土壤改良培肥与污染治理技术进展培训讲义（PPT53页)

退化耕地土壤改良技术退化耕地土壤改良技术退化耕地土壤：指原为高产地但由于长期高强度的耕作、高密度种植、大量和不合理施用化肥和化学农药、作物连作或不合理种植制度，已经出现土壤生态平衡破坏、土壤酸化、次生盐渍化、土壤板结、微生物群落多样性下降、微生物群落功能失调、土传病害严重等现象，造成作物减产，产品质量低劣。退化耕地土壤改良技术土壤酸化改良技术土传病害调控技术盐碱化耕地改良技术土壤结构改良剂应用技术1、土壤酸化土壤酸化：农业部的定义为指土壤酸碱度逐年在降低,并且pH≤5.5的土壤。1.土壤酸化改良技术（一）防控措施控制酸沉降从源头上控制二氧化硫、氧化亚氮等污染物的排放。如:采用新型的环保能源,采用高效农业废弃物处理技术减少化肥特别是化学氮肥的过量施用我国的化学氮肥施用量高、氮肥利用率低已成为造成土壤酸化的最主要因素之一。减少氮肥施用量、多施用生理碱性肥料以及根据土壤氮肥背景值及作物的需氮规律施肥是减少土壤中氮素残留,防止土壤酸化的重要措施减少酸性尾矿等酸化风险物的影响对酸性矿坑水排放导致的土壤酸化，应强化酸性尾矿的处理、安置，减少露天堆放和减少地表水及地下水的补给，可相应采取石灰石中和结合微生物法、石灰石中和微孔过滤法及人工湿地法，其中人工湿地法较其它处理办法相对优越施用碱性肥料对土壤微生物群落影响的实例1.土壤酸化改良技术（二）改良措施增施有机肥有机肥的投入可有效补充由于农产品的移除而引起的盐基离子损失；长期施用有机肥能够有效降低土壤pH，稳定或提高土壤酸碱缓冲能力，降低交换性酸及铝含量，缓解土壤酸化施用碳酸钙类肥料或土壤调理剂钙对植物的抗逆性具有重要作用。酸性条件下钙可以维持细胞膜的正常结构，增强植物的耐铝毒能力，降低植物对重金属元素的吸收；碳酸钙类肥料或化学改良剂,如：碳酸钙粉、钙镁磷肥、白云石粉、商品土壤调理剂改良酸性土壤；施用商品酸化土壤调理剂可以中和酸性土壤中的活性酸和潜在酸，缓解铝毒，生成氢氧化物沉淀，增加土壤中的钙含量及土壤酶活性。1.土壤酸化改良技术（二）改良措施种植制度作物的间作或轮作能有效的缓解土壤的酸化。例如豆科作物在吸收养分时会通过根系向土壤中释放氢离子，加速土壤酸化，而与禾本科作物间作或轮作会有效缓解这一现象。施用高分子化合物改良剂一些高分子聚合物(如：聚丙烯酰胺（保水剂）、纳米羟基磷灰石等)在改良酸性土壤方面取得了许多成果，研究表明聚丙烯酰胺可增加酸性土壤中大团聚体数量，提高土壤孔隙度，提高作物叶片抗氧化酶活性，促进作物生长。1.土壤酸化改良技术（二）改良措施作物秸秆及生物炭作物收获后从土壤中带走了大量碱性物质,作物秸秆还田能够增加土壤碱性。生物炭是作物秸秆在缺氧条件下加热而成的。生物炭中含有的碱性物质在进入土壤后可以很快释放出来,中和部分土壤酸度,增加盐基离子含量和阳离子交换量。生物炭可以提供植物所必须的氮、磷、钾、钙及镁等营养元素,并钝化酸性土壤里面的重金属元素,促进作物生长。另外,生物炭良好的孔隙结构和吸附能力也为土壤微生物的生存提供了附着位点和较大的空间作物秸秆及生物炭生物炭（Biochar）是指有机物在有限氧气供应条件下，在相对较低温度下（700℃）热解后得到的富碳产物，是以施入土壤以提高土壤生产力、增加碳库、过滤土壤渗滤水为主要目的。生物炭一词始见于1999年，最早用来描述一种由高粱籽粒制备的用于有害气体吸附的活性炭。随着近年来粮食安全和固碳减排要求的标准不断提高，生物炭的内涵也逐渐与土壤管理和碳封存等议题相联系。2009年，Lehmann在其著作《BiocharforEnvironmentalManagement：ScienceandTechnology》中，将生物炭特指为改良土壤性状而人为施入的炭化有机物。