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碱性土壤的改良方法范文1
【关键词】：土壤改良 措施
中图分类号：S2 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）26-01-01
1.土壤改良的阶段
土壤改良工作一般根据各地的自然条件、经济条件，因地制宜地制定切实可行的规划，逐步实施，以达到有效地改善土壤生产性状和环境条件的目的。土壤改良过程共分两个阶段：
①保土阶段，采取工程或生物措施，使土壤流失量控制在容许流失量范围内。如果土壤流失量得不到控制，土壤改良亦无法进行。对于耕作土壤，首先要进行农田基本建设。
②改土阶段。其目的是增加土壤有机质和养分含量，改良土壤性状，提高土壤肥力。改土措施主要是种植豆科绿肥或多施农家肥。当土壤过砂或过黏时，可采用砂黏互掺的办法。。
2.土壤改良的意义
（1）苗木培育周期长，而且是全株利用，土壤养分消耗大，需要通过土壤改良来补充。
（2）育苗活动及土壤天然缺陷产生的土壤养分不足和结构不良，需要通过土壤改良来调节。
（3）树木正常生长所需要的有益生物，苗圃中常缺乏，需要人工添加。
（4）合理施肥可以有效调节土壤肥力，有效促进苗木产量和质量的提高。
3.土壤改良的几点措施
3.1合理使用化肥
根据农作物的目标产量和土壤养分的测定值，确定施肥量、施肥种类、施肥时期等，这样有利于土壤养分的平衡供应，以避免盲目施肥，减少浪费，减少对环境的污染；化肥应与有机肥合理混用，在肥效上达到互补，提高肥料利用率，改善土壤结构，防止土壤板结；由于微生物肥料具有无污染、提高作物品质、改良土壤、增加土壤肥力等优点，应大力推广和施用，从而减少对化肥的需用量；施用长效氮肥和氮抑制剂。长效氮肥由于供氮比较缓慢，不会造成土壤中无机氮素的快速升高，使施氮周期符合作物需肥规律，尤其在蔬菜作物上可大大降低硝酸盐的累积和施用次数，经济效益显著。氮抑制剂是一种可使有效氮缓慢释放的化学品，如氮吡啉、双氢胺等，可显著减少蔬菜中硝酸盐含量，从而改善其品质。
3.2施用土壤调理剂和新型植物生长素
农药在作物体内残留问题，已引起人们的高度重视。减少农药用量，首先选择施用免深耕土壤调理剂。该剂是一种生物化学制剂，对作物无毒、无副作用，可打破土壤板结、疏松土壤、提高土壤透气性、促进土壤微生物活性、增强土壤肥水渗透力、减少病虫害发生，从而减少农药的用量。在保护地蔬菜生产的中、后期，由于大水漫灌、人工踩踏等原因而发生土壤板结，极不利于根系对水分、营养的吸收。因此，该调理剂尤其适用于保护地蔬菜生产。其次施用一些新型植物生长素来增加作物的抗逆、抗病性能，从而减少农药在土壤中的残留，以达到改善作物品质的目的。
3.3推广应用可降解农用地膜
自觉清除农田残膜，把收集到的废膜统一进行合理的回收利用，同时减少有毒农膜的购买使用，可用黑色药膜或黑色可降解膜。
3.4采用微灌工程合理灌溉
目前微灌形式有滴灌、渗灌、微喷和涌泉灌4种。在保护地生产中，应根据不同作物选择与之适应的微灌方式。
3.5施用充分腐熟的有机肥
未腐熟或腐熟不够的有机肥，由于碳氮比（C/N）过高，土壤微生物难以分解，作物很难利用，而且新鲜的禽畜粪含盐较高，作物不但不吸收，还容易加剧地下害虫的为害。腐熟的有机肥是一种养分较齐全的肥料，大量施用可改善土壤的理化性状，具有改良土壤、培肥地力的作用，有益保护地蔬菜生产。
