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关键词 盐碱土壤;改良;技术措施;酸性肥料;水旱轮作
中图分类号 S156.4 文献标识码 B 文章编号 1007-5739(2014)07-0261-01
长岭县位于吉林省西部,土地肥沃,盛产玉米、大豆、葵花、高粱、马铃薯、辣椒、西瓜等。长岭县在吉林省粮食生产中占有重要地位,是全国商品粮生产基地县、吉林省玉米出口基地县和全国油料生产重点县。影响长岭县农作物产量提高的主要因素是土质因素。长岭县土质以盐碱土为主,严重制约着农业产业结构的调整。如何改良土壤、降低土壤盐碱性,提高农作物的产量和品质是摆在农业科技工作者面前的首要任务。
1 施用酸性或生理酸性肥料,定向中和土壤碱性
1.1 硫酸铵
硫酸铵水溶液呈微酸性,其溶解于土壤溶液中,解离成铵离子(NH4+)和硫酸根离子(SO42-),由于作物的选择性吸收,吸收的铵离子多于硫酸根离子,土壤中残留的硫酸根离子与氢离子结合,使土壤变酸,称之为生理酸性。因此,硫酸铵为生理酸性肥料。硫酸铵适用于一般土壤和各类作物,可作基肥、种肥和追肥。在硫铵数量较少的情况下,最好用作追肥和种肥。硫酸铵施在碱性土壤上可以降低土壤的盐碱性,起到改良土壤的作用。
1.2 过磷酸钙
过磷酸钙又叫过石或普钙,一般为灰白色粉末状或颗粒状,属速效性磷肥。产品中因含有游离酸而呈酸性。过磷酸钙施在碱性土壤中的效果比施在沙性土壤中效果好。
1.3 硫酸钾
硫酸钾易溶于水,属速效性钾肥,其吸湿性小,不易结块,物理性状优于氯化钾,为生理酸性肥料。硫酸钾可作基肥、追肥、种肥和叶面追肥。作基肥应采取深施覆土,能减少钾的晶格固定,提高其利用率。作追肥一般采用条施或穴施,集中施到作物根系密集的湿土层。硫酸钾尽量施在轻碱地和二洼地上,效果明显。
2 增施有机肥,增强土壤亲和性能
2.1 有机肥的作用
腐熟的粪肥、泥炭、锯木屑等有机肥含有多种养分供作物吸收,除了含有氮、磷、钾,还含有氨基酸、糖类和脂肪等,是作物营养的重要来源。增施有机肥可增强地力、培肥土壤。有机肥中的腐殖酸对增加土壤有机质含量、改善土壤结构、保肥保水有重要作用。有机肥和化肥配合施用,可以提高化肥的利用率,消除化肥的不良影响[1-2]。施用有机肥都有不同程度的增产效果,特别是有机肥与无机肥配合施用,增产效果更加明显。有机肥还能改善产品的品种,例如蔬菜上施用有机肥,可增加维生素的含量,而且口感好。充分利用有机肥可减少化肥用量和生产化肥所需能源,减少环境污染。
2.2 有机肥的施用方法
有机肥必须经过充分腐熟。家畜粪便含有大量尿酸,会造成烧种、烧苗、熏叶,同时含有大量虫卵、霉菌,如不腐熟会对作物造成伤害。多施有机肥,使土壤具有更强的缓冲性能,有机肥在土壤中分解产生有机酸,也能一定程度降低土壤碱性。应用碱性土壤改良剂,其组成主要包括石膏、尿素等。这种利用作物秸秆混合石膏等,将化学改良与物理改良相结合的方法,能从根本上改善土壤板结,效果显著[3]。
3 施用腐殖酸类肥料,调节土壤的酸碱度
3.1 腐植酸肥料的作用
一是营养全面。缺啥补啥,螯合肥添加了35%的经螯合反应后的钙、硫、镁、铁、锌、硼等中微量元素,能直接被作物吸收。二是缓释控释。腐植酸肥料添加了脲酶抑制剂和聚合氨基酸,是一种集有机肥的优点和控释肥的高效于一体的螯合型控释肥料,对氮肥具有缓释、控释作用。三是提高肥效。螯合肥能促进农作物的光合作用和各种养分的互补,促进根系发育,提高植物对各种养分的均衡吸收能力,使氮、磷、钾综合利用率提高20%~35%。
3.2 黄腐酸钾的应用
黄腐酸钾是腐植酸肥料之一。含微量元素、稀土元素、植物生长调节剂、病毒抑制剂等多种营养成分,使养分更充足、补给更合理,从而避免了作物因缺少元素而造成的各种生理性病害的发生,使作物株型更旺盛、叶色更浓绿、抗倒伏能力更强[4-5]。黄腐酸钾能及时补充土壤中所流失的养分,使土壤活化、具有生命力,减少了土壤养分被过度吸收引起的重茬病害,产品完全可以代替含量相同的硫酸钾、氯化钾及硫酸钾镁,而且天然、环保。现在国内天然矿物质黄腐酸钾以欧华化工生产的最为优质。
4 水旱轮作,有效改良盐碱地
水稻种植是改良盐碱地的一个有效途径。特别是把种稻与水旱轮作结合起来,其增产改土效果更为显著。这项措施对于把水源较好地区的盐碱地建设成为高产稳产农田起了很大作用[6]。近几年来,长岭县在涝洼严重的几个乡镇进行试点,效果较好。在学习、总结、推广水旱轮作、以水治碱的过程中积累了宝贵的经验,今后可在全县大力推广。
5 种植耐盐碱作物
种植耐盐碱作物,如棉花、豆科作物、麻类、地下结实作(下转第263页)
(上接第261页)
物、麦类等,边利用边改造。对于盐碱性特别严重的部分乡镇,水源条件不足。土壤改良也是一个长期的过程,不能急于求成,在推广种植耐盐碱作物的同时积极开展秸秆还田,实现边种植边改良。
6 参考文献
[1] 杨毅.常见作物病虫害防治[M].北京:北京化学工业出版社,2008.
[2] 徐映明.农药施用技术问答[M].北京:北京化学工业出版社,2009.
[3] 刘俊峰,侯俊奎.粘土地免耕栽培技术[J].华北农业报,2003(5):56-57.
[4] 热汗古丽・阿不拉.新疆盐碱棉田的改良与施肥[J].现代农业科技,2008(8):157.
