1、第三章第三章 土壤改良调控环境材料土壤改良调控环境材料 黄占斌E Email:mail: 本章提要本章提要1.1.概论概论2.2.聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAMPAM）3.3.磷酸石膏磷酸石膏 4.4.沸石沸石5.5.泥炭泥炭6.6.稀土元素稀土元素7.7.粉煤灰粉煤灰 1 1 概论概论1.1 土壤改良土壤改良 包括盐碱地改良，低产地改良，矿区复垦等。包括盐碱地改良，低产地改良，矿区复垦等。盐碱地：盐碱地：为盐土与碱土以及各类盐化、碱化土壤为盐土与碱土以及各类盐化、碱化土壤的统称，其特点是含有显量的盐碱成分，具有不良的的统称，其特点是含有显量的盐碱成分，具有不良的物理化学性质，在物理化学性质，
2、在20-30cm20-30cm的土壤表层或亚表层中，的土壤表层或亚表层中，水溶性盐含量大于水溶性盐含量大于0.1%0.1%或或0.2%(0.2%(富含石膏的情况下富含石膏的情况下)，或土壤碱化层的碱化度大于或土壤碱化层的碱化度大于5%5%。土壤改良和肥效调控是国内外农业生产和环土壤改良和肥效调控是国内外农业生产和环境治理等方面的重要技术境治理等方面的重要技术.盐碱土分布盐碱土分布土壤盐碱化是一个世界性土壤盐碱化是一个世界性的难题的难题,全世界盐渍土面全世界盐渍土面积约积约10亿公顷，占全球陆亿公顷，占全球陆地面积的地面积的10%10%，广泛分布，广泛分布于于100100多个国家和地区多个国家和
3、地区.我国盐渍土面积约我国盐渍土面积约3460万公顷万公顷,耕地盐碱化耕地盐碱化760万公顷万公顷,近近1/5耕地发耕地发生盐碱化生盐碱化,其中原生盐化其中原生盐化型、次生盐化型和各种型、次生盐化型和各种碱化型分布分别占总面碱化型分布分别占总面积的积的52%、40%和和8%。盐碱地改良方法盐碱地改良方法(1)物理方法物理方法平整土地、深耕晒垡、及时松土、抬平整土地、深耕晒垡、及时松土、抬高地形、微区改土。高地形、微区改土。(2)水利改良：水利改良：灌排配套、蓄淡压盐、灌水洗盐、灌排配套、蓄淡压盐、灌水洗盐、地下排盐。地下排盐。(3)化学改良：化学改良：石膏、磷石膏、过磷酸钙、腐殖酸、石膏、磷石
4、膏、过磷酸钙、腐殖酸、泥炭、氯化钙、醋渣、粉煤灰等。泥炭、氯化钙、醋渣、粉煤灰等。(4)生物改良：生物改良：种植水稻、种植耐盐植物田菁等种植水稻、种植耐盐植物田菁等,使用微生物菌肥等。使用微生物菌肥等。n生物改良方法生物改良方法1.1.引进、种植盐生植物或水稻。沙枣、沙棘、怪柳属引进、种植盐生植物或水稻。沙枣、沙棘、怪柳属等，滨藜等，滨藜 2.2.选育耐盐品种选育耐盐品种(系系)。常规育种方法培育比较耐盐的。常规育种方法培育比较耐盐的水稻、小麦、高梁、蕃茄等作物品种水稻、小麦、高梁、蕃茄等作物品种 四翅滨藜四翅滨藜n一种一种 盐碱地改良树种，有盐碱地改良树种，有些国家称些国家称“生物脱盐器生物
5、脱盐器”。试验其在含盐量试验其在含盐量1.3%土壤土壤中生长良好。种植中生长良好。种植1 1公顷的公顷的四翅滨藜，四翅滨藜，1 1年能从土壤中年能从土壤中 吸收吸收2 2吨以上的盐份吨以上的盐份 1.2 1.2 肥效调控肥效调控 施肥施肥:施用化学肥料是农业生产重要的增产方式，特别施用化学肥料是农业生产重要的增产方式，特别是氮肥。目前我国已成为世界上氮肥年用量最多的国是氮肥。目前我国已成为世界上氮肥年用量最多的国家之一，单位面积用量高于世界平均水平。而我国氮家之一，单位面积用量高于世界平均水平。而我国氮肥利用率却仅为肥利用率却仅为30%-50%，即近一半左右的氮肥施，即近一半左右的氮肥施入土壤
6、后通过各种途径而损失掉。入土壤后通过各种途径而损失掉。问题问题:肥料生产效益降低肥料生产效益降低,造成环境污染。提高氮肥利用造成环境污染。提高氮肥利用效率成为农化研究重要课题。效率成为农化研究重要课题。2.1 PAM2.1 PAM组成与分类组成与分类n土壤改良剂土壤改良剂PAM(PolyacrylamidePAM(Polyacrylamide)，化学名聚丙烯酰胺。化学名聚丙烯酰胺。人工合成的高分子阴离子长链聚合物，生物稳定性较强，人工合成的高分子阴离子长链聚合物，生物稳定性较强，在土壤中不易被微生物分解，可以任何比例溶于水中而在土壤中不易被微生物分解，可以任何比例溶于水中而不分层，本身无毒，是