4.土壤改良的具体方法
4.1酸性土壤改良方法
使用石灰中和酸性，每亩每次施40～50千克石灰，以后每次施用量减少1/2，直至改造为中性或微酸性土壤。施绿肥，增加土中有机质，达到改善土壤酸性的效果。增加灌溉次数（水田可串灌），冲淡酸性对作物的危害。种植耐酸作物，如油菜、水稻、茶、桑、红苕、果树等，边利用边改造。增施碱性肥料，如碳酸氢铵、氨水、石灰氮、钙镁磷肥、磷矿石粉、草木灰等，对提高作物产量有好处。
所谓盐碱土也叫盐渍土，是指土壤中含有过量可溶性盐类的土地，包括盐土和碱土两种性质不同的土壤。所谓盐土，主要是指土壤内含有过量水溶性盐分的土壤，多属中性盐，呈碱性反应，pH值在7―8之间。因此，我们应使用酸性肥料，如硫酸铵、硝酸铵、氯化铵、过磷酸钙、磷酸二氢钾、硫酸钾等，定向中和碱性。种植耐碱作物，如棉花、豆科作物、麻类、地下结实作物、麦类等，边利用边改造。加深耕层，三沟配套，降低水位，逐年洗碱（盐）。多施农家肥，改良土壤，培肥地力，增强土壤的亲和性能。
4.3黏性土壤改良方法
掺沙质土，改善土壤耕作性。经常清理三沟，增加土壤通透性，协调水、肥、气、热、菌的矛盾。多施有机肥料，促进土壤团粒结构形成。勤中耕松土，加速肥料的分解释放能力，为作物幼苗及时供给有效养分。
4.4沙质土壤改良方法
砂性重的土壤一般表现为过分疏松，漏水漏肥，有机质缺乏，蒸发量大，保温性能低，肥劲短，后期易脱肥。一是大量施用有机肥料。这是改良砂质土壤的最有效方法即把各种厩肥，堆肥在春耕或秋耕时翻入土中，由于有机质的缓冲作用，可以适当多施可溶性化学肥料，尤其是铵态氮肥和磷肥能够保存在土中不流失。二是大量施用河泥、塘泥，这也是改良砂土的好方法。如果每年能每亩施河泥4～10吨。结合耕作，增施有机肥，使肥土相融：由于在日光温室新建过程中富含有机质的表层土大多被取走，故此新建温室首要的问题是增加土壤中的有机质含量。土壤有机质具有提供作物所需要的养分和提高养分的有效性，改善土壤的理化性状，增强土壤的保肥性能和缓冲性能的作用。几年后土壤肥力必然能大幅度提高，过度疏松漏水，漏肥的情况将有改善。三是在两季作物间隔的空余季节，种植豆类科蔬菜，间作、轮作，以增加土壤中的腐殖质和氮素肥料。四是对砂层较薄的土壤可以深秋压砂，使底层的粘土与砂土掺合，以降低其砂性。
4.5冷凉土壤改良方法
增施农家肥，改善土壤结构。三沟配套，降低水位，排明水、滤暗渍，经常中耕破板（水田则泥脚薅草），提高土温。.多施磷钾肥（因冷浸田多缺有效磷肥）和暖性肥（如牛马骡粪、渣肥、火粪土、稻草及作物茎叶等），促根壮秆夺高产。水旱轮作（3～5年轮换1次），减少病、虫、草害。
4.6瘦土壤改良方法
种植豆科或绿肥作物，提高土壤含氮量，如红花草子、箭舌豌豆、草木樨、黄花苜蓿、柽麻、蚕豆、油菜等。增施氮素含量高的肥料，如尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵等，提高土壤肥力。逐年加深耕层，促进土壤熟化，同时施足农家肥料作底肥，则改造力度更大，效果更好。清除土中的砂砾石块，减少“吊气”死苗，确保密度和稳产。
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碱性土壤的改良方法范文2
关键词：生物炭；性质；酸性土壤；改良机制