【关键词】:土壤改良 措施
中图分类号:S2 文献标识码:A 文章编号:1009-914x(2014)26-01-01
1.土壤改良的阶段
土壤改良工作一般根据各地的自然条件、经济条件,因地制宜地制定切实可行的规划,逐步实施,以达到有效地改善土壤生产性状和环境条件的目的。土壤改良过程共分两个阶段:
①保土阶段,采取工程或生物措施,使土壤流失量控制在容许流失量范围内。如果土壤流失量得不到控制,土壤改良亦无法进行。对于耕作土壤,首先要进行农田基本建设。
②改土阶段。其目的是增加土壤有机质和养分含量,改良土壤性状,提高土壤肥力。改土措施主要是种植豆科绿肥或多施农家肥。当土壤过砂或过黏时,可采用砂黏互掺的办法。。
2.土壤改良的意义
(1)苗木培育周期长,而且是全株利用,土壤养分消耗大,需要通过土壤改良来补充。
(2)育苗活动及土壤天然缺陷产生的土壤养分不足和结构不良,需要通过土壤改良来调节。
(3)树木正常生长所需要的有益生物,苗圃中常缺乏,需要人工添加。
(4)合理施肥可以有效调节土壤肥力,有效促进苗木产量和质量的提高。
3.土壤改良的几点措施
3.1合理使用化肥
根据农作物的目标产量和土壤养分的测定值,确定施肥量、施肥种类、施肥时期等,这样有利于土壤养分的平衡供应,以避免盲目施肥,减少浪费,减少对环境的污染;化肥应与有机肥合理混用,在肥效上达到互补,提高肥料利用率,改善土壤结构,防止土壤板结;由于微生物肥料具有无污染、提高作物品质、改良土壤、增加土壤肥力等优点,应大力推广和施用,从而减少对化肥的需用量;施用长效氮肥和氮抑制剂。长效氮肥由于供氮比较缓慢,不会造成土壤中无机氮素的快速升高,使施氮周期符合作物需肥规律,尤其在蔬菜作物上可大大降低硝酸盐的累积和施用次数,经济效益显著。氮抑制剂是一种可使有效氮缓慢释放的化学品,如氮吡啉、双氢胺等,可显著减少蔬菜中硝酸盐含量,从而改善其品质。
3.2施用土壤调理剂和新型植物生长素
农药在作物体内残留问题,已引起人们的高度重视。减少农药用量,首先选择施用免深耕土壤调理剂。该剂是一种生物化学制剂,对作物无毒、无副作用,可打破土壤板结、疏松土壤、提高土壤透气性、促进土壤微生物活性、增强土壤肥水渗透力、减少病虫害发生,从而减少农药的用量。在保护地蔬菜生产的中、后期,由于大水漫灌、人工踩踏等原因而发生土壤板结,极不利于根系对水分、营养的吸收。因此,该调理剂尤其适用于保护地蔬菜生产。其次施用一些新型植物生长素来增加作物的抗逆、抗病性能,从而减少农药在土壤中的残留,以达到改善作物品质的目的。
3.3推广应用可降解农用地膜
自觉清除农田残膜,把收集到的废膜统一进行合理的回收利用,同时减少有毒农膜的购买使用,可用黑色药膜或黑色可降解膜。
3.4采用微灌工程合理灌溉
目前微灌形式有滴灌、渗灌、微喷和涌泉灌4种。在保护地生产中,应根据不同作物选择与之适应的微灌方式。
3.5施用充分腐熟的有机肥
未腐熟或腐熟不够的有机肥,由于碳氮比(C/N)过高,土壤微生物难以分解,作物很难利用,而且新鲜的禽畜粪含盐较高,作物不但不吸收,还容易加剧地下害虫的为害。腐熟的有机肥是一种养分较齐全的肥料,大量施用可改善土壤的理化性状,具有改良土壤、培肥地力的作用,有益保护地蔬菜生产。
4.土壤改良的具体方法
4.1酸性土壤改良方法
使用石灰中和酸性,每亩每次施40~50千克石灰,以后每次施用量减少1/2,直至改造为中性或微酸性土壤。施绿肥,增加土中有机质,达到改善土壤酸性的效果。增加灌溉次数(水田可串灌),冲淡酸性对作物的危害。种植耐酸作物,如油菜、水稻、茶、桑、红苕、果树等,边利用边改造。增施碱性肥料,如碳酸氢铵、氨水、石灰氮、钙镁磷肥、磷矿石粉、草木灰等,对提高作物产量有好处。
4.2碱性土壤改良方法
所谓盐碱土也叫盐渍土,是指土壤中含有过量可溶性盐类的土地,包括盐土和碱土两种性质不同的土壤。所谓盐土,主要是指土壤内含有过量水溶性盐分的土壤,多属中性盐,呈碱性反应,pH值在7―8之间。因此,我们应使用酸性肥料,如硫酸铵、硝酸铵、氯化铵、过磷酸钙、磷酸二氢钾、硫酸钾等,定向中和碱性。种植耐碱作物,如棉花、豆科作物、麻类、地下结实作物、麦类等,边利用边改造。加深耕层,三沟配套,降低水位,逐年洗碱(盐)。多施农家肥,改良土壤,培肥地力,增强土壤的亲和性能。
4.3黏性土壤改良方法
掺沙质土,改善土壤耕作性。经常清理三沟,增加土壤通透性,协调水、肥、气、热、菌的矛盾。多施有机肥料,促进土壤团粒结构形成。勤中耕松土,加速肥料的分解释放能力,为作物幼苗及时供给有效养分。
4.4沙质土壤改良方法
砂性重的土壤一般表现为过分疏松,漏水漏肥,有机质缺乏,蒸发量大,保温性能低,肥劲短,后期易脱肥。一是大量施用有机肥料。这是改良砂质土壤的最有效方法即把各种厩肥,堆肥在春耕或秋耕时翻入土中,由于有机质的缓冲作用,可以适当多施可溶性化学肥料,尤其是铵态氮肥和磷肥能够保存在土中不流失。二是大量施用河泥、塘泥,这也是改良砂土的好方法。如果每年能每亩施河泥4~10吨。结合耕作,增施有机肥,使肥土相融:由于在日光温室新建过程中富含有机质的表层土大多被取走,故此新建温室首要的问题是增加土壤中的有机质含量。土壤有机质具有提供作物所需要的养分和提高养分的有效性,改善土壤的理化性状,增强土壤的保肥性能和缓冲性能的作用。几年后土壤肥力必然能大幅度提高,过度疏松漏水,漏肥的情况将有改善。三是在两季作物间隔的空余季节,种植豆类科蔬菜,间作、轮作,以增加土壤中的腐殖质和氮素肥料。四是对砂层较薄的土壤可以深秋压砂,使底层的粘土与砂土掺合,以降低其砂性。
4.5冷凉土壤改良方法
增施农家肥,改善土壤结构。三沟配套,降低水位,排明水、滤暗渍,经常中耕破板(水田则泥脚薅草),提高土温。.多施磷钾肥(因冷浸田多缺有效磷肥)和暖性肥(如牛马骡粪、渣肥、火粪土、稻草及作物茎叶等),促根壮秆夺高产。水旱轮作(3~5年轮换1次),减少病、虫、草害。
4.6瘦土壤改良方法
种植豆科或绿肥作物,提高土壤含氮量,如红花草子、箭舌豌豆、草木樨、黄花苜蓿、柽麻、蚕豆、油菜等。增施氮素含量高的肥料,如尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵等,提高土壤肥力。逐年加深耕层,促进土壤熟化,同时施足农家肥料作底肥,则改造力度更大,效果更好。清除土中的砂砾石块,减少“吊气”死苗,确保密度和稳产。
参考文献:
[1]周家成.关于对苗圃土壤改良的思考[J].农业与技术.2013.07.
[2]申鸣,方亮.盐碱地不同措施的改良效果及树木存活率比较[J].中国园艺文摘.2013.06.
关键词:移栽 成活率 技术措施
苗木移植成活率是评价绿化工程成败的重要指标。经常因为移植技术不到位而使苗木“假活”直至枯死,严重损害景观效益和经济利益,浪费大量的人力、物力和财力。为提高苗木移植成活率,必须严格规范苗木移植各重点环节的技术措施。
一、苗木移栽前准备
规划先行,落实责任,严格按照规划要求的数量和规格选苗、定苗,并落实到人。为了保证苗木成活,避免疏漏,分工具体,要明确责任,层层落实,将任务落实到每一个环节,每一个人,形成一条线管理。任何环节出现问题,都能找到责任人,确保移植苗木成活率。
二、整地及土壤改良
城镇建设中,残留较多的建筑垃圾和生活垃圾,甚至有些施工单位就地挖坑将建筑垃圾掩埋。在整地时一定要全面清除,并按标高整地,避免对掩埋的垃圾不清除,致使绿地长期浇水造成地基塌陷。整地深度一般不得低于40cm,原为耕地的可酌情考虑。深翻的土壤可用50%多菌灵可湿性粉剂拌入土中消毒,或通过太阳照射消毒使土质疏松。
一般树种都是喜酸性植物,若遇碱性土壤,可用硫酸亚铁进行改良;若遇喜碱性植物,可用石灰改良酸性土壤。
