矿物型土壤调理剂研究综述

李兴平，胡兆平，刘 阳，杨 蕾

(金正大生态工程集团股份有限公司,复合肥料国家地方联合工程研究中心，山东 临沂 276000)

矿物型土壤调理剂研究综述

李兴平，胡兆平，刘 阳，杨 蕾

(金正大生态工程集团股份有限公司,复合肥料国家地方联合工程研究中心，山东 临沂 276000)

土壤污染严重、肥力下降是限制农业可持续发展的重要问题，围绕这一问题，人们对矿物型土壤调理剂进行了理论研究和实践应用。本文概述了矿物型土壤调理剂的发展状况、分类、作用与功能等方面的研究情况。

矿物型土壤调理剂；土壤；土壤改良

近年来，化肥、农药等在农业生产中大量推广使用，造成土壤板结、养分失调、肥力下降，我国耕地质量日益退化。2016年国务院发布《土壤污染防治行动计划》，要求开展土壤污染治理与修复，改善区域土壤环境质量，到2030年受污染耕地及土地安全利用率达到95%以上。如何保持土壤质量、改善酸碱土壤、解除土壤毒性，成为我国农业科技工作者研究的重要课题。基于以上原因，人们提出使用和研发适合改良土壤的肥料和土壤调理剂来改善土壤状况，提高土壤肥力。矿物型土壤调理剂是一种多元素功能性肥料，不仅含有农作物所需要的大量元素，还富含多种中、微量营养元素，可促进营养平衡，而且能够改善土壤理化性状，改良土壤结构，调理失衡的土壤养分体系，促进氮磷钾和有机质等养分供应，提高土壤保肥性，因而受到人们的高度关注[1]。

1 矿物型土壤调理剂的定义及分类

1.1 矿物型土壤调理剂的定义

土壤调理剂也称土壤改良剂。国家技术监督局 1997 年发布肥料和土壤调理剂术语标准中，把土壤调理剂定义为：加入土壤中用于改善土壤的物理和(或) 化学性质，及(或) 其生物活性的物料[2]。矿物型土壤调理剂是指天然矿物、固体废弃物、人工生产的含有多种矿物质元素的可以改善土壤特性的物料。

1.2 矿物型土壤调理剂的分类

矿物型土壤调理剂按照其原料来源主要分为三大类：天然矿物型土壤调理剂、固体废弃物土壤调理剂、人工合成土壤调理剂。天然矿物型土壤调理剂主要有：沸石、蛇纹石、天然石膏、蒙脱石、皂石、蛭石、硅藻土、珍珠岩、硫酸盐矿物、海泡石、高岭石、白云石、磷矿粉、石灰石、泥炭、褐煤、风化煤、钾长石、麦饭石、膨润土、凹凸棒石等；固体废弃物矿物型土壤调理剂主要有：碱渣 、高炉渣 、磷石膏、粉煤灰、煤矸石 、黄磷矿渣粉 、城市污泥、脱硫废弃物、酒糟等；人工生产的矿物型土壤调理剂主要指利用水热反应、高温煅烧等方法将含钾、含磷矿物转化成植物可以吸收的硅钙钾肥、钙镁磷肥等矿物型土壤调理剂。

2 矿物型土壤调理剂国内外研究概况

人们从19世纪末就开始研究土壤调理剂，最初对土壤调理剂的研究是由于世界范围内干旱、半干旱面积较大，盐碱地较多，人们在探讨使用这些土地的方法时而产生。后来由于大量施用化肥和农药，导致耕地污染、土壤肥力下降，迫使人们必须对土地进行修复和改良，一些天然矿物质被利用在土壤改良中。国外对于矿物质在土壤改良领域中的研究开展的时间早，其中涉及到多种天然矿物。迄今为止，在土壤改良中所涉及到的天然矿物接近60种[3]。日本使用天然沸石改良土壤已经有100多年历史，使用天然沸石改良不同类型的土壤都取得了理想的效果。苏联在灰壤、沙质土壤以及黑钙土中使用沸石，不仅能改良土壤还能显著提高植物产量和质量。工业固体废弃物在土壤改良方面的应用也有研究。Phung 等的研究表明，基于生产粉煤灰母体的不同，粉煤灰可以是酸性或碱性，用其作为土壤 pH 缓冲剂，可以调整土壤的酸碱性，改善土壤的理化性状[4]。1992 年，Clark R B 最早研究了脱硫废弃物改良酸性土壤，收到了较好的效果[5]。

