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硼在有機產(chǎn)業(yè)中的思考

2017-09-13 17:11黃大明黃善迎付一宸張文奎孟航開張巨功何大勇
中國科技縱橫 2017年16期
關(guān)鍵詞:土壤污染硼肥

黃大明 黃善迎 付一宸 張文奎 孟航開 張巨功 何大勇

摘 要:硼在工業(yè)中有廣泛的用處。隨著1998年對硼在植物中的作用的明確認識,人們開始將硼用于有機產(chǎn)業(yè)。特別是應(yīng)用在農(nóng)林業(yè)種植方面有了非常產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。本文小結(jié)這方面的思考。

關(guān)鍵詞:硼;農(nóng)林業(yè);有機產(chǎn)業(yè);硼肥;土壤污染

中圖分類號:Q945 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)16-0006-06

硼(péng),化學(xué)元素,原子序數(shù)5,原子量10.811。約公元前200年,古埃及、羅馬、巴比倫曾用硼砂制造玻璃和焊接黃金。1808年法國化學(xué)家蓋·呂薩克和泰納分別用金屬鉀還原硼酸制得單質(zhì)硼。硼在地殼中的含量為0.001%。天然硼有2種同位素:硼10和硼11,其中硼10最重要。硼在自然界中普遍存在,它在人體、植物、土壤、水等當(dāng)中也都是存在的元素,硼介于金屬和非金屬之間可以生成各種硼化物。

硼化物是無機鹽工業(yè)中的重要潔凈材料產(chǎn)品,在工業(yè)、化工、醫(yī)藥、食品、保健、日化、冶金、建材、陶瓷、國防、裝備、航空材料、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用,成為絕緣、耐高溫、耐磨、阻燃、超導(dǎo)等材料不可缺少的成分之一,也是人體、農(nóng)作物等一切生物不可缺或缺的營養(yǎng)成分,經(jīng)改性后它毒性小、無色無味,且在植物內(nèi)又很少積蓄和殘留。當(dāng)今世界生產(chǎn)硼的主要國家有:美國、土耳其、阿根廷等,年產(chǎn)量約300萬噸。中國是第一進口大國,占世界硼消費的50%,但基本都是硼砂和硼酸等難溶于水的基礎(chǔ)原料。目前發(fā)達國家研發(fā)使用較為廣泛的國家有:美國、英國、法國、日本、澳大利亞等發(fā)達國家,在三百多個行業(yè)廣泛應(yīng)用。我國是一個嚴重缺硼的國家,硼礦資源缺乏,需求量大,但是產(chǎn)能小、品位低、研發(fā)起步晚,應(yīng)用方面更是嚴重滯后,到目前為止僅在二十多個行業(yè)中有應(yīng)用。