三、移植时间
在无特殊要求的前提下,移栽苗木一般应选择停止生长,处于休眠状态至萌动前这一时期进行。反季节移植苗木的,要对移植苗木加以特殊管护。
四、苗木起挖
苗木起挖的时间及数量要视移植苗木的准备情况和天气状况等适当确定。尽量做到当天挖、当天运、当天栽,缩短土球或根系暴露在外的时间;移植苗木应尽量选择假植苗或袋苗,少用或不用地栽苗和裸根苗;选择抽枝力、成枝力快的苗木和主侧根、毛细根发达的苗木;选择有标记无病虫害的苗木。
开挖前在保证苗木树形的前提下,大致要疏剪、缩剪苗木枝条,主要剪除徒长枝、过密枝、重叠枝和交叉枝;对根部进行修剪时,将劈裂根、病虫根、过长根剪除,保持地上地下生长平衡。如落叶乔木的主枝可剪取枝条的1/5~2/3;有顶芽的乔木应保留顶芽,只能疏剪、不能回缩;常绿针叶树只剪除病虫枝、枯死枝、衰弱枝、过密枝和下垂枝;灌木主枝短截不超过1/2;行道树的苗木按定干要求缩剪,剪口封漆。
苗木土球的大小要根据苗木的胸径确定,一般是土球直径为苗木胸径的8~10倍。土球要光滑,包装严实,严禁松散脱落,对于大的根要用手锯锯断,不能用铁锨硬性处理,以免弄坏土球伤及根系。
五、苗木运输
苗木在装车时应轻拿轻放,不得损伤苗木和人为造成散球。人力搬不动的土球必须用吊车起吊,起吊时应用网兜,不得用绳索绑缚树干起吊,起吊超过1t的大型土球,应在树干绑缚处缠裹草绳或麻袋等,吊索应用帆布袋吊起,并把握好重心,轻吊轻放,土球朝向车头方向,树冠朝向车尾方向摆放整齐。对于裸根苗木运输,根部应蘸0.5%尿素浆,保持根系湿润,装好后上盖蓬布绑扎结实。
六、定植
苗木运到移植现场后,一定要精心组织,科学种植,精细管护,严把质量。裸根苗应当天种植,确实种不完的苗木应及时进行假植浇水保湿。带土球的苗木卸苗和装苗同样应轻拿轻放,利用吊车一次性放入树坑中。最好随起随栽,不能立即栽植的应适当洒水保持土球和枝条湿润。
树坑要规范,提前挖好,规格80cm×80cm,上下大小一致,带土球的树坑宽和深应比土球大20~50cm。树坑底部应回填适量好土,土壤干燥时应提前用水浸坑,使苗木种植后有水分吸收。
种植前必须检查苗木,发现有机械损伤的应及时处理,栽植时深浅适宜,一般比苗木原地径深栽5~10cm。常绿树带土球栽植深浅一样,栽前剪除土球上包装物或绑扎绳,以利根系和土壤结合生根,树干基部多堆土,使土球稳固不动摇,过高的树要用支架稳固,随后做好护栏。
七、苗木管理
1、浇水
苗木移栽前浇水,树坑浇满水,切忌浇半坑水,若发现水下漏,应及时填土,直到土不再下沉为止,否则根系悬空透气与土壤结合不上,导致苗木死亡。栽植后3d内再浇第2次透水,10d内浇第3次透水,以后浇水次数视天气、土壤和树种等情况而定,每次浇水都要培土、处理裂缝和做护栏。
2、适量施肥
施肥以有机肥为主,有机肥与无机肥配合施用,每坑施农家肥10~20kg、磷酸二铵200~300g、碳铵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
在有条件的地方,苗木移栽好后最好覆膜,以起到保湿、保温的作用。
5、苗木后期管护
俗话说“三分造,七分管”,苗木移栽结束后,苗木的后期管护也不能忽视,特别是第1年管护,要落实到专人加强监督检查,保证苗木旺盛生长,并做到以下几点:
(1)用手轻推树干,看苗木根系与土壤是否结合良好,若有明显的裂缝或松动,则说明栽植不到位,应及时补救。
(2)观察树坑。土壤疏松有利于根系的萌发,为此,一方面看树坑有无积水,另一方面看浇水后是否松土、有无裂缝要处理。
(3)观察苗木是否栽植到位。若根系在外,会造成苗木死亡,应及时重栽。
(4)观察大树支架是否稳固,以免风吹摆动使根系不能与土壤很好地结合,导致死亡。
(5)观察新萌发幼芽长势,看叶片是否有卷曲、枯萎或非正常落叶的现象。
关键词:生物炭;性质;酸性土壤;改良机制
中图分类号:X71;S156.6 文献标识码:A 文章编号: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热带和亚热带地区,土壤酸化会直接导致耕地土壤理化性质变差,并打破原有的适宜作物生长的土壤生态环境条件,使土壤pH下降,导致土壤中有效硼、钼等含量下降,而土壤中有效铁、铝、锰等含量增加,使作物产生锰、铝中毒等,进而导致土壤中钙、镁等元素的缺乏,使作物生长发育不良,产量和品质下降[1]。铝毒和土壤肥力低是酸性土壤限制作物生长的两个重要因素[2]。为改善土壤酸性和提高作物产量,石灰曾被广泛运用,但是石灰应用有很多限制条件,作用不长久并易产生负面效应[3]。
近年来人们对生物炭的研究愈来愈多,其作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备受重视。生物炭添加到土壤中能改善土壤理化性质,影响土壤肥力。笔者主要对生物炭的性质及其对酸性土壤的改良进行了阐述,并对其今后的研究方向进行了展望。
1 生物炭及其性质
生物炭最早起源于巴西亚马逊流域,它是古代人们在发展热带酸性土壤农业管理实践中创造出的人工土壤[4]。早期的欧洲殖民者将这种土称为黑土,其上部的富碳层厚达35 cm,含有大量生物来源的黑炭,这与周边棕红色的氧化土有明显区别。现代科学家从这种土壤性质出发,希望能够通过类似古人的管理理念在贫瘠土壤上培育出高碳库的土壤[5]。黑土中的关键成分是炭,也称为生物炭,它是作物秸秆等有机物质及其衍生物在限制供氧的条件下加热而成的。
1.1 生物炭的制备
生物质原料在裂解炉限氧的环境条件下燃烧发生裂解反应,产生的烟气在真空泵的抽引下经过冷却分离设备除了可以得到生物油、木醋液和可燃气体3种产品外,其裂解反应的剩余物质就是生物炭[6]。制得生物炭的性质取决于制备生物炭的材料和制备条件如温度、氧气含量和时间等[7,8]。而生物炭的产量则取决于高温分解过程的快慢。快速高温分解能够得到20%的生物炭、20%的合成气和60%的生物油,而慢速高温分解可以产生50%的生物炭和少量的油[9]。
1.2 生物炭的性质及其应用
生物炭的功能主要决定于其理化性质。而生物炭的理化性质又决定于制备生物炭的材料和制备条件如温度、氧气含量和时间等[7,8]。因此,制备生物炭的原料不同,制备条件的差异导致获得的生物炭的性质也存在很大差异。
生物炭含有一定量的碱性物质,一般呈碱性。研究发现生物炭表面的有机官能团和生物炭中的碳酸盐是碱的主要存在形态,碳酸盐对生物炭碱的贡献随制备温度的升高而增加,有机官能团的贡献呈相反的趋势[10]。X射线衍射图谱和生物炭中碳酸盐的量表明在较高温度条件下制备生物炭时,碳酸盐是生物炭中碱性物质的主要存在形式。红外光声光谱和Zeta电位则表明生物炭有丰富的含氧官能团[11]。
生物炭主要由芳香烃和单质碳或具有石墨结构的碳组成,含有60%以上的碳元素[12],具有高度羧酸酯化和芳香化结构[13],使其与其他任何形式的有机碳相比都具有更高的生物化学和热稳定性[14],可用于碳的封存固定。此外,生物炭可溶性极低,拥有较大的孔隙度和比表面积[15]。这些基本性质使其具备了吸附能力、抗氧化能力和抗生物分解能力强的特性,可广泛应用于农业、工业、能源、环境等领域[12]。
2 生物炭与酸性土壤的改良
2.1 土壤酸化及其改良方法
土壤酸化是指土壤中氢离子增加的过程或者说是土壤酸度由低变高的过程,它是一个持续不断的自然过程。土壤中存在一些天然酸的形成过程,但这一过程的速度非常缓慢,而人为的影响使得这一过程大大加速。影响土壤酸化的人为因素主要有两方面,一是酸性气体的大量排放,导致酸沉降的增加;二是不当的农业措施[16]。控制酸沉降是控制土壤酸化的根本途径。但对于已经发生酸化的土壤,必须采取一些措施来改良,目前主要有两种改良方法,一是运用化学改良剂进行改良,另一种是采取一定的生物措施来达到改良的效果[16]。