同国外相比，我国在矿物质土壤调理剂方面的研究起步较晚，直到 20 世纪 80 年代才开始研究和引进土壤调理剂[6]。马友华[7]研究了膨润土在土壤改良和肥料生产上的研究和应用，胡预生[8]等就赤砂沸石对氮磷钾吸附与释放做了详尽的研究。阮建云[9]研究了白云石在酸性土壤上改良的结果表明白云石能提高土壤pH值，而且能促进植物生长，提高作物产量。

近些年，随着我国煤炭工业发展，泥碳、褐煤和风化煤等用于农业生产越来越多。这类物质富含腐植酸、有机质和氮磷钾养分，对于改良土壤结构，补充地力具有较好效果[10]。国内企业以矿物和工业副产物为原料，开发了许多矿物型土壤调理剂，如沸石、蛭石、膨润土等土壤调理剂由天然矿石制成，具有吸附性、离子交换性等性能，富含多种矿物质元素[11]。近年来以碱渣、粉煤灰和脱硫废弃物等为主要原料的土壤调理剂也在对土壤酸碱性调节方面得到了较好的应用和推广[12-13]。

3 矿物型土壤调理剂的主要功能

3.1 提高土壤养分

3.2 改善土壤结构

土壤结构与土壤肥力密切相关，良好的土壤结构能保水保肥，及时通气排水，调节水气矛盾，协调水肥供应，并利于植物根系在土体中穿插生长。矿物型土壤调理剂能使土壤疏松，增加土壤的孔隙度，改善土壤板结问题，能提高土壤中微生物活动，有利于土壤中养分对植物的供应，提高了土壤肥力。刘红等[18]的研究表明，沸石可以改善土壤结构，提高土壤渗透性，提高离子交换容量。杨海儒等[19]研究发现石膏和粉煤灰都能降低盐碱土的容重，提高土壤的渗透速度和总孔隙度。粉煤灰施入土壤后能明显改善土壤结构，降低容重，增加孔隙率，特别对粘质土壤有很好的改善作用[20]。

3.3 改良酸性土壤

为了解决土壤酸化问题，矿物型土壤调理剂逐渐应用到酸性土壤中[21]，如石灰、粉煤灰、磷石膏、磷矿粉、碱渣和脱硫废弃物等，这些物质都可以中和土壤的酸性物质，起到改良酸性土壤，提高土壤稳定性的效果。国外利用氨碱厂废渣制作钙镁肥，制作成含有CaSO4、MgCO3、CaCl2、KCl等的混合物，将其用于做改良酸性土壤试验[22]，结果表明，其性能不次于石灰粉等其它改良剂，而且还可使作物增产。中国于20世纪九十年代初开展了碱渣研制硅钙镁肥和土壤改良复合肥工作，并取得初步成效[23]。易杰祥等[24]研究表明膨润土用于改良砖红壤后可使土壤酸度降低。王辉等[25]研究发现，施用碱渣可以显著提高酸性茶园土壤的pH值、土壤交换性盐基总量和盐基饱和度，降低土壤中交换性酸和交换性铝含量。

3.4 改良盐碱土土壤

盐碱土碱性大、盐分多，土壤结构差，肥力低下，以致农作物产量低，甚至不能生长[26]，而我国的盐碱土分布范围很广，盐碱土的改良工作是我国土壤科研工作者一直面临的难题。许多研究表明矿物型土壤调理剂在改良盐碱土土壤时效果较好。Sharma 等[27]研究发现黄铁矿作用于土壤中，能很好的改良其酸碱度，增加农作物产量。王玉江等[28]研究指出磷石膏改良盐碱地的机理在于，其所含的钙离子可代换盐碱土壤胶体上的钠离子，使土壤交换性钠离子的含量降低，从而降低土壤钠碱化度。

