煙草運(yùn)用土壤結(jié)構(gòu)改良劑的發(fā)展前景論文

1、煙草運(yùn)用土壤結(jié)構(gòu)改良劑的發(fā)展前景論文 摘要：本文介紹了土壤結(jié)構(gòu)改良劑的研究現(xiàn)狀及其在煙草上的應(yīng)用展望。土壤結(jié)構(gòu)改良劑分為天然土壤結(jié)構(gòu)改良劑和人工合成土壤結(jié)構(gòu)改良劑。施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤蓄水保水能力，提高土壤溫度。土壤結(jié)構(gòu)改良劑用于煙田，可能會(huì)提高煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量。溶于水施用較直接將粉劑撒施于表土效果好。 50年代以前，土壤結(jié)構(gòu)改良劑的研究?jī)H限于天然結(jié)構(gòu)改良劑，研究較多的是藻朊酸鹽，它是從藻類中抽取的多糖羧酸類化合物，藻朊酸鈉用量01%(按土重計(jì)算)便有顯著的改土效果。但由于天然結(jié)構(gòu)改良劑易被土壤微生物分解且用量較大，難以在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用，于是，人工合成結(jié)構(gòu)改良劑的研究便

2、逐漸開(kāi)展起來(lái)?？死锢吠寥栏牧紕┦浅跗谌斯ず铣傻母牧紕?，主要成分是聚丙烯酸鈉鹽，具有高效、抗微生物分解、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)。最近幾年，高效低用量土壤結(jié)構(gòu)改良劑出現(xiàn)，使用方法不斷改進(jìn)，使用成本逐漸下降，使其具有越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景。 一、土壤結(jié)構(gòu)改良劑的種類、性質(zhì) 土壤結(jié)構(gòu)改良劑是根據(jù)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成的原理，利用植物殘?bào)w、泥炭、褐煤等為原料，從中抽取腐殖酸、纖維素、木質(zhì)素、多糖羧酸類等物質(zhì)，作為團(tuán)聚土粒的膠結(jié)劑，或模擬天然團(tuán)粒膠結(jié)劑的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)所合成的高分子聚合物。前一類制劑為天然土壤結(jié)構(gòu)改良劑，后一類則稱為合成土壤結(jié)構(gòu)改良劑。 1.1天然土壤結(jié)構(gòu)改良劑 1.1.1天然結(jié)構(gòu)改良劑的種類 1.1.1.1腐

3、殖酸類以泥炭、褐煤為原料制成褐腐酸鈉或鉀，它們是一大類多環(huán)稠環(huán)有機(jī)化合物。其結(jié)構(gòu)與土壤腐殖質(zhì)相似。 1.1.1.2多聚糖類從瓜爾豆中提取的一種高分子物質(zhì)。 1.1.1.3纖維素類主要成分為纖維素，用堿液加濕處理后，即產(chǎn)生纖維糊，可做為結(jié)構(gòu)改良劑。 1.1.1.4木質(zhì)素類一般以紙漿廢液為原料制成，包括木質(zhì)素磺酸、木質(zhì)素亞硫酸銨、木質(zhì)素亞硫酸鈣等。 1.1.1.5其它粉煤灰、糠醛渣、沼渣。 1.1.2以多聚糖和腐殖酸類說(shuō)明天然結(jié)構(gòu)改良劑的性質(zhì)和作用機(jī)制 多聚糖是一種水溶性天然土壤結(jié)構(gòu)改良劑，它是從瓜爾豆中提取的一種高分子物質(zhì)，其分子質(zhì)量大于2.010u。多聚糖在水溶液中是一種生物不穩(wěn)定性物質(zhì)，在土

4、壤中能被微生物降解成小分子物質(zhì)，因此，改良土壤時(shí)，用量大于人工合成改良劑。多聚糖是一種線性的繞曲的高分子聚合體，在其鏈條上有大量的OH，羥基與粘粒礦物晶體表面上的氧原子形成氫鍵，示意如下:粘土晶面SiHOROHOSi粘土晶面，將分散的土壤顆粒膠結(jié)在一起形成團(tuán)聚體。多聚糖的親水基與粘粒的氧鍵，其鍵能為20.941.9kJ/mol。由它膠結(jié)的微團(tuán)?；驁F(tuán)粒具有相當(dāng)程度的穩(wěn)定性。這樣，粘粒表面吸附的水分子被高分子有機(jī)化合物取代，而且有機(jī)化合物的親水功能團(tuán)與粘土礦物的活性點(diǎn)相結(jié)合，于是，粘粒表面為疏水的烴鏈所被覆，從根本上改變了粘粒的水合性和脹縮性，使生成的團(tuán)粒具有水穩(wěn)性。 1.2人工合成土壤結(jié)構(gòu)改良劑

