长期以来，化肥、农药被人们大量使用，使得环境平衡遭到破坏，土地资源退化状况愈加严重，采取必要措施改良土壤已刻不容缓。
环保矿物材料具有天然的独特晶体结构和优异的物理化学性能，不仅能够改善土壤结构，改变酸碱度，提高土壤保水性能，增加土壤肥力，而且其储量丰富，来源广泛，价格低廉，本身不产生二次污染，对土壤环境起到一定的修复作用。因此，利用环保矿物材料改良土壤具有良好的经济效益和环境效益。
1、环保矿物材料为什么能够改良土壤？
环保矿物材料能够有效改良土壤，与其特殊的晶体结构和所表现出来的优异性能密切相关，如表面吸附性、离子交换性、膨胀性和酸碱性。
（1）表面吸附性
在环保矿物材料独特的晶体结构中有大量的孔隙和通道存在，形成较高表面能，在静电力和色散力的共同作用下表现出较强的吸附性能。利用这种吸附能力，可以对土壤起保水的功效，还能够在一定程度上修复土壤重金属污染。
（2）离子交换性
在环保矿物材料的表面、内部孔道中或层间域，一些阳离子通过离子交换作用易被置换，而矿物晶体结构不被破坏。交换反应具有选择性，且与离子水合半径、电荷密度、离子种类、离子在溶液中浓度有关。被置换到环保矿物材料表面的离子在交换作用下可以再次进入媒介相中。利用这种离子交换作用，能够控制肥料中的铵和其他阳离子的吸收和释放，提高肥料利用率。
（3）膨胀性
某些环保矿物材料在高温作用下体积迅速膨胀数倍至数十倍。膨胀后的材料具有更好的吸附性、离子交换性和持水性，能更好地改善土壤结构，提高土壤透气性和含水性。
（4）酸碱性
土壤酸碱性对作物生长发育有重要影响。由于过度施肥，土壤酸化越来越严重。而土壤中的酸性物质能够被环保矿物材料中的碱性阳离子中和，从而有效改善土壤酸碱度。
2、环保矿物材料能从哪些方面改良土壤？
（1）改善土壤结构
土壤水稳定性团聚体含量能够影响土壤结构。在自然和外界因素的影响下，团聚体结构易遭到破坏，而环保矿物材料有较大的比表面积、较强的静电场，可以吸附周围胶体黏土颗粒，利于形成团聚体。研究发现，在施用沸石后，土壤水稳性团聚体数量增加，增幅超过140%，粒径大于2mm的团聚体也有显著增多，在低肥力土壤中的改良效果更好。
燕存岳将酸化改性后的沸石与牛粪配施，有效促进水稳定性团聚体中大团聚体的形成，土壤容重明显降低，土壤孔隙度提高。邵玉翠等分析了沸石、膨润土、风化煤、磷石膏等4种土壤改良剂对土壤结构的影响，发现膨润土改良效果最好，当其用量为7500kg/hm2时可使土壤容重降低12.23%，土壤孔隙度增加12.28%。
（2）提高土壤保水能力
在干旱条件下加入沸石，土壤持水量提高27.9%。膨润土吸水率也很高，在砂质土壤上改善土壤保水能力的效果尤为明显，当膨润土用量为20%时沙土含水量可提高20%多。
杨彦明等研究表明，膨润土能够在降雨时快速吸收水分，干旱时再释放水分，促进作物生长发育。
徐晓敏等对比了蛭石、页岩、风化煤、草炭、油渣五种土壤改良剂的吸水性和保水性，结果表明蛭石性能最佳，吸水倍率可达100%。
环保矿物材料经过改性处理后吸水性能更好，如当施用膨胀珍珠岩100g/盆时，土壤持水量可增加1.75kg/盆，蒸发9d后土壤持水量没有全部挥发，仍保持较高值。
还有很多学者将蛭石、膨润土、凹凸棒石、硅藻土等环保矿物材料引入到聚合物基体中，制备出具有高吸水性能的有机－无机复合材料。研究表明，复合材料能够明显提高土壤水分保持率，延长水分保持时间，减少肥料损失，有效改良土壤。
（3）增加土壤肥力
李华兴等研究表明，土壤的保肥能力随沸石用量的增加而增加，尤其在低肥力、质地较粗的土壤上作用更明显；土壤中的Al-P、Fe-P和水溶性磷也明显增加，表明沸石能够减少速效磷的固定，提高磷肥生物有效性。
关连珠等认为，沸石能够改善土壤保铵释铵、吸磷释磷能力，提高肥料利用率，还能改善土壤供钾状况。当沸石用量为750kg/hm2时，土壤有机质含量由17.3g/kg增加到18.5g/kg，全氮含量由0.98g/kg增加到1.24g/kg，有效磷含量由25mg/kg增加到27.8mg/kg，速效钾含量由119.4mg/kg增加到135.4mg/kg，即沸石具有解磷、释钾，加速土壤有机质积累，提高土壤保水、保肥的作用。
李吉进等研究表明，当膨润土与有机物料配施时，土壤有机质含量随膨润土用量的增加而增加。这可能是因为膨润土和有机物料之间构成无机－有机复合体，能够降低有机质的分解，从而增加土壤肥力。
刘秀珍等试验表明，膨润土可以将钾以交换态形式储存起来，防止钾的固定，提高钾肥利用率。
梁成华等认为，蛭石对钾素的固定量随外源钾施入量的增加而增加，粒径在0.1～0.3mm时蛭石对钾的固定量最高。
（4）调节土壤酸碱度
徐根洪研究表明，沸石能够降低土壤中的代换性酸和水解性酸浓度，且土壤pH与沸石粒度、用量均有关，加入过多沸石不利于植物生长。以沸石和蒙脱石粉为原材料的土壤改良剂能够使轻黏质酸性红壤的pH提高1.7个单位。
关连珠等试验表明，施用沸石后碱化土壤的HCO3－从356μg/g降到319μg/g，表明沸石能有效吸附HCO3－，改变土壤酸碱度。
（5）修复重金属污染
土壤环保矿物材料对重金属离子的吸附有一定选择性，如海泡石对Cu2+的吸附作用大于Pb2+和Cd2+；蒙脱石的吸附顺序依次为Cr3+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+，高岭石的吸附顺序依次为Cr3+、Pb2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+，伊利石的吸附顺序依次为Cr3+、Zn2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+。
同时，环保矿物材料对重金属的吸附性能与环境pH相关。林大松等试验表明，海泡石吸附Cu2+的能力随环境pH的增加而减弱，当pH为6时吸附效果最好。
邸慧慧等研究表明，海泡石对土壤Cd有钝化作用，土壤残留Cd含量与土壤pH有关。
研究发现，蛭石能够降低土壤中交换态镉和碳酸盐结合态镉含量，增加残渣态镉含量，从而有效抑制Cd活性。
赵丹等研究表明，在被镉、铜污染的土壤中施加膨润土，作物叶绿素含量增加，作物体内重金属含量降低。
用环保矿物材料改良土壤，不仅能够满足现代农业发展的需要，而且能够拓宽环保矿物材料的应用领域。我国矿物品种繁多，储量丰富，分布广泛，且价格低廉，为土壤改良研究提供较好的基础条件。因此，应发挥我国矿物资源优势，加大各类环保矿物材料的开发利用。
来源：闫丰.环境矿物材料改良土壤的研究进展[J].安徽农业科学,2015,43(21):95－96,126.
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