1 硼對作物生長發(fā)育影響可歸納為以下幾方面

(1)細胞伸長和組織分化:生長素(吲哚乙酸)和硼之間有明顯的相互作用。在根系中硼抑制吲哚乙酸氧化酶活性。在吲哚乙酸的刺激作用下,根系伸長正常。綠色植物中,吲哚乙酸只有在維管植物中形成,它參與木質(zhì)部導(dǎo)管的分化。因此一般對硼的需求也僅限于維管植物。缺硼植物木質(zhì)部削弱。莖形成層組織細胞分裂加強,形成層細胞分裂加強,形成層細胞增生。(2)酶代謝和木質(zhì)素形成:酚類化合物積累抑制吲哚乙酸氧化酶的活性。硼能與酚類化合物絡(luò)合,克服酚類化合物對吲哚乙酸氧化酶的抑制作用,在木質(zhì)素形成和木質(zhì)部導(dǎo)管分化過程中,硼對羥基化酶和酚類化合物酶的活性起調(diào)控作用。(3)碳水化合物運輸和蛋白質(zhì)代謝:硼在糖水化合物代謝中有兩方面的功能:細胞壁物質(zhì)的合成和糖運輸。硼能促進葡萄糖-1-磷酸的循環(huán)和糖的轉(zhuǎn)換。硼不僅和細胞壁成分緊密結(jié)合,而且是細胞壁結(jié)構(gòu)完整性所必需。硼和鈣共同起“細胞間膠結(jié)物”的作用。硼影響RNA,尤其是尿嘧啶的合成。缺硼植株新葉蛋白含量降低,這僅限于細胞質(zhì),而葉綠體蛋白質(zhì)含量不受影響,因此缺硼植株失綠的現(xiàn)象并不普遍。硼能加強作物光合作用,促進碳水化合物的形成。當(dāng)作物硼素不足時,就會造成葉片內(nèi)糖和淀粉等碳水化合物的大量積累,不能運送到種子和其它部位中去,從而影響作物產(chǎn)量。(4)根生長發(fā)育:硼能促進豆科作物根中維管束的正常發(fā)育,使根瘤菌得到碳水化合物的充足供應(yīng),從而增強豆科作物的固氮能力,提高蛋白質(zhì)的含量。硼也可提高馬鈴薯的淀粉含量和甜菜的糖分含量,增加麻類作物的纖維量,并改善它們的品質(zhì)。硼能在作物體內(nèi)與6-磷酸葡萄糖酸形成絡(luò)合物,使4-磷酸赤蘚糖不能形成(是算嘞化合物合成的重要原料),而缺硼時,有機酸在根中積累,根尖分生組織的細胞分化和伸長受到抑制,發(fā)生木栓化,引起根部壞死。硼素能使作物的根尖和莖的生長點等分生組織正常生長。硼與醇類、糖類以及其它有機物能形成過氧化物,從而改善作物根部氧氣的供應(yīng)。特別是在缺氧的情況下,使用硼肥可以促進作物根系發(fā)育。所以,塊莖、塊莖作物如甜菜、土豆、蘿卜等,施用硼肥效果更好。(5)作物抗逆性:硼能增強作物的抗旱、抗病能力。硼在作物體內(nèi)有控制水分的作用,能提高向日葵、蕎麥等作物原生質(zhì)的粘滯性,增強膠體結(jié)合水分的能力。施硼能促進維生素C的形成,維生素C的增加可提高作物的抗逆性。供給作物的硼元素不足,抗逆性和抗病性減弱,會使作物產(chǎn)生一定生理病害,如甜菜的“心腐病”,花椰菜、蘿卜的“褐腐病”,土豆的“瘡痂病”,芹菜的“莖桿開裂”,蘿卜的空心,白菜、菠菜生長不良,甘薯“褐斑病”,芹菜“折莖病”,亞麻“立枯病”,向日葵“白腐病”和“灰腐病”,豆菜“炭斑病”等。施硼肥可使作物的這些病害的發(fā)生率大大降低。(6)作物早熟改質(zhì):硼促進作物早熟。據(jù)國內(nèi)有關(guān)資料報道,在硼的影響下,冬小麥通過春化時間會縮短八天。棉花施硼,霜前花增多,籽棉產(chǎn)量和纖維品質(zhì)均有提高。玉米、水稻施硼使各主要生育期提前,種子提早五天左右成熟。硼的這些促進早熟作用,特別令人矚目,對山地寒冷地帶以及兩熟、三熟制地區(qū)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有一定的積極意義。油菜施硼,可降低蛋白質(zhì)提高脂肪含量。黃瓜、番茄施硼可提高維生素C含量。蘋果、柑桔施硼可提高糖含量,降低寒酸兩等。在雜交制種中使用硼肥,可使父、母本植株的生殖器官成熟期趨于一致,促使制種產(chǎn)量的大幅度增加;同時還能提高遠緣雜交種的結(jié)實率。可見,硼在育種工作中,也同樣能起重要作用。(7)花粉萌發(fā)和花粉管生長:硼的而簡潔作用可能與花蜜中糖含量增高及其組成變化有關(guān),使蟲媒植物的花對昆蟲更有吸引力。硼的直接作用與花藥的花粉產(chǎn)生能力以及花粉粒的活力有密切關(guān)系。硼能刺激花粉萌發(fā),特別是花粉管伸長。硼能促進作物生殖器官的正常發(fā)育,有利于開花結(jié)實。施用硼肥得當(dāng),可以加速花器官的發(fā)育,增加花粉數(shù)量,促進花粉粒的萌發(fā)和花粉管的生長。陳家駒等人研究了油菜缺硼引起“花而不實的而原因”,結(jié)果證明,缺硼且能正常開花,但不能正常結(jié)實的油菜雌雄配子體發(fā)育完善,子房結(jié)構(gòu)也完整,但由于缺硼柱頭失去附著花粉的能力,藥室壁被破壞而失去彈散能力,花粉粘結(jié)成塊而萌發(fā)率低,因此造成油菜值開花兒不結(jié)籽實。這一結(jié)果有力地證明了硼對生殖器官生長的重要性。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,除油菜出現(xiàn)“花而不實”癥外,蕎麥“不捻癥”、棉花“蕾而不花”、花生“果而不實”、果樹落花落果等,也都是由于缺硼所致。endprint