7、一种无污染的土壤结构改良剂不分层，本身无毒，是一种无污染的土壤结构改良剂；2 2 聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAMPAM）n产品形式多样，有粉剂、乳液产品形式多样，有粉剂、乳液和片剂（如法国和片剂（如法国SNFSNF公司产的公司产的FLOBONDFLOBOND）（CH2-CH）n-（CH2-CH）m C=O C=0 NH2 O-K+国外：国外：5050年代初，英国的蒙萨特公司人工合成一种可瑞利母年代初，英国的蒙萨特公司人工合成一种可瑞利母（KriliumKrilium）。）。9090年代初，美国在地面灌溉水中施用年代初，美国在地面灌溉水中施用10ppm PAM10ppm PAM溶液，溶液，以增加
8、灌溉水入渗量。以增加灌溉水入渗量。19951995年年3030万万hmhm2 2推广应用推广应用PAMPAM，并颁布，并颁布PAMPAM使用法使用法国内：国内：6060年代始产年代始产PAMPAM，目前有，目前有7070多家，大型厂家如大庆油田化学助剂多家，大型厂家如大庆油田化学助剂厂、山东胜利油田长安实业（集团）有限责任公司等。厂、山东胜利油田长安实业（集团）有限责任公司等。20002000年产量年产量6 6万万吨。我国目前吨。我国目前PAMPAM总产量约总产量约8 8万吨万吨/年，产品主要用油田三次采油（占总年，产品主要用油田三次采油（占总量量80%80%），其次污水处理的絮凝剂（约），其
9、次污水处理的絮凝剂（约9%9%）。农业是）。农业是8080年代农业部引进年代农业部引进比利时比利时BITBIT和和PAMPAM，北方多地试验效果较好。，北方多地试验效果较好。.2.2 2.2 国内外发展状况国内外发展状况2.3 PAM2.3 PAM特性与改良土壤原理特性与改良土壤原理 具有保水、保土、保肥、改良土壤的作用，进而具有保水、保土、保肥、改良土壤的作用，进而增加作物产量的原因。增加作物产量的原因。*辽西土壤野外试验结果（夏海江辽西土壤野外试验结果（夏海江 肇普兴，肇普兴，19971997）聚丙烯酰胺对土壤微团聚体影响聚丙烯酰胺对土壤微团聚体影响增加幅度（增加幅度（%）处处 理理 土壤
10、分散系数土壤分散系数（%）结构系数（结构系数（%）分散系数分散系数 结构系数结构系数 对照区对照区 21 79 砂壤土砂壤土 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 19.5 81.5 -7.1 +3.2 对照区对照区 29 71 中壤土中壤土 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 23.5 76.5 -19 +7.7 对照区对照区 21 79 轻壤土轻壤土 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 15 85 -28.6 +7.6 (1(1）改善土壤团粒水稳性）改善土壤团粒水稳性(2)(2)改良土壤结构改良土壤结构。处理后的土壤水稳性团粒含量增加25%-50%，团聚体明显改善（表5）；土壤微团聚体的结构性能增强3%-8%*辽西土壤野外试验结果（
11、夏海江辽西土壤野外试验结果（夏海江 肇普兴，肇普兴，19971997）聚丙烯酰胺对土壤团聚体的影响聚丙烯酰胺对土壤团聚体的影响 各级水稳性团粒含量（各级水稳性团粒含量（%）处理处理 粒径（粒径（mm）3 3-2 2-1 1-0.5 0.5-0.25 水稳性团粒水稳性团粒总数（总数（%）增加幅增加幅度（度（%）对照对照 0 0.17 1.04 1.03 5.86 8.1 砂壤土砂壤土 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 0.56 1.41 1.79 2.27 6.23 12.26 +51.4 对照对照 1.57 2.9 7.32 4.07 16.97 32.83 中壤土中壤土 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 2.32
12、4.01 9.30 7.80 20.72 44.15 +34.5 对照对照 2.04 4.27 9.72 8.75 21.51 46.29 轻壤土轻壤土 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺 2.69 6.01 7.16 10.37 22.13 48.36 +4.5 (3)(3)增大土壤渗透性。增大土壤渗透性。试验表明，PAM可使土壤渗透系数增大32%聚丙烯酰胺对土壤渗透系数的影响 处理处理 土壤渗透系数（土壤渗透系数（m/hm/h）增加（增加（%0%0 对照区对照区 0.0220.022 聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺（PAMPAM）0.0290.029 3232 *辽西土壤野外试验结果（夏海江 肇普兴，1997）
