红壤调理剂的改土培肥及作物增产研究

在南方红壤地区,土壤酸化加剧、养分贫瘠化严重,研发红壤改良的技术和物化产品,对作物均衡增产和红壤可持续利用有重要意义。红壤旱地连续3年定位种植油菜-花生,花生品种为赣花5号,油菜品种为丰油730。调理剂为自行研制的专利产品,已经实现了产业化。研究了红壤调理剂对土壤微结构、物理性状、养分和pH值的影响,并对花生、油菜的产量进行了分析。结果表明:1)施用调理剂后,从微观结构来看,红壤的致密性降低、孔隙度增加,土壤颗粒直径4μm;2)施用调理剂的土壤容重显著降低,孔隙度增加到59%以上,大颗粒水稳性团聚体(0.25 mm)含量增加幅度为1.6%~14.0%,分形维数显著降低,并且与0.25mm粒径的团粒结构含量间呈极显著线性相关;3)施用调理剂的土壤电导率、有机碳、矿质态氮、有效磷、速效钾含量均提高,提高幅度在4.3%~143.7%之间;4)施用调理剂还降低了红壤的酸性,pH值从对照处理的5.28提高到5.82,差异显著;5)施用调理剂,花生和油菜增产幅度分别在13.1%~24.8%、10.3%~21.6%之间;6)应用笔者研制的红壤调理剂,可有效改善红壤旱地的理化性质,提高油菜和花生产量,其用量在2 250~3 000 kg/hm~2时较佳。     

酸性土壤改良技术领域专利情报分析

土壤过度酸化是导致全球土壤退化的主要因素之一,土壤酸化会降低土壤肥力,危害作物生长发育,加重土壤重金属污染等。中国农田土壤酸化问题严重,改良酸性土壤以实现农田可持续发展备受关注。基于incoPat专利数据库对2020年前酸性土壤改良技术领域的专利进行计量学统计,探讨该领域技术研发的现状、应用和趋势。结果表明,中国在该领域专利申请数量整体呈现快速增长的态势,国内申请占全球总申请量的85%。酸性土壤改良技术以综合型改良为主,在改良土壤酸度的同时更加关注土壤养分的缺乏;土壤酸化模拟预测方法、采用土壤酸化改良装置可以提高改良效果,更加高效、环保、多功能的改良技术不断涌现;当前,高校和科研机构的专利转化率较低,企业研发实力尚需加强。酸性土壤改良技术市场前景广阔,应加强新技术、新材料的研发,促进专利技术产业化发展。     

菌渣作为土壤调理剂资源化利用的研究进展

随着土壤质量退化及污染问题的加重,以及人们对食用菌菌渣资源化利用认识的提高,菌渣在退化土壤改良上的应用日益受到了关注。阐述了食用菌菌渣作为土壤调理剂在土壤理化性质的改善、酸性土壤及盐碱土的改良、污染土壤的修复等方面的研究进展和应用,分析了食用菌菌渣作为土壤改良剂可能存在的问题,并展望了未来食用菌菌渣开发利用的可行方向,期望为我国食用菌菌渣资源化再利用提供参考。     

基于Web of Science和万方专利对土壤酸化和改良材料研究的计量分析

为探索土壤酸化和改良材料应用现状,本文以Web of Science核心合集和万方专利数据库为基础,以"acid*soil*"or"soil acidi*"为检索式检索1990—2019年的期刊论文,以"酸化、酸性土壤改良剂、调理剂"为主题词检索2010—2019年的发明专利,分别检索出10193篇期刊论文和297篇发...     