目前,适当加入石灰石或白云石被认为是防止土壤酸化同时提高土壤养分的有效方法,此法在欧美等国家得到一定程度的应用,其优点是可以较为快速地缓解或消除土壤酸化及其影响[17],但其副作用也不容忽视,特别是会导致土壤有机质含量的下降[3]。因而,寻找和施用合适的改良剂以中和土壤酸度、提高土壤肥力、恢复酸性土壤的生产力对农业的持续发展和生态环境的保护具有双重意义[18]。
2.2 生物炭改良酸性土壤的机制
生物炭中含有碱性物质,加入土壤后这些碱性物质可以很快释放出来,中和部分土壤酸度,使土壤pH升高[19]。生物炭能够显著提高土壤pH、改变土壤质地、增大盐基交换量,从而引起土壤阳离子交换量增加。袁金华等[19]研究表明,稻壳炭含有一定量的碱性物质和盐基阳离子,能够显著降低土壤酸度,增加土壤交换性盐基数量和盐基饱和度,它可使土壤交换性铝、可溶性铝和有毒形态铝含量降低,从而有效缓解酸性土壤地区铝对植物的毒害。
生物炭作为石灰替代物,可通过提高土壤碱基饱和度降低可交换铝水平、消耗土壤质子来提高酸性土壤pH,同时可改良酸性土壤一些养分的有效性[20]。生物炭中含有大量植物所需的必需营养元素,除C含量较高外,N、P、K、Ca和Mg的含量也较高,且在制备过程中C和N的含量由于燃烧和挥发的原因随温度的升高而降低,而K、Ca、Mg和P的含量随温度的升高而增加[21]。此外,也有研究发现生物炭中营养元素的含量和其来源物料中元素的含量呈直线相关[22]。Yuan等[23]比较了由油菜秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、稻草、稻糠、大豆秸秆、花生秸秆、蚕豆秸秆和绿豆秸秆制备的生物炭的元素含量,发现由于4 种豆科植物秸秆中的Ca、Mg和K含量高于5种非豆科植物残体中的含量,4种豆科秸秆制备的生物炭中这些养分的含量也明显高于5种非豆科植物残体制备的生物炭中的含量。生物炭含有的矿质养分可增加土壤中的矿质养分含量,如P、K、Ca、Mg及N素,生物炭通常对养分贫瘠土壤及沙质土壤的一些养分补充作用较明显[24]。花莉[25]研究发现,土壤中的生物炭有利于提高土壤阳离子交换量、pH、总P和总N含量,阳离子交换量的增幅可达到40%,而pH可以提高一个单位左右。黄超等[26]的研究表明,红壤施用生物炭不仅可提高土壤碳库,还可降低土壤酸度,增加土壤pH和盐基饱和度,增加土壤水稳定性团聚体数量,增加土壤的速效磷、速效钾和有效氮,增强土壤保肥能力,改善生长环境,从而促进黑麦草生长。
生物炭富含有机碳,可以增加土壤有机碳含量以及土壤有机质或腐殖质含量,从而可提高土壤的养分吸持容量及持水容量[24]。施用生物炭能够促进土壤有机质水平的提高[27],一方面是由于生物炭能吸附土壤有机分子,通过表面催化活性促进小的有机分子聚合形成土壤有机质,另一方面生物炭本身极为缓慢的分解过程有助于腐殖质的形成,能够通过长期作用促进土壤肥力的提高。
生物炭能够有效调控土壤中营养元素的循环。首先,生物炭独特的表面特性使其对土壤水溶液中的铵态氮、硝态氮、K、P及气态氨等不同形态存在的营养元素有很强的吸附作用。同时施加生物炭后土壤持水能力和供水能力得到显著提高[28,29]。其次,生物炭能通过调节硝化和反硝化作用来避免N素损失。最后,生物炭与其他有机或无机肥料配合使用会使作物增产效果更佳[30]。
生物炭的孔隙度对保持养分离子的能力有很重要的作用,生物炭对养分的保持能力是通过对水分的保持实现的。生物炭的孔隙结构能降低水分的渗滤速度,增强土壤对溶液中移动性很强和容易淋失养分元素的吸附能力,如高pH条件下的NO3-和低pH条件下的盐基阳离子等[30]。生物炭具有强大的吸附能力,其可吸附NH4+、NO3-等多种水溶性盐离子,具有良好的保肥和去污能力[31]。生物炭具有较强的吸湿能力,从而影响土壤的持水能力。生物炭所具有的强吸附性可以吸附大气中的一部分水分和减少降雨时雨水的流失,最大程度地将雨水吸附到它所在的可耕层,供作物的生长需要,使干旱缺水地区的土壤能够长出植被,防止沙漠化[7]。土壤水分含量和有效性是世界范围内衡量土壤生产力的重要指标。生物炭可以吸附和保持水分,并且可以增强土壤水分的渗透性[32,33]。而且土壤的田间持水量随施入生物炭数量的增加而增加[33]。在亚马逊河流域的某些地区,施入生物炭可使土壤的保水能力提高18%[30]。
此外,生物炭的孔隙结构及水肥吸附作用也使其成为土壤微生物的良好栖息环境,其多孔性和表面特性能够为微生物生存提供附着位点和较大空间,为土壤有益微生物提供保护,特别是菌根真菌,可提高有益微生物的繁殖能力及活性,增强泡囊丛枝菌根菌(VAM)对植物的侵染,同时调控土壤微环境的理化性质,影响和调控土壤微生物的生长发育和代谢,进而增强土壤肥力。因此生物炭可作为微生物肥料接种菌的载体,增加接种菌在土壤中的存活率及对植物的侵染[24]。
生物炭也能改变有毒元素的形态,降低有毒元素对作物及环境的危害,有助于植株正常发育。许多学者认为,施用生物炭能显著增大土壤pH,由此降低Al、Cu、Fe等重金属可交换态的含量,与此同时增加Ca和Mg等植物必需元素的可利用性,一方面可减轻有害元素对作物生长过程中的伤害,另一方面可增加植物对营养元素的摄取,从而促进植株的生长[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等重金属元素。
3 生物炭研究存在的问题与展望
目前,生物炭已成为最新研究热点,其在全球碳的生物地球化学循环和缓解全球气候变化研究领域、在农业土壤改良和作物栽培领域以及在土壤污染物质的生态修复领域等都有重要意义,在环境科学和土壤学方面有更广阔的应用前景[34]。然而,也有人认为生物炭固碳只是某些人的“美好愿望”而无法实现[10]。生物炭应用仍需解决的问题主要有以下几个方面:国外农场规模大,作物秸秆等生物炭制备原材料的收集和运输的集约化经营成本较低,处理率较高,而中国农田规模小、经营分散、收集和运输成本高,严重限制了生物炭的获得与应用。另外,生物炭对酸性土壤改良有效果,但其最佳用量及机理尚不清晰,其对中性或碱性土壤是否有效也有待探讨。生物炭研究还停留在实验室和田间的理论阶段,对于在生产上的推广以及具体应用过程中所需要的技术支持还处于起步阶段。同时要考虑大量施用生物炭可能存在一些不利的方面,如生物质在热解过程中可能产生少量有毒物质,且生产的高温分解过程也会增加温室气体的排放等[9]。
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水稻缺钙症状先发生于根及地上幼嫩部分。根系生长很差,茎和根尖的分生组织受损,根尖细胞腐烂、死亡,植株矮小呈未老先衰状。幼叶卷曲且叶尖有粘化现象,叶缘发黄,逐渐枯死。定型的新生叶片前端及叶缘枯黄,老叶仍保持绿色,结实少,秕粒多。
植物缺钙往往并不是土壤缺钙,而是由于植物体内钙的吸收和运输等生理功能失调而造成的。我国土壤的全钙含量,不同的地区差异很明显。高温多雨湿润地区,不论母质含钙多少,在漫长的风化、成土过程中,钙受淋失后含钙量都很低,如红壤、黄壤的全钙含量在4克/千克以下;而在淋溶作用弱的干旱、半干旱地区,土壤全钙含量通常在10克/千克左右,一般不缺钙。
1、防治方法:
施用钙肥酸性土壤缺钙,可施用石灰,既提供了钙营养,又中和了土壤酸性。对于中性、碱性土壤,鉴于原因都出于根系吸收受阻,土壤施用无效,应改用叶面喷施,一般用0.3%~0.5%氯化钙液,连喷数次。