施用生物炭的作用施用生物炭，不仅提高了土壤中有机碳的含量，还可以降低土壤的酸度，提高土壤盐基饱和度和团聚体的数量，提升微团聚体碳浓度和团聚体稳定性，显著减少土壤中有效氮、磷淋洗量，增加了有效钾的供应量，具有极强的固碳保肥效果，在占土重10%范围内，用量越高效果越明显。炭基肥具有一定的肥料缓释特性，且与生物炭、肥料物理混合方式相比较，施用炭基肥对减少氮素淋溶损失明显好于施用生物炭和肥料。施用生物炭的作用施用生物炭的处理土壤含水量显著高于对照，在浇水周期内，土壤含水量下降速率较对照明显放缓，保持田间持水量30%以上的时间显著高于对照，并随着烟株的生长与对照的差异越来越大，以施用占土重7%-11%比例的生物炭保水效果最好，且拌施效果优于穴施。施用生物炭的作用施用生物炭可提高土壤微域pH值，显著降低土壤容重，提高土壤通气孔隙度和总孔隙度，显著提高氮素分解细菌活性，加速尿素分解和矿质氮积累。在黄壤上施用生物炭，发现较对照细菌数量显著增加，真菌数量显著降低，放线菌无明显变化。在棕壤上施用生物炭，发现较对照细菌、真菌和放线菌数量均显著增加，同时土壤好氧性自生固氮菌数量大幅增加。施用生物炭的作用土壤中施用生物炭后，提高了土壤对杀虫剂、杀菌剂和除草剂原药的吸附作用，降低了作物可吸收利用的农药量。生物炭：生物炭具有较大的孔隙度、比表面积，表面带有大量负电荷和较高的电荷密度，是一种良好钝化重金属污染土壤的吸附材料。应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年烤烟施用生物炭应用实例2016年玫瑰施用生物炭应用实例2016年花卉育苗施用生物炭应用实例2016年花卉育苗施用生物炭应用实例2016年番茄施用生物炭应用实例2016年叶菜施用生物炭1.土壤酸化改良技术（二）改良措施合理田间管理提高产量在非生长季，地表覆盖植被，可有效利用生长季末期土壤积累的硝酸根，防止非生长季的硝酸根淋溶；也可以适当的提前播种期，可有效防止生长季前期的硝酸根淋溶；在生长季初期秸秆还田，可提高土壤温度和保水性能，利于作物的苗期生长和作物产量提高。保持合理频率的翻耕次数，适当提高土壤有机质的矿化速率，降低土壤性质的垂直变异性合理水分管理减少淋溶加强农田水利设施建设，合理管理农田土壤水分。在雨季，应加强田间排水，防止淹水和土壤淋溶；在旱季，应加强灌溉，促进作物的根系养分吸收，防止土壤硝酸根过度积累和土壤pH迅速降低次生盐渍化的改良技术适当的轮作如水稻---蔬菜轮作增加灌溉次数，开沟排水。减少含盐肥料的施用。如施用有机类水溶肥料：如氨基酸水溶肥料、腐殖酸水溶肥料、海藻酸水溶肥料、有机水溶肥料等。减少化肥施用量，少量多次施用实现水肥一体化。2.土传病害的防治技术防治技术集成体系培育抗病品种生物防治技术农耕措施防治土壤消毒2.土传病害的防治技术土壤微生物区系失衡（霉菌增加、酵母菌减少）土壤营养元素匮乏，作物自毒作用根腐病病原菌褐斑病病原菌卷叶病病原菌白绢菌病原菌花生连作土传病害尖孢镰刀菌尖孢镰刀菌(F.oxysporum)是一种世界性分布的土传病原真菌，寄主范围广泛，可引起瓜类、茄科、香蕉、棉、豆科及花卉等100多种植物枯萎病的发生。尖孢镰刀菌属半知菌类(Imperfectifungi)、从梗孢目(Moniliales)、瘤座孢科(Tuberculariaceae)、镰刀菌属(Fusarium)在PDA平叛上培养，菌落突起絮状，菌丝白色质密。菌落粉白色，浅粉色至肉色，略带有紫色，由于大量孢子生成而呈粉质。菌落高3～5mm，小型分生孢子着生于单生瓶梗上，常在瓶梗顶端聚成球团，单胞，卵形；大型分生孢子镰刀形，少许弯曲，多数为3隔。厚垣孢子尖生或顶生，球形。尖镰孢枯萎病病菌在自然条件下或人工培养条件下可产生小型分生孢子、大型分生孢子和厚垣孢子三种类型，小型分生孢子无色，单胞，卵圆形、肾脏形等，长假头状着生，大小5～12um×2～3.5um。大型分生孢子无色，多胞，镰刀形，略弯曲，两端细胞稍尖，大小19.6～39.4um×3.5～5.0um。