土壤调理剂对滨海吹填土的改良效应

采用蘑菇棒、锯末、诺沃肥、脱硫石膏组成的土壤调理剂,通过调理剂掺拌和水力淋洗相结合的方法,对滨海吹填土进行土壤改良试验,检验该调理剂改良吹填土的可行性,并确定调理剂的最佳用量。研究结果表明:调理剂可有效改善土壤物理性状,减小土壤容重,增大渗透率和非毛管孔隙度。调理剂的使用虽然没有明显改变吹填土土壤盐分的去除总量,但可以有效提高土壤脱盐效率,减少洗盐用水量,试验组用水量为对照组的69.23%。其所去除的盐离子以Cl~-和HCO_3~-为主。调理剂减弱了土壤溶液中盐分对植物的毒害作用,其自身也为植物提供了所需养分;随着调理剂用量的升高,植物生物量也相应增大。综合考虑使用土壤调理剂对滨海吹填土的改良效果,确定其最佳用量为15%。     

有机土壤调理剂对酸化柑橘园土壤改良及提质增效研究

酸性土壤广泛存在于我国柑橘主产区,往往伴随土壤结构差、肥力低、供肥弱等障碍,是限制我国柑橘产区减肥增效、增产提质和绿色发展的重要因素之一。与传统土壤调理剂相比,施用有机来源的土壤调理剂有望协同实现土壤降酸培肥,促进树体养分吸收,增加柑橘产量和提高果实品质,但不同调理剂的效果可能存在差异。因此,通过连续两年的田间试验,评估了有机肥(T1)、生物炭(T2)、贝壳粉(T3)、复合调理剂(有机肥+生物炭+贝壳粉,T4)共4种有机来源土壤调理剂对酸性柑橘园土壤理化性质、营养春梢养分含量、果实产量与品质的影响。结果表明,与不施用土壤调理剂(对照,CK)相比,连续两年施用酸性土壤调理剂处理(T1～T4)的土壤pH平均增加0.44个单位,土壤酸度显著降低;同时,T1～T4处理的土壤紧实度显著降低,而土壤碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁含量显著增加。施用调理剂处理提高了叶片SPAD值和叶片氮、磷、钾含量,其中施用复合调理剂处理最为显著。与CK相比,施用土壤改良剂处理(T1～T4)两年平均增产幅度为8.8%～16.7%,施用复合调理剂处理的经济效益最佳。与CK相比,施用土壤改良剂(T1～T4)果实固形物增加了0.85～2.45个单位,同时显著增加了单果重、固酸比和糖酸比,果实综合品质显著提升。综合而言,复合调理剂处理在土壤酸化改良、地力提升,促进柑橘树体养分吸收,增产提质增效等方面的效果最为突出,可为我国酸性土壤柑橘园改良提供理论依据和技术支撑。     

我国土壤调理剂中重金属元素及其相关原料农业资源化利用现状

通过对土壤调理剂主要原料的分类分析,研究我国主要土壤调理剂产品中Hg、As、Cd、Pb、Cr 5种重金属元素含量及不合格率等现状,就相关原料农业资源化利用进行探讨,为我国土壤调理剂行业管理提供技术支撑。分析样品主要来自农业部肥料登记检验样品,部分样品来自企业质量跟踪或质量复核样品,以及调研采集样品;采用农业推荐性标准NY/T 1978-2010《肥料汞、砷、镉、铅、铬含量的测定》进行重金属元素含量检测,根据农业部肥料和土壤调理剂登记标准进行结果判定。在4种类型的土壤调理剂中,有机源土壤调理剂、化学源土壤调理剂和农林保水剂3类产品在本试验所有样本中均未出现不合格情况。矿物源土壤调理剂中存在As、Pb、Cr3种重金属元素超过限量规定的情况,尤其Pb元素导致的不合格率达20.9%,Pb含量检测平均值为42.5 mg/kg,已经接近限量标准(50 mg/kg),Pb含量最高检测值达到204 mg/kg,是导致矿物源土壤调理剂不合格的主要原因。通过土壤调理剂主要原料的分类分析,发现导致Pb元素超标所用原料主要包括钾长石、牡蛎壳、钢渣、钼尾矿、磷矿石+碱渣等5种。因此,我国土壤调理剂产品中重金属元素情况总体处于相对安全的水平范围内,有机源土壤调理剂、化学源土壤调理剂和农林保水剂质量情况较好,而矿物源土壤调理剂中As、Pb、Cr元素存在一定质量问题,尤其是Pb元素质量问题突出。关于钾长石、牡蛎壳作为土壤调理剂原料农用,笔者认为应注意严格控制重金属元素含量,避免因原料引起产品重金属元素超标,而钢渣则建议慎重作为土壤调理剂原料使用。     

