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關鍵詞 鹽堿土壤;改良;技術措施;酸性肥料;水旱輪作
中圖分類號 S156.4 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739(2014)07-0261-01
長嶺縣位于吉林省西部,土地肥沃,盛產玉米、大豆、葵花、高粱、馬鈴薯、辣椒、西瓜等。長嶺縣在吉林省糧食生產中占有重要地位,是全國商品糧生產基地縣、吉林省玉米出口基地縣和全國油料生產重點縣。影響長嶺縣農作物產量提高的主要因素是土質因素。長嶺縣土質以鹽堿土為主,嚴重制約著農業產業結構的調整。如何改良土壤、降低土壤鹽堿性,提高農作物的產量和品質是擺在農業科技工作者面前的首要任務。
1 施用酸性或生理酸性肥料,定向中和土壤堿性
1.1 硫酸銨
硫酸銨水溶液呈微酸性,其溶解于土壤溶液中,解離成銨離子(NH4+)和硫酸根離子(SO42-),由于作物的選擇性吸收,吸收的銨離子多于硫酸根離子,土壤中殘留的硫酸根離子與氫離子結合,使土壤變酸,稱之為生理酸性。因此,硫酸銨為生理酸性肥料。硫酸銨適用于一般土壤和各類作物,可作基肥、種肥和追肥。在硫銨數量較少的情況下,最好用作追肥和種肥。硫酸銨施在堿性土壤上可以降低土壤的鹽堿性,起到改良土壤的作用。
1.2 過磷酸鈣
過磷酸鈣又叫過石或普鈣,一般為灰白色粉末狀或顆粒狀,屬速效性磷肥。產品中因含有游離酸而呈酸性。過磷酸鈣施在堿性土壤中的效果比施在沙性土壤中效果好。
1.3 硫酸鉀
硫酸鉀易溶于水,屬速效性鉀肥,其吸濕性小,不易結塊,物理性狀優于氯化鉀,為生理酸性肥料。硫酸鉀可作基肥、追肥、種肥和葉面追肥。作基肥應采取深施覆土,能減少鉀的晶格固定,提高其利用率。作追肥一般采用條施或穴施,集中施到作物根系密集的濕土層。硫酸鉀盡量施在輕堿地和二洼地上,效果明顯。
2 增施有機肥,增強土壤親和性能
2.1 有機肥的作用
腐熟的糞肥、泥炭、鋸木屑等有機肥含有多種養分供作物吸收,除了含有氮、磷、鉀,還含有氨基酸、糖類和脂肪等,是作物營養的重要來源。增施有機肥可增強地力、培肥土壤。有機肥中的腐殖酸對增加土壤有機質含量、改善土壤結構、保肥保水有重要作用。有機肥和化肥配合施用,可以提高化肥的利用率,消除化肥的不良影響[1-2]。施用有機肥都有不同程度的增產效果,特別是有機肥與無機肥配合施用,增產效果更加明顯。有機肥還能改善產品的品種,例如蔬菜上施用有機肥,可增加維生素的含量,而且口感好。充分利用有機肥可減少化肥用量和生產化肥所需能源,減少環境污染。
2.2 有機肥的施用方法
有機肥必須經過充分腐熟。家畜糞便含有大量尿酸,會造成燒種、燒苗、熏葉,同時含有大量蟲卵、霉菌,如不腐熟會對作物造成傷害。多施有機肥,使土壤具有更強的緩沖性能,有機肥在土壤中分解產生有機酸,也能一定程度降低土壤堿性。應用堿性土壤改良劑,其組成主要包括石膏、尿素等。這種利用作物秸稈混合石膏等,將化學改良與物理改良相結合的方法,能從根本上改善土壤板結,效果顯著[3]。
3 施用腐殖酸類肥料,調節土壤的酸堿度
3.1 腐植酸肥料的作用
一是營養全面。缺啥補啥,螯合肥添加了35%的經螯合反應后的鈣、硫、鎂、鐵、鋅、硼等中微量元素,能直接被作物吸收。二是緩釋控釋。腐植酸肥料添加了脲酶抑制劑和聚合氨基酸,是一種集有機肥的優點和控釋肥的高效于一體的螯合型控釋肥料,對氮肥具有緩釋、控釋作用。三是提高肥效。螯合肥能促進農作物的光合作用和各種養分的互補,促進根系發育,提高植物對各種養分的均衡吸收能力,使氮、磷、鉀綜合利用率提高20%~35%。
3.2 黃腐酸鉀的應用
黃腐酸鉀是腐植酸肥料之一。含微量元素、稀土元素、植物生長調節劑、病毒抑制劑等多種營養成分,使養分更充足、補給更合理,從而避免了作物因缺少元素而造成的各種生理性病害的發生,使作物株型更旺盛、葉色更濃綠、抗倒伏能力更強[4-5]。黃腐酸鉀能及時補充土壤中所流失的養分,使土壤活化、具有生命力,減少了土壤養分被過度吸收引起的重茬病害,產品完全可以代替含量相同的硫酸鉀、氯化鉀及硫酸鉀鎂,而且天然、環保。現在國內天然礦物質黃腐酸鉀以歐華化工生產的最為優質。
4 水旱輪作,有效改良鹽堿地
水稻種植是改良鹽堿地的一個有效途徑。特別是把種稻與水旱輪作結合起來,其增產改土效果更為顯著。這項措施對于把水源較好地區的鹽堿地建設成為高產穩產農田起了很大作用[6]。近幾年來,長嶺縣在澇洼嚴重的幾個鄉鎮進行試點,效果較好。在學習、總結、推廣水旱輪作、以水治堿的過程中積累了寶貴的經驗,今后可在全縣大力推廣。
5 種植耐鹽堿作物
種植耐鹽堿作物,如棉花、豆科作物、麻類、地下結實作(下轉第263頁)
(上接第261頁)
物、麥類等,邊利用邊改造。對于鹽堿性特別嚴重的部分鄉鎮,水源條件不足。土壤改良也是一個長期的過程,不能急于求成,在推廣種植耐鹽堿作物的同時積極開展秸稈還田,實現邊種植邊改良。
6 參考文獻
[1] 楊毅.常見作物病蟲害防治[M].北京:北京化學工業出版社,2008.
[2] 徐映明.農藥施用技術問答[M].北京:北京化學工業出版社,2009.
[3] 劉俊峰,侯俊奎.粘土地免耕栽培技術[J].華北農業報,2003(5):56-57.
[4] 熱汗古麗?阿不拉.新疆鹽堿棉田的改良與施肥[J].現代農業科技,2008(8):157.
【關鍵詞】:土壤改良 措施
中圖分類號:S2 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914x(2014)26-01-01
1.土壤改良的階段
土壤改良工作一般根據各地的自然條件、經濟條件,因地制宜地制定切實可行的規劃,逐步實施,以達到有效地改善土壤生產性狀和環境條件的目的。土壤改良過程共分兩個階段:
①保土階段,采取工程或生物措施,使土壤流失量控制在容許流失量范圍內。如果土壤流失量得不到控制,土壤改良亦無法進行。對于耕作土壤,首先要進行農田基本建設。
②改土階段。其目的是增加土壤有機質和養分含量,改良土壤性狀,提高土壤肥力。改土措施主要是種植豆科綠肥或多施農家肥。當土壤過砂或過黏時,可采用砂黏互摻的辦法。。
2.土壤改良的意義
(1)苗木培育周期長,而且是全株利用,土壤養分消耗大,需要通過土壤改良來補充。
(2)育苗活動及土壤天然缺陷產生的土壤養分不足和結構不良,需要通過土壤改良來調節。
(3)樹木正常生長所需要的有益生物,苗圃中常缺乏,需要人工添加。
(4)合理施肥可以有效調節土壤肥力,有效促進苗木產量和質量的提高。
3.土壤改良的幾點措施
3.1合理使用化肥
根據農作物的目標產量和土壤養分的測定值,確定施肥量、施肥種類、施肥時期等,這樣有利于土壤養分的平衡供應,以避免盲目施肥,減少浪費,減少對環境的污染;化肥應與有機肥合理混用,在肥效上達到互補,提高肥料利用率,改善土壤結構,防止土壤板結;由于微生物肥料具有無污染、提高作物品質、改良土壤、增加土壤肥力等優點,應大力推廣和施用,從而減少對化肥的需用量;施用長效氮肥和氮抑制劑。長效氮肥由于供氮比較緩慢,不會造成土壤中無機氮素的快速升高,使施氮周期符合作物需肥規律,尤其在蔬菜作物上可大大降低硝酸鹽的累積和施用次數,經濟效益顯著。氮抑制劑是一種可使有效氮緩慢釋放的化學品,如氮吡啉、雙氫胺等,可顯著減少蔬菜中硝酸鹽含量,從而改善其品質。
3.2施用土壤調理劑和新型植物生長素
農藥在作物體內殘留問題,已引起人們的高度重視。減少農藥用量,首先選擇施用免深耕土壤調理劑。該劑是一種生物化學制劑,對作物無毒、無副作用,可打破土壤板結、疏松土壤、提高土壤透氣性、促進土壤微生物活性、增強土壤肥水滲透力、減少病蟲害發生,從而減少農藥的用量。在保護地蔬菜生產的中、后期,由于大水漫灌、人工踩踏等原因而發生土壤板結,極不利于根系對水分、營養的吸收。因此,該調理劑尤其適用于保護地蔬菜生產。其次施用一些新型植物生長素來增加作物的抗逆、抗病性能,從而減少農藥在土壤中的殘留,以達到改善作物品質的目的。
3.3推廣應用可降解農用地膜
自覺清除農田殘膜,把收集到的廢膜統一進行合理的回收利用,同時減少有毒農膜的購買使用,可用黑色藥膜或黑色可降解膜。
3.4采用微灌工程合理灌溉
目前微灌形式有滴灌、滲灌、微噴和涌泉灌4種。在保護地生產中,應根據不同作物選擇與之適應的微灌方式。
3.5施用充分腐熟的有機肥
未腐熟或腐熟不夠的有機肥,由于碳氮比(C/N)過高,土壤微生物難以分解,作物很難利用,而且新鮮的禽畜糞含鹽較高,作物不但不吸收,還容易加劇地下害蟲的為害。腐熟的有機肥是一種養分較齊全的肥料,大量施用可改善土壤的理化性狀,具有改良土壤、培肥地力的作用,有益保護地蔬菜生產。
4.土壤改良的具體方法
4.1酸性土壤改良方法
使用石灰中和酸性,每畝每次施40~50千克石灰,以后每次施用量減少1/2,直至改造為中性或微酸性土壤。施綠肥,增加土中有機質,達到改善土壤酸性的效果。增加灌溉次數(水田可串灌),沖淡酸性對作物的危害。種植耐酸作物,如油菜、水稻、茶、桑、紅苕、果樹等,邊利用邊改造。增施堿性肥料,如碳酸氫銨、氨水、石灰氮、鈣鎂磷肥、磷礦石粉、草木灰等,對提高作物產量有好處。