中图分类号：X71；S156.6 文献标识码：A 文章编号：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热带和亚热带地区，土壤酸化会直接导致耕地土壤理化性质变差，并打破原有的适宜作物生长的土壤生态环境条件，使土壤pH下降，导致土壤中有效硼、钼等含量下降，而土壤中有效铁、铝、锰等含量增加，使作物产生锰、铝中毒等，进而导致土壤中钙、镁等元素的缺乏，使作物生长发育不良，产量和品质下降[1]。铝毒和土壤肥力低是酸性土壤限制作物生长的两个重要因素[2]。为改善土壤酸性和提高作物产量，石灰曾被广泛运用，但是石灰应用有很多限制条件，作用不长久并易产生负面效应[3]。
近年来人们对生物炭的研究愈来愈多，其作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备受重视。生物炭添加到土壤中能改善土壤理化性质，影响土壤肥力。笔者主要对生物炭的性质及其对酸性土壤的改良进行了阐述，并对其今后的研究方向进行了展望。
1 生物炭及其性质
生物炭最早起源于巴西亚马逊流域，它是古代人们在发展热带酸性土壤农业管理实践中创造出的人工土壤[4]。早期的欧洲殖民者将这种土称为黑土，其上部的富碳层厚达35 cm，含有大量生物来源的黑炭，这与周边棕红色的氧化土有明显区别。现代科学家从这种土壤性质出发，希望能够通过类似古人的管理理念在贫瘠土壤上培育出高碳库的土壤[5]。黑土中的关键成分是炭，也称为生物炭，它是作物秸秆等有机物质及其衍生物在限制供氧的条件下加热而成的。
1.1 生物炭的制备
生物质原料在裂解炉限氧的环境条件下燃烧发生裂解反应，产生的烟气在真空泵的抽引下经过冷却分离设备除了可以得到生物油、木醋液和可燃气体3种产品外，其裂解反应的剩余物质就是生物炭[6]。制得生物炭的性质取决于制备生物炭的材料和制备条件如温度、氧气含量和时间等[7，8]。而生物炭的产量则取决于高温分解过程的快慢。快速高温分解能够得到20%的生物炭、20%的合成气和60%的生物油，而慢速高温分解可以产生50%的生物炭和少量的油[9]。
1.2 生物炭的性质及其应用
生物炭的功能主要决定于其理化性质。而生物炭的理化性质又决定于制备生物炭的材料和制备条件如温度、氧气含量和时间等[7，8]。因此，制备生物炭的原料不同，制备条件的差异导致获得的生物炭的性质也存在很大差异。
生物炭含有一定量的碱性物质，一般呈碱性。研究发现生物炭表面的有机官能团和生物炭中的碳酸盐是碱的主要存在形态，碳酸盐对生物炭碱的贡献随制备温度的升高而增加，有机官能团的贡献呈相反的趋势[10]。X射线衍射图谱和生物炭中碳酸盐的量表明在较高温度条件下制备生物炭时，碳酸盐是生物炭中碱性物质的主要存在形式。红外光声光谱和Zeta电位则表明生物炭有丰富的含氧官能团[11]。
生物炭主要由芳香烃和单质碳或具有石墨结构的碳组成，含有60%以上的碳元素[12]，具有高度羧酸酯化和芳香化结构[13]，使其与其他任何形式的有机碳相比都具有更高的生物化学和热稳定性[14]，可用于碳的封存固定。此外，生物炭可溶性极低，拥有较大的孔隙度和比表面积[15]。这些基本性质使其具备了吸附能力、抗氧化能力和抗生物分解能力强的特性，可广泛应用于农业、工业、能源、环境等领域[12]。
2 生物炭与酸性土壤的改良
2.1 土壤酸化及其改良方法