酸紫泥田连续5年单施碱性物料提升土壤有机碳活性

碱性物料连续施用对土壤有机碳库活性的影响仍有较大不确定性。选取了湖南省东部双季稻传统产区典型的酸紫泥田,应用大田成对比较试验,研究了有机、无机碱性物料(商品有机肥、生石灰、硅钙镁土壤调理剂)连续单施5年后,0～15 cm表土活性有机碳组分含量、胞外酶活性及其与土壤养分的关系。与对照相比,连续单施碱性物料处理,土壤粗颗粒有机碳(cPOC)、细颗粒有机碳(fPOC)和轻组有机碳(LFOC)含量分别提高57%～136%、27%～77%和51%～60%,也提高了土壤活性有机碳组分占总有机碳的比例(P < 0.05)。连续单施石灰、土壤调理剂,土壤中较稳定的钙键合态有机碳含量分别显著提高22%和34%,但连续单施有机肥,土壤β-葡萄糖苷酶(βG)、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性均显著降低约20%。土壤活性有机碳含量与总有机碳、速效养分含量显著相关。碱性物料连年施用提高了酸性水稻土有机碳水平和活性,有利于土壤碳吸存。水稻土POC和LFOC组分含量对碱性物料投入的响应敏感,可有效地指示水稻土有机碳库的早期变化。     

风沙土不同用量有机酸土壤调理剂应用效果综合评价

针对西北风沙土保水保肥能力差的问题,通过盆栽试验研究4个不同的有机酸土壤调理剂用量(0、20、40、60 g/kg)对西北障碍性土壤风沙土的水肥状况以及种植箭筈豌豆和玉米出苗率的影响,应用方差分析和主成分分析进行综合评价,为合理利用有机酸土壤调理剂改良风沙土理化性状提供理论基础。结果表明:施用有机酸土壤调理剂可以显著提高风沙土中有效态及全量氮、磷、钾养分含量以及有效养分占比。60 g/kg有机酸调理剂用量下种植箭筈豌豆和玉米,土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量较未施用处理分别提高167.01%、300.25%、74.32%和70.00%、212.84%、108.28%。作物生长期内水分蒸发散失量随着土壤调理剂用量的提升不断降低。调理剂用量60 g/kg时,种植箭筈豌豆和玉米的水分蒸发散失量较未施用调理剂处理分别显著下降22.43%和32.42%。但两种作物出苗率均随调理剂用量的提高呈现先升高后降低的趋势,且在调理剂用量为20 g/kg时达到峰值。土壤盐分测定结果也显示除钾、钙、镁离子等有益元素外,钠离子和氯离子也随着调理剂用量的提升显著提高,但全盐含量差异不显著。利用主成分分析对15个指标进行综合分析,结果表明随着有机酸土壤调理剂用量的提升,综合评分不断提高。因此,风沙土上调理剂的最佳用量为60 g/kg。     

