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石膏在土壤改良中的应用

来源:磊鑫石膏 发布时间:2016-02-03 09:12:55 点击次数:960次

露地进行保护地生产后,土壤的养分状况发生好转,供肥能力提高,但是由于化肥的过量使用、频繁的大水漫灌,以及保护地内缺少夏季雨水淋洗且蒸发强烈等原因,保护地多年种植后土壤容易产生盐害问题[1]。石膏化学方法是在土壤改良上的方法之一,此方法在土壤改良中很多农业专家都进行过大量的研究工作,肯定了石膏对土壤改良的效果,并被广泛的应用。

1.石膏在盐碱土改良中的应用

1.1石膏在盐碱土改良中原理

对作物而言,盐碱成分的危害主要是生理性干旱,因而地上部植株表现出一些诸如黄化、僵化、卷叶、叶缘枯死等现象[1]。主要是钠、钾离子等土壤盐分对植物的渗透胁迫和离子毒害[2]两方面的作用。

石膏施用土壤主要通过化学反应代换土壤交换性钠离子,使钠质亲水胶体变为钙质疏水胶体,但其局限性在于虽然减少了交换性钠离子,改善了土壤结构,但却使土壤溶液中可溶性离子增加[1]

石膏改良盐碱土壤的化学原理[3]

① 在盐碱土壤中使用石膏初期反应为:

Na2CO3+CaSO4 = CaCO3+Na2SO4 1

2NaHCO3+CaSO4 = Ca(HCO3)2+Na2SO4 2

Mg(HCO3)2+CaSO4 = MgSO4+Ca(HCO3)2 3

)Mg+CaSO4 = )Ca+MgSO4 4

MgSO4+Na2CO3 = Na2SO4+MgCO3 (5)

MgSO4+2NaHCO3 = Mg(HCO3)2+NaSO4 (6)

② 土壤中盐离子被钙离子交换,土壤盐碱化程度降低的第二阶段:

CaCO3+)Na2 = )Ca+Na2CO3 (7)

CaCO3+CO2+H2O = Ca(HCO3)2 (8)

Ca(HCO3)2+)Na2 = )Ca+2NaHCO3 (9)

上述两个阶段的反应可简写为:土)Na2+CaSO4 = )Ca+Na2S04 10

③ 石膏改良土壤的年限使用限制的,随时间的推移而发生脱碱化,反应如下:

Na2SO4+)Ca = )Na2+CaSO4 11

1.2石膏在土壤改良中的应用和效果

石膏对土壤的改良作用在于降低土壤pH值、碱化度、及土壤的容重与坚实度,提高了土壤的渗透速度、孔隙度及脱盐率[4]。石膏改良土壤使用方法已有相当的研究,前人改良碱化土壤过程中,多以20cm土层作为计划改良层,并以此计算石膏的需求量,但是20cm的计划改良层即使是改良彻底,也会出现反盐碱化现象[5]。更有效地使用方法是0cm—20cm 的土层为石膏混合层,20cm—60cm 为石膏非混合层作为计划改良层时改良效果和经济效益最好。

2.石膏在酸性土壤改良中的应用

酸性底土主要为自然风化的过程和认为因素,即大量酸性肥料的施用所形成。在热带或副热带地区,底土常发生下列问题,包括:(1)铝的毒性和钙含量的不足;(2)土壤强度大;(3)机械抗阻强。一般改良酸性剖面的方法,包括(1)施用石灰材质:由于石灰材质在土壤剖面中垂直移动很慢,故表面施用石灰在改良底土的效果并不大;(2)施用石膏质材:施用石膏可增加底土之交换性钙含量和减少铝的饱和度,但对改善土壤pH的效果并不显著;(3)施用有机质材:可增加酸性底土交换性钙和减轻铝饱和的程度,但其效应与有机酸的种类有关[6]

石灰(碳酸钙)的溶解度小向下的迁移率低,所以只对土壤10cm—20cmpH有提升的能力,也一定程度的降低该土层的交换性铝的含量;石膏的溶解度较石灰大,其对20cm—50cm的土层中的pH影响不大但对交换性铝的含量降低有作用,其作用机制主要为:(1)石膏中的钙移动较石灰快,因此可借钙置换底土胶体上的毒性铝;(2)石膏中的SO42-与底土中Al3+形成毒性较低的AlSO42-,降低Al3+活性;(3)酸性土壤中富含之三氧化二物与石膏之配位基交换而释出氢氧根离子,与底土中铝产生沉淀;(4)往下移动并淋洗溶液铝;(5)形成Al-OH-SO4,矿物沉淀[6]3.不同石膏在土壤改良中的应用

应用于土壤改良的石膏主要有天然石膏和化学石膏,在化学石膏中研究应用较多的是脱硫石膏。天然石膏的主要组成是80%-90%的二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)、其它成分为碳酸钙、二氧化硅等粘土类矿物;脱硫石膏是烟气脱硫过程中生产的副产物[7],含有90%以上的二水硫酸钙,含有少量的碳酸钙颗粒。因为脱硫石膏是工业副产物影响其应用的主要是其重金属含量的多少,其中的AsAgBaCdCrPbHgSe Ni含量检测符合相应的标准才能使用,其实使用的安全性没有天然石膏高。

4. 石膏在土壤改良中应用的注意

在盐碱土壤改良中施用石膏的量应根据20cm—60cm中交换性盐离子(Na+K+Mg2+)的含量来计算施用石膏的量,20cm上的土层应与石膏相混合,60cm下的土层可将石膏面铺于20cm土层。待石膏与土壤中盐离子交换后,用水淋洗土壤使交换下的盐离子随水流失,可以得到更好的抑盐效果。石膏改良土壤的效果只是暂时的,不能持久。不改变保护土地的生产方式,石膏改良后的除盐效果一般只能持续3年左右[1]。因此,在生产上应利用石膏改土后土壤碱化程度降低的一段有利时机,在今后的生产上避免或减缓盐碱化的发生,通过改变过量使用化肥、改变传统漫灌方式等不合理生产方式,以消除或减少土壤盐碱化因素[8]

由于石膏在酸性土壤中改良的原理,在改良酸性土壤时石膏与碳酸钙和其它有机质材联合使用的改良效果好。同样当石膏大量施用于强酸性土壤,配合适当的淋洗,则交换性铝壳大量被移除与淋洗液中,进而改善土壤酸性[6]

参考文献:

[1] 杜兴臣,杨明凯,关发春.保护的盐碱化土壤石膏改良的应用技术[J].黑龙江农业科学,2008,(5):70—71.

[2] 吴保庆.脱硫石膏对滨海退化湿地土壤理化性质及植物抗逆性影响研究[M].山东师范大学,2008:7.

[3] 赵锦慧,乌力根,红梅,等.石膏改良碱化土壤中发生的化学反应的初步研究[J].土壤学报,2004,413):484-488.

[4] 杨全刚.改良剂组合对盐碱土改良机理及对植物耐盐性影响的研究[M].山东农业大学,20047.

[5] 吕二福良,乌力更.石膏不同施用方法改良碱化土壤效果浅析[J].内蒙古农业大学学报,2003,244130—133.

[6] 陈仁炫,徐琳媛.质材之添加对强酸性土壤剖面酸性及钙和钾有效性的改良效应[J].面向农业与环境的土壤科学:182—193.

[7] 耿春女,钱华,李小平,等.脱硫石膏农业利用研究进展与展望[J].环境污染治理技术与设备,2006712):15—19.

[8] 朱娱,李培樱,杨明凯.化学改良方法在温室盐碱化土壤上的应用[J].北方园艺,20087):85—86 .

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