2、由于大量施用氮、钾肥,土壤溶液浓度增高,抑制了作物对钙的吸收,铵态氮肥尤其如此。因此,控制用肥,防止土壤盐类浓度过高,是防治水稻缺钙的基本措施。
3、高温干旱而土壤溶液浓缩,尤其是在作物需钙较多的时期,如遇干旱极易诱发缺钙,应及时灌溉。
二、水稻缺钾的诊断与处理
近年来扩大杂交稻的种植以及偏施氮肥和雨量冲刷的原因,是缺钾增多的重要原因。除了土壤本身缺钾以外,还有排水不良,排水过度和降雨量多,从湿润突变干旱等等。
1、缺钾症状
稻株早期缺钾迹象多为植株矮化,叶颜色暗绿,在田间通常生长不整齐,根系氧化力降低,并变黑色、烂根等,相反,足钾植株根系呈棕褐色。而且缺钾老化早衰,重缺钾的较老的叶片叶尖失绿。褪绿部位下面,出现不整齐的褐色锈斑病变,尤其容易发生褐斑病,其病斑的大小形状与水稻的品种等表现差异。
2、处理
一般腐殖质少的沙质浅脚田类和岗旁红壤低肥田类,亩施用15公斤左右的氧化钾,较肥的田类亩施用10公斤左右。同时,要注重土配方施肥和水分、植保等管理措施配合当,一般钾的施用宜作底肥,均可使钾在本田发挥它的功能效应,最终能促进和提高作物产量等功效。
三、水稻叶片发黄的识别与防治
1、缺素发黄 缺氮发黄
先从老叶片的尖端开始发黄,后逐渐由茎叶延及心叶,最后发展至全株成黄绿色。秧苗生长缓慢,远看秧苗绿中带黄。严重时由叶尖、叶缘向内枯焦。应及时追施速效性氮肥如碳铵及尿素等。缺钾发黄。主要发生在大量施氮、磷的高产稻田。病苗初期表现为生长缓慢,株型矮小,分蘖少,叶片挺直,顶端叶片丛生状。新叶暗绿无光泽下部老叶尖端首先发黄,有大小不等的赤褐色斑点,后沿叶脉向基部扩展,最后整体叶片变成赤褐色枯死,远看像被火烧焦一样,这种典型的缺钾赤枯症,要立即排水,采用间隙灌溉及时追施钾肥,如氯化钾、草木灰等。缺锌发黄。主要发生在山区的冷浸田,一般在插秧后20天左右出现发病高峰。叶基部中脉先黄化,后面黄红色或红褐色斑,叶片变窄,叶脉发脆易断,叶片老化较快,新叶出叶速度慢而细窄基部和。中脉失绿褐色,可用.硫酸锌等肥料进行补救,如用0.1%的硫酸锌进行多次叶面喷施。
2、中毒发黄 硫化氢中毒
根系发黑,并有臭鸡蛋气味冒出,白根少而细羽;基部老叶呈黄褐色,叶尖枯焦,随后老叶枯死,上部仅剩1―2片绿色新叶。有机酸中毒。稻株根系萎缩,很少发生新根,植株根系表皮发生脱落。叶色显黄,或产生萎缩现象。严重时下部叶片枯黄而死。救治的办法是凡发生中毒性发黄的稻田立即排水晒田,改善土壤的通透性,增氧排毒。并结合中耕,在晒田复水时施用氮、磷钾速效肥料,改善稻株的营养条件。在有机酸过多的田块,施用土壤改良剂,如生石灰等以中和酸性,消除有害物质。
3、病害感染发黄 白叶枯病黄叶
在叶片的叶尖或叶缘上,先是产生,黄绿色或暗绿色斑点,后沿着叶脉扩展成斑条,呈灰白色,病部与健部分界明显,病斑上常有黄胶色的“菌脓”。细菌性条斑病黄叶。心叶黄褐色枯死似假枯心苗、叶片、叶鞘上有褐色条斑,病斑上折断中脉后可见黄色“菌脓”,后期感病时,叶片顶部至半片叶以上枯白,远望一片火红。水稻细菌性基腐病黄叶。心叶凋萎卷缩,有的已经变黄枯死,似三化螟危害所造成的枯心苗,但茎基部常发黑,茎节变硬变脆,易折断且有一种腐臭味。生理早衰黄叶。由下向上蔓延,病叶多表现为橙黄色,有一定金属光泽,成片或全田发生。黄叶上没有病斑,没有菌脓物。
4、肥害或药害发黄
【关键词】重度盐碱地;绿化施工;技术和策略;科学管理
一、绿化工程的难点
1.1土壤盐碱化严重
由于滨海地区地势低平,地下水位浅,当气候干旱时,土壤有效蒸发量增大,土壤中的含水量下降,土壤毛管水上升运动强烈,导致地下水及土壤中盐分向地表迁移在地表附近形成积盐。随着盐分在土壤表层的逐渐积累,达到一定的浓度时就会发生土壤盐碱化。土壤内盐分不断累积,会造成土壤通气性变差、结构粘滞、生物菌群减少、渗透系数降低、毛细现象增强等物理性状的恶化,从而导致土壤肥力下降,供给能力失调;而且高浓度的盐分还会引起植物的生理干旱,干扰植物的正常养分摄取和代谢,引起植物干旱枯萎。
1.2土壤养分含量低
滨海重度盐碱地土壤普遍具有高盐碱性、贫瘠的特点,植物极难成活。地勘资料显示,天津地块土壤10m 以内主要分布地层为:细砂;(含泥)细砂;粉质粘土;氮;氧。细沙脱水性强,易随风移动、粒径较小,颗粒适中,石英晶粒洁白,沙层一般达数米,到数十米厚,热容量低,易热易冷,养分含量少。
1.3地下水位高
场地地下水类型为孔隙潜水及岩层中的孔隙-裂隙水。经测量,地下水主要为孔隙潜水与下部基岩裂隙水的混合水位,从地表埋深0.3~2.9m,近3~5 年变化幅度约1.0m。
1.力大
天津滨海属海岛风力大,风蚀现象明显。风蚀造成肥沃的细沙被吹走,土壤肥力逐渐丧失;海风中携带大量的盐份,形成盐雾,盐雾中的盐离子沉降在树木或地表上造成盐碱化伤害;风还能蒸发土壤中大量水份,土使壤变得干旱。
1.5树种适应性差
由于滨海绿化环境的特殊性,盐份还是可以通过砂粒、盐雾等影响到植物的生长,导致土壤再次返盐;沿源平原地区风力大,无山体阻挡,对树木的抗风能力也是一大考验,树木很难成活。
二、应对措施
在重度盐碱地绿化实施过程中,最关键的问题是如何改善滨海区的生态脆弱性,提高绿化工程质量和提高苗木成活率。在总结和借鉴其它滨海绿化项目实践经验的基础上,结合工程实际情况,我们主要采取了如下几个措施:
2.1土壤综合改良
由于原土多为细砂和粉质粘土,且土壤的有机质含量低,不适合苗木生长,施工前必须进行土壤处理。项目要实现“短平快”,土壤换填和隔离层无疑是最好的选择。
(1)草本花卉、草坪地被种植区域换填厚度80cm;
(2)树穴进行隔盐处理:乔木树穴先按设计要求清除一定深度的盐碱土,接着在清基后的原土层上铺100 厚碎石灌砂垫层,再加上一层50 厚排蓄水板,然后铺上一层无纺布,最后回填1.5m 的种植土。在此基础上进行乔灌木种植,可以有效阻隔盐分随蒸藤作用上升,提升绿化成效。
(3) 客土绿化,是挖走盐碱土后,回填含盐量小的种植土来进行绿化的一种方式,以彻底改变植物生长的不良基质。为了防止本地土壤中盐分侵入,设立隔离体系:下部用石屑、炉渣等颗粒较大的材料隔离下部盐碱土与客土,阻断毛细管水的上升;横向用墙、板、薄膜等与周边盐土隔离,防止盐分横向渗透。客土表面覆沙、树皮等,抑制客土水分蒸发。此技术能够在较短的时间内取得较好的绿化效果,但其成本过高。
2.2高耐盐树种的选择
由于重度盐碱地的原生植物种类比较单一,如果仅仅依靠本地的植物进行绿化造景是远远不够的。重度盐碱地绿化树种应优生选择原生植物。坚持适地适树原则,强调植物景观的地域性和对环境的适应性。选择一些耐盐碱性强,选择耐盐碱、抗旱、耐涝、抗风能力强的植物品种,在考虑成本、效益、观赏价格等的同时,将移植成活率及后期养护管理等因素加以考虑,确实保绿保活。
2.3科学施工
(1)根据植物的生长习性和天津特有的气候条件,最好选择在每年4~6 月最为适宜绿化施工的季节施工。
(2)增加土壤有机质含量,调节种植穴内的pH值,改善根部的微生物环境。
(3)选择滨海盐碱苗木选购选择除了一般要求外,还需根据适地适树的原则,应尽可能在类似立地条件的苗中选择,若需长距离运输时还应采取措施防止苗木由于长途运输而失水萎蔫;尽量避免苗木由于立地条件改变不适应而恢复缓慢或死亡,提高成活率。
(4)在种植前应对苗木进行适度修剪,多与业主沟通,在保证树冠主骨架的前提下,尽量缩小冠幅,减少植物的蒸腾促进苗木恢复,确保成活。
(5)种植考虑到风速大的因素,在配置方案上,乔木以组团种植为主。大量以灌木和地被植物为主,减少受风面。或是结合防风屏和微地形,尽量将植物种植在背风面,对新种植物起一定保护作用。