2 我國土壤中缺硼狀況

我國的缺硼土壤可區(qū)分成以下幾種類型,第一種類型的缺硼土壤不論全硼和水溶態(tài)硼含量都很低,常屬于嚴重缺硼土壤,分布于我國南方和東南方,即廣東、福建、江西南部、浙江西部和南部地等,包括花崗巖和其它酸性火成巖、片麻巖、砂巖等成土母質(zhì)發(fā)育成的各種土壤,像磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤等。第二種類型的缺硼土壤是黃土和黃河沖擊物發(fā)育的各種土壤,像綿土、(土婁)土、黃潮土等。黃土母質(zhì)的含硼量中等,所含的硼主要存在于電氣石中,不容易風(fēng)化和釋放,由黃土發(fā)育而成的土壤水溶態(tài)硼因而偏低。黃河沖擊物發(fā)育的各種土壤有類似的狀況。黃河流經(jīng)黃土高原,攜帶大量沖擊物到下游,華北平原就是由黃河沖擊物淤積而成,所以這一類型的缺硼土壤主要分布于黃土高原和華北平原。第三種類型是含有大量有機質(zhì)而且排水不良的草甸土和漿土,也屬于缺硼土壤,分布于黑龍江中部和東部以及內(nèi)蒙古東部。另外在大別山脈南北兩麓例如湖北的東北部和河南東南部,片麻巖分布十分廣泛,所形成的土壤往往缺硼。

按照表1此土壤缺硼標(biāo)準(zhǔn),我國部分省市耕地土壤缺硼(土壤有效硼小于0.5ppm)狀況見表2。

3 影響土壤有效硼的因素

硼存在于地殼、大多數(shù)火成巖及土壤中,含量較低。在一般沉積巖中,頁巖含硼量最多,并且主要存在與黏土礦物中。植物吸收的硼主要來自土壤,土壤的含硼量對植物至關(guān)重要。土壤含硼量多少與成土母質(zhì)、土壤類型及氣候條件等有密切關(guān)系。土壤中的硼可簡單分為全量硼和有效硼。土壤全量硼是指土壤中所存在的硼的總和,包括植物可利用的硼和不可利用硼兩部分。土壤全量硼決定于含硼礦物存在量的多少。土壤有效硼是指植物可從土壤中吸收利用的硼,土壤有效硼除存在于土壤溶液中的水溶性硼外,還包括有機和無機膠體吸附的硼,因為這些吸附態(tài)的硼一般都被水所浸出,只是所需浸提的時間較長而已。因此,土壤有效硼主要指水溶性硼。土壤中難溶性的含硼礦物,經(jīng)過緩慢的風(fēng)華作用可以釋放出有效硼,有效硼也可以在一定條件下轉(zhuǎn)化為植物難以利用的硼。土壤中有效硼以四種形態(tài)存在:(1)存在于粘土礦物中;(2)吸附于黏土礦物和水化鐵鋁氧化物表面;(3)與有機質(zhì)結(jié)合;(4)以游離態(tài)硼酸(H3BO3)和水化硼酸鹽離子[B(OH)4-]存在于土壤溶液中。影響土壤硼有效性的因素很多,歸納起來主要有以下幾點:

(1)土壤酸堿度(PH值):水溶性硼PH值為中性。適應(yīng)于不同地區(qū)酸堿土壤使用。(2)土壤有機質(zhì):絕大部分土壤可利用硼存在于土壤有機質(zhì)復(fù)合體(硼與腐殖質(zhì))中。有機物質(zhì)多的土壤有效硼較多。因為與有機物質(zhì)結(jié)合或被有機物所固定的硼,有機物質(zhì)分解后釋放到土壤溶液中。環(huán)境條件如冷、潮濕、熱、干燥等會減少有機質(zhì)降解率,也會減少土壤中可利用硼量。另外,土壤中有機質(zhì)含量少,土壤自身供給硼可能性較少,因此需要經(jīng)常對土壤施用濃度較低的硼。(3)氣候條件:干旱地區(qū)的固定作用增強,溫度愈高愈甚,從而降低水溶性硼的含量,使土壤中的有效性降低。濕潤多雨地區(qū),常由于強烈的淋洗作用而導(dǎo)致硼的損失,降低有效硼的含量,特別是輕質(zhì)土壤尤為明顯。(4)土壤質(zhì)地:在輕質(zhì)土壤上硼易遭淋失,使水溶性硼減少;而在黏質(zhì)土壤上,由于粘粒的吸附作用,能保持較多的有效硼,因此,在其它條件相同情況下,輕質(zhì)土壤的有效硼常少于黏質(zhì)土壤,缺硼往往出現(xiàn)在輕質(zhì)土壤中。但是,黏土中總含硼量雖然高,但由于黏土表層固定住硼,因而可利用硼有可能較低。滲水良好及降雨量大或常灌溉沙性土壤地區(qū)具有強滲漏潛在性,使得它們最易發(fā)生缺硼現(xiàn)象,因此它們需要經(jīng)常進行補硼。(5)土壤耕耘:普遍來說,當(dāng)土壤表面耕耘時,土壤中會有更多可利用硼供應(yīng)植物根。土壤耕耘會使土壤混合、提高土壤通氣、排水性。這些都是土壤有機質(zhì)分化釋放出硼的最佳條件。有些耕作方法使耕耘變少或無耕耘管理,積累在土壤表面或附近的有機質(zhì)不會迅速分解,因此土壤可利用硼更多依賴土壤表面濕度條件。(6)土壤缺硼的原因是什么?土壤缺硼的一個原因是全硼含量低導(dǎo)致土壤有效態(tài)硼缺乏,作物表現(xiàn)缺硼癥狀,例如我國南方花崗巖及其它酸性火成巖發(fā)育的土壤。另一個原因是,成土過程改變微量元素硼的含量與分布。例如,黃土發(fā)育的土壤含硼量不低,但有效硼含量則偏低,同樣表現(xiàn)出土壤不能滿足作物需求,呈現(xiàn)缺硼癥狀。第三個原因是土壤酸度不適,吸附固定導(dǎo)致土壤缺硼。第四個原因是氣候干旱、潮濕導(dǎo)致土壤缺硼。第五個原因是施氮肥、鉀肥過多會加重土壤缺硼,因氮肥、鉀肥對硼有拮抗作用。此外,土壤質(zhì)地太粗或缺乏有機質(zhì)都會導(dǎo)致缺硼。綜上所述,土壤缺硼有內(nèi)因外因兩方面原因。土壤本身含硼量過低是缺硼的內(nèi)因,土壤的環(huán)境條件則是外因。

4 哪些土壤容易缺硼

(1)含硼量低的土壤。例如,由酸性火成巖發(fā)育的土壤。(2)石灰性土壤,特別是含游離碳酸鈣多的土壤。(3)淋溶強烈的酸性土壤。(4)質(zhì)地較輕的土壤。如砂土、風(fēng)沙土等。(5)有機質(zhì)含量低或很少使用有機肥料的土壤。(6)大量施用石灰的酸性土壤,時間一長就會導(dǎo)致缺硼現(xiàn)象的出現(xiàn)。(7)酸性的腐泥土、泥巖土等有機質(zhì)土、沼澤土。(8)氮肥、鉀肥施用過多的土壤。