13、（4 4）不改变土壤的酸碱性。）不改变土壤的酸碱性。聚丙烯酰胺是一种高分子聚合物，呈中性 土壤改良剂土壤改良剂PAMPAM作用原理图作用原理图PAM土壤颗粒土壤团聚体土壤团聚体n外观分：外观分：干法，将PAM与干土混合；稀释法，用PAM以1000倍的清水稀释后喷于地表。美国在沟灌中是将PAM直接撒入渠净分解后流入农田，一般其浓度为10ppm左右。n用途分：用途分：灌溉用、水土保持用等专用.2.5 2.5 聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAM)(PAM)用法与效果用法与效果：PAM计量器：1-2伏电动分散器；机械性带状分散器计量泵；VENTURI系统片剂放在畦灌口，无需仪器；相似渔民网篮装在水渠中。PA
14、M一般推荐用法 用途 推荐产品 应用比例 应用时间 应用的仪器 畦灌 或漫灌 溶于灌溉水的富乐邦德粉剂或片剂 1-2kg/hm2 将产品稀释在灌溉水中 喷灌 可注如任何喷灌系统的富乐邦德乳剂 2-6kg/hm2，易于侵蚀的土壤（结构疏松、坡度大于3.5%）用量可再大些。将产品注入输水灌中 播种后的首次灌溉；在灌溉水到达田间入口前，产品必须溶解于水中；雨养农田（旱地）常用散播富乐邦德粉剂 5-10kg/hm2。干性产品散播在新土表面 在播种时可用小体积喷散器，或播种后与肥料混合 粉剂：1）PAM 计量器：1-2 伏电动分散器；2）机械性带状分散器 乳剂：1）计量泵；2）VENTURI系统片剂：1
15、）片剂放在畦灌口，无需仪器；2）相似渔民网篮装在水渠中。聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAM)(PAM)用法与效果用法与效果畦灌或漫灌畦灌或漫灌添加添加PAMPAM减少间侵蚀，减少间侵蚀，提高灌水均匀度提高灌水均匀度CK 有有PAM聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAM)(PAM)用法与效果用法与效果喷喷 灌灌133-400g/133-400g/亩，亩，易于侵蚀的土易于侵蚀的土壤（结构疏松、壤（结构疏松、坡度大于坡度大于3.5%3.5%）用量可再大些，用量可再大些，将产品注入输将产品注入输水灌中水灌中。聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAM)(PAM)用法与效果用法与效果雨养农田（旱地）5-10kg/5-10kg/公顷（
16、公顷（0.33-0.33-0.66kg/0.66kg/亩亩)。干性产品。干性产品散播在新土表面；散播在新土表面；在播种时可用小体积喷在播种时可用小体积喷散器，或播种后与肥料散器，或播种后与肥料混合。混合。聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAM)(PAM)用法与效果用法与效果灌溉用灌溉用PAMPAM特性特性n减少土壤流失达到减少土壤流失达到95%95%；n防止侵蚀、结皮形成和灌溉地土壤的硬度增加；防止侵蚀、结皮形成和灌溉地土壤的硬度增加；n促进水分入渗进入土壤达促进水分入渗进入土壤达35%35%；n减少机械花费；减少机械花费；n投资少，每公顷灌溉农田仅用投资少，每公顷灌溉农田仅用1-31-3公斤；公斤；n
17、降低农药和营养物质随径流的损失，保护环境。降低农药和营养物质随径流的损失，保护环境。抗侵蚀用抗侵蚀用PAMPAM（土壤稳定剂）特性（土壤稳定剂）特性p促进土壤凝结，控制土壤侵蚀达促进土壤凝结，控制土壤侵蚀达95%95%；p增加土壤水分入渗增加土壤水分入渗15-30%15-30%；p减少径流中养分农药流失减少径流中养分农药流失90%90%；p可以使植物在陡坡地上生长；可以使植物在陡坡地上生长；p节省劳力和机械耗能，减少花费节省劳力和机械耗能，减少花费p有效地减轻土地改良的费用；有效地减轻土地改良的费用；p抵抗沙漠化和土壤侵蚀。抵抗沙漠化和土壤侵蚀。2.6 PAM2.6 PAM应用效果应用效果(1
18、)1)防治水土流失作用防治水土流失作用 表表5 PAM5 PAM应用对比水土流失量应用对比水土流失量 防治区防治区 对照区对照区 产流日产流日期期 降雨量降雨量（mmmm）降雨历降雨历时（时（h h）径流量径流量（m m3 3）侵蚀量侵蚀量（kgkg）降雨量降雨量（mmmm）降雨历降雨历时（时（h h）径流量径流量（m m2 2）侵蚀量侵蚀量（kgkg）6 6月月2929日日 32.732.7 1 1 0.20.2 3.583.58 32.732.7 1 1 0.440.44 17.217.2 7 7月月2525日日 4646 1212 0.320.32 1.071.07 4646 1212