2.4精心养护
(1)灌水。由于盐碱性土壤容易造成苗木生理性缺水,根部保水是在整个种植过程中的关键。定植后第一遍定根水应浇透,以加速根系和土壤结合。由于气候等原因,树体地上部分(特别是叶面)易因蒸腾作用而失水,养护过程中必须及时喷水保湿,为树体提供湿润的小气候环境。
(2)施肥。除水分外,有机质也是改良盐碱土的一种重要物质。有机肥不但能改善土壤结构,提供植物生长所需要的各种养分,同时,在有机肥腐化过程中还能产生酸性物质来中和盐碱,在一定程度的改善植物的立地条件。可在乔木根系周围上挖长30cm,高40cm 左右的洞,再通过有机肥及少量复合肥,进行土壤改良,满足植物生长养分的需要。
(3)适时中耕松土。重度盐碱地易出现反碱及表面的盐化板结,通过深翻土地,增加土壤的通透性,使土壤孔隙度增加,土温升高,土壤湿度下降。浇灌水后和雨后要及时中耕松土,截断土壤中的毛细管,使盐碱不能随着水分的上升而造成的土表盐份积聚。
三、实施效果
经过换土、隔盐处理,适地适树原则,以及科学施工及精心养护管理,乔灌木及地被的成活率均达到了90%以上,基本达到了设计预期效果。
四、结束语
重度盐碱地绿化只有在施工中认真处理好土壤关、苗木关、种植关和养护关,才能达到真正的绿化效果。重度盐碱地绿化在各方面都还有很大的潜力可以挖掘,比如树种选择。我们会在之后的工程项目中也在不断寻找机会尝试。总而言之,滨海重度盐碱地绿化技术还有很长的路要走。一方面客土换填和树穴隔离层造成造价偏高;另一方面虽然天津绿化项目苗木品种多,制约着滨海绿化向丰富性和多样性发展。但是我相信通过各方的共同探索和努力,很快就能克服造价偏高和花化彩化的问题,在滨海岸线上营造出一道亮丽的风景线。
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关键词:高速公路;路域生态系统;生态恢复;技术措施
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.258
1 引言
高速公路虽然具有提高交通运输效率、促进区域经济发展等优点,但是公路的建设、使用与维护过程会干扰周边区域生态系统,例如路基施工直接损害地表植被或间接干扰植物正常生长、车辆行驶阻隔野生动物的迁徙或造成动物交通事故、无防护的路堤边坡在雨季产生大量泥沙使得水土流失、以及公路带周边自然景观格局破碎化等。尤其当路域涉及特殊地貌气候区、自然保护区、水源保护区和风景名胜区等生态敏感地带时,若不采取预防与补救措施,不仅会对路域生态系统造成永久破坏,而且也会危害到高速公路运营。生态恢复是解决高速公路路域生态问题的重要途径之一,开展生态恢复研究对于提升高速公路的环境效益和使用效率均有重要意义。
2 高速公路路域生态恢复的研究现状
路域生态恢复是依据恢复生态学与景观生态学原理,通过耦合一定的生物代谢、理化技术及工程措施,来调整路域生态系统的内部组成、能量平衡与信息传递等,以遏制生态退化过程,并强化系统自我修复能力,最终使路域生态系统恢复至历史甚至更佳的服务功能,路域生态系统范围一般划定为高速公路中心线两侧各200m宽的线性区域。路域生态恢复在解决生态问题方面展示出良好前景,已成为公路环境保护领域的研究热点,受到越来越多国内外研究人员关注。目前研究较多的集中在路域的绿化设计、边坡防护、景观恢复等方面[1]。
国外关于路域生态恢复的研究起步早且成果多,其中日本、美国和西欧等国家在该领域的研究处于国际先进水平,已发展出较完善的理论体系和应用技术,建立起成熟的法律规范与管理制度。例如日本的公路建设已全面采用植物防护,取得多项植被恢复专利技术,路堤边坡的绿化技术注重与自然环境的协调,生态恢复技术向自动化与智能化与方向发展。美国的环境治理方式以植物恢复及自然转移为主,结合物理和化学恢复技术,同时致力于研发经济和绿色的原位修复技术。
国内对路域生态恢复的研究目前还较少,已有报道主要关注植被护坡措施,缺乏路域生态系统的影响机理与演替过程的系统研究,选择先锋植物时没有考虑路域生物群落的多样性、适应性与共生性。在路域内野生动物的生存环境分析与保护方案设计方面,缺少具体应用案例。生态恢复研究工作缺乏高速公路建设的全过程动态视角,在生态恢复后的质量和经济效益评估方面尚存在空白。国内生态恢复技术在设备化、多元化等方面还有待提高。
3 高速公路路域生态恢复的技术措施
高速公路路域生态恢复的常见技术措施有植被恢复、野生动物保护和水土保持及净化三类[2]。
3.1 植被恢复
植被恢复是路域生态恢复的首要措施,是恢复退化生态系统功能的关键环节。植被恢复为适应性物种进入和新群落生成提供前提条件,保障生态系统的结构组成、生态价值与生态功能得到全面恢复。植被恢复措施包括土壤改性、植物选择和植被种植3个方面。
土壤改性是路域植被恢复的物质基础,其理化特征直接影响植被的选择与种植。土壤的理化特征主要包括土壤密度、粘度、颗粒大小、通气透水性等物理性质,以及pH、化学元素(N、P、K为主)含量等化学性质。对于板结或过粘土壤,可适量添加粗细砂并进行翻耕。对于酸碱性土地,可采用熟石灰、草木灰等改良酸性土壤;采用碱性石膏、有机酸或钠离子交换剂等改良碱性土壤,将土壤pH调节至5.0~7.0以便于植物生长。土壤改性也与拟采用的整体生态恢复工程方案密切相关。例如采用客土喷播技术可以同时进行土壤改性与植物栽种两个工序,避免了传统方法先改良土壤再栽种的问题,大大提高植被恢复效率。其中喷播基质提供制备生长的土壤条件,可由土壤改良剂、保水剂、粘合剂或高分子聚合物等复合而成。
植物群落恢复过程一般遵循以下顺序:先锋植物草本群落灌木群落乔木群落。因此植物选择也涉及以上四种植物。先锋植物通常选择当地存在的生命力强、耐贫瘠的草本植物,以禾草类和豆科类植物为首选。草本群落的选择也应优先考虑当地的禾本科与豆科草本的搭配,并且兼顾深根与浅根植物、一年生与多年生植物的配置。灌木群落目前常见的有紫穗槐、沙棘和荆条等。乔木群落的选择原则需要兼顾生态、经济与美观作用,常见的有松、柏、槐、柳、杉等。
植被种植包含种植密度设计、植被配置与植被养护。种植密度设计采用大行距内密植的方法,既可以得到密集植被,又能够保证植物所需资源充足。植被配置一般分为行状与群状,行状特点是空间利用率高、植物生长均衡、便于管理;群状特点则是抗病虫害能力强,但后期需要人工间伐。植被养护主要是指为植被持续生长提供良好环境,包括灌溉、施肥、松土、修剪和防病虫害等内容。
3.2 野生动物保护
野生动物保护措施应贯彻高速公路工程建设的整个阶段,以公路设计阶段的保护措施为主,以公路施工与运营阶段的管理教育方法为辅。遵循“最大程度保护和恢复,最小程度破坏”的原则。
在设计阶段,公路设计方应该综合考虑经济效益与环境效益的关系,尽量绕过野生动物栖息地与迁徙路径。例如大广高速黄河大桥工程花费1年时间调研优化路线,显著减小对黄河湿地鸟类自然保护区的影响;云南小磨高速公路通过绕线11公里,避开了西双版纳自然保护区等。设置动物通道也是设计阶段的主要保护手段。不同地域的野生动物种类与习性,动物通道的类型、尺寸、位置、维护,以及警示标志等配套设施建设都是公路设计需要考虑解决的问题。例如明哈高速公路结合当地动物的活动规律,以水源作为动物通道位置依据,并借鉴青藏铁路经营确定动物通道尺寸与类型。
在施工阶段,公路建设方应该针对施工人员开展动物保护与救助培训教育,制定相关管理条例约束员工行为,明确岗位责任,尽量减小施工人员、设备与污染对周边野生动物的干扰。在运营阶段,公路管理方则应该建立野生动物交通事故救助机制,针对驾驶员及周边居民开展野生动物识别与自然资源保护教育,在野生动物繁殖期或栖息地限制车流车速等。