5 作物缺硼矯正(施硼肥)

常用施用硼肥。硼肥種類很多,常見的有以下幾種:

(1)工業(yè)用硼砂:分子式為Na2B4O7·10H2O,含硼量10.9%左右,為無色透明結(jié)晶或白色粉末。難溶于水,但溶于40℃熱水,是國內(nèi)常用作土壤施用。(2)硼鎂肥:分子式是H3BO3·MgSO4,硼鎂肥是只取硼酸的殘渣,灰色或灰白色粉末。所含硼主要是硼酸形態(tài),較難溶于水,含硼(B2O3)0.4%左右。國內(nèi)用作土壤施用。(3)硼鎂磷肥:用酸處理硼泥和磷礦粉制成,含有效硼(B2O3)0.6%左右。國內(nèi)用作土壤施用。(4)品名繁多的假硼肥:其實是用硫酸鎂代替,硫酸鎂:白色,晶體(外觀與硼砂相似),屬鹽類,溶于水,硼含量為零,價值幾百元一噸,對作物生長無效。

6 速溶硼肥/顆粒硼肥是農(nóng)業(yè)專用硼肥值得推薦endprint

6.1 硼肥施用的作物范圍

大量實驗證實:硼參與許多重要生理活動,是作物生長發(fā)育所必需的重要營養(yǎng)元素。土壤缺硼時,在蔬菜類作物:甘藍、綠菜花、花椰菜、胡蘿卜、芹菜、馬鈴薯、蕪菁、蘿卜、洋蔥、菠菜、大白菜、番茄;經(jīng)濟類作物:苜蓿、油菜、咖啡、甜菜、茶、向日葵、可可、煙草、亞麻、棉花、花生、甜玉米、油棕、甘蔗、大豆等;果樹類作物:評估、柑桔、葡萄、梨、桃、板栗、香蕉、橄欖、椰子、龍眼、櫻桃、芒果、荔枝等;大田類作物:玉米、水稻、小麥、大麥、高粱等;花卉類:菊花、康乃馨、劍蘭、玫瑰花、郁金香等;園林類:松樹、桉樹、樺樹、楊樹等作物上施用,能提高作物產(chǎn)量,改善作物品質(zhì),并提高作物抗逆性。

6.2 施用硼肥技術(shù)

一般硼肥施用技術(shù):土壤基施:每畝用硼砂0.5公斤,與細干土、磷肥或氮肥混勻,在棉花或其它作物播種或移栽時施入穴內(nèi)。硼泥做基肥較多每畝用量15公斤左右,可與有機肥拌勻施入。柑橘、蘋果等果樹,每株用硼泥1.5~2公斤。做底肥時,一定要施用均勻,避免局部地方硼濃度過高引起作物中毒。硼泥呈堿性反應(yīng),含(MgO)30~40%,適于南方土壤。

6.3 美園99硼TM硼肥產(chǎn)品施用技術(shù)[1]