19、0.40.4 3.093.09 7 7月月2929日日 64.764.7 27.327.3 0.920.92 1.941.94 64.764.7 27.327.3 1 1 14.6514.65 8 8月月2424日日 28.828.8 0.40.4 0.320.32 0.260.26 28.828.8 0.40.4 0.40.4 0 0.59.59 8 8月月3030日日 51.651.6 1.251.25 0.120.12 0.070.07 51.651.6 1.251.25 0.160.16 0.20.2 累计累计 223.8223.8 1.881.88 6.926.92 2.42.4 3
20、5.7335.73 u模拟降雨证明，坡度模拟降雨证明，坡度77和降雨强度每小时和降雨强度每小时25-50mm25-50mm下，下，喷施喷施PAMPAM地表径流和土壤流失量比未喷施对照减少地表径流和土壤流失量比未喷施对照减少96%96%以上以上。美国调查，垄沟浸灌农田中加。美国调查，垄沟浸灌农田中加PAMPAM，表土流失减少，表土流失减少95%95%，农药和肥料用量减少农药和肥料用量减少30%30%。(2)(2)提高土壤的保水作用提高土壤的保水作用 PAMPAM有较好保水性，对照区平均每有较好保水性，对照区平均每hmhm2 2产流产流1275.30m1275.30m3 3，防治区平均每，防治区平
21、均每hmhm2 2产流产流1122.30m1122.30m3 3.每每hmhm2 2保蓄径流量保蓄径流量153.00m153.00m3 3。这对于干旱少雨地区，。这对于干旱少雨地区，增加土壤水分，调节作物气候，保证作物必要需水量，增强抗旱能力，增加土壤水分，调节作物气候，保证作物必要需水量，增强抗旱能力，无疑增产作用巨大。无疑增产作用巨大。(3)(3)增加土壤的保肥作用增加土壤的保肥作用 土壤养分流失量与土壤侵蚀量呈对应关系，对照区平均有机质流失土壤养分流失量与土壤侵蚀量呈对应关系，对照区平均有机质流失量量12.96t/km12.96t/km2 2，速效氮，速效氮72.8kg/km72.8kg
22、/km2 2，速效磷，速效磷7.7 kg/km7.7 kg/km2 2；施用；施用PAMPAM试区试区平均有机质流失量平均有机质流失量3.96t/km3.96t/km2 2,速效氮速效氮19.3 kg/km19.3 kg/km2 2，速效磷，速效磷2.55 2.55 kg/km2.kg/km2.防治区与对照区相比，防治区与对照区相比，66坡保肥作用在坡保肥作用在80%80%以上，以上，1010坡保肥作坡保肥作用在用在65%65%以上，以上，1515坡保肥作用在坡保肥作用在55%55%以有效的控制了土壤养分流失。以有效的控制了土壤养分流失。(4)(4)粮食增产作用粮食增产作用 坡耕地平均粮食增产
23、幅度为坡耕地平均粮食增产幅度为10%10%以上，是改变坡耕地以上，是改变坡耕地生产条件，提高粮食产量的有效途径。以色列试验应用生产条件，提高粮食产量的有效途径。以色列试验应用PAMPAM可使作物增加产量可使作物增加产量25%25%30%.30%.(5)(5)经济效益经济效益 按最佳施用量按最佳施用量12kg/km212kg/km2计算，治理投入费为计算，治理投入费为225225元元/hm2,/hm2,按增产幅度按增产幅度15%15%计算，可获直接效益计算，可获直接效益15001500元。如果元。如果持续性持续性2 2年计算，投入产出比大于年计算，投入产出比大于1010倍，经济效益十分显倍，经济
24、效益十分显著。著。3 3 磷酸石膏磷酸石膏n磷石膏磷石膏:磷肥工业的固体废弃物。磷酸是磷肥工业的磷肥工业的固体废弃物。磷酸是磷肥工业的湿法磷酸生产工艺都是通过磷酸矿粉生产萃取料浆，湿法磷酸生产工艺都是通过磷酸矿粉生产萃取料浆，然后过虑洗涤制得磷酸，过虑洗涤的过程中生产磷石然后过虑洗涤制得磷酸，过虑洗涤的过程中生产磷石膏废弃物。一般生产膏废弃物。一般生产1 1吨磷酸约产生吨磷酸约产生5 56 6吨磷石膏，吨磷石膏，生产生产1 1吨磷酸二铵排吨磷酸二铵排2.52.55 5吨磷石膏。我国湿法磷酸吨磷石膏。我国湿法磷酸产量约为产量约为100100多万吨，而随高浓度复合肥工业迅猛发多万吨，而随高浓度复合