4.2堿性土壤改良方法
所謂鹽堿土也叫鹽漬土,是指土壤中含有過量可溶性鹽類的土地,包括鹽土和堿土兩種性質不同的土壤。所謂鹽土,主要是指土壤內含有過量水溶性鹽分的土壤,多屬中性鹽,呈堿性反應,pH值在7―8之間。因此,我們應使用酸性肥料,如硫酸銨、硝酸銨、氯化銨、過磷酸鈣、磷酸二氫鉀、硫酸鉀等,定向中和堿性。種植耐堿作物,如棉花、豆科作物、麻類、地下結實作物、麥類等,邊利用邊改造。加深耕層,三溝配套,降低水位,逐年洗堿(鹽)。多施農家肥,改良土壤,培肥地力,增強土壤的親和性能。
4.3黏性土壤改良方法
摻沙質土,改善土壤耕作性。經常清理三溝,增加土壤通透性,協調水、肥、氣、熱、菌的矛盾。多施有機肥料,促進土壤團粒結構形成。勤中耕松土,加速肥料的分解釋放能力,為作物幼苗及時供給有效養分。
4.4沙質土壤改良方法
砂性重的土壤一般表現為過分疏松,漏水漏肥,有機質缺乏,蒸發量大,保溫性能低,肥勁短,后期易脫肥。一是大量施用有機肥料。這是改良砂質土壤的最有效方法即把各種廄肥,堆肥在春耕或秋耕時翻入土中,由于有機質的緩沖作用,可以適當多施可溶性化學肥料,尤其是銨態氮肥和磷肥能夠保存在土中不流失。二是大量施用河泥、塘泥,這也是改良砂土的好方法。如果每年能每畝施河泥4~10噸。結合耕作,增施有機肥,使肥土相融:由于在日光溫室新建過程中富含有機質的表層土大多被取走,故此新建溫室首要的問題是增加土壤中的有機質含量。土壤有機質具有提供作物所需要的養分和提高養分的有效性,改善土壤的理化性狀,增強土壤的保肥性能和緩沖性能的作用。幾年后土壤肥力必然能大幅度提高,過度疏松漏水,漏肥的情況將有改善。三是在兩季作物間隔的空余季節,種植豆類科蔬菜,間作、輪作,以增加土壤中的腐殖質和氮素肥料。四是對砂層較薄的土壤可以深秋壓砂,使底層的粘土與砂土摻合,以降低其砂性。
4.5冷涼土壤改良方法
增施農家肥,改善土壤結構。三溝配套,降低水位,排明水、濾暗漬,經常中耕破板(水田則泥腳薅草),提高土溫。.多施磷鉀肥(因冷浸田多缺有效磷肥)和暖性肥(如牛馬騾糞、渣肥、火糞土、稻草及作物莖葉等),促根壯稈奪高產。水旱輪作(3~5年輪換1次),減少病、蟲、草害。
4.6瘦土壤改良方法
種植豆科或綠肥作物,提高土壤含氮量,如紅花草子、箭舌豌豆、草木樨、黃花苜蓿、檉麻、蠶豆、油菜等。增施氮素含量高的肥料,如尿素、硝酸銨、硫酸銨、氯化銨等,提高土壤肥力。逐年加深耕層,促進土壤熟化,同時施足農家肥料作底肥,則改造力度更大,效果更好。清除土中的砂礫石塊,減少“吊氣”死苗,確保密度和穩產。
參考文獻:
[1]周家成.關于對苗圃土壤改良的思考[J].農業與技術.2013.07.
[2]申鳴,方亮.鹽堿地不同措施的改良效果及樹木存活率比較[J].中國園藝文摘.2013.06.
關鍵詞:移栽 成活率 技術措施
苗木移植成活率是評價綠化工程成敗的重要指標。經常因為移植技術不到位而使苗木“假活”直至枯死,嚴重損害景觀效益和經濟利益,浪費大量的人力、物力和財力。為提高苗木移植成活率,必須嚴格規范苗木移植各重點環節的技術措施。
一、苗木移栽前準備
規劃先行,落實責任,嚴格按照規劃要求的數量和規格選苗、定苗,并落實到人。為了保證苗木成活,避免疏漏,分工具體,要明確責任,層層落實,將任務落實到每一個環節,每一個人,形成一條線管理。任何環節出現問題,都能找到責任人,確保移植苗木成活率。
二、整地及土壤改良
城鎮建設中,殘留較多的建筑垃圾和生活垃圾,甚至有些施工單位就地挖坑將建筑垃圾掩埋。在整地時一定要全面清除,并按標高整地,避免對掩埋的垃圾不清除,致使綠地長期澆水造成地基塌陷。整地深度一般不得低于40cm,原為耕地的可酌情考慮。深翻的土壤可用50%多菌靈可濕性粉劑拌入土中消毒,或通過太陽照射消毒使土質疏松。
一般樹種都是喜酸性植物,若遇堿性土壤,可用硫酸亞鐵進行改良;若遇喜堿性植物,可用石灰改良酸性土壤。
三、移植時間
在無特殊要求的前提下,移栽苗木一般應選擇停止生長,處于休眠狀態至萌動前這一時期進行。反季節移植苗木的,要對移植苗木加以特殊管護。
四、苗木起挖
苗木起挖的時間及數量要視移植苗木的準備情況和天氣狀況等適當確定。盡量做到當天挖、當天運、當天栽,縮短土球或根系暴露在外的時間;移植苗木應盡量選擇假植苗或袋苗,少用或不用地栽苗和裸根苗;選擇抽枝力、成枝力快的苗木和主側根、毛細根發達的苗木;選擇有標記無病蟲害的苗木。
開挖前在保證苗木樹形的前提下,大致要疏剪、縮剪苗木枝條,主要剪除徒長枝、過密枝、重疊枝和交叉枝;對根部進行修剪時,將劈裂根、病蟲根、過長根剪除,保持地上地下生長平衡。如落葉喬木的主枝可剪取枝條的1/5~2/3;有頂芽的喬木應保留頂芽,只能疏剪、不能回縮;常綠針葉樹只剪除病蟲枝、枯死枝、衰弱枝、過密枝和下垂枝;灌木主枝短截不超過1/2;行道樹的苗木按定干要求縮剪,剪口封漆。
苗木土球的大小要根據苗木的胸徑確定,一般是土球直徑為苗木胸徑的8~10倍。土球要光滑,包裝嚴實,嚴禁松散脫落,對于大的根要用手鋸鋸斷,不能用鐵锨硬性處理,以免弄壞土球傷及根系。
五、苗木運輸
苗木在裝車時應輕拿輕放,不得損傷苗木和人為造成散球。人力搬不動的土球必須用吊車起吊,起吊時應用網兜,不得用繩索綁縛樹干起吊,起吊超過1t的大型土球,應在樹干綁縛處纏裹草繩或麻袋等,吊索應用帆布袋吊起,并把握好重心,輕吊輕放,土球朝向車頭方向,樹冠朝向車尾方向擺放整齊。對于裸根苗木運輸,根部應蘸0.5%尿素漿,保持根系濕潤,裝好后上蓋蓬布綁扎結實。
六、定植
苗木運到移植現場后,一定要精心組織,科學種植,精細管護,嚴把質量。裸根苗應當天種植,確實種不完的苗木應及時進行假植澆水保濕。帶土球的苗木卸苗和裝苗同樣應輕拿輕放,利用吊車一次性放入樹坑中。最好隨起隨栽,不能立即栽植的應適當灑水保持土球和枝條濕潤。
樹坑要規范,提前挖好,規格80cm×80cm,上下大小一致,帶土球的樹坑寬和深應比土球大20~50cm。樹坑底部應回填適量好土,土壤干燥時應提前用水浸坑,使苗木種植后有水分吸收。
種植前必須檢查苗木,發現有機械損傷的應及時處理,栽植時深淺適宜,一般比苗木原地徑深栽5~10cm。常綠樹帶土球栽植深淺一樣,栽前剪除土球上包裝物或綁扎繩,以利根系和土壤結合生根,樹干基部多堆土,使土球穩固不動搖,過高的樹要用支架穩固,隨后做好護欄。
七、苗木管理
1、澆水
苗木移栽前澆水,樹坑澆滿水,切忌澆半坑水,若發現水下漏,應及時填土,直到土不再下沉為止,否則根系懸空透氣與土壤結合不上,導致苗木死亡。栽植后3d內再澆第2次透水,10d內澆第3次透水,以后澆水次數視天氣、土壤和樹種等情況而定,每次澆水都要培土、處理裂縫和做護欄。
2、適量施肥
施肥以有機肥為主,有機肥與無機肥配合施用,每坑施農家肥10~20kg、磷酸二銨200~300g、碳銨200g。
3、撒生根粉
移栽前根系蘸生根粉,或撒生根粉,以提高苗木成活率。
4、覆膜
在有條件的地方,苗木移栽好后最好覆膜,以起到保濕、保溫的作用。
5、苗木后期管護
俗話說“三分造,七分管”,苗木移栽結束后,苗木的后期管護也不能忽視,特別是第1年管護,要落實到專人加強監督檢查,保證苗木旺盛生長,并做到以下幾點:
(1)用手輕推樹干,看苗木根系與土壤是否結合良好,若有明顯的裂縫或松動,則說明栽植不到位,應及時補救。
(2)觀察樹坑。土壤疏松有利于根系的萌發,為此,一方面看樹坑有無積水,另一方面看澆水后是否松土、有無裂縫要處理。
(3)觀察苗木是否栽植到位。若根系在外,會造成苗木死亡,應及時重栽。
(4)觀察大樹支架是否穩固,以免風吹擺動使根系不能與土壤很好地結合,導致死亡。
(5)觀察新萌發幼芽長勢,看葉片是否有卷曲、枯萎或非正常落葉的現象。
關鍵詞:生物炭;性質;酸性土壤;改良機制
中圖分類號:X71;S156.6 文獻標識碼:A 文章編號: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熱帶和亞熱帶地區,土壤酸化會直接導致耕地土壤理化性質變差,并打破原有的適宜作物生長的土壤生態環境條件,使土壤pH下降,導致土壤中有效硼、鉬等含量下降,而土壤中有效鐵、鋁、錳等含量增加,使作物產生錳、鋁中毒等,進而導致土壤中鈣、鎂等元素的缺乏,使作物生長發育不良,產量和品質下降[1]。鋁毒和土壤肥力低是酸性土壤限制作物生長的兩個重要因素[2]。為改善土壤酸性和提高作物產量,石灰曾被廣泛運用,但是石灰應用有很多限制條件,作用不長久并易產生負面效應[3]。
近年來人們對生物炭的研究愈來愈多,其作為土壤改良劑、肥料緩釋載體及碳封存劑備受重視。生物炭添加到土壤中能改善土壤理化性質,影響土壤肥力。筆者主要對生物炭的性質及其對酸性土壤的改良進行了闡述,并對其今后的研究方向進行了展望。
1 生物炭及其性質
生物炭最早起源于巴西亞馬遜流域,它是古代人們在發展熱帶酸性土壤農業管理實踐中創造出的人工土壤[4]。早期的歐洲殖民者將這種土稱為黑土,其上部的富碳層厚達35 cm,含有大量生物來源的黑炭,這與周邊棕紅色的氧化土有明顯區別。現代科學家從這種土壤性質出發,希望能夠通過類似古人的管理理念在貧瘠土壤上培育出高碳庫的土壤[5]。黑土中的關鍵成分是炭,也稱為生物炭,它是作物秸稈等有機物質及其衍生物在限制供氧的條件下加熱而成的。