生物有机类复合调理剂在设施叶菜障碍土壤上的应用效果

针对设施叶菜土壤次生盐渍化和酸化严重,研制生物有机类复合调理剂,并从改良土壤综合性状方面探明其改良机制,为研制生物有机类复合调理剂及其在设施障碍土壤中的应用提供技术支撑和科学依据。以植物源有机肥、生物炭和耐酸耐盐功能微生物为原料研制生物有机类复合调理剂1和调理剂2,市场购买生物有机类调理剂3,并以化肥处理为常规对照,在苏南苋菜和鸡毛菜大棚中进行小区试验。调理剂1和调理剂2降低了土壤铵态氮和硝态氮含量,降低了电导率7.2%～12.9%,并显著增加了产量11.7%～24.5%。调理剂3增加了土壤有效磷和速效钾含量,显著增加电导率9.8%～20.8%,降低了土壤pH值,增加1.8%苋菜产量,但减少3.0%鸡毛菜产量。土壤生物学性状方面,调理剂1和调理剂2能显著增加土壤酶活性和有益微生物数量及微生物活性和多样性,并增加7.8%～30.2%土壤细菌数量,减少8.0%～45.2%土壤真菌数量。调理剂3则对土壤酶活性和微生物数量影响不显著,但降低了微生物活性和多样性。统计分析显示,对于高养分酸化设施叶菜土壤,高生物活性调理剂1和调理剂2主要通过降低盐分含量和改善土壤生物学性状有效缓解连作障碍,进而达到增产。在盐渍化和养分过度积累的设施障碍土壤中,应施用养分适宜、生物活性高的有机类土壤调理剂。     

不同调理剂对酸性土壤降酸效果及大麦幼苗生长的影响

采用土壤培养及盆栽试验研究5种调理剂(生石灰、油菜秸秆、有机肥、钾硅肥、土壤改良剂,用量均为1.8 g/kg)对酸性土壤(pH值3.9)酸度指标和大麦幼苗生长的影响。土壤培养试验结果表明,施用生石灰、有机肥和钾硅肥均能明显提高土壤pH值,降低土壤交换性酸总量、交换性H+和交换性铝含量。其中以生石灰降酸效果最好,到培养第90 d,相比于对照处理提高了0.66个单位,土壤交换性铝含量减少了2.01 cmol/kg;其次是有机肥和钾硅肥处理,pH值较对照处理分别提高了0.14和0.15,土壤交换性铝含量分别降低了0.23和0.19cmol/kg;油菜秸秆和土壤改良剂处理从酸度指标来看,与对照并没有显著差异。大麦幼苗盆栽试验结果表明,与对照相比,生石灰、油菜秸秆、有机肥、钾硅肥和土壤改良剂处理的大麦幼苗地上部生物量分别增加71.5%、24.1%、27.6%、28.2%、24.7%,大麦株高、根长、根系总表面积和根系活力均显著高于对照处理,根系平均直径减少,有利于养分和水分的吸收。综合结果表明,不同类型的调理剂对酸性土壤的降酸效果不尽相同,其中以生石灰效果最好,秸秆处理尽管没有有效降低土壤酸度但仍可明显促进作物生长,因此也可用作酸性土壤的改良物质,在实际生产中应因地制宜应用各种调节物质来促进作物生长。     

不同改良剂对酸性烟田的改良效果及其对烤烟生长的影响

为比较碱渣、牡蛎粉和石灰对酸性烟田的改良效果及其对烤烟生长影响，本研究通过田间试验探究了三种改良剂对酸性烟田土壤酸度、烤烟产量与品质及经济效益影响。结果表明，三种改良剂施用均有效提高土壤pH，降低交换性酸和可溶性铝（Al）的含量，提升土壤交换性盐基阳离子含量。碱渣对土壤酸度的改良效果最佳，可使土壤pH提高0.38个单位，交换性酸和可溶性Al含量降低90.9%和39.8%。同时，碱渣处理中土壤交换性Ca2+和Mg2+含量分别增加了72.8%和91.9%。随着土壤性质的改善，三种改良剂均促进了烤烟的生长，提升了烟叶产量与内在品质。三种改良剂使烟叶产量增加6.0%~9.5%，上等烟比例提高4.0%~16.9%，产值增加11.7%~19.5%，净增收益增加4593.00~9270.30元/hm2，其中碱渣的增产增收幅度最大。此外，改良剂的施用优化了烤烟化学成分组成，其中牡蛎粉处理烟叶的品质最佳。总体看，利用碱渣改良酸性烟田具有广泛的应用前景，但在实际应用中，需注意控制碱渣Na和Cl元素含量。     