土壤酸化是指土壤中氢离子增加的过程或者说是土壤酸度由低变高的过程，它是一个持续不断的自然过程。土壤中存在一些天然酸的形成过程，但这一过程的速度非常缓慢，而人为的影响使得这一过程大大加速。影响土壤酸化的人为因素主要有两方面，一是酸性气体的大量排放，导致酸沉降的增加；二是不当的农业措施[16]。控制酸沉降是控制土壤酸化的根本途径。但对于已经发生酸化的土壤，必须采取一些措施来改良，目前主要有两种改良方法，一是运用化学改良剂进行改良，另一种是采取一定的生物措施来达到改良的效果[16]。
目前，适当加入石灰石或白云石被认为是防止土壤酸化同时提高土壤养分的有效方法，此法在欧美等国家得到一定程度的应用，其优点是可以较为快速地缓解或消除土壤酸化及其影响[17]，但其副作用也不容忽视，特别是会导致土壤有机质含量的下降[3]。因而，寻找和施用合适的改良剂以中和土壤酸度、提高土壤肥力、恢复酸性土壤的生产力对农业的持续发展和生态环境的保护具有双重意义[18]。
2.2 生物炭改良酸性土壤的机制
生物炭中含有碱性物质，加入土壤后这些碱性物质可以很快释放出来，中和部分土壤酸度，使土壤pH升高[19]。生物炭能够显著提高土壤pH、改变土壤质地、增大盐基交换量，从而引起土壤阳离子交换量增加。袁金华等[19]研究表明，稻壳炭含有一定量的碱性物质和盐基阳离子，能够显著降低土壤酸度，增加土壤交换性盐基数量和盐基饱和度，它可使土壤交换性铝、可溶性铝和有毒形态铝含量降低，从而有效缓解酸性土壤地区铝对植物的毒害。
生物炭作为石灰替代物，可通过提高土壤碱基饱和度降低可交换铝水平、消耗土壤质子来提高酸性土壤pH，同时可改良酸性土壤一些养分的有效性[20]。生物炭中含有大量植物所需的必需营养元素，除C含量较高外，N、P、K、Ca和Mg的含量也较高，且在制备过程中C和N的含量由于燃烧和挥发的原因随温度的升高而降低，而K、Ca、Mg和P的含量随温度的升高而增加[21]。此外，也有研究发现生物炭中营养元素的含量和其来源物料中元素的含量呈直线相关[22]。Yuan等[23]比较了由油菜秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、稻草、稻糠、大豆秸秆、花生秸秆、蚕豆秸秆和绿豆秸秆制备的生物炭的元素含量，发现由于4 种豆科植物秸秆中的Ca、Mg和K含量高于5种非豆科植物残体中的含量，4种豆科秸秆制备的生物炭中这些养分的含量也明显高于5种非豆科植物残体制备的生物炭中的含量。生物炭含有的矿质养分可增加土壤中的矿质养分含量，如P、K、Ca、Mg及N素，生物炭通常对养分贫瘠土壤及沙质土壤的一些养分补充作用较明显[24]。花莉[25]研究发现，土壤中的生物炭有利于提高土壤阳离子交换量、pH、总P和总N含量，阳离子交换量的增幅可达到40%，而pH可以提高一个单位左右。黄超等[26]的研究表明，红壤施用生物炭不仅可提高土壤碳库，还可降低土壤酸度，增加土壤pH和盐基饱和度，增加土壤水稳定性团聚体数量，增加土壤的速效磷、速效钾和有效氮，增强土壤保肥能力，改善生长环境，从而促进黑麦草生长。
生物炭富含有机碳，可以增加土壤有机碳含量以及土壤有机质或腐殖质含量，从而可提高土壤的养分吸持容量及持水容量[24]。施用生物炭能够促进土壤有机质水平的提高[27]，一方面是由于生物炭能吸附土壤有机分子，通过表面催化活性促进小的有机分子聚合形成土壤有机质，另一方面生物炭本身极为缓慢的分解过程有助于腐殖质的形成，能够通过长期作用促进土壤肥力的提高。