5、 這種制劑中的干物質(zhì)含量為80%，干物質(zhì)中的含氮量為192%。 1.2.3瀝青乳劑(ASP) 1.2.4聚丙烯腈 它們是由單體聚合而成的，單體有乙烯單體(CHCH)、丙烯酸(CHCHCOOH)、丙烯腈單體(CH）等。在聚合物鏈條上有許多功能基，其中有些是活性功能基，如羧基(）、氨基(）等。這些活性功能基在溶液中解離后，就使聚合物成為帶電離子，或是聚合陰離子，或是聚合陽(yáng)離子。合成的結(jié)構(gòu)改良劑一般具有很強(qiáng)的粘結(jié)力，能把分散的土粒粘結(jié)成穩(wěn)固的團(tuán)粒。陽(yáng)離子型聚合改良劑與粘粒上的負(fù)電荷結(jié)合，膠結(jié)分散的粘粒形成團(tuán)聚體，陰離子型結(jié)構(gòu)改良劑作用機(jī)制不同于陽(yáng)離子型，它與帶負(fù)電荷的土粒結(jié)合分三種情況:一是由氫鍵連

6、結(jié)，即陰離子型結(jié)構(gòu)改良劑分子上的羥基(）與粘粒礦物晶體面上氧原子結(jié)合形成氫鍵;二是在低pH條件下，陰離子型結(jié)構(gòu)改良劑產(chǎn)生正電荷，與粘粒晶面上的負(fù)電荷形成離子鍵;三是高價(jià)礦質(zhì)離子作為鹽橋分別與陰離子型改良劑分子上的負(fù)電荷和土粒上的負(fù)電荷結(jié)合形成離子鍵。 二、土壤結(jié)構(gòu)改良劑的應(yīng)用效果 2.1改善土壤結(jié)構(gòu) 土壤結(jié)構(gòu)改良劑能有效地改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，減小土壤容重，增加總孔隙度。西南農(nóng)業(yè)大學(xué)曾覺(jué)廷的研究證明，土壤改良劑能使分散的土粒形成微團(tuán)聚體，進(jìn)一步形成團(tuán)聚體，不僅增加土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量，而且顯著提高團(tuán)聚體的質(zhì)量。在盆栽土壤試驗(yàn)中，大團(tuán)聚體含量比對(duì)照增加了，PHM為20.88%，VAM為4.73%

7、，HNA為2.24%。陜西農(nóng)科院土肥所宋立新的試驗(yàn)表明，0.50.25mm團(tuán)聚體相對(duì)增加3.7%54.6%，結(jié)構(gòu)改良劑不僅能使分散的土粒團(tuán)聚，還可使微團(tuán)粒相互粘結(jié)，所以施用結(jié)構(gòu)改良劑后，大團(tuán)粒的比率大大增加。有人曾做過(guò)試驗(yàn)，施入0.05%CRD1816后，2mm及大于5mm的團(tuán)粒占團(tuán)粒總數(shù)的63%，施用量增至0.15%時(shí)，則達(dá)90%，而對(duì)照僅為11%。結(jié)構(gòu)改良劑促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成的同時(shí)，還提高了土壤總孔隙度，降低土壤容重。紫黃泥土施用PHM(0.4%)和VAM(0.1%)后，土壤中50m孔隙分別是18.3%和11.7%，而對(duì)照僅有7.7%。最近，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土肥所研究了粉煤灰的改土效應(yīng)，試驗(yàn)

8、結(jié)果表明，土壤施入粉煤灰后，可以降低容重，增加孔隙度，調(diào)節(jié)三相比，提高地溫，縮小膨脹率，明顯地改善了粘土的物理性狀。 2.2提高土壤蓄水保水能力 西南農(nóng)業(yè)大學(xué)陳萌在紫色土上的試驗(yàn)證明，PHM和VAM均能提高土壤持水量和釋水量，增大土壤吸持水分對(duì)植物的有效程度。中國(guó)農(nóng)科院汪德水的研究結(jié)果說(shuō)明，瀝青乳劑和PHM均能減少土面水分蒸發(fā)，保蓄水分，提高水分利用效率。王久志在土壤結(jié)構(gòu)改良劑覆蓋改土作用的研究中指出，施用瀝青乳劑后，在0cm和1m土層內(nèi)，土壤含水量分別增加19.33%27.44%和10%。在蒸發(fā)的3個(gè)階段中，瀝青乳劑具有抑制水分蒸發(fā)的效果，抑制率達(dá)14.7%32.3%。 2.3提高土壤溫度

9、瀝青乳劑可以提高地溫。有試驗(yàn)證明，施用瀝青乳劑后，在1d內(nèi)或一年內(nèi)土壤溫度均高于對(duì)照，日平均增溫2.1。宋立新等研究證明施用瀝青乳劑增高耕層地溫，較對(duì)照高0.81.5。 三、土壤結(jié)構(gòu)改良劑使用技術(shù)研究 3.1土壤結(jié)構(gòu)改良劑的用量 一般以占干土重的百分率表示，若施用量過(guò)小，團(tuán)粒形成量少，作用不大;施用量過(guò)大，則成本高，投資大，有時(shí)還會(huì)發(fā)生混凝土化現(xiàn)象。根據(jù)土壤和土壤改良劑性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)挠昧渴欠浅Ｖ匾模?0年代，Hedrick和Mowry等報(bào)道，聚電解質(zhì)聚合物改良劑能有效地改良土壤物理性狀的最低用量為10mg/kg，適宜用量為1002000mg/kg。奧田東等指出，以5000mg/kg用量為極限

