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石膏在土壤改良中的應用

露地(di)(di)進(jin)行保(bao)護地(di)(di)生產(chan)后，土壤的養分狀況發生好轉，供(gong)肥(fei)能(neng)力提高，但(dan)是由于化(hua)肥(fei)的過量使用(yong)、頻繁的大(da)水漫灌，以及(ji)保(bao)護地(di)(di)內缺少夏季(ji)雨水淋(lin)洗且蒸(zheng)發強烈等原因，保(bao)護地(di)(di)多年種植(zhi)后土壤容易產(chan)生鹽害問題[1]。石(shi)膏化學方(fang)法是在土壤(rang)改良上的方(fang)法之一，此方(fang)法在土壤(rang)改良中很(hen)多農業專家都進行過大量的研究工作(zuo)，肯定了石(shi)膏對土壤(rang)改良的效果(guo)，并被廣泛(fan)的應用。

1.石膏(gao)在(zai)鹽堿(jian)土(tu)改良中(zhong)的應用(yong)

1.1石膏在鹽堿土(tu)改良(liang)中原(yuan)理

對作物而言，鹽堿成分的危害主要(yao)是生理性干旱，因而地上(shang)部(bu)植株表現出一(yi)些(xie)諸如黃化、僵化、卷(juan)葉、葉緣枯(ku)死等現象[1]。主(zhu)要是鈉(na)、鉀離子等土(tu)壤鹽分對植物(wu)的滲透脅(xie)迫和離子毒害[2]兩方面的(de)作用。

石膏(gao)施用土(tu)壤(rang)(rang)主要通過化學反應代(dai)換土(tu)壤(rang)(rang)交(jiao)換性(xing)(xing)鈉離子(zi)(zi)，使鈉質(zhi)親(qin)水(shui)膠(jiao)體(ti)變為鈣質(zhi)疏水(shui)膠(jiao)體(ti)，但其局限性(xing)(xing)在于雖然減(jian)少(shao)了交(jiao)換性(xing)(xing)鈉離子(zi)(zi)，改(gai)善了土(tu)壤(rang)(rang)結構(gou)，但卻(que)使土(tu)壤(rang)(rang)溶液中可溶性(xing)(xing)離子(zi)(zi)增加[1]。

石膏(gao)改良鹽堿土壤的化(hua)學(xue)原理[3]：

① 在(zai)鹽堿土(tu)壤中使用(yong)石膏初期(qi)反應(ying)為(wei)：

Na2CO3+CaSO4 = CaCO3+Na2SO4 （1）

2NaHCO3+CaSO4 = Ca(HCO3)2+Na2SO4 （2）

Mg(HCO3)2+CaSO4 = MgSO4+Ca(HCO3)2 （3）

土(tu))Mg+CaSO4 = 土)Ca+MgSO4 （4）

MgSO4+Na2CO3 = Na2SO4+MgCO3 (5)

MgSO4+2NaHCO3 = Mg(HCO3)2+NaSO4 (6)

② 土壤(rang)中鹽離(li)(li)子被鈣(gai)離(li)(li)子交換，土壤(rang)鹽堿化(hua)程度降低的第二階(jie)段：

CaCO3+土(tu))Na2 = 土)Ca+Na2CO3 (7)

CaCO3+CO2+H2O = Ca(HCO3)2 (8)

Ca(HCO3)2+土)Na2 = 土)Ca+2NaHCO3 (9)

上述兩個階段(duan)的(de)反應可簡寫(xie)為：土)Na2+CaSO4 = 土(tu))Ca+Na2S04 （10）

③ 石膏改良土壤的(de)年限使用限制(zhi)的(de)，隨時間的(de)推移而(er)發生脫堿化(hua)，反應如下：

Na2SO4+土(tu))Ca = 土(tu))Na2+CaSO4 （11）

1.2石(shi)膏在土壤改(gai)良中的應用和效果

石膏對土壤的改(gai)良作用在于降低(di)土壤pH值(zhi)、堿化度(du)、及(ji)土壤的(de)容重與堅實度(du)，提高了土壤的(de)滲透速度(du)、孔隙度(du)及(ji)脫鹽(yan)率[4]。石膏改良土(tu)壤(rang)使用方法已(yi)有相當的研究，前人改良堿化土(tu)壤(rang)過程中，多以20cm土層(ceng)作為計劃改(gai)良層(ceng)，并以(yi)此計算石膏的需求量，但是20cm的計(ji)劃改(gai)良(liang)層即使是改(gai)良(liang)徹(che)底，也會出(chu)現反鹽(yan)堿(jian)化(hua)現象[5]。更(geng)有(you)效地使用方法(fa)是(shi)0cm—20cm 的土層為(wei)石膏混合層，20cm—60cm 為(wei)石膏非混合層作為(wei)計劃(hua)改(gai)(gai)良層時改(gai)(gai)良效果和經濟效益最好。

2.石(shi)膏在(zai)酸性土(tu)壤(rang)改(gai)良中(zhong)的應用

酸性底(di)土主(zhu)要為(wei)自然風(feng)化的過程和認(ren)為(wei)因素(su)，即大量酸性肥料(liao)的施用所形(xing)成。在熱帶(dai)或副熱帶(dai)地區(qu)，底(di)土常發(fa)生下列問題，包括(kuo)：（1）鋁的毒性和(he)鈣含量(liang)的不足(zu)；（2）土壤強度大(da)；（3）機械抗阻強。一般改(gai)良酸性剖(pou)面的方法(fa)，包括(kuo)（1）施(shi)用(yong)石(shi)(shi)灰材質：由于(yu)石(shi)(shi)灰材質在土壤剖(pou)面中垂直(zhi)移動很慢，故表面施(shi)用(yong)石(shi)(shi)灰在改良(liang)底土的(de)效果并不大；（2）施用石膏(gao)質(zhi)材：施用石膏(gao)可增加底土之交換性(xing)鈣含(han)量和(he)減少鋁(lv)的飽和(he)度，但對改善(shan)土壤pH的效果并不顯著(zhu)；（3）施用有機質材：可增加(jia)酸性(xing)底土交換性(xing)鈣和減輕鋁飽和的程度，但其效應(ying)與有機酸的種類有關[6]。