生物炭能够有效调控土壤中营养元素的循环。首先，生物炭独特的表面特性使其对土壤水溶液中的铵态氮、硝态氮、K、P及气态氨等不同形态存在的营养元素有很强的吸附作用。同时施加生物炭后土壤持水能力和供水能力得到显著提高[28，29]。其次，生物炭能通过调节硝化和反硝化作用来避免N素损失。最后，生物炭与其他有机或无机肥料配合使用会使作物增产效果更佳[30]。
生物炭的孔隙度对保持养分离子的能力有很重要的作用，生物炭对养分的保持能力是通过对水分的保持实现的。生物炭的孔隙结构能降低水分的渗滤速度，增强土壤对溶液中移动性很强和容易淋失养分元素的吸附能力，如高pH条件下的NO3-和低pH条件下的盐基阳离子等[30]。生物炭具有强大的吸附能力，其可吸附NH4+、NO3-等多种水溶性盐离子，具有良好的保肥和去污能力[31]。生物炭具有较强的吸湿能力，从而影响土壤的持水能力。生物炭所具有的强吸附性可以吸附大气中的一部分水分和减少降雨时雨水的流失，最大程度地将雨水吸附到它所在的可耕层，供作物的生长需要，使干旱缺水地区的土壤能够长出植被，防止沙漠化[7]。土壤水分含量和有效性是世界范围内衡量土壤生产力的重要指标。生物炭可以吸附和保持水分，并且可以增强土壤水分的渗透性[32，33]。而且土壤的田间持水量随施入生物炭数量的增加而增加[33]。在亚马逊河流域的某些地区，施入生物炭可使土壤的保水能力提高18%[30]。
此外，生物炭的孔隙结构及水肥吸附作用也使其成为土壤微生物的良好栖息环境，其多孔性和表面特性能够为微生物生存提供附着位点和较大空间，为土壤有益微生物提供保护，特别是菌根真菌，可提高有益微生物的繁殖能力及活性，增强泡囊丛枝菌根菌（VAM）对植物的侵染，同时调控土壤微环境的理化性质，影响和调控土壤微生物的生长发育和代谢，进而增强土壤肥力。因此生物炭可作为微生物肥料接种菌的载体，增加接种菌在土壤中的存活率及对植物的侵染[24]。
生物炭也能改变有毒元素的形态，降低有毒元素对作物及环境的危害，有助于植株正常发育。许多学者认为，施用生物炭能显著增大土壤pH，由此降低Al、Cu、Fe等重金属可交换态的含量，与此同时增加Ca和Mg等植物必需元素的可利用性，一方面可减轻有害元素对作物生长过程中的伤害，另一方面可增加植物对营养元素的摄取，从而促进植株的生长[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等重金属元素。
3 生物炭研究存在的问题与展望
目前，生物炭已成为最新研究热点，其在全球碳的生物地球化学循环和缓解全球气候变化研究领域、在农业土壤改良和作物栽培领域以及在土壤污染物质的生态修复领域等都有重要意义，在环境科学和土壤学方面有更广阔的应用前景[34]。然而，也有人认为生物炭固碳只是某些人的“美好愿望”而无法实现[10]。生物炭应用仍需解决的问题主要有以下几个方面：国外农场规模大，作物秸秆等生物炭制备原材料的收集和运输的集约化经营成本较低，处理率较高，而中国农田规模小、经营分散、收集和运输成本高，严重限制了生物炭的获得与应用。另外，生物炭对酸性土壤改良有效果，但其最佳用量及机理尚不清晰，其对中性或碱性土壤是否有效也有待探讨。生物炭研究还停留在实验室和田间的理论阶段，对于在生产上的推广以及具体应用过程中所需要的技术支持还处于起步阶段。同时要考虑大量施用生物炭可能存在一些不利的方面，如生物质在热解过程中可能产生少量有毒物质，且生产的高温分解过程也会增加温室气体的排放等[9]。
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