【文章內(nèi)容簡介】 Sarathchandra 等研究發(fā)現(xiàn)，甲殼素改良土壤使土壤細菌數(shù)增加 13 倍，真菌數(shù)增加 培，同時還能抑制土壤中有害細菌如霉菌、絲狀菌的繁殖與生長，防治土傳病，如能有效控制棉花黃萎病的發(fā)生。 Ha11mann 等研 究發(fā)現(xiàn)甲殼索可誘導(dǎo)土壤、根際和根內(nèi)微生物產(chǎn)生有利的變化，對棉花、 白苜蓿和黑麥草的寄生線蟲有抑制作用。④提高植物活性，促進作物生長，提高產(chǎn)量。 Sarathchandra 等 研究表明， 甲殼素改良土壤使黑麥草莖重增加，根莖比減小，這可能與來自甲殼素的礦化的氮有關(guān)。甲殼素類物質(zhì)在土壤17 改良中存在的問題： Mian 等檢測出當 甲殼素含量達 %時有植物毒性。Sarathchandra研究發(fā)現(xiàn)甲殼素改良土壤使白葉草結(jié)瘤和莖重降低。 有機質(zhì)物料作為土壤改良劑應(yīng)用較多的是泥炭， 而關(guān)于炭改良土壤的研究報道較少。泥炭改良土壤的效果主要表現(xiàn)在以下幾方面。①改善土壤物理性狀 ， 提高土壤保水能力。陳伏生等研究表明泥炭改良風沙土能提高土壤保水能力 ； ②提高土壤肥力。泥炭能增加土壤中有機質(zhì)、全氮 、 速效氮和速效磷等的含量。能帶來植物生長所需的常量和微量元素 ( Ca、 Mg、K、 Fe 等 )。③降低土壤堿性。尹懷寧用泥炭對遼河北部平原蘇打鹽漬化土壤進行改 良，結(jié)果表明土壤 pH 及堿化度下降，耕作層呈現(xiàn)為明顯脫鹽。④對土壤菌根菌的影響。 Joner 等發(fā)現(xiàn)泥炭對菌根菌有促進作用， Ves ttxg等卻發(fā)現(xiàn)泥炭對菌根菌有抑制作用，泥炭對菌根的影響與泥炭種類、土壤類 型、 種植作物種類等因素有關(guān)。⑤吸附重金屬。泥炭能吸附土壤中的重金屬如 Pb、 Ni、 Cu、 Zn、 As、 Sb、 Cd 等，降低其生物有效性。⑥吸附有機污染物。丁鎖研究表明在盆栽條件下泥炭能顯著增強土壤對熒蒽、苯并熒蒽的吸附和固定，同時降低黑麥草對二種多環(huán)芳烴的吸收。泥炭在土壤改良應(yīng)用中應(yīng)注意的問題：泥炭施用量過高可能會 影響土壤通透性，泥炭中的腐殖酸在分解過程形成有機酸和其它毒素可能會仰制植物根系的生長。 合成改良劑是模擬天然改良劑人 工 合成的高分子有機聚合物。國內(nèi)外研究和應(yīng)用的人 工 合成土壤改 良劑有聚丙烯酰胺 ( Polyacrylamid e ，PAM)、聚乙烯醇樹脂、聚乙烯醇、聚乙二醇、脲醛樹脂等，其中 P A M 是研究者最為關(guān)注的人為合成土壤改良劑。 P A M 對土壤的改良作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面： ( 1 )改善土壤物理性狀、增強土壤的保水保土能力。 PAM可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤大團聚體數(shù)目增加，增大土壤表面粗糙度，18 降 低土壤容重，增大土壤總孔隙度和毛管孔隙度，進而使土壤顆粒和孔隙結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，使土壤人滲率明顯提高，提高土壤的含水量。用陰離子 PAM改良退化的板結(jié)土壤，較低的施用量 %即能起到改善土壤物理性質(zhì)的作用。用陽離子 PAM 處理土壤也可增加水穩(wěn)性團聚體，提高土壤的可濕性和持液能力及土壤的滲透率。坡地沙壤土施用一定量 PAM 可以提高土壤的入 滲率，減少徑流量。促進土壤沉降，減少土壤侵蝕量和肥力流失量，但是砂土中施用 PAM 同時也顯著地減小了土壤的穩(wěn)定水力傳導(dǎo)度，為了維持良好的土壤水力傳導(dǎo)性能，應(yīng)盡可能地減少 PAM 的 施用量。輕壤質(zhì)潮土中加入 ％ PAM 可顯著改善土壤對有效水的保持和供應(yīng)， 將 PAM 施人土壤中還能提高土壤的抗蝕力和抗沖力，防治田間水土流失。 Francis co 等在噴灌時將 PAM 溶于灌溉水后施用，使坡地土壤滲透率提高，減少了徑流量和土壤侵蝕量。 Sojka 等通過大田試驗發(fā)現(xiàn)，土壤結(jié)構(gòu)性狀越差， PAM 對土壤結(jié)構(gòu)的改善效果越不明顯。 