1.1 生物炭的制備
生物質原料在裂解爐限氧的環境條件下燃燒發生裂解反應,產生的煙氣在真空泵的抽引下經過冷卻分離設備除了可以得到生物油、木醋液和可燃氣體3種產品外,其裂解反應的剩余物質就是生物炭[6]。制得生物炭的性質取決于制備生物炭的材料和制備條件如溫度、氧氣含量和時間等[7,8]。而生物炭的產量則取決于高溫分解過程的快慢。快速高溫分解能夠得到20%的生物炭、20%的合成氣和60%的生物油,而慢速高溫分解可以產生50%的生物炭和少量的油[9]。
1.2 生物炭的性質及其應用
生物炭的功能主要決定于其理化性質。而生物炭的理化性質又決定于制備生物炭的材料和制備條件如溫度、氧氣含量和時間等[7,8]。因此,制備生物炭的原料不同,制備條件的差異導致獲得的生物炭的性質也存在很大差異。
生物炭含有一定量的堿性物質,一般呈堿性。研究發現生物炭表面的有機官能團和生物炭中的碳酸鹽是堿的主要存在形態,碳酸鹽對生物炭堿的貢獻隨制備溫度的升高而增加,有機官能團的貢獻呈相反的趨勢[10]。X射線衍射圖譜和生物炭中碳酸鹽的量表明在較高溫度條件下制備生物炭時,碳酸鹽是生物炭中堿性物質的主要存在形式。紅外光聲光譜和Zeta電位則表明生物炭有豐富的含氧官能團[11]。
生物炭主要由芳香烴和單質碳或具有石墨結構的碳組成,含有60%以上的碳元素[12],具有高度羧酸酯化和芳香化結構[13],使其與其他任何形式的有機碳相比都具有更高的生物化學和熱穩定性[14],可用于碳的封存固定。此外,生物炭可溶性極低,擁有較大的孔隙度和比表面積[15]。這些基本性質使其具備了吸附能力、抗氧化能力和抗生物分解能力強的特性,可廣泛應用于農業、工業、能源、環境等領域[12]。
2 生物炭與酸性土壤的改良
2.1 土壤酸化及其改良方法
土壤酸化是指土壤中氫離子增加的過程或者說是土壤酸度由低變高的過程,它是一個持續不斷的自然過程。土壤中存在一些天然酸的形成過程,但這一過程的速度非常緩慢,而人為的影響使得這一過程大大加速。影響土壤酸化的人為因素主要有兩方面,一是酸性氣體的大量排放,導致酸沉降的增加;二是不當的農業措施[16]。控制酸沉降是控制土壤酸化的根本途徑。但對于已經發生酸化的土壤,必須采取一些措施來改良,目前主要有兩種改良方法,一是運用化學改良劑進行改良,另一種是采取一定的生物措施來達到改良的效果[16]。
目前,適當加入石灰石或白云石被認為是防止土壤酸化同時提高土壤養分的有效方法,此法在歐美等國家得到一定程度的應用,其優點是可以較為快速地緩解或消除土壤酸化及其影響[17],但其副作用也不容忽視,特別是會導致土壤有機質含量的下降[3]。因而,尋找和施用合適的改良劑以中和土壤酸度、提高土壤肥力、恢復酸性土壤的生產力對農業的持續發展和生態環境的保護具有雙重意義[18]。
2.2 生物炭改良酸性土壤的機制
生物炭中含有堿性物質,加入土壤后這些堿性物質可以很快釋放出來,中和部分土壤酸度,使土壤pH升高[19]。生物炭能夠顯著提高土壤pH、改變土壤質地、增大鹽基交換量,從而引起土壤陽離子交換量增加。袁金華等[19]研究表明,稻殼炭含有一定量的堿性物質和鹽基陽離子,能夠顯著降低土壤酸度,增加土壤交換性鹽基數量和鹽基飽和度,它可使土壤交換性鋁、可溶性鋁和有毒形態鋁含量降低,從而有效緩解酸性土壤地區鋁對植物的毒害。
生物炭作為石灰替代物,可通過提高土壤堿基飽和度降低可交換鋁水平、消耗土壤質子來提高酸性土壤pH,同時可改良酸性土壤一些養分的有效性[20]。生物炭中含有大量植物所需的必需營養元素,除C含量較高外,N、P、K、Ca和Mg的含量也較高,且在制備過程中C和N的含量由于燃燒和揮發的原因隨溫度的升高而降低,而K、Ca、Mg和P的含量隨溫度的升高而增加[21]。此外,也有研究發現生物炭中營養元素的含量和其來源物料中元素的含量呈直線相關[22]。Yuan等[23]比較了由油菜秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、稻草、稻糠、大豆秸稈、花生秸稈、蠶豆秸稈和綠豆秸稈制備的生物炭的元素含量,發現由于4 種豆科植物秸稈中的Ca、Mg和K含量高于5種非豆科植物殘體中的含量,4種豆科秸稈制備的生物炭中這些養分的含量也明顯高于5種非豆科植物殘體制備的生物炭中的含量。生物炭含有的礦質養分可增加土壤中的礦質養分含量,如P、K、Ca、Mg及N素,生物炭通常對養分貧瘠土壤及沙質土壤的一些養分補充作用較明顯[24]。花莉[25]研究發現,土壤中的生物炭有利于提高土壤陽離子交換量、pH、總P和總N含量,陽離子交換量的增幅可達到40%,而pH可以提高一個單位左右。黃超等[26]的研究表明,紅壤施用生物炭不僅可提高土壤碳庫,還可降低土壤酸度,增加土壤pH和鹽基飽和度,增加土壤水穩定性團聚體數量,增加土壤的速效磷、速效鉀和有效氮,增強土壤保肥能力,改善生長環境,從而促進黑麥草生長。
生物炭富含有機碳,可以增加土壤有機碳含量以及土壤有機質或腐殖質含量,從而可提高土壤的養分吸持容量及持水容量[24]。施用生物炭能夠促進土壤有機質水平的提高[27],一方面是由于生物炭能吸附土壤有機分子,通過表面催化活性促進小的有機分子聚合形成土壤有機質,另一方面生物炭本身極為緩慢的分解過程有助于腐殖質的形成,能夠通過長期作用促進土壤肥力的提高。
生物炭能夠有效調控土壤中營養元素的循環。首先,生物炭獨特的表面特性使其對土壤水溶液中的銨態氮、硝態氮、K、P及氣態氨等不同形態存在的營養元素有很強的吸附作用。同時施加生物炭后土壤持水能力和供水能力得到顯著提高[28,29]。其次,生物炭能通過調節硝化和反硝化作用來避免N素損失。最后,生物炭與其他有機或無機肥料配合使用會使作物增產效果更佳[30]。
生物炭的孔隙度對保持養分離子的能力有很重要的作用,生物炭對養分的保持能力是通過對水分的保持實現的。生物炭的孔隙結構能降低水分的滲濾速度,增強土壤對溶液中移動性很強和容易淋失養分元素的吸附能力,如高pH條件下的NO3-和低pH條件下的鹽基陽離子等[30]。生物炭具有強大的吸附能力,其可吸附NH4+、NO3-等多種水溶性鹽離子,具有良好的保肥和去污能力[31]。生物炭具有較強的吸濕能力,從而影響土壤的持水能力。生物炭所具有的強吸附性可以吸附大氣中的一部分水分和減少降雨時雨水的流失,最大程度地將雨水吸附到它所在的可耕層,供作物的生長需要,使干旱缺水地區的土壤能夠長出植被,防止沙漠化[7]。土壤水分含量和有效性是世界范圍內衡量土壤生產力的重要指標。生物炭可以吸附和保持水分,并且可以增強土壤水分的滲透性[32,33]。而且土壤的田間持水量隨施入生物炭數量的增加而增加[33]。在亞馬遜河流域的某些地區,施入生物炭可使土壤的保水能力提高18%[30]。
此外,生物炭的孔隙結構及水肥吸附作用也使其成為土壤微生物的良好棲息環境,其多孔性和表面特性能夠為微生物生存提供附著位點和較大空間,為土壤有益微生物提供保護,特別是菌根真菌,可提高有益微生物的繁殖能力及活性,增強泡囊叢枝菌根菌(VAM)對植物的侵染,同時調控土壤微環境的理化性質,影響和調控土壤微生物的生長發育和代謝,進而增強土壤肥力。因此生物炭可作為微生物肥料接種菌的載體,增加接種菌在土壤中的存活率及對植物的侵染[24]。
生物炭也能改變有毒元素的形態,降低有毒元素對作物及環境的危害,有助于植株正常發育。許多學者認為,施用生物炭能顯著增大土壤pH,由此降低Al、Cu、Fe等重金屬可交換態的含量,與此同時增加Ca和Mg等植物必需元素的可利用性,一方面可減輕有害元素對作物生長過程中的傷害,另一方面可增加植物對營養元素的攝取,從而促進植株的生長[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等重金屬元素。
3 生物炭研究存在的問題與展望
目前,生物炭已成為最新研究熱點,其在全球碳的生物地球化學循環和緩解全球氣候變化研究領域、在農業土壤改良和作物栽培領域以及在土壤污染物質的生態修復領域等都有重要意義,在環境科學和土壤學方面有更廣闊的應用前景[34]。然而,也有人認為生物炭固碳只是某些人的“美好愿望”而無法實現[10]。生物炭應用仍需解決的問題主要有以下幾個方面:國外農場規模大,作物秸稈等生物炭制備原材料的收集和運輸的集約化經營成本較低,處理率較高,而中國農田規模小、經營分散、收集和運輸成本高,嚴重限制了生物炭的獲得與應用。另外,生物炭對酸性土壤改良有效果,但其最佳用量及機理尚不清晰,其對中性或堿性土壤是否有效也有待探討。生物炭研究還停留在實驗室和田間的理論階段,對于在生產上的推廣以及具體應用過程中所需要的技術支持還處于起步階段。同時要考慮大量施用生物炭可能存在一些不利的方面,如生物質在熱解過程中可能產生少量有毒物質,且生產的高溫分解過程也會增加溫室氣體的排放等[9]。
參考文獻:
[1] 鄭福麗,譚德水,林海濤.酸化土壤化學改良劑的篩選[J]. 山東農業科學,2011,43(4):56-58.