厚垣孢子淡黄色，近球形，表面光滑，壁厚，间生或顶生，单生或串生，对不良环境抵抗力强。尖孢镰刀菌尖孢镰刀菌最适的pH研究测定了来自黄瓜、甜瓜、西瓜三种作物上的6株镰刀菌菌株在不同pH值培养基，25℃培养4d的生长速度，结果表明培养基物pH值对每个菌株的生长速度均有影响，同一菌株在培养基不同pH下生长速度不同，在pH6—7.5范围内生长最适。较高pH≥8或较低pH≤3的土壤环境可有效的抑制镰刀菌菌株的生长。施用碱性肥料改良土壤的pH可抑制镰刀菌菌株的生长香蕉萎蔫尖镰孢菌大白菜根腐株土壤尖孢镰刀菌侵染番茄尖孢镰刀菌侵染烟草2.微生物调控技术微生物肥料微生物肥料，又称细菌肥料或生物肥料是由一种或数种有益微生物、培养基质和添加物（载体）培制而成的生物性肥料，通称菌肥NY884-2012NY798-2015或菌剂GB20287。菌肥中微生物通过代谢，起到或增加土壤中的氮、某些植物生长素、抗菌素的含量，或促进土壤中一些有效性低的营养性物质的转化，或兼具刺激植物的生育进程及防治病虫害的作用。纤维素分解菌拮抗细菌解磷细菌解钾细菌哈茨木霉菌根部型是一种防治多种根部病害的生物制剂，其有效成分哈茨木霉菌T-22是一种活体微生物，它可以保护根部免受病原菌的侵染含哈茨木霉的肥料施用效果2.微生物调控技术（一）微生物肥料田间推广应用对照应用2.土传病害的生态防治技术中药材间作防治花生土传病害的效果发病植株间作效果＋茅苍术＋京大戟CK茅苍术/京大戟＋花生:有效抑制引起花生的根腐病和黄萎病的镰孢属(Fusariumsp.)和轮枝霉属(Verticilliumsp.)，降低了羟基苯甲酸、香草酸、香豆酸（1）微生物农药是指能够用来杀虫、灭菌、除草以及调节植物生长等的微生物的活体或代谢产物，它是生物防治的物质基础和重要手段。（2）按其作用对象可将微生物农药分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂以及植物调节剂。2.土传病害的生态防治技术作物自毒物质的降解剂作物自毒物质：多肽、小分子的蛋白质、有机酸类物质。如花生的羟基苯甲酸、香草酸、香豆酸pH≥8碱性肥料具有对作物自毒物质分散、分解、降解作用。试验证明：三聚磷酸钠对尖孢镰刀菌侵染香蕉维管束分泌的丹宁类物质有分散、降解作用，减少对水分养分输送的堵塞，减轻黄叶病的危害。物理及农艺措施深耕晒垄：有利于疏松表层，又可翻压盐碱，改变盐分在土壤剖面中的分布状况深层秸秆结合表层秸秆覆盖：可以抑制盐分在土壤表聚，减轻土壤盐分对作物生长的胁迫，降低土壤耕层的返盐化学措施土壤改良剂：磷石膏，有机液体化肥生物措施盐生植物：碱蓬、白刺和滨藜等耐盐植物具有很强的耐盐能力，它们在生长过程中能够积累大量盐分，从而能够减少土壤中盐分含量，达到降盐、改土的作用菌根增强植物抗盐性真菌可促进油松苗木根系的生长和发育，增强其活力和对水分、矿质元素的吸收，进而能够提高苗木对水分和养分的利用能力3.盐碱化耕地改良4.土壤结构改良剂应用技术天然土壤结构改良剂施肥原则：土壤改良剂用量不足或过多均对其使用效果有明显的影响栽植的作物种类不同,土壤改良剂的施用剂量也不同。合成土壤结构改良剂使用方式：土壤改良剂在使用上一般分为固态和液态两种施用方式固态改良剂可采用撒施、沟施、穴施、环施、拌施等方法施入土壤。液态改良剂则一般采用地表喷施、灌施等方法。具体施用方式应视改良剂的性质及当地的土壤环境而定。天然-合成土壤结构改良剂钝化剂明显降低玉米重金属含量，促进生长（左）硅磷材料处理作物后，Cd毒害症状缓解（左）案例—重金属无机、有机钝化剂产品:石灰石石砾、硫酸钾-石灰作用:快速钝化，叶菜Cd降低40%材料:硅磷钝化剂作用:长效钝化不同pH铁基生物炭材料月状旋孢腔菌吸附图（图右添加500mg/LCd2+）产品:铁基生物炭作用:稻米Cd/Pb下降60%，成本5000-15000元/公顷菌种:月状旋孢腔菌苏云金芽孢杆菌作用:长效吸附固