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论土壤修复的突破点
日期:2017-7-13 浏览:1295次
    
土壤修复的突破点
   
     2016年5月28日,国务院印发《土壤污染防治行动计划》,简称“土十条”,土壤污染与修复成为国家级重点课题。根据国内外经验,部分业内专家认为,未来数年,全国将迎来土壤修复高峰。这对于深受“毒地”危害的农民,特别是经济作物种植者和土地流转大户而言,无疑是好消息
    虽然土壤修复是利国利民的好事,但是土壤污染有水质污染大气污染、固体污染和农业污染等多种类,解决方法各异,见效甚慢,在发达国家尚且进展缓慢,何况我国的土壤修复治理工作刚刚起步。所以我们面对现实情况,笔者科研小组提出:“预防再污染,控制已污染。聚焦突破点,循序全修复”的二十字指导方针。“预防再污染和控制已污染”,现在政府在积极行动,全国人民在积极配合,土地保卫战已经打响;“聚焦突破点,循序全修复”,由于修复土壤技术要求高,工程量浩大,见效慢,因此我们不能全线出击,必须聚焦突破点才能带动土壤修复工作的全面胜利。那么突破点在哪里
 根据国土资源部与环保部2014年联合公布的《全国土壤污染状况调查公报》,全国土壤耕地污染超标率高达19.4%。轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别是13.7%、2.8%、1.8%和1.1%,主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。尤其是重金属镉污染加重,全国土地镉含量增幅最多超50%。从污染分布状况来看,南方土壤污染重于北方,长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出,西南、中南地区土壤重金属超标范围较大。特别是经济作物种植区,土壤酸化更为严重。公报显示,重金属污染超标区域,基本都是土壤酸化板结的区域。
    综上述,可以看出:
1、改良土壤应该从修复酸性土壤开始。经笔者科研小组整理国内外农业专家的理论论证,和所做的有关研究证明土壤中重金属离子的生物有效性随pH值的升高而下降。土壤中重金属的溶解度与土壤溶液pH值的高低有很大关系,土壤pH值越重金属越容易转化为难溶性的化合物,重金属的溶解度越低、活性。研究表明,提高一个土壤pH值,不但显著降低污染土壤中重金属的活性,减少作物对重金属的吸收,并且还抑制了重金属向植物地上部分的迁移。因此只要我们将轻微和轻度污染的酸性土壤进行改良,重金属的污染就会显著降低甚至消除而且酸性土壤还能造成土壤中营养元素的流失、拮抗和微生物菌群失调,以及作物抗逆性衰减等现象。
    2、改良土壤从占面积比例大的轻微和轻度区域开始治理,循序向中度和重度污染区发展。改良轻微和轻度污染区域,难度系数相对较小,更容易积累经验,也能更快更大限度的减少耕地污染带来的损失只要能够改良轻微和轻度土壤污染区域,即可解决我国85%以上的土壤污染区域,剩下约15%的土壤污染区域,在已经掌握相关技术的基础上,就相对容易修复了。
既然我们找到改良酸化板结土壤是解决土壤污染的突破点,那么我们就应该研究酸化板结土壤。