[2] YUAN J H, XU R K. Amendment of acid soils with crop residues and biochars[J]. Pedosphere,2001,21(3):302-308.
[3] HTITT R F, SCHNEIDER B U. Forest ecosystem degradation and rehabilitation[J]. Ecological Engineering,1998,10:19-31.
[4] RENNER R. Rethinking biochar[J]. Environmental Science & Tcehnology,2007,41(17):5932-5933.
[5] SOHI S,LOEZ-CAPEL E, KRULL E, et al. Biochar’s roles in soil and climate change: A review to guide future research[R]. Australia:CSIR,2009.
[6] 張忠河,林振衡,付婭琦,等.生物炭在農業上的應用[J]. 安徽農業科學,2010,38(22):11880-11882.
[7] LUA A C, YANG T. Effects of vacuum pyrolysis conditions on the characteristics of activated carbons derived from pistachio-nut shells[J]. Journal of Colloid and Interface Science,2004, 276(2):364-372.
[8] GUNDALE M J, DELUCA T H. Temperature and source material influence ecological attributes of ponderosa pine and Douglas-fir charcoal[J]. Forest Ecology and Management,2006, 231(1):86-93.
[9] 劉 霞.生物炭能否給地球降降溫[N]. 科技日報,2009-07-12(2:1-5).
[10] 袁金華,徐仁扣.生物質炭的性質及其對土壤環境功能影響的研究進展[J].生態環境學報,2011,20(4):779-785.
[11] YUAN J H, XU R K,ZHANG H. The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures[J]. Bioresource Technology,2011,102(3):3488-3497.
[12] 陳溫福,張偉明,孟 軍,等. 生物炭應用技術研究[J]. 中國工程科學,2011,13(2):83-89.
[13] WASHINGTON J B, JOSEPH J P. Sorption hystersis of benzene in charcoal particles[J]. Environ Sci Technol,2003,37(2):409-417.
[14] 安增莉,方青松,侯艷偉. 生物炭輸入對土壤污染物遷移行為的影響[J].環境科學導刊,2011,30(3):7-10.
[15] GERARD C, ZOFIA K, STAVROS K. Relations between environmental black carbon sorption and geochemical sorbent characteristics[J]. Environ Sci Technol,2004,38(13):3632-3640.
[16] 易杰祥,呂亮雪,劉國道.土壤酸化和酸性土壤改良研究[J]. 華南熱帶農業大學學報,2006,12(1):23-28.
[17] LUNDSTROM U S, BAIN D C, TAYLOR A F S, et al. Effects of acidification and its mitigation with lime and wood ash on forest soil processes areview[J]. Water Air and Soil Pollution Focus,2003,3(4):5-28.
[18] 王 寧,徐仁扣,李九玉.添加植物物料對2種酸性土壤可溶性鋁的影響[J].生態與農村環境學報,2009,25(3):59-62,68.
[19] 袁金華,徐仁扣. 稻殼制備的生物質炭對紅壤和黃棕壤酸度的改良效果[J].生態與農村環境學報,2010,26(5):472-476.
[20] NOVAK J M, BUSSCHER W J, LAIRD D L, et al. Impact of biochar amendment on fertility of a southeastern coastal plain soil[J]. Soil Science,2009,174(2):105-112.
[21] CAO X D, HARRIS W. Properties of dairy-manure-derived biochar pertinent to its potential use in remediation[J]. Bioresource Technology,2010,101(14):5222-5228.
[22] ALEXIS M A, RASSE D P, RUMPEL C, et al. Fire impact on C and N losses and charcoal production in a scrub oak ecosystem[J]. Biogeochemistry,2007,82(2):201-216.
[23] YUAN J H, XU R K. The amelioration effects of low temperature biochar generated from nine crop residues on an acidic Ultisol[J]. Soil Use and Management,2011,27(1):110-115.
[24] 何緒生,耿增超,佘 雕,等.生物炭生產與農用的意義及國內外動態[J].農業工程學報,2011,27(2):1-7.
[25] 花 莉.城市污泥堆肥資源化過程與污染物控制機理研究[D].杭州:浙江大學,2008.
[26] 黃 超,劉麗君,章明奎.生物質炭對紅壤性質和黑麥草生長的影響[J].浙江大學學報(農業與生命科學版),2011,37(4):439-445.
[27] KIMETU J M, LEHMANN J. Stability and stabilisation of biochar and green manure in soil with different organiccarbon contents[J]. Aust J Soil Res,2010,48(7):577-585.
[28] LAIRD D A. The charcoal vision: A win-win-win cenario for simultaneously producing bioenergy, permanently sequestering carbon, while improving soil and water quality[J]. Agron J, 2008,100(1):178-181.
[29] CHEN Y, SHINOGI Y, TAIRA M. Influence of biochar use onsugarcane growth, soil parameters, and groundwaterquality[J]. Aust J Soil Res,2010,48(7):526-530.
[30] GLASER B, LEHMANN J, ZECH W. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with char-coal-a review[J]. Biology and Fertility of Soils,2002,35(4):219-230.
[31] 張文玲,李桂花,高衛東. 生物質炭對土壤性狀和作物產量的影響[J].中國農學通報,2009,25(17):153-157.
[32] CHENG C H, LEHMANN J, THIES J E, et al. Oxidation of black carbon by biotic and abiotic processes[J]. Organic Geochemistry,2006,37(11):1477-1488.
[33] ASAI H, SAMSON B K, STEPHAN H M, et al. Biochar amendment techniques for upland rice production in Northern Laos: Soil physical properties, leaf SPAD and grain yield[J]. Field Crop Research,2009,111(1):81-84.