25、肥工业迅猛发展，每年由磷肥化工企业排磷石膏超展，每年由磷肥化工企业排磷石膏超10001000万吨磷石膏。万吨磷石膏。n20052005年全国磷石膏年全国磷石膏30003000万吨，利用率不到万吨，利用率不到10%10%。磷石。磷石膏处理已成为制约磷复肥生产的主要因素之一。膏处理已成为制约磷复肥生产的主要因素之一。磷石膏理化性能磷石膏理化性能n磷石膏一般呈粉状，外观灰白、灰黄、浅绿等色，还磷石膏一般呈粉状，外观灰白、灰黄、浅绿等色，还含有有机磷、硫氟类化合物，相对密度含有有机磷、硫氟类化合物，相对密度2.222.222.3f2.3f，容重容重0.7330.7330.88g/cm30.88g/cm
26、3，颗粒直径，颗粒直径5 515um,15um,游离水含游离水含量量3030左右，其主要成分二水硫酸钙左右，其主要成分二水硫酸钙(CaSO4(CaSO42H2O),2H2O),其含量其含量707090%90%左右，其中所含次要成分随磷矿石产左右，其中所含次要成分随磷矿石产地不同而各异，一般都含有岩石成分地不同而各异，一般都含有岩石成分CaCa、MgMg的磷酸盐的磷酸盐及硅酸盐。及硅酸盐。n我国目前每年排放磷石膏约我国目前每年排放磷石膏约20002000吨，累计排量近亿吨，吨，累计排量近亿吨，是石膏废渣中排量最大的一种，排出的磷石膏渣占用是石膏废渣中排量最大的一种，排出的磷石膏渣占用大量土地，形
27、成渣山，严重污染环境。大量土地，形成渣山，严重污染环境。磷石膏应用磷石膏应用n利用磷石膏等化学石膏制成具有高早强性能的水泥缓凝剂利用磷石膏等化学石膏制成具有高早强性能的水泥缓凝剂 该技术采用添加剂改性和新型成型技术将磷石膏等化学石膏该技术采用添加剂改性和新型成型技术将磷石膏等化学石膏制成具有高早强性能的水泥缓凝剂，水泥厂试用表明，其可使水制成具有高早强性能的水泥缓凝剂，水泥厂试用表明，其可使水泥泥3 3天与天与2828天强度提高天强度提高3 38MPa8MPa与与2 23MPa3MPa。经核算，该缓凝剂生产。经核算，该缓凝剂生产成本成本30304040元元/吨，若用其代替水泥厂现用进价为吨，若
28、用其代替水泥厂现用进价为7575115115元元/吨吨(价格因品位而异价格因品位而异)的天然石膏，建成一条年产的天然石膏，建成一条年产1010万吨高早强水泥万吨高早强水泥缓凝剂的生产线，每年可创利润缓凝剂的生产线，每年可创利润350350万万850850万元。工艺过程为磷万元。工艺过程为磷石膏、添加剂石膏、添加剂搅拌搅拌成型成型自然干燥自然干燥高早强水泥缓凝剂。高早强水泥缓凝剂。n某些碱性土壤，即可利用其中水溶性五氧化二磷，又可改良土壤。某些碱性土壤，即可利用其中水溶性五氧化二磷，又可改良土壤。散装磷石膏散装磷石膏改性磷石膏改性磷石膏4 4 沸石沸石n沸石：沸石：一族多孔铝硅酸盐晶体的总称。目
29、前已发现自一族多孔铝硅酸盐晶体的总称。目前已发现自然界沸石矿物然界沸石矿物42种，约种，约1000多个矿产地多个矿产地,实验室人工合实验室人工合成沸石成沸石100余种。已发现的天然沸石有水热型和火山余种。已发现的天然沸石有水热型和火山沉积型两种类型；具有实际意义的是火山沉积型沸石沉积型两种类型；具有实际意义的是火山沉积型沸石,使用较多的是以斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和钙十使用较多的是以斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和钙十字沸石等。字沸石等。4 41 1 沸石资源分布和性质沸石资源分布和性质（1 1）沸石资源及其分布）沸石资源及其分布n天然沸石起源于火山喷出物，多出产于环太平洋国家，天然沸石起源于火
30、山喷出物，多出产于环太平洋国家，日本、印度尼西亚均盛产之。我国在浙江省缙云县发现日本、印度尼西亚均盛产之。我国在浙江省缙云县发现了第一个天然沸石矿藏，随后在国内其它地区陆续发现了第一个天然沸石矿藏，随后在国内其它地区陆续发现了了374374处沸石矿床及矿点。目前在农业上它主要被利用作处沸石矿床及矿点。目前在农业上它主要被利用作为不良水田及低产盐碱土的土壤改良剂，同时以它为载为不良水田及低产盐碱土的土壤改良剂，同时以它为载体制作复混肥料。自然界中已经发现的沸石矿物约体制作复混肥料。自然界中已经发现的沸石矿物约4040于于余种，但仅方沸石、钙十字沸石等少数几种的储量较多，余种，但仅方沸石、钙十字沸