3.3 水土保持及净化
高速公路路域的水土流失与污染主要是由降雨径流造成。雨水径流会冲刷走边坡土壤,产生大量泥沙,并侵蚀路域良田;雨水中还富含悬浮物与有机污染物,造成周边水环境污染。水土流失与污染程度主要受到区域降水特征、地形地貌、路面与路域维护方式、车流量等因素影响。目前一般采用工程控制措施以实现水土保持与净化目的,常见工程技术有生态护坡、稳定塘与人工湿地等。
生态护坡是指恢复生态功能的自然边坡,或是具备水透性的人造护坡。恢复机理主要是提供生物栖息地和增加水体溶解氧,以保持周边生物的多样性和缓冲带的连续性。高速公路生态护坡既要保证公路路面与边坡的安全稳定,又要固定土壤砂石和恢复水体自净能力,还要具备生态景观功能。按照使用结构材料的不同,生态护坡可分自然型、半自然型和人工型三类。自然型生态护坡采用植被、干砌石或原木等柔性材料;半自然型生态护坡则在柔性材料基础之上加入混凝土、钢筋或高分子进行增强增韧,以提高坡面稳定性,如联合石笼网、生态袋和废旧轮胎,并在废旧轮胎腔体内种植香根草;人工型生态护坡使用生态混凝土、土壤固化剂、框格砌块等材料作地基,再铺设地表土种植草木,生态混凝土有利于藻类和微生物附着生长,具有改善水质和景观作用。
稳定塘是利用人造或天然池塘生态系统的自我净化能力来处理引入污水。作用机理主要是污染物的稀释、混凝、沉淀等物理修复;以及池塘中植物、藻类、微生物的生物修复。该技术建造运行成本低、管理维护方便、节省能耗、处理量大,适用于处理大规模污水。按照充氧情况及微生物类型划分稳定塘。稳定塘的发展方向是通过技术改进与工艺组合,来改善塘内供氧环境、微生物浓度与底部淤泥状况,例如一级降解动力学常数值较高的高效藻类塘;由底部污泥降解区和上部生物膜填料区构成的复合厌氧塘;采取底部分散进水且塘底铺设过滤基质层的生物滤池等。
人工湿地主要是在一定地形下建造的,由人造填料(基质)、水生植物和微生物构成的模拟生态系统,具有天然湿地的结构与功能。作用机理是水生植物对污水中P、N等营养元素的富集吸收;透水性人造基质的过滤、吸附、混凝和氧化还原反应等作用;以及微生物对有机物的代谢分解。人工湿地具有处理效果好、建造成本低、操作运行少等优点。
4 结语
生态恢复是治理高速公路路域生态生态问题的重要途径之一。目前我国的生态恢复应综合技术可行性、经济适用性与安全可靠性,结合环境工程、生态评估、材料改性和生物培育等多种学科,实施过程考虑恢复潜力评估、恢复方案确定、恢复过程监控与恢复效果评价等多个环节,以实现高速公路路域生态恢复目的。
参考文献:
关键词:造林;养分;综合管理
我国从70年代末开始林木施肥试验,80年代以来,林木施肥主要研究杉木、桉树、竹子、杨树、国外松和泡桐等主要速生树种的施肥效应,特别对Ⅰ-214杨、杉木、Ⅰ-69杨施肥效应进行了较为系统的研究。到90年代,在杉木、桉树、欧美杨、国外松和马尾松等主要用材树种适生地区,提出了各树种优化施肥方案。
国际上为了解决持续农业建设中的施肥问题,提出了称为“综合植物养分管理系统”的概念。基本内容:把所有养分资源的最佳方式组合到一个综合系统中,使其适合不同农作制的生态条件、社会条件和经济条件,以达到保持和提高土地肥力,增加作物产量的目的。这一概念在某种程度上提出了一个解决农业持续发展中肥料问题的途径。这一概念的基本特点是把多种养分来源的土壤养分化学肥料、有机肥料、微生物的生物固氮、降雨中的养分等所有养分资源统统在农业肥料管理体系中,加以综合考虑和应用,发挥最大的效率。所考虑的不仅是土壤肥力因素,而且扩大为生态条件,甚至包括社会经济条件。
一、施肥的意义
1.施肥的必要性
①用于造林的宜林地大多比较贫瘠,肥力不高,难以长期满足林木生长的需要;②多代连续培育某些针叶树纯林,使得包括微量元素在内的各种营养物质极度缺乏,地力衰退,理化性质变坏;③受自然或人为的因素影响,归还土壤的森林枯落物数量有限或很少,以及某些营养元素流失严重;④森林主伐(特别是皆伐〉、清理林场、疏伐或修枝等, 造成有机质的大量损失;⑤为使处于孤立状态的林木尽快郁闭成林,增强抵御自然灾害的能力;⑥促进林木生长,减少造林初植密度和修枝、间伐强度及其工作量。施肥具有增加土壤肥力,改善林木生长环境、养分状况的良好作用,通过施肥可以达到加快幼林生长,提高林分生长量,缩短成材年限,促进母树结实以及控制病虫害发展的目的。
2.林木所需的營养元素
林木生长过程中,需要从土壤中吸收多种化学元素,参与代谢活动或形成结构物质。林木生长需要碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、铜、锰、钴、锌、钼和硼等十几种元素。植物对碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、钙、镁等需求量较多,故这些元素叫大量元素;对铜、锰、钴、锌、钼、硼等,需要量很少,这些元素叫微量元素。铁从植物需要量来看,比镁少得多,比锰大几倍,所以有时称它为大量元素,有时称它为微量元素。在这些元素中,碳、氢、氧是构成一切有机物的主要元素,占植物体总成分的95%以上,其他元素只占植物总体的4%左右。碳、氢、氧从空气和水中获得,其他元素主要从土壤中吸收。植物对氮、磷、钾3种元素需要量较多,而这3种元素在土壤中含量又较少。因此,人们用这3种元素作肥料,并称为肥料三要素。
二、林木营养诊断方法
林木营养诊断是预测、评价肥效和指导施肥的一种综合技术,包括DRIS法、土壤分析、叶片营养诊断、缺素的超显微解剖结构诊断法等。
1.DRIS法
植物生长发育的状况,不仅取决于某一养分的供应数量,而且还与该养分与其他养分之间的平衡程度有关。1973年Beaufils提出了诊断施肥综合法(简称DRIS法)。该法是在大量叶片分析数据的基础上,按产量(或生长量)高低将这些数据划分为高产和低产组,求出各组内养分浓度间的比值,用高产组所有参数中与低产组有显著差别的参数作为诊断指标,以被测植物叶片中养分浓度的比值与标准指标的偏差程度评价养分的供求状况。
2.叶片營养诊断
叶片营养诊断是通过分析测定植物叶片中营养元素的含量来评价植物的营养状况,这一方法也称为叶分析法。各树种叶片营养元素缺乏所表现的症状不同,现以杨树为例,采用叶片营养诊断的方法,对其营养元素的缺乏所表现的症状归纳如下。
缺氮整个叶片由绿色变为黄褐色,一般从下部叶开始黄化,逐步向上扩展。严重时叶片薄而小,植株生长缓慢。
缺磷根系发育不良,次生根形成少,地上部分表现为生长缓慢,茎叶生长不良,叶片深绿色、发暗、无光泽,下部叶片和茎基部呈紫红色,严重时叶片焦枯而脱落。
缺钾植株开始表现生长速度缓慢,叶脉和叶缘之间出现黄绿色,甚至出现溃疡。严重时整个树冠叶片变黄。
缺钙植株根系生长不良,茎和根尖的分生组织受阻。严重时幼叶卷曲、茎软,叶光有黏液,逐渐萎蔫枯死。
缺锰叶片失绿,出现杂色斑点,老的叶片叶脉之间变成鲜明的黄色,但叶脉仍为绿色,并出现溃疡块。
缺铜叶呈深绿色,叶脉之间黄色,叶绿素含量减少,叶片停止生长,逐渐枯萎。严重时分生组织出现溃疡,高生长停止,长出过多的侧枝。
缺铁生长在碱性土壤、右灰性土壤中的青杨派无性系,易发生缺铁现象。叶片会褪色呈现淡黄色,但叶脉仍为绿色,有时叶缘发生褐斑,致使枝条生长不良,新梢次端的幼叶脱落。
缺硼杨树在生长末期,有时会出现缺硼现象。叶形不整而厚,停止生长,茎与根的生长率下降,枝条尖端易枯死。
缺镁一般表现为叶绿素含量低,叶色失绿,叶肉变黄而叶脉仍保持绿色。严重时叶片全部黄化,并从基部的叶片开始向上脱落。
缺锌叶片失绿,枝条尖端出现小叶、畸形、卷曲,节间缩短,根系生长差。缺硫叶绿素含量降低,叶色淡绿,幼叶开始黄化,叶脉先缺绿;严重时老叶呈黄白色,但叶肉仍呈绿色,叶片易早脱落;茎、根生长受到抑制较小。