水稻缺鈣癥狀先發生于根及地上幼嫩部分。根系生長很差,莖和根尖的分生組織受損,根尖細胞腐爛、死亡,植株矮小呈未老先衰狀。幼葉卷曲且葉尖有粘化現象,葉緣發黃,逐漸枯死。定型的新生葉片前端及葉緣枯黃,老葉仍保持綠色,結實少,秕粒多。
植物缺鈣往往并不是土壤缺鈣,而是由于植物體內鈣的吸收和運輸等生理功能失調而造成的。我國土壤的全鈣含量,不同的地區差異很明顯。高溫多雨濕潤地區,不論母質含鈣多少,在漫長的風化、成土過程中,鈣受淋失后含鈣量都很低,如紅壤、黃壤的全鈣含量在4克/千克以下;而在淋溶作用弱的干旱、半干旱地區,土壤全鈣含量通常在10克/千克左右,一般不缺鈣。
1、防治方法:
施用鈣肥酸性土壤缺鈣,可施用石灰,既提供了鈣營養,又中和了土壤酸性。對于中性、堿性土壤,鑒于原因都出于根系吸收受阻,土壤施用無效,應改用葉面噴施,一般用0.3%~0.5%氯化鈣液,連噴數次。
2、由于大量施用氮、鉀肥,土壤溶液濃度增高,抑制了作物對鈣的吸收,銨態氮肥尤其如此。因此,控制用肥,防止土壤鹽類濃度過高,是防治水稻缺鈣的基本措施。
3、高溫干旱而土壤溶液濃縮,尤其是在作物需鈣較多的時期,如遇干旱極易誘發缺鈣,應及時灌溉。
二、水稻缺鉀的診斷與處理
近年來擴大雜交稻的種植以及偏施氮肥和雨量沖刷的原因,是缺鉀增多的重要原因。除了土壤本身缺鉀以外,還有排水不良,排水過度和降雨量多,從濕潤突變干旱等等。
1、缺鉀癥狀
稻株早期缺鉀跡象多為植株矮化,葉顏色暗綠,在田間通常生長不整齊,根系氧化力降低,并變黑色、爛根等,相反,足鉀植株根系呈棕褐色。而且缺鉀老化早衰,重缺鉀的較老的葉片葉尖失綠。褪綠部位下面,出現不整齊的褐色銹斑病變,尤其容易發生褐斑病,其病斑的大小形狀與水稻的品種等表現差異。
2、處理
一般腐殖質少的沙質淺腳田類和崗旁紅壤低肥田類,畝施用15公斤左右的氧化鉀,較肥的田類畝施用10公斤左右。同時,要注重土配方施肥和水分、植保等管理措施配合當,一般鉀的施用宜作底肥,均可使鉀在本田發揮它的功能效應,最終能促進和提高作物產量等功效。
三、水稻葉片發黃的識別與防治
1、缺素發黃 缺氮發黃
先從老葉片的尖端開始發黃,后逐漸由莖葉延及心葉,最后發展至全株成黃綠色。秧苗生長緩慢,遠看秧苗綠中帶黃。嚴重時由葉尖、葉緣向內枯焦。應及時追施速效性氮肥如碳銨及尿素等。缺鉀發黃。主要發生在大量施氮、磷的高產稻田。病苗初期表現為生長緩慢,株型矮小,分蘗少,葉片挺直,頂端葉片叢生狀。新葉暗綠無光澤下部老葉尖端首先發黃,有大小不等的赤褐色斑點,后沿葉脈向基部擴展,最后整體葉片變成赤褐色枯死,遠看像被火燒焦一樣,這種典型的缺鉀赤枯癥,要立即排水,采用間隙灌溉及時追施鉀肥,如氯化鉀、草木灰等。缺鋅發黃。主要發生在山區的冷浸田,一般在插秧后20天左右出現發病高峰。葉基部中脈先黃化,后面黃紅色或紅褐色斑,葉片變窄,葉脈發脆易斷,葉片老化較快,新葉出葉速度慢而細窄基部和。中脈失綠褐色,可用.硫酸鋅等肥料進行補救,如用0.1%的硫酸鋅進行多次葉面噴施。
2、中毒發黃 硫化氫中毒
根系發黑,并有臭雞蛋氣味冒出,白根少而細羽;基部老葉呈黃褐色,葉尖枯焦,隨后老葉枯死,上部僅剩1―2片綠色新葉。有機酸中毒。稻株根系萎縮,很少發生新根,植株根系表皮發生脫落。葉色顯黃,或產生萎縮現象。嚴重時下部葉片枯黃而死。救治的辦法是凡發生中毒性發黃的稻田立即排水曬田,改善土壤的通透性,增氧排毒。并結合中耕,在曬田復水時施用氮、磷鉀速效肥料,改善稻株的營養條件。在有機酸過多的田塊,施用土壤改良劑,如生石灰等以中和酸性,消除有害物質。
3、病害感染發黃 白葉枯病黃葉
在葉片的葉尖或葉緣上,先是產生,黃綠色或暗綠色斑點,后沿著葉脈擴展成斑條,呈灰白色,病部與健部分界明顯,病斑上常有黃膠色的“菌膿”。細菌性條斑病黃葉。心葉黃褐色枯死似假枯心苗、葉片、葉鞘上有褐色條斑,病斑上折斷中脈后可見黃色“菌膿”,后期感病時,葉片頂部至半片葉以上枯白,遠望一片火紅。水稻細菌性基腐病黃葉。心葉凋萎卷縮,有的已經變黃枯死,似三化螟危害所造成的枯心苗,但莖基部常發黑,莖節變硬變脆,易折斷且有一種腐臭味。生理早衰黃葉。由下向上蔓延,病葉多表現為橙黃色,有一定金屬光澤,成片或全田發生。黃葉上沒有病斑,沒有菌膿物。
4、肥害或藥害發黃
【關鍵詞】重度鹽堿地;綠化施工;技術和策略;科學管理
一、綠化工程的難點
1.1土壤鹽堿化嚴重
由于濱海地區地勢低平,地下水位淺,當氣候干旱時,土壤有效蒸發量增大,土壤中的含水量下降,土壤毛管水上升運動強烈,導致地下水及土壤中鹽分向地表遷移在地表附近形成積鹽。隨著鹽分在土壤表層的逐漸積累,達到一定的濃度時就會發生土壤鹽堿化。土壤內鹽分不斷累積,會造成土壤通氣性變差、結構粘滯、生物菌群減少、滲透系數降低、毛細現象增強等物理性狀的惡化,從而導致土壤肥力下降,供給能力失調;而且高濃度的鹽分還會引起植物的生理干旱,干擾植物的正常養分攝取和代謝,引起植物干旱枯萎。
1.2土壤養分含量低
濱海重度鹽堿地土壤普遍具有高鹽堿性、貧瘠的特點,植物極難成活。地勘資料顯示,天津地塊土壤10m 以內主要分布地層為:細砂;(含泥)細砂;粉質粘土;氮;氧。細沙脫水性強,易隨風移動、粒徑較小,顆粒適中,石英晶粒潔白,沙層一般達數米,到數十米厚,熱容量低,易熱易冷,養分含量少。
1.3地下水位高
場地地下水類型為孔隙潛水及巖層中的孔隙-裂隙水。經測量,地下水主要為孔隙潛水與下部基巖裂隙水的混合水位,從地表埋深0.3~2.9m,近3~5 年變化幅度約1.0m。
1.力大
天津濱海屬海島風力大,風蝕現象明顯。風蝕造成肥沃的細沙被吹走,土壤肥力逐漸喪失;海風中攜帶大量的鹽份,形成鹽霧,鹽霧中的鹽離子沉降在樹木或地表上造成鹽堿化傷害;風還能蒸發土壤中大量水份,土使壤變得干旱。
1.5樹種適應性差
由于濱海綠化環境的特殊性,鹽份還是可以通過砂粒、鹽霧等影響到植物的生長,導致土壤再次返鹽;沿源平原地區風力大,無山體阻擋,對樹木的抗風能力也是一大考驗,樹木很難成活。
二、應對措施
在重度鹽堿地綠化實施過程中,最關鍵的問題是如何改善濱海區的生態脆弱性,提高綠化工程質量和提高苗木成活率。在總結和借鑒其它濱海綠化項目實踐經驗的基礎上,結合工程實際情況,我們主要采取了如下幾個措施:
2.1土壤綜合改良
由于原土多為細砂和粉質粘土,且土壤的有機質含量低,不適合苗木生長,施工前必須進行土壤處理。項目要實現“短平快”,土壤換填和隔離層無疑是最好的選擇。
(1)草本花卉、草坪地被種植區域換填厚度80cm;
(2)樹穴進行隔鹽處理:喬木樹穴先按設計要求清除一定深度的鹽堿土,接著在清基后的原土層上鋪100 厚碎石灌砂墊層,再加上一層50 厚排蓄水板,然后鋪上一層無紡布,最后回填1.5m 的種植土。在此基礎上進行喬灌木種植,可以有效阻隔鹽分隨蒸藤作用上升,提升綠化成效。
(3) 客土綠化,是挖走鹽堿土后,回填含鹽量小的種植土來進行綠化的一種方式,以徹底改變植物生長的不良基質。為了防止本地土壤中鹽分侵入,設立隔離體系:下部用石屑、爐渣等顆粒較大的材料隔離下部鹽堿土與客土,阻斷毛細管水的上升;橫向用墻、板、薄膜等與周邊鹽土隔離,防止鹽分橫向滲透。客土表面覆沙、樹皮等,抑制客土水分蒸發。此技術能夠在較短的時間內取得較好的綠化效果,但其成本過高。
2.2高耐鹽樹種的選擇
由于重度鹽堿地的原生植物種類比較單一,如果僅僅依靠本地的植物進行綠化造景是遠遠不夠的。重度鹽堿地綠化樹種應優生選擇原生植物。堅持適地適樹原則,強調植物景觀的地域性和對環境的適應性。選擇一些耐鹽堿性強,選擇耐鹽堿、抗旱、耐澇、抗風能力強的植物品種,在考慮成本、效益、觀賞價格等的同時,將移植成活率及后期養護管理等因素加以考慮,確實保綠保活。
2.3科學施工
(1)根據植物的生長習性和天津特有的氣候條件,最好選擇在每年4~6 月最為適宜綠化施工的季節施工。
(2)增加土壤有機質含量,調節種植穴內的pH值,改善根部的微生物環境。
(3)選擇濱海鹽堿苗木選購選擇除了一般要求外,還需根據適地適樹的原則,應盡可能在類似立地條件的苗中選擇,若需長距離運輸時還應采取措施防止苗木由于長途運輸而失水萎蔫;盡量避免苗木由于立地條件改變不適應而恢復緩慢或死亡,提高成活率。
(4)在種植前應對苗木進行適度修剪,多與業主溝通,在保證樹冠主骨架的前提下,盡量縮小冠幅,減少植物的蒸騰促進苗木恢復,確保成活。
(5)種植考慮到風速大的因素,在配置方案上,喬木以組團種植為主。大量以灌木和地被植物為主,減少受風面。或是結合防風屏和微地形,盡量將植物種植在背風面,對新種植物起一定保護作用。
2.4精心養護
(1)灌水。由于鹽堿性土壤容易造成苗木生理性缺水,根部保水是在整個種植過程中的關鍵。定植后第一遍定根水應澆透,以加速根系和土壤結合。由于氣候等原因,樹體地上部分(特別是葉面)易因蒸騰作用而失水,養護過程中必須及時噴水保濕,為樹體提供濕潤的小氣候環境。