31、石等少数几种的储量较多，其它储量都较少其它储量都较少含沸石及海藻萃取含沸石及海藻萃取可賦予肌膚彈性可賦予肌膚彈性中沸石中沸石.鱼眼石鱼眼石.钠沸石钠沸石共生体共生体沸石滤料沸石滤料4.2 4.2 沸石理化特性与农业应用沸石理化特性与农业应用n沸石化学成分：沸石化学成分：主要由主要由SiO2(70%)SiO2(70%)、Al2O3(10%)Al2O3(10%)、H2OH2O和碱土金属离子四部分组成。不同产地沸石硅铝含量和碱土金属离子四部分组成。不同产地沸石硅铝含量差别不大，但差别不大，但NaNa、K K、CaCa、FeFe、MgMg等含量有所变化。等含量有所变化。其中，含其中，含Fe203Fe2
32、03为为0.98%-1.68%0.98%-1.68%，Ti02Ti02为为0.1%0.1%，Mg0Mg0为为O.65%-1.48%O.65%-1.48%，Ca0Ca0为为1-26%-2.98%1-26%-2.98%、K203K203为为1.75%-1.75%-6.23%6.23%，P205P205为为O.01%-1.04%O.01%-1.04%，Na20Na20为为0.25%-4.23%.0.25%-4.23%.大大多数沸石中还含有多数沸石中还含有CuCu、ZnZn、B B等微量元素。等微量元素。n物理性能：物理性能：构造开放性较大，有很多大小均一的空洞构造开放性较大，有很多大小均一的空洞和孔
33、道和孔道(直径直径6.15)6.15)和通道和通道(直径直径311)311)，约占整个晶，约占整个晶体内部空间的体内部空间的50%50%，这些空洞和孔道为金属阳离子和，这些空洞和孔道为金属阳离子和水分子所占据。水分子所占据。n沸石独特的结晶构造使其内部表面积很大，每克沸石沸石独特的结晶构造使其内部表面积很大，每克沸石的比表面积可达的比表面积可达355-1000m2355-1000m2。因此沸石的吸附量大，。因此沸石的吸附量大，对对NH4+NH4+交换量为交换量为100-175 cmolkg-1100-175 cmolkg-1，K+K+的交换量为的交换量为1313。25 cmolkg-125 c
34、molkg-1，沸石对阳离子吸附顺序为：，沸石对阳离子吸附顺序为：NH4+NH4+K+K+Na+Na+Ca+Ca+Mg+Mg+。孔洞纯矽沸石孔洞纯矽沸石优质净水沸石砂优质净水沸石砂n沸石改良土壤是农业增产重要措施之一。沸石改良土壤是农业增产重要措施之一。将沸石矿破碎将沸石矿破碎施于农田，亩施施于农田，亩施60-l00kg60-l00kg，可增产粮食，可增产粮食l0%-20%l0%-20%。若将。若将拂石与氮肥混合施用，效果更好。拂石与氮肥混合施用，效果更好。n经济价值：经济价值：沸石价格低廉，每吨沸石价格低廉，每吨3030元左右。据国内外资元左右。据国内外资料，施入化肥大部分被分解、流失、淋滤
35、损失料，施入化肥大部分被分解、流失、淋滤损失,如果减如果减少损失的少损失的1/31/3则相当于施入化肥总量。如果施入沸石，则相当于施入化肥总量。如果施入沸石，按减少损失按减少损失1/61/6计，则相当施入计，则相当施入l/2l/2化肥或化肥半数价值。化肥或化肥半数价值。全国年用化肥全国年用化肥20002000万吨，一半就是万吨，一半就是10001000万吨，每吨出厂万吨，每吨出厂价价250250元计算，合计元计算，合计2525亿元。因此，施用沸石保肥亿元。因此，施用沸石保肥,其经其经济价值相当显著。济价值相当显著。n据国内外实验估算，将沸石矿破碎施于农田，用量为据国内外实验估算，将沸石矿破碎施
36、于农田，用量为9009001500Kg/hm21500Kg/hm2时，可增产粮食时，可增产粮食10-20%10-20%。6.3 6.3 沸石在改良土壤方面的应用沸石在改良土壤方面的应用 n由于沸石具有较强的阳离子交换性，吸附选择性和自由于沸石具有较强的阳离子交换性，吸附选择性和自身含有作物所需的养分，将沸石直接施用于退化土壤身含有作物所需的养分，将沸石直接施用于退化土壤上，可提高土壤盐基交换量。一般每公顷施上，可提高土壤盐基交换量。一般每公顷施1500-1500-3000kg3000kg沸石，能提高土壤盐基交换量沸石，能提高土壤盐基交换量10%-25%10%-25%，增加，增加土壤中土壤中Na
37、+Na+、K+K+、Ca+Ca+、Mg+Mg+等盐基离子。等盐基离子。n旱地施用沸石，可减少铵态氮转化为硝态氮，一能提旱地施用沸石，可减少铵态氮转化为硝态氮，一能提高氮肥利用率，二能减少地表水和地下水中硝酸盐的高氮肥利用率，二能减少地表水和地下水中硝酸盐的含量含量 。由于沸石水存在，施用后一般能使耕层土壤。由于沸石水存在，施用后一般能使耕层土壤含水量增加含水量增加1%-2%1%-2%，比对照提高，比对照提高5%-15%5%-15%，对干旱地区，对干旱地区作物生长非常有利。作物生长非常有利。n吉林农大田间试验，亩吉林农大田间试验，亩500斤沸石，增产斤沸石，增产17.6%。沸石。沸石本身本身pH