    请问大家,作物和土壤最大的成分是什么?是我们主要向土壤中使用最多的氮磷钾吗?错了,是被大家忽略的碳元素,碳元素在植物和土壤中所占的比例高达55%-58%。由于多年来的误导,都认为是植物能够从空气中吸收足量的碳元素,土壤和作物根系没有碳的需求。其实这是严重的错误,空气中的碳元素是严重不足的,根本不能够满足作物的生长需求,土壤和作物根系也需要大量的碳元素。(关于碳元素的相关研究阐述,另文奉告。)试想,空气中含有大量的氮气,为何还要补氮?因此,根据“最小养分律---木桶理论”,碳元素是土壤和作物营养需求的“最宽短板”。
笔者科研小组经过研究发现,在所有酸化板结土壤中的有机碳含量非常低,但是随着有机碳含量的提高,土壤酸化症状明显减低,作物的抗逆性和长势明显提高。补充碳元素一般通过有机肥来得到,但是一般的有机肥虽然含有大量的碳元素,但绝大部分是惰性和不可水溶的,有效水溶性的有机碳含量非常低,有的甚至不到1%,需经过长时间的分解转化才能逐渐被利用,因此普通有机肥很难有明显的肥效,所以为土壤补充有效的高含量水溶性有机碳是当务之急。据本科研小组调查,目前国内水溶性有机碳明确标示含量的极少,而且含量比较高的应该是安徽省国壬农业科技有限公司的迈德森生物菌剂,最低含量也达到13%。
那么酸性土壤是怎么形成的呢?(我们只探讨土壤正常酸化的原因,关于排污或其他意外污染不在本探讨范围。)
     一、 雨水(环境):
一般雨水pH值约为 5.6,而近些年随着企业和车辆等人类活动的增多,空气污染越发严重,雨水的pH值常常到达4.8或以下。导致我国大部分地区的土地,都遭受着酸雨的危害。特别是酸性红壤土的南方区域,受雨水的数量多、温度高和持续期长等诸多因素,土壤的酸化迅速加剧。进而严重危害到作物的生长和土壤的性能。
二、自我毒害:
根据“植物酸生长理论”研究,植物在生长过程中,根系会分泌大量的能够酸化土壤H+离子而且植物生长旺盛,产量越高生长量越大,分泌的酸性物质越多,土壤酸化的速率就越快。而且土壤微生物的繁殖和有机物分解过程中产生大量的有机酸,土壤自我毒害加快酸化现象。
三、不合理的耕作模式:
     1、常年单一种植一到两种作物。现在北方主要是小麦玉米,南方主要是水稻轮种或水稻油菜轮种等,种植结构极为单一。经济作物区也是由于种植技术和收购原因,每个区域主要种植单一品种作物,如西瓜之乡、辣椒之乡、大蒜之乡、葡萄之乡、苹果之乡、柑橘之乡、香蕉之乡、菠萝之乡等等,几乎一个作物品种一个种植之乡,这种单一种植模式,焉能不出现作物重茬和土壤退化现象?这都是在人为的祸害土地啊!
    笔者是北方人,还记得在生产队时,都有一个“茬口安排”,将玉米、春玉米、小麦、高粱、花生、大豆、地瓜、芝麻和蔬菜以及瓜果等各品种作物轮番种植,试想这样的地块能出现问题吗?
 2、土地没有轮休时间。土地使用者为了增加收入,最大限度的追求高产,最大限度的利用土地种植作物,根本就没有留给土壤自我修复的时间。造成土壤养分失衡再失衡,菌群失调再失调,严重透支土壤的生理机能。如果有“茬口安排”,即便是有半季的农田休息时间,土壤能够进行自我修复,也能极大的减轻土壤恶化现象。
3、土壤耕作层太浅。据本科研小组调查,近十多年来,大部分土地的耕作层在18公分以内,更有甚者耕作层只有不到15公分。要知道大部分须根系作物根系多集中于15-25厘米的耕作层内,主根系作物可达五六十厘米,甚至更深。因此造成作物根系上移,减少根系吸收更多营养的机会,抗高温或低温等抗逆性下降,局部土壤养分严重失衡,酸化加速等现象。
笔者还记得,以前生产队的耕地都有计划,有“耙地”和“耕地”之分。“耙地”比较浅,作业速度快,深度只有25厘米以上,一般连续两年“耙地”。“耕地”是犁铧深耕,深度大约40多厘米,一般每隔两年“耕地”一次。这样的土壤疏松效果好,上下土壤混合后,能够稀释或补充某些物质,这样的土壤性能能不好吗?