(2)施肥。除水分外,有機質也是改良鹽堿土的一種重要物質。有機肥不但能改善土壤結構,提供植物生長所需要的各種養分,同時,在有機肥腐化過程中還能產生酸性物質來中和鹽堿,在一定程度的改善植物的立地條件。可在喬木根系周圍上挖長30cm,高40cm 左右的洞,再通過有機肥及少量復合肥,進行土壤改良,滿足植物生長養分的需要。
(3)適時中耕松土。重度鹽堿地易出現反堿及表面的鹽化板結,通過深翻土地,增加土壤的通透性,使土壤孔隙度增加,土溫升高,土壤濕度下降。澆灌水后和雨后要及時中耕松土,截斷土壤中的毛細管,使鹽堿不能隨著水分的上升而造成的土表鹽份積聚。
三、實施效果
經過換土、隔鹽處理,適地適樹原則,以及科學施工及精心養護管理,喬灌木及地被的成活率均達到了90%以上,基本達到了設計預期效果。
四、結束語
重度鹽堿地綠化只有在施工中認真處理好土壤關、苗木關、種植關和養護關,才能達到真正的綠化效果。重度鹽堿地綠化在各方面都還有很大的潛力可以挖掘,比如樹種選擇。我們會在之后的工程項目中也在不斷尋找機會嘗試。總而言之,濱海重度鹽堿地綠化技術還有很長的路要走。一方面客土換填和樹穴隔離層造成造價偏高;另一方面雖然天津綠化項目苗木品種多,制約著濱海綠化向豐富性和多樣性發展。但是我相信通過各方的共同探索和努力,很快就能克服造價偏高和花化彩化的問題,在濱海岸線上營造出一道亮麗的風景線。
參考文獻:
[1]張杰.鹽堿地綠化新方法[J].國土綠化.2003(09)
[2]鹽堿地綠化新樹種[J].中國供銷商情.2005(08)
[3]馬榮華.枸杞――鹽堿地綠化的好樹種[J].國土綠化.2006(03)
關鍵詞:高速公路;路域生態系統;生態恢復;技術措施
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.258
1 引言
高速公路雖然具有提高交通運輸效率、促進區域經濟發展等優點,但是公路的建設、使用與維護過程會干擾周邊區域生態系統,例如路基施工直接損害地表植被或間接干擾植物正常生長、車輛行駛阻隔野生動物的遷徙或造成動物交通事故、無防護的路堤邊坡在雨季產生大量泥沙使得水土流失、以及公路帶周邊自然景觀格局破碎化等。尤其當路域涉及特殊地貌氣候區、自然保護區、水源保護區和風景名勝區等生態敏感地帶時,若不采取預防與補救措施,不僅會對路域生態系統造成永久破壞,而且也會危害到高速公路運營。生態恢復是解決高速公路路域生態問題的重要途徑之一,開展生態恢復研究對于提升高速公路的環境效益和使用效率均有重要意義。
2 高速公路路域生態恢復的研究現狀
路域生態恢復是依據恢復生態學與景觀生態學原理,通過耦合一定的生物代謝、理化技術及工程措施,來調整路域生態系統的內部組成、能量平衡與信息傳遞等,以遏制生態退化過程,并強化系統自我修復能力,最終使路域生態系統恢復至歷史甚至更佳的服務功能,路域生態系統范圍一般劃定為高速公路中心線兩側各200m寬的線性區域。路域生態恢復在解決生態問題方面展示出良好前景,已成為公路環境保護領域的研究熱點,受到越來越多國內外研究人員關注。目前研究較多的集中在路域的綠化設計、邊坡防護、景觀恢復等方面[1]。
國外關于路域生態恢復的研究起步早且成果多,其中日本、美國和西歐等國家在該領域的研究處于國際先進水平,已發展出較完善的理論體系和應用技術,建立起成熟的法律規范與管理制度。例如日本的公路建設已全面采用植物防護,取得多項植被恢復專利技術,路堤邊坡的綠化技術注重與自然環境的協調,生態恢復技術向自動化與智能化與方向發展。美國的環境治理方式以植物恢復及自然轉移為主,結合物理和化學恢復技術,同時致力于研發經濟和綠色的原位修復技術。
國內對路域生態恢復的研究目前還較少,已有報道主要關注植被護坡措施,缺乏路域生態系統的影響機理與演替過程的系統研究,選擇先鋒植物時沒有考慮路域生物群落的多樣性、適應性與共生性。在路域內野生動物的生存環境分析與保護方案設計方面,缺少具體應用案例。生態恢復研究工作缺乏高速公路建設的全過程動態視角,在生態恢復后的質量和經濟效益評估方面尚存在空白。國內生態恢復技術在設備化、多元化等方面還有待提高。
3 高速公路路域生態恢復的技術措施
高速公路路域生態恢復的常見技術措施有植被恢復、野生動物保護和水土保持及凈化三類[2]。
3.1 植被恢復
植被恢復是路域生態恢復的首要措施,是恢復退化生態系統功能的關鍵環節。植被恢復為適應性物種進入和新群落生成提供前提條件,保障生態系統的結構組成、生態價值與生態功能得到全面恢復。植被恢復措施包括土壤改性、植物選擇和植被種植3個方面。
土壤改性是路域植被恢復的物質基礎,其理化特征直接影響植被的選擇與種植。土壤的理化特征主要包括土壤密度、粘度、顆粒大小、通氣透水性等物理性質,以及pH、化學元素(N、P、K為主)含量等化學性質。對于板結或過粘土壤,可適量添加粗細砂并進行翻耕。對于酸堿性土地,可采用熟石灰、草木灰等改良酸性土壤;采用堿性石膏、有機酸或鈉離子交換劑等改良堿性土壤,將土壤pH調節至5.0~7.0以便于植物生長。土壤改性也與擬采用的整體生態恢復工程方案密切相關。例如采用客土噴播技術可以同時進行土壤改性與植物栽種兩個工序,避免了傳統方法先改良土壤再栽種的問題,大大提高植被恢復效率。其中噴播基質提供制備生長的土壤條件,可由土壤改良劑、保水劑、粘合劑或高分子聚合物等復合而成。
植物群落恢復過程一般遵循以下順序:先鋒植物草本群落灌木群落喬木群落。因此植物選擇也涉及以上四種植物。先鋒植物通常選擇當地存在的生命力強、耐貧瘠的草本植物,以禾草類和豆科類植物為首選。草本群落的選擇也應優先考慮當地的禾本科與豆科草本的搭配,并且兼顧深根與淺根植物、一年生與多年生植物的配置。灌木群落目前常見的有紫穗槐、沙棘和荊條等。喬木群落的選擇原則需要兼顧生態、經濟與美觀作用,常見的有松、柏、槐、柳、杉等。
植被種植包含種植密度設計、植被配置與植被養護。種植密度設計采用大行距內密植的方法,既可以得到密集植被,又能夠保證植物所需資源充足。植被配置一般分為行狀與群狀,行狀特點是空間利用率高、植物生長均衡、便于管理;群狀特點則是抗病蟲害能力強,但后期需要人工間伐。植被養護主要是指為植被持續生長提供良好環境,包括灌溉、施肥、松土、修剪和防病蟲害等內容。
3.2 野生動物保護
野生動物保護措施應貫徹高速公路工程建設的整個階段,以公路設計階段的保護措施為主,以公路施工與運營階段的管理教育方法為輔。遵循“最大程度保護和恢復,最小程度破壞”的原則。
在設計階段,公路設計方應該綜合考慮經濟效益與環境效益的關系,盡量繞過野生動物棲息地與遷徙路徑。例如大廣高速黃河大橋工程花費1年時間調研優化路線,顯著減小對黃河濕地鳥類自然保護區的影響;云南小磨高速公路通過繞線11公里,避開了西雙版納自然保護區等。設置動物通道也是設計階段的主要保護手段。不同地域的野生動物種類與習性,動物通道的類型、尺寸、位置、維護,以及警示標志等配套設施建設都是公路設計需要考慮解決的問題。例如明哈高速公路結合當地動物的活動規律,以水源作為動物通道位置依據,并借鑒青藏鐵路經營確定動物通道尺寸與類型。
在施工階段,公路建設方應該針對施工人員開展動物保護與救助培訓教育,制定相關管理條例約束員工行為,明確崗位責任,盡量減小施工人員、設備與污染對周邊野生動物的干擾。在運營階段,公路管理方則應該建立野生動物交通事故救助機制,針對駕駛員及周邊居民開展野生動物識別與自然資源保護教育,在野生動物繁殖期或棲息地限制車流車速等。
3.3 水土保持及凈化
高速公路路域的水土流失與污染主要是由降雨徑流造成。雨水徑流會沖刷走邊坡土壤,產生大量泥沙,并侵蝕路域良田;雨水中還富含懸浮物與有機污染物,造成周邊水環境污染。水土流失與污染程度主要受到區域降水特征、地形地貌、路面與路域維護方式、車流量等因素影響。目前一般采用工程控制措施以實現水土保持與凈化目的,常見工程技術有生態護坡、穩定塘與人工濕地等。
生態護坡是指恢復生態功能的自然邊坡,或是具備水透性的人造護坡。恢復機理主要是提供生物棲息地和增加水體溶解氧,以保持周邊生物的多樣性和緩沖帶的連續性。高速公路生態護坡既要保證公路路面與邊坡的安全穩定,又要固定土壤砂石和恢復水體自凈能力,還要具備生態景觀功能。按照使用結構材料的不同,生態護坡可分自然型、半自然型和人工型三類。自然型生態護坡采用植被、干砌石或原木等柔性材料;半自然型生態護坡則在柔性材料基礎之上加入混凝土、鋼筋或高分子進行增強增韌,以提高坡面穩定性,如聯合石籠網、生態袋和廢舊輪胎,并在廢舊輪胎腔體內種植香根草;人工型生態護坡使用生態混凝土、土壤固化劑、框格砌塊等材料作地基,再鋪設地表土種植草木,生態混凝土有利于藻類和微生物附著生長,具有改善水質和景觀作用。