腐植酸土壤调理剂对酸化果园土壤理化性状及苹果产量和品质的影响

为研究不同类型土壤调理剂对酸化果园土壤的改良效果,本试验采用普通土壤调理剂和腐植酸土壤调理剂,设置普通土壤调理剂+常规施肥、腐植酸土壤调理剂+常规施肥、腐植酸土壤调理剂减量15%+常规施肥和等养分肥料+常规施肥4个处理,在胶东酸化果园进行了为期两年的试验。结果表明:施用2种土壤调理剂均能改善酸化土壤的理化性状。在土壤物理性状方面,与普通土壤调理剂相比,施用腐植酸土壤调理剂的土壤容重降低2.72%～4.76%,粉粒含量增加3.12%～5.28%,孔隙度提高1.74%～3.54%;在土壤化学性状方面,施用腐植酸土壤调理剂的土壤速效钾含量增加3.74%～10.57%,pH提高0.07～0.45个单位。施用2种土壤调理剂均能提高苹果产量,相比于普通土壤调理剂,施用全量腐植酸土壤调理剂可增产4.84%,减量15%施用仍增产2.87%,而二者间差异未达显著性水平。此外,连续两年施用腐植酸土壤调理剂可以改善苹果的品质,其中总糖含量提高9.35%～15.46%,糖酸比提高21.84%～46.58%。综上,胶东酸化果园(pH4.5)在常规施肥下配施腐植酸土壤调理剂1 275 kg/hm2可作为短期内改良酸化土壤、提高苹果产量和品质的有效途径。     

中国土壤环境监测装备领域专利情报分析

土壤环境动态数据可为农业可持续发展和环境管理决策提供科学依据。研发成本低、性能稳定且精度高的土壤监测装备是实现土壤数据快速获取的关键。基于incoPat科技创新情报平台,检索了2000年至2019年期间国内外土壤环境监测装备的专利产出,对专利申请数量、技术构成、区域分布、主要申请人、法律状态等方面进行了分析,以揭示中国土壤环境监测装备领域的研发状况、技术发展趋势和产学研合作情况。结果表明,近年来,中国土壤环境监测装备领域专利数量急剧增加;土壤监测指标从土壤肥力指标向污染物和生物监测指标拓展,结合现代信息技术等新兴技术发展智能化的原位监测装备正在发展,新的研发充分考虑了定性与定量的结合;我国在土壤环境监测装备领域的专利申请人多隶属高校和科研院所,企业参与度较低。综上,土壤污染物和生物指标的监测已成为焦点,生物和信息新技术成果正逐步引入土壤环境监测设备的开发;中国在土壤环境监测装备领域的产学研合作研发亟需加强。     

三种植物物料对两种茶园土壤酸度的改良效果

用室内培养实验研究了稻草、花生秸秆和紫云英在 5、10 和 20 g/kg 的加入量水平下对茶园黄棕壤和茶园红壤酸度的改良效果.结果表明:除了黄棕壤加入紫云英处理会降低土壤的 pH 外,其余所有加入植物物料的处理均使土壤 pH 有不同程度的增加,使土壤交换性酸和交换性Al的数量减小,使土壤交换性盐基阳离子和盐基饱和度增加.有机物料对土壤酸度的改良效果与有机物料灰化碱和N含量有关,灰化碱和有机N的矿化使土壤 pH 升高,NH4+-N的硝化使土壤 pH 降低.3种植物物料中花生秸秆对土壤酸度的改良效果优于紫云英和稻草.加入植物物料使红壤中有毒形态Al的浓度显著减小,说明植物物料能够缓解红壤中Al对植物的毒害.     

Acid Rain 2000±1000

This essay will be not so much concerned with temporal changes in acid rain as the intellectual thinking that has surrounded it. The span of this interest will extend from the historic past to an imagined future, in an account that will look at the origins of ideas and potential futures within a number of themes rather attempt a linear chronology. From the scientific perspective, I wish to consider the notions of composition, acidity and neutralization within the atmosphere. The effects on health, vegetation, fauna, soil, ecosystems and built environments need to be treated across increasingly long time spans. The popular perceptions of acid rain have changed and influenced public interest, education and activism. The written account here derives from a heavily illustrated talk given in Tsukuba at Acid Rain 2000. The pictorial materials cannot readily be reproduced as text, so I have tried to capture the spirit of that presentation rather than its exact content.     