38、值值6-8，对于酸性土壤施用沸石后可提高土壤，对于酸性土壤施用沸石后可提高土壤pH值；对碱性土壤可降低土壤值；对碱性土壤可降低土壤pH值和土壤硬度。在碱值和土壤硬度。在碱化水稻土、盐碱地和盐化糊土上施用沸石，土壤水中化水稻土、盐碱地和盐化糊土上施用沸石，土壤水中Kt含量比未施沸石的相同处理稍有增加，这可能是沸含量比未施沸石的相同处理稍有增加，这可能是沸石本身含有较多钾；而石本身含有较多钾；而Na+、Cl-、HCO3-；SO3-2则则随着沸石用量的增加而下降。这对于改良碱化水稻土随着沸石用量的增加而下降。这对于改良碱化水稻土p改善水稻生长环境有利。改善水稻生长环境有利。n沸石能明显抑制土壤中真菌
39、的繁殖，减少真菌数量沸石能明显抑制土壤中真菌的繁殖，减少真菌数量90%以上。对土壤中细菌和放线菌也有一定的抑制作以上。对土壤中细菌和放线菌也有一定的抑制作用。沸石在抑制真菌繁殖的同时并不影响土壤的酶活用。沸石在抑制真菌繁殖的同时并不影响土壤的酶活性，反而对几种酶活性有促进作用。因此沸石不但可性，反而对几种酶活性有促进作用。因此沸石不但可以减轻植物病原菌危害、消毒土壤，而且可以调节土以减轻植物病原菌危害、消毒土壤，而且可以调节土壤肥力。壤肥力。6 64 4 沸石的保肥作用沸石的保肥作用(1)(1)沸石可以作为肥料的添加剂沸石可以作为肥料的添加剂n天然沸石具有很强吸附力，与化肥混施，可以提高肥天然
40、沸石具有很强吸附力，与化肥混施，可以提高肥效和延长土壤的供肥时间，从而减少氮的损失。目前效和延长土壤的供肥时间，从而减少氮的损失。目前用得最多的是沸石与碳铵混合。用沸石粉与碳铵按用得最多的是沸石与碳铵混合。用沸石粉与碳铵按1 1：4 4制成的混合肥，肥效大而稳，既可减少氨的损失，制成的混合肥，肥效大而稳，既可减少氨的损失，又不易结块使用方便，可作为基肥或者种肥。又不易结块使用方便，可作为基肥或者种肥。（2)2)沸石可促进氮肥平衡释放，提高氮肥利用效率沸石可促进氮肥平衡释放，提高氮肥利用效率n通过溶液进入沸石通过溶液进入沸石“分子筛分子筛”孔径中的孔径中的NH4+NH4+很快占据很快占据交换点，
41、把那些平衡离子交换点，把那些平衡离子Na+Na+，K+K+，Ca+2Ca+2等交换后排除等交换后排除孔径之外。由于硝化细菌大于孔径千万倍，无法进入孔径之外。由于硝化细菌大于孔径千万倍，无法进入孔径中与孔径中与 NH4+NH4+接触，使硝化作用得到阻止，接触，使硝化作用得到阻止，NH4+NH4+的的N N得到保护。当孔径外得到保护。当孔径外 NH4+NH4+减少到一定程度时，孔径内减少到一定程度时，孔径内的的NH4+NH4+被解吸出来（解吸量占被解吸出来（解吸量占62%-75%62%-75%）未被解吸的）未被解吸的 NH4+NH4+并非无效，遇到适宜条件，亦可被代换出来。沸并非无效，遇到适宜条件
42、，亦可被代换出来。沸石及石及 NH4+NH4+犹如水库调节洪水，对作物起到平衡利用氮犹如水库调节洪水，对作物起到平衡利用氮的作用。且沸石胞衣可阻碍土壤中尿酶与尿素的直接的作用。且沸石胞衣可阻碍土壤中尿酶与尿素的直接接触，沸石可降低尿素氮转化为接触，沸石可降低尿素氮转化为NH4+NH4+。（3)3)沸石可以提高磷的释放能力沸石可以提高磷的释放能力n沸石本身含磷很少，有的沸石只含微量的的磷素，但沸石本身含磷很少，有的沸石只含微量的的磷素，但沸石或沸石交换体通过沸石上的吸附性阳离子和磷矿沸石或沸石交换体通过沸石上的吸附性阳离子和磷矿石中的石中的Ca+Ca+进行交换以重新释放石灰性土壤中累积的进行交换
43、以重新释放石灰性土壤中累积的难溶解性磷，斜发沸石可使磷肥缓慢释放出来；铵饱难溶解性磷，斜发沸石可使磷肥缓慢释放出来；铵饱和沸石可以改善土壤供磷状况，提高磷肥利用率，其和沸石可以改善土壤供磷状况，提高磷肥利用率，其溶解石灰性土壤中难溶解性磷的能力是对照的溶解石灰性土壤中难溶解性磷的能力是对照的4.8-4.8-12.912.9倍，使土壤有效磷增加。倍，使土壤有效磷增加。4.5 4.5 沸石的其它营养效应沸石的其它营养效应n由于沸石含有多种盐基离子、土壤施用沸石后对土由于沸石含有多种盐基离子、土壤施用沸石后对土壤养分和作物生长都有不同程度的影响。土壤全氯壤养分和作物生长都有不同程度的影响。土壤全氯及