穩定塘是利用人造或天然池塘生態系統的自我凈化能力來處理引入污水。作用機理主要是污染物的稀釋、混凝、沉淀等物理修復;以及池塘中植物、藻類、微生物的生物修復。該技術建造運行成本低、管理維護方便、節省能耗、處理量大,適用于處理大規模污水。按照充氧情況及微生物類型劃分穩定塘。穩定塘的發展方向是通過技術改進與工藝組合,來改善塘內供氧環境、微生物濃度與底部淤泥狀況,例如一級降解動力學常數值較高的高效藻類塘;由底部污泥降解區和上部生物膜填料區構成的復合厭氧塘;采取底部分散進水且塘底鋪設過濾基質層的生物濾池等。
人工濕地主要是在一定地形下建造的,由人造填料(基質)、水生植物和微生物構成的模擬生態系統,具有天然濕地的結構與功能。作用機理是水生植物對污水中P、N等營養元素的富集吸收;透水性人造基質的過濾、吸附、混凝和氧化還原反應等作用;以及微生物對有機物的代謝分解。人工濕地具有處理效果好、建造成本低、操作運行少等優點。
4 結語
生態恢復是治理高速公路路域生態生態問題的重要途徑之一。目前我國的生態恢復應綜合技術可行性、經濟適用性與安全可靠性,結合環境工程、生態評估、材料改性和生物培育等多種學科,實施過程考慮恢復潛力評估、恢復方案確定、恢復過程監控與恢復效果評價等多個環節,以實現高速公路路域生態恢復目的。
參考文獻:
關鍵詞:造林;養分;綜合管理
我國從70年代末開始林木施肥試驗,80年代以來,林木施肥主要研究杉木、桉樹、竹子、楊樹、國外松和泡桐等主要速生樹種的施肥效應,特別對Ⅰ-214楊、杉木、Ⅰ-69楊施肥效應進行了較為系統的研究。到90年代,在杉木、桉樹、歐美楊、國外松和馬尾松等主要用材樹種適生地區,提出了各樹種優化施肥方案。
國際上為了解決持續農業建設中的施肥問題,提出了稱為“綜合植物養分管理系統”的概念。基本內容:把所有養分資源的最佳方式組合到一個綜合系統中,使其適合不同農作制的生態條件、社會條件和經濟條件,以達到保持和提高土地肥力,增加作物產量的目的。這一概念在某種程度上提出了一個解決農業持續發展中肥料問題的途徑。這一概念的基本特點是把多種養分來源的土壤養分化學肥料、有機肥料、微生物的生物固氮、降雨中的養分等所有養分資源統統在農業肥料管理體系中,加以綜合考慮和應用,發揮最大的效率。所考慮的不僅是土壤肥力因素,而且擴大為生態條件,甚至包括社會經濟條件。
一、施肥的意義
1.施肥的必要性
①用于造林的宜林地大多比較貧瘠,肥力不高,難以長期滿足林木生長的需要;②多代連續培育某些針葉樹純林,使得包括微量元素在內的各種營養物質極度缺乏,地力衰退,理化性質變壞;③受自然或人為的因素影響,歸還土壤的森林枯落物數量有限或很少,以及某些營養元素流失嚴重;④森林主伐(特別是皆伐〉、清理林場、疏伐或修枝等, 造成有機質的大量損失;⑤為使處于孤立狀態的林木盡快郁閉成林,增強抵御自然災害的能力;⑥促進林木生長,減少造林初植密度和修枝、間伐強度及其工作量。施肥具有增加土壤肥力,改善林木生長環境、養分狀況的良好作用,通過施肥可以達到加快幼林生長,提高林分生長量,縮短成材年限,促進母樹結實以及控制病蟲害發展的目的。
2.林木所需的營養元素
林木生長過程中,需要從土壤中吸收多種化學元素,參與代謝活動或形成結構物質。林木生長需要碳、氫、氧、氮、磷、鉀、硫、鈣、鎂、鐵、銅、錳、鈷、鋅、鉬和硼等十幾種元素。植物對碳、氫、氧、氮、磷、鉀、硫、鈣、鎂等需求量較多,故這些元素叫大量元素;對銅、錳、鈷、鋅、鉬、硼等,需要量很少,這些元素叫微量元素。鐵從植物需要量來看,比鎂少得多,比錳大幾倍,所以有時稱它為大量元素,有時稱它為微量元素。在這些元素中,碳、氫、氧是構成一切有機物的主要元素,占植物體總成分的95%以上,其他元素只占植物總體的4%左右。碳、氫、氧從空氣和水中獲得,其他元素主要從土壤中吸收。植物對氮、磷、鉀3種元素需要量較多,而這3種元素在土壤中含量又較少。因此,人們用這3種元素作肥料,并稱為肥料三要素。
二、林木營養診斷方法
林木營養診斷是預測、評價肥效和指導施肥的一種綜合技術,包括DRIS法、土壤分析、葉片營養診斷、缺素的超顯微解剖結構診斷法等。
1.DRIS法
植物生長發育的狀況,不僅取決于某一養分的供應數量,而且還與該養分與其他養分之間的平衡程度有關。1973年Beaufils提出了診斷施肥綜合法(簡稱DRIS法)。該法是在大量葉片分析數據的基礎上,按產量(或生長量)高低將這些數據劃分為高產和低產組,求出各組內養分濃度間的比值,用高產組所有參數中與低產組有顯著差別的參數作為診斷指標,以被測植物葉片中養分濃度的比值與標準指標的偏差程度評價養分的供求狀況。
2.葉片營養診斷
葉片營養診斷是通過分析測定植物葉片中營養元素的含量來評價植物的營養狀況,這一方法也稱為葉分析法。各樹種葉片營養元素缺乏所表現的癥狀不同,現以楊樹為例,采用葉片營養診斷的方法,對其營養元素的缺乏所表現的癥狀歸納如下。
缺氮整個葉片由綠色變為黃褐色,一般從下部葉開始黃化,逐步向上擴展。嚴重時葉片薄而小,植株生長緩慢。
缺磷根系發育不良,次生根形成少,地上部分表現為生長緩慢,莖葉生長不良,葉片深綠色、發暗、無光澤,下部葉片和莖基部呈紫紅色,嚴重時葉片焦枯而脫落。
缺鉀植株開始表現生長速度緩慢,葉脈和葉緣之間出現黃綠色,甚至出現潰瘍。嚴重時整個樹冠葉片變黃。
缺鈣植株根系生長不良,莖和根尖的分生組織受阻。嚴重時幼葉卷曲、莖軟,葉光有黏液,逐漸萎蔫枯死。
缺錳葉片失綠,出現雜色斑點,老的葉片葉脈之間變成鮮明的黃色,但葉脈仍為綠色,并出現潰瘍塊。
缺銅葉呈深綠色,葉脈之間黃色,葉綠素含量減少,葉片停止生長,逐漸枯萎。嚴重時分生組織出現潰瘍,高生長停止,長出過多的側枝。
缺鐵生長在堿性土壤、右灰性土壤中的青楊派無性系,易發生缺鐵現象。葉片會褪色呈現淡黃色,但葉脈仍為綠色,有時葉緣發生褐斑,致使枝條生長不良,新梢次端的幼葉脫落。
缺硼楊樹在生長末期,有時會出現缺硼現象。葉形不整而厚,停止生長,莖與根的生長率下降,枝條尖端易枯死。
缺鎂一般表現為葉綠素含量低,葉色失綠,葉肉變黃而葉脈仍保持綠色。嚴重時葉片全部黃化,并從基部的葉片開始向上脫落。
缺鋅葉片失綠,枝條尖端出現小葉、畸形、卷曲,節間縮短,根系生長差。缺硫葉綠素含量降低,葉色淡綠,幼葉開始黃化,葉脈先缺綠;嚴重時老葉呈黃白色,但葉肉仍呈綠色,葉片易早脫落;莖、根生長受到抑制較小。
3.土壞分析法
分別在某樹種生長正常地點及出現缺素癥狀的地點,各取5~25份土樣進行營養分析,有時還需在同一地點分別不同季節取樣,對比兩地土樣養分含量差異,即可推斷土壤中某營養元素低于某含量水平時,可能出現某樹種的營養虧缺癥。
4.缺素的超顯微解剖結構診斷法
關鍵詞 耕作方式;土壤深松技術;土壤深翻技術;秸稈還田;應用優勢
中圖分類號 S158 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2017)06-0197-02
Application Advantage of Different Tillage Methods and Straw Returning to Field on Soil Fertility Increase
WANG Xiao-hui WU Jun ZHOU Wei-wei WANG Xing YU Meng-zhu YANG Bei-chen
(Agricultural Technology Extension Center of Wafangdian City in Liaoning Province,Wafangdian Liaoning 116300)
Abstract The conception and application advantage of sub-soiling technology,soil deep tillage technology and straw returning to field technology were introduced in this paper.It pointed out that all the three technologies could break the plow pan,loosen the soil,aerate the soil,adjust the soil structure,enhance soil fertility and increase crop yield.Therefore,they have important and practical significance on the sustainable development of agriculture in Wafangdian area.
