微生物將土壤中的動(dòng)植物殘?bào)w分解產(chǎn)生有機(jī)酸，以及土壤中動(dòng)植物因自身呼吸作用而形成的碳酸，均使土壤中酸性物質(zhì)的濃度增加，從而導(dǎo)致土壤酸化，但這個(gè)過(guò)程非常緩慢。（3）植物脫鹽基。土壤中的鉀、鈉、轉(zhuǎn)、鎂等養(yǎng)分被植物根系吸收，產(chǎn)生生物脫鹽基化作用,同時(shí)根系向土壤中分泌酸性物質(zhì),致使土壤酸化導(dǎo)致土壤酸化的人為因素主要有兩方面。一是隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展，酸性氣體大量排放，致使酸沉降增加(文星等2012)。這些酸性氣體主要是礦物燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化硫以及氮氧化物，其中一部分酸性氣體直接滲入地表，形成干沉降，而另一部分酸性氣體則經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng),最終形成硫酸和銷酸，這些酸溶在雨水中從而形成酸雨(Liuetal2010)。二是不當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)措施，主要有:大量化學(xué)肥料的施用(特別是錢態(tài)肥)、牧草和豆科植物的種植、不當(dāng)?shù)氖┓史绞揭约笆┓柿康?CreganandScott1998)目前減緩?fù)寥浪峄M(jìn)程，減輕土壤酸化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害，可從以下三方面著手:一是源頭的控制;二是優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施;三是酸化土壤改良劑的研制和施用。源頭控制主要包括酸沉降控制和化肥用量控制。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,S02、NOx等酸性氣體大量排放，致使酸沉降增加。酸沉降直接進(jìn)入耕作土層，導(dǎo)致土壤酸化(Liuetal2010)。由于SO2和N2x的量不斷增加，大氣酸沉降被認(rèn)為是目前世界上最為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一，特別是對(duì)農(nóng)田土壤和森林土壤危害嚴(yán)重。減少S02、NOx和NH3污染物的排放量，對(duì)于控制土壤酸化進(jìn)程來(lái)講，已成為十分緊迫的問(wèn)題。在已有技術(shù)的支持下，對(duì)于S02,我們可以使用干凈能源、集成脫硫、除塵新技術(shù)，種植吸收S02的植物，減少SCh的排放量;對(duì)于NOx，積極采用電、氣、太陽(yáng)能等清潔能源代替汽油,安裝機(jī)動(dòng)車尾氣催化凈化器,減少尾氣中NOx排放量;對(duì)于NH3,我們可以通過(guò)高效合理的農(nóng)業(yè)廢棄物處理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，降低其排放量，以期使酸沉降得到最大限度控制，進(jìn)入土壤中的外源酸得以減少(文星等2012)。我國(guó)化肥施用量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)。2012年全國(guó)化肥施用總量為6293.8萬(wàn)七而1985年則為1775.8萬(wàn)七前者是后者的3.5倍。許多研究表明，化肥的大量施用是加速土壤酸化的重要因素，特別是新研究表明，大量施用含氮化肥對(duì)土壤酸化影響很大（文幫勇等2011;Cytrynetal2012;Guoetal2010）。含氮化肥的大量施用與氮肥的效果來(lái)得快、對(duì)作物生長(zhǎng)的影響相對(duì)較大密切相關(guān),當(dāng)然，氮肥的施用方法相對(duì)簡(jiǎn)單也是非常重要的原因之一（曾希柏2000）。梁月榮等研究指出，由于茶園中大多施按態(tài)氮肥,茶樹(shù)吸收氨態(tài)氮后,根系分泌大量的H+,造成土壤pH值的下降，同時(shí)氨的硝化作用也會(huì)產(chǎn)生大量的H+,促使土壤pH值下降（梁月榮等2000）。為了使化學(xué)肥料的過(guò)度施用得到有效地控制，國(guó)內(nèi)外始終在努力尋求控制的方法。目前很多國(guó)家都推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)來(lái)提高肥料利用效率、降低化肥總量的投入，取得