10、，超過(guò)這個(gè)極限，反而不利于團(tuán)粒的形成。近幾年來(lái)的研究結(jié)果與以前有所不同，1986年，Wallace試驗(yàn)證明，使用量為4mg/kg時(shí)，水穩(wěn)性團(tuán)粒增加的幅度大，說(shuō)明聚丙烯酰胺用量低于10mg/kg，也具有一定的改土效果。 3.2土壤結(jié)構(gòu)改良劑的使用方法 如果將粉劑直接撒施于表土中，由于結(jié)構(gòu)改良劑很難溶解進(jìn)入土壤溶液，這種施用方法的改土效果很小，在相同情況下，將改良劑溶于水施用，土壤的物理性狀明顯得到改善，例如，每公頃用42kg固態(tài)聚丙烯酰胺，土壤團(tuán)聚體和土壤導(dǎo)水率均未增加，但改良劑溶于水施用，每公頃只用32.2kg聚丙烯酰胺，團(tuán)聚體增加45.2%，土壤的物理性狀有較大改善。 3.3施用時(shí)土壤墑情

11、以前普遍認(rèn)為，要在表土墑情適宜時(shí)進(jìn)行，適宜的濕度為田間最大持水量的70%80。最近，由于施用方法從固態(tài)施用到液態(tài)施用的改進(jìn)，施用時(shí)對(duì)土壤濕度的要求與以前不同。研究證明，施用前要求把土壤耙細(xì)曬干，且土壤愈干，愈細(xì)，施用效果愈好。 四、在煙草上應(yīng)用展望 中國(guó)植煙土壤長(zhǎng)期片面重視化學(xué)肥料，致使土壤有機(jī)質(zhì)含量銳減，土壤物理性狀惡化，尤其是團(tuán)聚體數(shù)量和質(zhì)量的下降，土壤通氣狀況退化。研究證明土壤的物理性狀對(duì)煙葉的品質(zhì)和產(chǎn)量有著重要影響，其中尤以通氣狀況和水分狀況之間的平衡，控制了大部分品質(zhì)要素。煙草是需氧較多的植物，依靠氧維持根系功能。(1)氧氣的供應(yīng)狀況是由土壤孔性和結(jié)構(gòu)性決定的。由于煙堿是在煙草根部，

12、尤其是在幼根和根毛等部位形成，保持良好的土壤通氣性有利于煙堿的合成。土壤通氣性不良，則土壤供氧不足，根系呼吸受阻，新生根的形成和活性就會(huì)降低，直接影響煙堿合成。施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑，改善土壤通氣性，有利于煙堿的合成。(2)土壤通氣狀況和水分狀況還影響植物對(duì)養(yǎng)分的吸收。通氣良好的環(huán)境，能使根部供氧狀況良好，并能促使呼吸產(chǎn)生的CO2從根際散失。根際土壤中氧氣的含量高，能促進(jìn)煙株根系的有氧呼吸，有利于植物對(duì)養(yǎng)分的吸收。水分對(duì)煙株生長(zhǎng)，特別是對(duì)根系的生長(zhǎng)有很大影響，也同樣間接影響?zhàn)B分的吸收。許多研究表明，若施用甘露醇降低營(yíng)養(yǎng)液的水勢(shì)，植物對(duì)HPO4、K和其它離子的吸收就會(huì)受到抑制。不同含水量土壤的吸收試

13、驗(yàn)證明，玉米對(duì)b的吸收隨土壤含水量由10%增加到28%而提高。對(duì)K而言，缺水既可降低其從土粒向根表的遷移速率，也可減弱根系的吸收能力。再者，北方土壤的主要粘粒礦物為2:1型蒙脫石，K在這樣的土壤中的固定現(xiàn)象十分明顯，尤其是在土壤干濕交替過(guò)程中，更為嚴(yán)重。試驗(yàn)證明，保持土壤濕潤(rùn)，緩解干濕交替過(guò)程是提高K有效性的重要措施。因此，植煙土壤的土壤結(jié)構(gòu)改良，土壤水分性狀和通氣性狀的平衡，成為我國(guó)煙草栽培工作中的一項(xiàng)重要任務(wù)。土壤結(jié)構(gòu)改良劑的研究及應(yīng)用證實(shí)，它不但增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，改善土壤通氣性，還能提高土壤水分有效性及土壤溫度。土壤結(jié)構(gòu)改良劑應(yīng)用效果研究及使用技術(shù)的改進(jìn)，為煙草生產(chǎn)再上新臺(tái)階奠定了基礎(chǔ)。土壤結(jié)構(gòu)改