土壤调理剂界面改性对黄灌区盐碱离子迁移特性的影响

[目的] 通过调理剂进行亲水和疏水处理,探究调理剂不同界面特性对黄灌区土壤水盐运移规律的影响,揭示粉煤灰基土壤调理剂对盐碱地的改良机理,为不同类型盐碱地改良提供科学参考。[方法] 以宁夏回族自治区苏打盐碱土为例,设置土柱试验探究调理剂改性前后土壤中不同盐离子在空间上的运移规律。[结果] 添加未改性调理剂、亲水改性调理剂、疏水改性调理剂后,表层脱盐率分别为79.72%,59.91%和84.79%,远高于未加调理剂的12.64%。较添加未改性调理剂组相比,亲水性处理组含水量提高6.59%,全盐量提高了47.13%;疏水性处理组土壤含水量降低了0.67%,全盐量降低了25.22%;pH值分别从10.5降低至8.08,8.71;表层Na⁺含量分别降低10.39%和30.46%,K⁺含量分别降低10.22%和45.93%。[结论] 调理剂的界面特性可显著影响土壤中水盐运移。疏水处理更能提升调理剂对盐碱地的改良效果,强化盐分随土壤水的下渗对盐碱地改良更为重要。     

Interactions of humic substances with allophanic compounds

Abstract

Organic matter from two Chilean Andisols, Vilcun and Osorno soils, were extracted and fractionated into humic (HA) and fulvic acids (FA). Humic acid were chemically characterized and their molecular weight (MW) distribution was obtained by gel permeation chromatography. The HA from the Vilcun soil had a lower MW than the HA from the Osorno soil and consequently had a higher acidity. Humic acid were used to coat synthetic allophanic materials which carried ferrihydrite coatings. The isoelectric point (IEP) of the synthetic allophanic materials was reduced from 8.6 to near 3.0 and surface area was reduced from 450 m²/g to 120 m²/g depending on the HA level. The surface pKa values showed that the HA buffer capacity generally reduced the surface acidity of allophahic materials, but the HA from the Vilcun soil at a higher HA level which slightly increased the surface acidity due to an observed lower condensation degree. Phosphate (P) adsorption capacity was reduced to a greater degree in the HA from the Osomo soil model than in the HA Vilcun one, indicating a positive correlation with surface acidity. The differential isosteric heat of P adsorption (?H) showed similar energy sites at lower P adsorbed levels in the Osorno and Vilcun soil models, but that with over 40% surface coverage, the Vilcun soil model had higher energetic reaction than the Osorno one.     

Effect of additions of brown coal and peat on soil solution composition and root growth in acid soil from wheatbelt of western Australia

Abstract

Additions of several categories of organic materials including fresh plant materials, compost, manure, coal derived products, and peat have been shown to ameliorate soil acidity. The main effect is increased soil pH and the corresponding decrease in soil solution and exchangeable aluminum (Al). The organic matter addition is expected to decrease the solubility of soil aluminum so that lower activities are maintained at a given pH value, but this effect has not been tested. Aluminum solubility was investigated after addition of brown coal and peat to an acid soil. Root length was used as a bioassay for the acid ameliorating properties of the organic materials. Addition to soil of brown coal and peat resulted in changes in Al activity in the soil solution. The negative log of Al activity (pAl) was directly proportional to the soil solution pH. A single pAl‐pH line could describe the control, calcium chloride and organically treated soil samples. This line was parallel to that of gibbsite. The intercept was greater suggesting undersaturation with respect to that mineral. The coal and peat applied at the rate of 1 and 2% had little effect on the solubility of soil Al. Any decrease in Al activity was solely dependent on increased soil pH. Relative root length was inversely related to Al activity. This relationship was improved by including base cations in the index of Al phytotoxicity. This index could provide the basis for evaluating the value of brown coal and peat in ameliorating soil acidity.