3.5 改善土壤重金属污染

随着工农业的迅速发展，土壤重金属污染越来越严重，修复重金属污染土壤已成为世界上的一大难题[29]。矿物型土壤调理剂能钝化固定土壤中的重金属，利用矿物型土壤调理剂来实现改良重金属污染土壤是目前简单有效的一种方法。陈宏等[30]通过盆栽试验研究了石灰对污染土壤中Hg、Cd、Pb活性的影响及其在植物体内的积累效应，结果表明石灰能降低或显著降低土壤中Hg、Cd、Pb的植物可利用性，随着石灰用量的增加，土壤Hg、Cd、Pb在植物体内含量呈下降的趋势。吕高明等[31]研究表明，膨润土可以降低土壤中交换态 Pb、交换态Cd 含量。杨秀敏等[32]研究表明凹凸棒石对Cd2+有很好的吸附作用，在镉污染土壤中添加少量的凹凸棒石可使玉米的镉中毒程度降低，促进玉米生长。

3.6 增加土壤微生物量，提高酶活性

土壤微生物数量直接影响土壤的生物化学活性及土壤养分的组成与转化，是土壤肥力的重要指标之一。一些矿物型土壤调理剂能改善土壤环境，增加土壤中有益微生物量，提高酶的活性。董晓伟[33]用牡蛎壳制成的土壤调理剂施加于大棚土壤，研究结果表明牡蛎壳一定程度上影响了土壤酶活性，抑制了脲酶活性，提高了尿素的利用率，促进了淀粉酶活性，为土壤微生物提供了丰富的碳源；增加了作物根际细菌、固氮菌、放线菌的数量，有效地提高了土壤肥力。邢世和等[34]研究表明用石灰、粉煤灰、白云石、废菌棒和化肥制成不同组合的土壤改良剂能明显促进了土壤细菌、放线菌、磷细菌、钾细菌和纤维分解菌的数量，提高了土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、纤维素酶的活性。

3.7 提高作物产量和品质

矿物型土壤调理剂能够改善土壤结构，增加土壤保肥保水能力，增加土壤微生物量，提高酶活性，它还含有丰富的营养元素，从而能为作物提供良好的生长条件，增加作物产量和品质。姜晶晶等[35]用钙肥型土壤调理剂在田间试验结果表明增施钙肥型土壤调理剂后显著提高设施番茄的产量和品质，与空白对照相比，番茄产量提高18. 7%，果实的可溶性固形物含量增加20. 2%、可滴定酸含量减少23. 1%。邹广众等[36]研究表明，苹果园经施用硅钙镁钾多元素矿物土壤调理剂后，苹果树生长性状有明显改善，果实表光着色、糖度等品质均有较大提高，平均单产能提高27%以上。

4 小结

矿物型土壤调理剂在改良障碍土壤方面大有用途。矿物型土壤调理剂是用于改良土壤性质以便更适宜于植物生长，而且能为作物提供养分，能有效施改善土壤物理结构，降低土壤容重，增加土壤保肥保水性，加强土壤微生物活动，提高土壤酶活性，为植物的生长提供了良好的条件。矿物型土壤调理剂施用量较大，可能会存在一定的环境污染。例如以工业固体废弃物(钢渣、磷石膏等)为原料制成的土壤调理剂重金属含量通常较高。如果长期大量施用该类土壤调理剂，必然造成土壤中重金属累积，污染土壤，威胁人类健康。

总之，矿物型土壤调理剂的生产技术及应用研究不断发展，使矿物型土壤调理剂在遏制土壤退化、改良中低产田地、修复污染土壤等方面的应用越来越广泛。若能在矿物型土壤改良剂产品成本、性能和持效性等方面加以改进和提升，矿物型土壤改良剂将具有更加广阔的应用前景。

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(本文文献格式：李兴平，胡兆平，刘 阳，等.矿物型土壤调理剂研究综述[J].山东化工，2016，45(24)：48-50.)

Research Review on Mineral Soil Conditioner

Li Xingping, Hu Zhaoping, Liu Yang, Yang Lei

(Kingenta Ecological Engineering Group Co．，Ltd.,National Engineering Research Center of Compound Fertilizer , Linyi 276000,China)

The serious pollution of soil and soil fertility decline is an important problem restrict the sustainable development of agriculture. People have been studied the theory and practical application on the mineral soil conditioner. This article summarizes the development conditions, classification, role and functions of mineral soil conditioner and introduced the research progress of it.

mineral soil conditioner;soil;soil improvement

2016-10-29

磷矿资源与土壤改良工程技术研究中心，黔南磷煤高字[2015]03号

李兴平(1990—)，安徽枞阳人，金正大生态工程集团股份有限公司，硕士研究生，长期从事矿物、化工、化肥研究和检测工作。

S156.2

A

1008-021X(2016)24-0048-03