   4、用肥方式错误。偏重氮磷钾等几种化学元素的补充,造成土壤土壤电位“阳盛阴衰”和元素失衡。地面撒施肥料,造成作物根系上移和局部土壤养分严重失衡,以及养分的大量挥发或固定浪费,不能被有效的吸收。这都加重了土壤酸化板结。
     顺便为化肥正名,近些年夸大事实不合理宣传,将化肥描述为“连续大量施用化肥不仅浪费资源、增加农业生产成本,也带来水体富营养化、温室气体排放、土壤酸化和病虫害加重等一系列问题。”第一,这个描述本身就是错误的,前提是什么?“连续”和“大量”,那么我们连续和大量的吃米饭或馒头,造成人员撑死,是米饭或馒头的罪过?第二,化肥并不是土壤污染物,是营养元素的提供者,即便是化肥里面有辅料,也是无毒无害的天然物质,如高岭土等。(假冒伪劣肥料不在本讨论范畴);第三,过量使用化肥造成土壤性能和农作物生理机能的危害等,这是个事实问题,可这不是肥料的罪过,是我们“连续”“大量”和“单一”的在使用化肥。就如我们只吃米饭或馒头,不吃肉鱼和蔬菜水果等,造成身体病变等问题,你就说是米饭或者馒头的责任?所以我们应该正确使用化肥,要做到“五合适”:品种合适、养分合适、用量合适、时机合适、施法合适。
四、掠夺养分却不补充: 每季农田在收获农产品时,都带走大量的有机碳和其他各种营养成分,按照“元素归还学说”,作物产出多少,就应向土壤补充多少营养,其中归还最多的也是碳元素。但在实际生产中,土壤却得不到及时的全面补充,特别是占土壤和作物最大比例的碳元素,土壤补充的极其稀少,造成土壤中缺乏的更缺乏,多余的更多余,失衡的更失衡,失调的更失调,形成恶性循环,土壤逐步丧失自我修复的能量,从而加重土壤酸化。
笔者还是回忆生产队的时候,每年都有声势浩大的“沤粪积肥”和家庭土杂肥的施用,源源不断的向土壤补充有机质和大中微量元素以及其他物质,这样的土壤能不健康吗?农作物能不健康?或许也是以前癌症发病几率很低的原因吧。
当然,现在的我们不可能回到以前,面对现实状况,我们已经知道造成土壤酸化板结的原因,就可以制定针对性的酸化板结土壤改良方案,本科研小组经过多年研究,也获得了一定的研究成果。我们坚持五大原则:
第一,方案必须是系统的,全面的多种技术组合。不能只解决一个点的问题,要充分对环境,土壤、作物和社会负责,要做到长治久安。
第二,必须是安全无毒无副作用,不能因为改良土壤再引起其他问题。比如使用石灰改良酸性土壤,引起土壤更加板结和对微生物群的伤害等问题。我们更反对施用化学药物处理土壤,造成土壤的更大损害。
第三,必须是纯生物源的碱性肥料、切实提高土壤的ph值。
第四,尽快向土壤中补充“最宽短板”的碳元素和适量补充其他多种物质,加快土壤修复进程
第五,尽快疏松已经板结的酸化土壤,提高土壤生物活性,加快土壤修复。
     本科研小组受托对安徽省国壬农业科技有限公司的迈德森生物菌剂,做了一组土壤理化指标和产量对比,部分数据如下:
     试验作物:小麦、玉米。试验面积;3亩。对比面积:3亩。产品指标:有机碳13%;PH值8.5;有效硅1.2%;活性钙3.5%;碳酸钾4.5%;中微量元素2%;生物菌2亿/克等。
土壤理化指标和产量对比数据:(安徽省宿州市)
 
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  • 注:2013年因为当地天气原因,小麦在即将收获时遇到持续56天的梅雨季节,小麦在穗上开始发芽或霉变,故放弃测产。
    由此可见生理碱性的高含量有机碳产品,在改良酸性土壤理化指标和提高产量确实效果显著。
        综上所述,本科研小组认为目前土壤修复的突破点在于:
    第一:从面积占最大比例的轻微和轻度污染的酸性土壤开始。
    第二:从综合补充有机碳和中微量元素以及其他活性物质开始。
    第三:从改变不合理的耕作模式开始。
    第四:从使用安全无毒副作用的生理碱性的肥料开始。