Busscher 等研究發(fā)現(xiàn) PAM 和麥茬、美洲 III核桃枝混合施用對土壤物理性狀沒有表現(xiàn)出明顯的改善作用， PAM 和有機質(zhì)的有效混合還需要進一步的研究。 （ 2） 對肥料的吸附與釋放作用。 土壤中施用 PAM可使土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀含量增加。 PAM 與土壤混合能增加土壤對 NH4+、 NO3 、 K+、 P043 的吸附量， 減少其淋溶損失，PAM 施用量越大，作用越大。但也有學者研究發(fā)現(xiàn)土壤經(jīng) PAM 處理后抑制了土壤對磷的物理吸附，使有效磷在土壤中向下的遷移性加強。吸水交聯(lián)PAM 能顯著提高作物對 FeSO水溶性錳肥的吸收。 ( 3)對土壤微生物和酶活性的影響。 Jeanine 等研究發(fā)現(xiàn)大分子量的陰離子型線 PAM 施人土壤后使土壤中的細菌數(shù)量增加，但這種影響具有生境特異性。 Steinberger 等研究表明經(jīng) PAM 處理的土壤中微生物的生物量增加，并促進了好氣性細菌19 的生長，但其原因還未弄清。大分子量的陰離子型線性 PAM 能作為土壤微生物的 N源，使水解小分子量酰胺的酶活性有所提高或者不發(fā)生變化。 Sojka等將 PAM 施于壟溝的表層土壤中，在溝灌的方式下可以使徑流水中的致病細菌、真菌、藻類的生物量下降，說明 PAM 可以防止植物病原體通過灌溉水傳播。 James 等將陰離子型 PAM + A12(SO4 )和 PAM+ CaO 分別施于砂土、砂壤土、壤土和粘土四種土壤中， PAM 混合物可使糞水中總大腸菌和糞便大腸菌數(shù)降 低 30%50%。如果在家畜養(yǎng)殖集中的地區(qū)正確使用 P AM 能減少慢流速糞水中腸細菌的數(shù)量和進入地表水、地下水的污染物數(shù)量。 PAM在土壤改良研究與應(yīng)用中的不足之處。①土壤溶液和可溶性鹽會影響 PAM 的吸水性能；②應(yīng)用于土壤改良成本較高 。PAM 降解中間產(chǎn)物是丙烯酰胺，該物質(zhì)有毒，從長遠來看 PAM 作為土壤結(jié)構(gòu)改良劑的應(yīng)用是否會產(chǎn)生土壤污染，是值得關(guān)注和深入研究的問題；③ PAM 作為土壤改良劑主要是與土壤中的粘土礦物相互作用，但作用機理尚不太清楚。④目前對 PAM 的生物轉(zhuǎn)化、 PAM對土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)及其生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物對整 個生態(tài)系統(tǒng)的影響還不太了解，關(guān)于 PAM 的生物降解方面的研究尚不足。 生物改良劑 :目前研究和應(yīng)用的生物改良劑包括一些商業(yè)的生物控制劑、微生物接種菌、菌根、好氧堆制茶、蚯蚓等。其中研究應(yīng)用較多的有叢枝菌根 (AM )AM 在土壤改良的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾方面。①改善土壤物理性質(zhì)。 AM 含有豐富的菌絲體，能增加土壤有機質(zhì)含量，叢枝菌根真菌( AMF)根外菌絲能產(chǎn)生一種細胞外糖蛋白，與菌絲網(wǎng)一起有利于上壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，提高土壤穩(wěn)定性，增強土壤通透性。② AMF 能活化土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分， 促進植物根系對營養(yǎng)元素尤其是移動性較差的 P、 Cu、 Zn等礦質(zhì)元素的吸收。③增強宿主植物的抗病性、抗逆性 ( 抗旱、耐鹽、抗酸等 ) 。20 AMF 能誘導(dǎo)植物對土傳病原物產(chǎn)生抗病性，減輕一些土傳病原真菌和胞囊線蟲、根結(jié)線蟲等對植物造成的危害，其機理 是 AMF 提高了植物的營養(yǎng)水平，使植株健壯，從而增強植物對病原菌的抗性。但是 Larkin 的研究表明生物改良劑與有效的作物輪作的結(jié)合在抑制病原菌方面具有更大的潛力。同時， AM根外菌絲的延仲和擴展，增大了植物根系的吸收范同和吸收能力，降低永久凋萎點。