3.土壞分析法
分别在某树种生长正常地点及出现缺素症状的地点,各取5~25份土样进行营养分析,有时还需在同一地点分别不同季节取样,对比两地土样养分含量差异,即可推断土壤中某营养元素低于某含量水平时,可能出现某树种的营养亏缺症。
4.缺素的超显微解剖结构诊断法
关键词 耕作方式;土壤深松技术;土壤深翻技术;秸秆还田;应用优势
中图分类号 S158 文献标识码 A 文章编号 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
瓦房店地区多年来普遍采用单一的耕作方式,导致土壤耕层较浅、跑水跑墒、犁底层增厚、破坏土壤结构。过厚、坚实的犁底层对物质转移、能量传递、水肥气热交流、作物根系下伸都非常不利,严重阻碍了土壤功能的有效发挥[1],从而增加作物生产风险,为农业带来负面效应。因此,采取合理适宜的地力提升模式非常必要,不仅能够改善土壤理化性状、提升土壤肥力、增加作物产量,而且对农业可持续发展具有重要意义。
1 土壤深松技术
1.1 定义
土壤深松技术是指用深松铲或凿形犁等农业机械疏松土壤而不翻转土层的一种深耕方法。深松在不搅动土层的前提下,可以打破厚实的犁底层、疏松土壤、透气保墒,利于作物根系下扎,进而促进根系水肥的吸收,为作物高产打下基础。
1.2 应用优势
1.2.1 有利于增强土壤蓄水保墒能力。土壤深松技术可使土壤耕层疏松透气,加强蓄水保墒能力,利于水分有效渗透到作物根部,增强土壤的抗旱排涝能力;同时,土壤深松技术不搅乱土层,动土量少,减少了表层土壤的水分蒸发[2]。土壤深松技术可增加土层水稳性团聚体和土壤有机碳含量,提高土壤抗侵蚀能力;深松后大部分秸秆、残茬、杂草茎秆等仍覆盖于地表,延缓了地表径流形成,土壤保墒的同时弱化风蚀、水蚀作用,减少土、肥、水的流失,促进农业可持续发展[3]。
1.2.2 有利于改善土壤理化性状。孔德军等[4]研究表明,土壤深松技术能够打破犁底层、活化土壤、平衡水热,使土壤恢复成适宜作物生长的土体结构。采用深松技g的土壤有机质含量、速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量等指标增高,改善了土壤的理化性状[5]。土壤深松技术可有效降低下层土壤容重,增加土壤渗透性,提高水分利用率,促进根系生长,增强叶片净光合速率[6]。
1.2.3 有利于土壤养分释放和保存。土地深松技术可改善土壤团粒结构,增加土壤中气体的有效交换,增强土壤中微生物活力和矿物质的有效分解,协调促进土壤腐质化、矿质化进程,培肥地力[7]。采用土壤深松技术的土壤耕层结构利于地温的提高,从而增强了土壤微生物的活性,加快了土壤养分的转化过程[5]。土壤深松技术对土壤团粒结构和土壤毛细管的破坏较少,利于土壤胶体的形成,土壤胶体负离子可吸附更多的铵根离子供作物吸收,提高了土壤肥料的利用效率[8]。
1.2.4 有利于促进作物的生长发育。土壤深松技术可培植深厚的耕层,利于作物根系下扎,深层作物根量多,可吸收和汲取更深层次、更大范围的养分和水分,提高作物抗旱、抗涝和抗倒伏能力,且根系下扎深度和根系干物质重量与作物产量成正比[9]。
2 土壤深翻技术
2.1 定义
土壤深翻技术是指使用铧式犁等农业机械疏松土壤,将表层土壤及地表作物残茬翻入下层,可使耕层加深、土质松软,促进土壤熟化,打破土壤坚硬的犁底层,增大土壤孔隙度,增加土壤通透性和有机质含量,改善土壤理化性状,提高土壤肥力。
2.2 应用优势
2.2.1 有利于土壤结构的改良。土壤深翻技术可以使耕层加深、土壤疏松绵软、通气性增强、保水保墒,有利于种子萌发,促进作物根系生长,增加土壤微生物的呼吸[10]。土壤深翻技术可以有效促进土壤团粒结构的形成,打破土壤板结层,便于土壤有机质的腐熟和分解,提高土壤微生物的活性和数量,促进土壤中速效养分的释放和矿化养分的增加,对洗盐压碱能起到较好的效果,进而达到改良土壤结构的目的[11]。
2.2.2 有利于病虫草害的防治。土壤深翻技术可将地表及土壤中的病菌、杂草根叶、草种、越冬虫卵等深埋转化为肥料,有效改善土壤中含病菌的状况、消灭杂草、降低虫卵越冬基数,将地底病虫翻于地表,使其冻死、或者被鸟类啄食,同时使病原菌由于生活环境的改变而不能存活,最终达到减轻翌年病虫草害发生的目的。进而减少农药施用量,降低生产成本,减少农药污染,促进绿色农产品的发展。
2.2.3 有利于作物高产稳产。土壤深翻技术能有效增大叶面积指数、穗位数、穗长和千粒重,降低空秆率,延缓叶片衰老,促进作物根系纵深伸长和横向分布,促进玉米的增产稳产[12]。土壤深翻技术能将好氧微生物作用的耕作层土壤与下部厌氧微生物作用的原始层土壤进行置换,提高了作物对耕作层氮、磷、钾及微量元素的总吸收量,促进了作物根系生长延伸;同时将杂草及草根、草种翻到深层,大大减少杂草危害,减少与作物争肥,确保植物生长的营养供给。提高了作物产量[13]。土壤深翻技术与秸秆还田、有机肥配套使用可加深深翻效应,减少化肥施用量,保证粮食安全和农业可持续发展[14]。
3 秸秆还田
3.1 定义
秸秆还田是指把作物秸秆直接或堆积腐熟后施入土壤中。因为秸秆是农业生产中主要的副产品,含有大量的有机质和各种营养元素[15],所以将秸秆还田能有效改良土壤,避免秸秆焚烧引起的资源浪费和环境污染。合理利用资源、提升地力的同时又可以保护环境,对发展高产、优质农业起重要作用。
3.2 应用优势
3.2.1 有利于土壤理化性状的改善。秸秆还田具有双向调节温度的功能,高温时降低土壤温度,低温时升高土壤温度[16]。研究表明,秸秆还田可以增加土壤孔隙度,降低土壤密度和土壤容重,增加田间持水量,减少土壤水分蒸发,防止土壤板结,有效改善土壤理化性状[17]。另外,秸秆还田可增加土壤中碱解氮、速效磷、速效钾的含量,提升养分供应水平[18];同时也增加土壤中锌、铁、锰、镁等微量元素的含量[19]。秸秆还田还具有调节土壤酸碱性的作用,使酸、碱性土壤向中性土壤转变[20]。
3.2.2 有利于土壤肥力的提升。研究发现,秸秆还田可以增加土壤中0.25~1.00 mm微团聚体和团聚体含量,有利于土壤中水稳性团粒的形成[21]。秸秆的土壤覆盖还田和土壤深翻还田均能增加土壤中的微生物含量。土壤微生物具有促进腐殖质的形成和有机质分解的作用,从而起到培肥地力的作用[22]。
3.2.3 有利于作物产量的提高。秸秆还田有助于土壤水、肥、气、热等因素的协调发展,提升作物根系活力,为作物生长发育提供良好条件[23]。相关研究表明,秸秆还田能够促进作物地上部分的生长发育,扩大根系生长空间,使株高、茎粗、单株叶面积和地上部干物质重增加,最终达到作物产量提高的目的[24]。
4 结语
瓦房店地区长期实行土壤浅耕,造成土壤有效活土层浅、犁底层上移增厚、土壤紧实、土壤肥力低下、土壤结构破坏,影响作物根系生长,导致作物产量下降。同时,由于大量作物秸秆焚烧,不仅浪费了资源,而且污染了环境。近年来,机械化深松、深翻技术和秸秆还田技术作为农业生产中重要的增产技术措施,其推广应用可有效改善土壤理化性状、恢复土壤结构、提升土壤肥力、增加产量、保护环境。但机械化深松、深翻技术和秸秆还田不是单一的作业方式,如秸秆还田与深松配合作业、秸秆还田与深翻配合作业、深翻与有机肥施用配合作业等均可增强地力培肥效应。今后,在农业产业机械化、规模化的大背景下,要进一步形成合理、适宜的地力提升模式,为瓦房店地区农业可持续发展打好基础。
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