44、有机质一般提高及有机质一般提高1%-5%，有效态养分则差异明显，有效态养分则差异明显，碱解氮、有效磷、有效钾和有效硅均显著提高。这碱解氮、有效磷、有效钾和有效硅均显著提高。这是因为除了沸石具有保氯释磷作用外，还因沸石中是因为除了沸石具有保氯释磷作用外，还因沸石中全钾含量较高有关。一般沸石全钾含量在全钾含量较高有关。一般沸石全钾含量在3%-5%间，间，而可溶性钾占了全钾的一半，这种钾绝大部分能被而可溶性钾占了全钾的一半，这种钾绝大部分能被植物吸收。另外，由于沸石中含有较多植物吸收。另外，由于沸石中含有较多Ca+和和Mg+等离子、这些离子可以提供作物有效养分，还等离子、这些离子可以提供作物有效养分
45、，还可促进作物对磷的吸收。沸石中微量元素含量也较可促进作物对磷的吸收。沸石中微量元素含量也较高。高。n沸石的施用对各种作物生长都有不同程度促进作用。沸石的施用对各种作物生长都有不同程度促进作用。小麦和玉米施用沸石后，提早出苗小麦和玉米施用沸石后，提早出苗1-2d，提早成熟，提早成熟35d；胡萝卜施用沸石后，除增产外，还能提高；胡萝卜施用沸石后，除增产外，还能提高-胡萝卜素含量；沸石对大豆有蹲苗和壮苗作用，促进胡萝卜素含量；沸石对大豆有蹲苗和壮苗作用，促进大豆根瘤的形成，同时能有效控制大豆落花落荚，提大豆根瘤的形成，同时能有效控制大豆落花落荚，提高大豆蛋白质含量高大豆蛋白质含量 5 5 泥炭泥炭
46、n泥炭资源分布与农业利用泥炭资源分布与农业利用n泥炭泥炭(peat)(peat)，又称草炭、泥煤或草木炭草煤，是煤化，又称草炭、泥煤或草木炭草煤，是煤化程度最低的煤。由水、矿物质和有机质组成。常由沼程度最低的煤。由水、矿物质和有机质组成。常由沼泽地区生长植物，因地壳变动而下沉，逐渐积成厚层，泽地区生长植物，因地壳变动而下沉，逐渐积成厚层，被埋没在泥沙中或水层中，经受细菌作用，产生化学被埋没在泥沙中或水层中，经受细菌作用，产生化学变化，成为煤化程度最小的煤种。变化，成为煤化程度最小的煤种。泥炭土是具有厚度泥炭土是具有厚度50厘米泥炭层潜育厘米泥炭层潜育51 泥炭资源及其性质泥炭资源及其性质 n泥
47、炭总储量为泥炭总储量为2514亿吨（干物重量），年开采量为亿吨（干物重量），年开采量为2.2亿吨，有亿吨，有60%-70%用于加了生产卒业用的产品。我国地城辽阔，泥炭分布广用于加了生产卒业用的产品。我国地城辽阔，泥炭分布广泛，各省市均有蕴藏。全国泥炭总资源量为泛，各省市均有蕴藏。全国泥炭总资源量为124亿亿,其中可用的储量其中可用的储量为为43.3亿吨，矿产地亿吨，矿产地5719处处,其中大型矿床其中大型矿床330处。泥炭矿总面积为处。泥炭矿总面积为10440平方公里，全国泥炭覆盖度为平方公里，全国泥炭覆盖度为0.11%。资源量超过。资源量超过1亿吨的有亿吨的有四川、云南、甘肃、江苏、西藏、黑
48、龙江、安徽、内蒙古、吉林、四川、云南、甘肃、江苏、西藏、黑龙江、安徽、内蒙古、吉林、新疆等新疆等10省、市、自治区，共占全国可用资源量的省、市、自治区，共占全国可用资源量的92%。其中，黑。其中，黑龙江省泥炭储量达龙江省泥炭储量达16亿吨，且以低位泥炭为主，低位泥炭又称为营亿吨，且以低位泥炭为主，低位泥炭又称为营养丰富泥炭，最适用于蔬菜、果树、粮食作物、经济作物、花卉、养丰富泥炭，最适用于蔬菜、果树、粮食作物、经济作物、花卉、草坪、高尔夫球场、绿地等；更适合用来制造腐殖酸生产腐铰、草坪、高尔夫球场、绿地等；更适合用来制造腐殖酸生产腐铰、腐磷、腐微有机肥等，还可用于改良土壤、保肥、吸附活性别等，
49、腐磷、腐微有机肥等，还可用于改良土壤、保肥、吸附活性别等，用途极广。用途极广。全球泥炭分布特点全球泥炭分布特点我国泥炭量与质量分布特点：我国泥炭量与质量分布特点：从泥炭赋存形式看，裸露泥炭明显多于埋藏泥炭。裸露从泥炭赋存形式看，裸露泥炭明显多于埋藏泥炭。裸露泥炭和埋藏泥炭分别占总量的泥炭和埋藏泥炭分别占总量的70.7%和和29.3%。东北三。东北三省和内蒙古裸露泥炭占该区总储量省和内蒙古裸露泥炭占该区总储量89.5%。从泥炭营养类型分析，以富营养泥炭占优势。富营养泥从泥炭营养类型分析，以富营养泥炭占优势。富营养泥炭储量为炭储量为43.2629亿吨，为总量的亿吨，为总量的99.91%；中营养；中
50、营养(173.33万万t)和贫营养泥炭和贫营养泥炭(221.86万万t)甚少，分别占甚少，分别占0.04%和和0.05%。从泥炭的残体类型看，草本泥炭极其丰富。草率泥炭储从泥炭的残体类型看，草本泥炭极其丰富。草率泥炭储量为量为42.6567万万t，占总量的，占总量的98.51%，混合泥炭，混合泥炭(3923万万t)占占0.91%，木本泥炭，木本泥炭(23U万万t)占占0.53%，藓类泥炭，藓类泥炭(221.86万万t)最少，只占最少，只占0.05%。5.2 5.2 泥炭的理化性质和生理特性泥炭的理化性质和生理特性(1)(1)泥炭的物理和土壤学性质泥炭的物理和土壤学性质：n泥炭呈褐色或淡黑色，密