提高植物抗旱性和水分利用效率。此外 AMF 能夠通過增加植物對 P、 Cu、 Mg 的吸收而減少植物對 Na 和 Cl 吸收 ，從而提高植物耐鹽能力。④ AM還可用于重金屬、有機污染土壤的修復(fù)。 AM 在土壤改良研究與應(yīng)用中的不足之處： AMF 種類繁多，高效菌種的篩選問題需要解決； AMF 的純培養(yǎng)技術(shù)尚待突破。 目前土壤改良劑已廣泛應(yīng)用于退化土壤的改良，其改良作用主要體現(xiàn)在以下幾個方 面：①改善土壤物理性狀、增強土壤的保水保肥能力； 增強土壤中營養(yǎng)元素的有效性， 提高土壤肥力；②提高土壤中有益微生物和酶活性， 抑制病原微生物，增強植物的抗性。③降低重金屬染土壤中重金屬 Cd 、 Pb 、 Zn、 Co 、 Cu、 Ni 等的遷移能力，抑制作物對重金屬吸收；同時也存在一些問題有待解決：①天然改良劑改良效果有限，且有持續(xù)期短或儲量的限制等問題。②人工合成的高分子化合物的高成本以及潛在的環(huán)境污染風險而限制了 它的廣泛應(yīng)用。③單一土壤改良劑存在改良效果不全面或有不同程度的負面影響等不足之處。因此， 近年來越來越多的研究者開始通過一定的化學方法使單體連接到天然高分子化合物上， 研制出天然 合成共聚物改良劑。這類改良劑可克服某些天然高分子化合物使用持續(xù)期短和合成高分子化合物成本高的不足。目前已有關(guān)于天然 合成共聚物改良劑的報道，如以丙烯酰胺和凹凸棒土為原料合成的有機無機復(fù)合體對土21 壤等物理化學性能有明顯的改善效果， 其綜合性能優(yōu)于單一聚丙烯酰胺 。這種天然 合成共聚物改良劑的配方、合成工藝、 改良效果和改良機理等方面的 研究尚有待開展。以天然材料 ( 特別是農(nóng)業(yè)廢棄物 )為原料研制新型多功能土壤改良劑進行低產(chǎn)土壤的改良是目前土壤改良劑研究的熱點，但如何控制廢棄物的有害物質(zhì) ( 如重金屬、病原微生物 )有待進 一步探索。 將不同改良劑配合施用特別是生物改良劑與工農(nóng)業(yè)廢棄物的配合施用，無機固體廢棄物與有機固體廢棄物的配合施用等近年來引起較多研究者的關(guān)注，但不同改良劑配合施用的方法及改良效果和改良機理有待進一步研究。 過去的研究主要是針對土壤板結(jié)或缺水，而針對土壤生物退化方面的改良研究較少，因此這方面的研究也就亟待加強。 此外在如 何加強土壤改良劑對土壤物理、 化學、生物學特性的改良機理力方面也是研究者應(yīng)關(guān)注的問題。 目前， 我省共有 58 家 有證 的土壤改良劑 生產(chǎn)企業(yè)， 以 蒙脫石、麥飯石、苦土、堿渣、 鋼渣、 石灰、草炭等 為主要 原料 生產(chǎn)土壤改良劑，作用以 補充中微量元素，調(diào)理耕性、 pH，解決錳危害等 為主， 總產(chǎn)銷量超過 20萬噸。 項目技術(shù)中利用草炭、硅藻土、花生粕和粉煤灰及微生物復(fù)合的生物型土壤調(diào)理劑還未見報道，產(chǎn)品將會具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。 我 省設(shè)施蔬菜面積達到 1300 多畝，每畝平均用量 100 公斤，需求量達到 130 萬噸。設(shè)施蔬菜多以集約化種植為 主，肥料施用量較大，土壤連作 障礙嚴重 ， 專家們迫切呼吁 增加輪作和 減少化肥的使用量， 增加 生物 產(chǎn)品 和有機肥，廣大農(nóng)民也迫切需要一種新型無污染的 土壤改良劑 來滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。 依據(jù) 我 省的情況 情， 若 該 土壤改良劑 能占到 市場 使用量的22 10%，其市場容量將達到 13 萬噸。現(xiàn)在我 省 土壤改良劑 年生產(chǎn)量不足 2 萬噸，遠遠不能滿足市場的需要。 （二）項目創(chuàng)新點 技術(shù)創(chuàng)新和生產(chǎn)工藝創(chuàng)新 1) 采用了新的菌種，如枯草桿菌、放線菌和 青霉 菌等，其中幾個菌株為多功能菌株，具有營養(yǎng)和防病的多重效果； 2) 改進了適于規(guī)模化生產(chǎn)的多級發(fā)酵培養(yǎng)基配方 ； 3) 生產(chǎn)工藝有了較大突破，自動化程度高、吸附的原料經(jīng)過了滅菌處理； 4)