Key words tillage method;sub-soiling technology;soil deep tillage technology;straw returning to field;application advantage
瓦房店地區多年來普遍采用單一的耕作方式,導致土壤耕層較淺、跑水跑墑、犁底層增厚、破壞土壤結構。過厚、堅實的犁底層對物質轉移、能量傳遞、水肥氣熱交流、作物根系下伸都非常不利,嚴重阻礙了土壤功能的有效發揮[1],從而增加作物生產風險,為農業帶來負面效應。因此,采取合理適宜的地力提升模式非常必要,不僅能夠改善土壤理化性狀、提升土壤肥力、增加作物產量,而且對農業可持續發展具有重要意義。
1 土壤深松技術
1.1 定義
土壤深松技術是指用深松鏟或鑿形犁等農業機械疏松土壤而不翻轉土層的一種深耕方法。深松在不攪動土層的前提下,可以打破厚實的犁底層、疏松土壤、透氣保墑,利于作物根系下扎,進而促進根系水肥的吸收,為作物高產打下基礎。
1.2 應用優勢
1.2.1 有利于增強土壤蓄水保墑能力。土壤深松技術可使土壤耕層疏松透氣,加強蓄水保墑能力,利于水分有效滲透到作物根部,增強土壤的抗旱排澇能力;同時,土壤深松技術不攪亂土層,動土量少,減少了表層土壤的水分蒸發[2]。土壤深松技術可增加土層水穩性團聚體和土壤有機碳含量,提高土壤抗侵蝕能力;深松后大部分秸稈、殘茬、雜草莖稈等仍覆蓋于地表,延緩了地表徑流形成,土壤保墑的同時弱化風蝕、水蝕作用,減少土、肥、水的流失,促進農業可持續發展[3]。
1.2.2 有利于改善土壤理化性狀。孔德軍等[4]研究表明,土壤深松技術能夠打破犁底層、活化土壤、平衡水熱,使土壤恢復成適宜作物生長的土體結構。采用深松技g的土壤有機質含量、速效氮含量、速效磷含量、速效鉀含量等指標增高,改善了土壤的理化性狀[5]。土壤深松技術可有效降低下層土壤容重,增加土壤滲透性,提高水分利用率,促進根系生長,增強葉片凈光合速率[6]。
1.2.3 有利于土壤養分釋放和保存。土地深松技術可改善土壤團粒結構,增加土壤中氣體的有效交換,增強土壤中微生物活力和礦物質的有效分解,協調促進土壤腐質化、礦質化進程,培肥地力[7]。采用土壤深松技術的土壤耕層結構利于地溫的提高,從而增強了土壤微生物的活性,加快了土壤養分的轉化過程[5]。土壤深松技術對土壤團粒結構和土壤毛細管的破壞較少,利于土壤膠體的形成,土壤膠體負離子可吸附更多的銨根離子供作物吸收,提高了土壤肥料的利用效率[8]。
1.2.4 有利于促進作物的生長發育。土壤深松技術可培植深厚的耕層,利于作物根系下扎,深層作物根量多,可吸收和汲取更深層次、更大范圍的養分和水分,提高作物抗旱、抗澇和抗倒伏能力,且根系下扎深度和根系干物質重量與作物產量成正比[9]。
2 土壤深翻技術
2.1 定義
土壤深翻技術是指使用鏵式犁等農業機械疏松土壤,將表層土壤及地表作物殘茬翻入下層,可使耕層加深、土質松軟,促進土壤熟化,打破土壤堅硬的犁底層,增大土壤孔隙度,增加土壤通透性和有機質含量,改善土壤理化性狀,提高土壤肥力。
2.2 應用優勢
2.2.1 有利于土壤結構的改良。土壤深翻技術可以使耕層加深、土壤疏松綿軟、通氣性增強、保水保墑,有利于種子萌發,促進作物根系生長,增加土壤微生物的呼吸[10]。土壤深翻技術可以有效促進土壤團粒結構的形成,打破土壤板結層,便于土壤有機質的腐熟和分解,提高土壤微生物的活性和數量,促進土壤中速效養分的釋放和礦化養分的增加,對洗鹽壓堿能起到較好的效果,進而達到改良土壤結構的目的[11]。
2.2.2 有利于病蟲草害的防治。土壤深翻技術可將地表及土壤中的病菌、雜草根葉、草種、越冬蟲卵等深埋轉化為肥料,有效改善土壤中含病菌的狀況、消滅雜草、降低蟲卵越冬基數,將地底病蟲翻于地表,使其凍死、或者被鳥類啄食,同時使病原菌由于生活環境的改變而不能存活,最終達到減輕翌年病蟲草害發生的目的。進而減少農藥施用量,降低生產成本,減少農藥污染,促進綠色農產品的發展。
2.2.3 有利于作物高產穩產。土壤深翻技術能有效增大葉面積指數、穗位數、穗長和千粒重,降低空稈率,延緩葉片衰老,促進作物根系縱深伸長和橫向分布,促進玉米的增產穩產[12]。土壤深翻技術能將好氧微生物作用的耕作層土壤與下部厭氧微生物作用的原始層土壤進行置換,提高了作物對耕作層氮、磷、鉀及微量元素的總吸收量,促進了作物根系生長延伸;同時將雜草及草根、草種翻到深層,大大減少雜草危害,減少與作物爭肥,確保植物生長的營養供給。提高了作物產量[13]。土壤深翻技術與秸稈還田、有機肥配套使用可加深深翻效應,減少化肥施用量,保證糧食安全和農業可持續發展[14]。
3 秸稈還田
3.1 定義
秸稈還田是指把作物秸稈直接或堆積腐熟后施入土壤中。因為秸稈是農業生產中主要的副產品,含有大量的有機質和各種營養元素[15],所以將秸稈還田能有效改良土壤,避免秸稈焚燒引起的資源浪費和環境污染。合理利用資源、提升地力的同時又可以保護環境,對發展高產、優質農業起重要作用。
3.2 應用優勢
3.2.1 有利于土壤理化性狀的改善。秸稈還田具有雙向調節溫度的功能,高溫時降低土壤溫度,低溫時升高土壤溫度[16]。研究表明,秸稈還田可以增加土壤孔隙度,降低土壤密度和土壤容重,增加田間持水量,減少土壤水分蒸發,防止土壤板結,有效改善土壤理化性狀[17]。另外,秸稈還田可增加土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀的含量,提升養分供應水平[18];同時也增加土壤中鋅、鐵、錳、鎂等微量元素的含量[19]。秸稈還田還具有調節土壤酸堿性的作用,使酸、堿性土壤向中性土壤轉變[20]。
3.2.2 有利于土壤肥力的提升。研究發現,秸稈還田可以增加土壤中0.25~1.00 mm微團聚體和團聚體含量,有利于土壤中水穩性團粒的形成[21]。秸稈的土壤覆蓋還田和土壤深翻還田均能增加土壤中的微生物含量。土壤微生物具有促進腐殖質的形成和有機質分解的作用,從而起到培肥地力的作用[22]。
3.2.3 有利于作物產量的提高。秸稈還田有助于土壤水、肥、氣、熱等因素的協調發展,提升作物根系活力,為作物生長發育提供良好條件[23]。相關研究表明,秸稈還田能夠促進作物地上部分的生長發育,擴大根系生長空間,使株高、莖粗、單株葉面積和地上部干物質重增加,最終達到作物產量提高的目的[24]。
4 結語
瓦房店地區長期實行土壤淺耕,造成土壤有效活土層淺、犁底層上移增厚、土壤緊實、土壤肥力低下、土壤結構破壞,影響作物根系生長,導致作物產量下降。同時,由于大量作物秸稈焚燒,不僅浪費了資源,而且污染了環境。近年來,機械化深松、深翻技術和秸稈還田技術作為農業生產中重要的增產技術措施,其推廣應用可有效改善土壤理化性狀、恢復土壤結構、提升土壤肥力、增加產量、保護環境。但機械化深松、深翻技術和秸稈還田不是單一的作業方式,如秸稈還田與深松配合作業、秸稈還田與深翻配合作業、深翻與有機肥施用配合作業等均可增強地力培肥效應。今后,在農業產業機械化、規模化的大背景下,要進一步形成合理、適宜的地力提升模式,為瓦房店地區農業可持續發展打好基礎。
5 參考文獻
[1] 郭書亞.秸稈覆蓋深松對土壤肥力及夏玉米生育和產量的影響[D].洛陽:河南科技大學,2011.
[2] 孫濤.不同耕作方式及施肥對黑土理化性質的影響[D].哈爾濱:東北農業大學,2008.
[3] 石彥琴,高旺盛,陳源泉,等.耕層厚度對華北高產灌溉農田土壤有機碳儲量的影[J].農業工程學報,2010,26(11):85-90.
[4] 孔德軍,王世學,高煥文.保護性耕作條件下松耕作業機具的探討[J].農機化研究,2004(1):184-186.
[5] 劉緒軍,榮建東.深松耕法對土壤結構性能的影響[J].水土保持應用技術,2009(1):9-10.
[6] 朱瑞祥,張軍昌,薛少平,等.保護性耕作條件下的深松技術試驗[J].農業工程學報,2009,25(6):145-147.
[7] 張合云,湯麗芬.土地深翻深松機械化技術推廣[J].云南農業,2016(8):87-88.
[8] 郯釕.機械深松技術探討[J].中國農機化,2011(3):101-103.
[9] 白建芳.不同耕作方式對高產春玉米冠根衰老的影響[D].呼和浩特:內蒙古農業大學,2012.
[10] 趙亞麗,薛志偉,郭海斌,等.耕作方式與秸稈還田對土壤呼吸的影響及機理[J].農業工程學報,2014,30(19):155-165.
[11] YIN X H,VYN T J.Potassium placement effects on yield and seede composition of no-till soybean seeded in alternate row widths[J].Agronomy,2003,95:126-132.
[12] 劉艷昆,閻旭東,徐玉鵬,等.濱海地區不同耕作方式對土壤水分及夏玉米生長發育的影響[J].天津農業科學,2014,20(8):91-94.
[13] 李亭亭.不同耕作及秸稈還田方式對春玉米產量形成及養分吸收的影響[D].沈陽:沈陽農業大學,2013.
[14] 張正斌,徐萍.科學深翻土地保障糧食安全[N].中國科學報,2012-07-21(A3).
[15] 李勇,曹紅娣,鄧九勝,等.小麥秸稈全量還田對土壤速效氮及水稻產量的影響[J].土壤肥料,生態與農村環境學報,2009,25(4):46-51.
[16] HUMBERT B C,LAI R.Corn stover removal impacts on micro-scale soil physical properties[J].Geoderma,2008,145:335-346.
[17] 馬永良,師宏奎,張書奎,等.玉米稻稈整株全量還田土壤理化性狀的變化及其對后茬小麥生長的影響[J].中國農業大學學報,2003,8(增刊1):42-46.
[18] 申源源,陳宏.秸稈還田對土壤改良的研宄進展[J].中國農學通報,2009,25(19):291-294.
[19] 勞秀榮,孫偉紅,王真.秸桿還田與化肥配合施用對土壤肥力的影響[J].土壤學報,2003,40(4):619-623.
[20] TANG C,YU Q.Impact of chemical composition of legume residues and initial soil pH on pH change of a soil after residue incorporation[J].Plant soil,1999,215:29-38.
[21] SONNLEITNER R,LORBEER E,SCHINNER F.Effects of straw,vegetable oil and wheyon physical and microbiological properties of a chernozem[J].Applied Soil Ecology,2003,22(3):195-204.
[22] 蔡圓跡錢成,張元,等.中部地區退化土壤秸稈還田的微生物變化特征及其影響[J].應用生態學報,2004,15(3):463-468.