石灰（碳(tan)酸鈣）的溶解度小向下的遷(qian)移率低(di)，所以只對(dui)土壤10cm—20cm的pH有提升的(de)(de)能(neng)力，也一定程度的(de)(de)降低該土層的(de)(de)交(jiao)換性(xing)鋁的(de)(de)含量(liang)；石膏(gao)的(de)(de)溶解度較(jiao)石灰大，其對20cm—50cm的土(tu)層中的pH影響不大但對交換(huan)性鋁的(de)含量降(jiang)低有作用，其作用機制(zhi)主要為：（1）石膏中(zhong)的(de)鈣(gai)移動較石灰快(kuai)，因(yin)此可(ke)借鈣(gai)置換底土膠(jiao)體(ti)上的(de)毒性鋁(lv)；（2）石膏中的SO42-與底土中Al3+形成毒性較低的AlSO42-，降低Al3+活性(xing)；（3）酸性土壤中(zhong)富(fu)含(han)之三氧化二物與石膏之配位基交(jiao)換而釋(shi)出氫氧根離子，與底(di)土中(zhong)鋁產生沉淀；（4）往下(xia)移動(dong)并(bing)淋洗(xi)溶液鋁；（5）形成(cheng)Al-OH-SO4，礦(kuang)物沉(chen)淀[6]。3.不同石膏在土壤改良中的(de)應用

應(ying)用于土壤(rang)改良的石(shi)(shi)膏(gao)主要有天然石(shi)(shi)膏(gao)和化學(xue)(xue)石(shi)(shi)膏(gao)，在(zai)化學(xue)(xue)石(shi)(shi)膏(gao)中研究應(ying)用較多的是脫硫石(shi)(shi)膏(gao)。天然石(shi)(shi)膏(gao)的主要組(zu)成是80%-90%的(de)二水硫(liu)酸鈣（CaSO4·2H2O）、其它成分為碳酸(suan)鈣(gai)、二氧化硅等粘(zhan)土類(lei)礦物；脫硫(liu)石膏是煙氣脫硫(liu)過程中生產的副產物[7]，含有90%以上的(de)二水硫酸鈣，含有少量(liang)的(de)碳酸鈣顆粒(li)。因為脫硫石膏是工業副產(chan)物影響其(qi)應用(yong)的(de)主要是其(qi)重(zhong)金屬含量(liang)的(de)多(duo)少，其(qi)中的(de)As、Ag、Ba、Cd、Cr、Pb、Hg、Se 和Ni含量檢測符合(he)相應的標(biao)準才(cai)能(neng)使用，其實(shi)使用的安全性沒有(you)天然石膏高。

4. 石膏(gao)在土壤改(gai)良中(zhong)應用的(de)注意(yi)

在鹽堿土壤改良中施用石膏的量應根據20cm—60cm中交換性鹽離子（Na+、K+、Mg2+）的(de)(de)含量來計算(suan)施用(yong)石膏(gao)的(de)(de)量，20cm上的土層(ceng)應與(yu)石膏相混合，60cm下的土層可將石膏面鋪于20cm土層。待石(shi)膏與土壤(rang)中(zhong)鹽(yan)離子交(jiao)換(huan)后，用水淋洗土壤(rang)使交(jiao)換(huan)下的鹽(yan)離子隨水流失(shi)，可以得到更好的抑鹽(yan)效果(guo)。石(shi)膏改(gai)(gai)良(liang)(liang)土壤(rang)的效果(guo)只是(shi)暫時的，不(bu)(bu)能持久。不(bu)(bu)改(gai)(gai)變保護土地的生產方式，石(shi)膏改(gai)(gai)良(liang)(liang)后的除鹽(yan)效果(guo)一般(ban)只能持續3年左右[1]。因此，在(zai)(zai)生(sheng)產上應(ying)利用(yong)石膏(gao)改土后土壤堿化(hua)(hua)程度降低的(de)一段有利時機，在(zai)(zai)今后的(de)生(sheng)產上避免或減緩鹽(yan)堿化(hua)(hua)的(de)發(fa)生(sheng)，通過改變(bian)過量使用(yong)化(hua)(hua)肥、改變(bian)傳統漫灌方式(shi)(shi)等不合理生(sheng)產方式(shi)(shi)，以消除或減少土壤鹽(yan)堿化(hua)(hua)因素[8]。

由于石膏(gao)在(zai)酸性(xing)土(tu)(tu)壤(rang)中改良(liang)的(de)原理，在(zai)改良(liang)酸性(xing)土(tu)(tu)壤(rang)時石膏(gao)與碳酸鈣(gai)和其它有機質材聯合(he)使用的(de)改良(liang)效(xiao)果好。同樣當石膏(gao)大(da)量施(shi)用于強(qiang)酸性(xing)土(tu)(tu)壤(rang)，配合(he)適(shi)當的(de)淋(lin)洗(xi)，則交換性(xing)鋁殼大(da)量被移除與淋(lin)洗(xi)液中，進而改善土(tu)(tu)壤(rang)酸性(xing)[6]。

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