(1)美園99硼TM(高效速溶型)施用技術(shù):葉面噴施(詳見表3):將美園99硼TM與水或農(nóng)藥配成0.1%-0.15%(700-1000倍)水溶液,在作物苗后期、蓮座期、抽苔期、蕾期、花初期、幼果期等生育期選擇噴2-3次。隨水追施及與除草劑、殺蟲劑、殺菌劑等混合施用:美園99硼TM施用濃度同葉面噴施。(2)美園99硼TM顆粒硼肥施用技術(shù):土壤基施:美園99硼TM顆粒硼肥200-250克/畝,在果樹施用上5-10克每棵樹單獨或與氮、磷、鉀肥料及有機肥料混合均勻,采用條施、垅施、撒施等方法在作物播種前施于土壤中。美園99硼TM顆粒硼肥是完全可溶性硼肥,但其大顆粒狀的物理結(jié)構(gòu),使得其在土壤中施用十分具有優(yōu)勢,具有相對長效、硼不易淋失、不易造成硼中毒。(3)美園99硼TM(顆粒型)與美園99硼TM(速溶型)配合施用:一般土壤基施一次美園99硼TM顆粒硼肥,作物開花前噴施1-2次美園99硼TM(速溶型),高需硼作物(油菜、花生、棉花、果樹、蔬菜)改質(zhì)增產(chǎn)效果十分明顯(表3)。(4)高聚合膏體硼氮磷鉀滴灌沖施肥,經(jīng)過近幾年在新疆、內(nèi)蒙、河北、重慶、山西等省市區(qū)實驗推廣,效果良好,極大提高了農(nóng)肥的利用率,達到了增產(chǎn)、增收、早熟、省工、省時、省力、產(chǎn)品率高等效果。以上諸多良好效益,受到廣大用戶的一致好評,被一致認為是傳統(tǒng)化學(xué)常規(guī)肥料和施肥方式的革命性、替代性、顛覆性產(chǎn)品。該膏體肥用量每畝30~40公斤,可減少傳統(tǒng)用肥量70%。由于受宣傳、推廣、資金等因素制約,遲遲未能投入工業(yè)規(guī)?;a(chǎn),而硼化物這一改性新材料,未能在諸多行業(yè)被應(yīng)用[2]。

7 硼肥使用誤區(qū)

(1)硼只對高需硼作物有明顯作用:硼對作物的生殖生長能起到至關(guān)重要的作用,所有作物需要硼,只是需要量大小不同。高需硼作物油菜、棉花、果樹、蔬菜對硼需要大,水稻、玉米對硼需要量少,但即使對硼需要量少的作物,缺硼癥狀也能嚴重減少產(chǎn)量。在過去60年,80多個國家132種作物,施用硼肥均能明顯增加產(chǎn)量,提高品質(zhì)。(2)作物無缺硼癥狀,要施硼肥嗎?大量研究已證實,作物有對硼隱藏的需求。即使無缺硼癥狀,施用硼肥也能大幅度增加產(chǎn)量。(3)作物每年只需施用一次硼肥。作物需要連續(xù)不斷硼的供應(yīng),即使短期中斷硼的供應(yīng),作物產(chǎn)量和品質(zhì)也會受到影響,因此,施用硼肥應(yīng)土壤與葉面結(jié)合,葉面噴施應(yīng)少量多次。(4)硼肥主要采取基施方式。早先在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中引進推廣的硼肥品種是工業(yè)用的硼砂,只能基施,不能噴施。土壤基施與葉面噴施結(jié)合施用硼肥的效果最好。(5)高需硼與低需硼作物輪作時,硼肥施用會影響后面。研究證實,花椰菜與架豆輪作時,即使對花椰菜施用超過推薦量幾倍以上,也不會對下茬架豆有影響。(6)作物缺硼只對產(chǎn)量/品質(zhì)造成少量影響。作物缺硼會造成全部產(chǎn)量的損失,全部果實無市場價值。在美國部分地區(qū),農(nóng)場主一旦發(fā)現(xiàn)作物缺硼,就將作物全部拔除。(7)硼是微肥,重要性不如N,K,P肥:硼對作物開花結(jié)果有不可替代的重要作用,N,K,P作用不能替代硼。平衡施肥理念:穩(wěn)氮、減磷、增鉀、補微(硼),因此硼與氮、磷、鉀同等重要。(8)速溶硼肥/顆粒硼肥與其它硼肥無明顯區(qū)別。速溶硼肥溶解度(常溫下)高達16.8%硼的利用性為硼砂8-10倍。顆粒硼肥:緩釋大顆粒,施用方便,安全長效。(9)硼鎂肥可取代硼肥:硼鎂肥俗稱硼泥,主要成分為硫酸鎂,其中含有不到0.2%左右的硼素僅為生產(chǎn)硫酸鎂而產(chǎn)生的下腳料,速溶硼肥/顆粒硼肥含量最少是硼鎂肥75倍以上,而且肥效也遠遠大于硼鎂肥,因此硼鎂肥無法補充作物所缺的硼素,農(nóng)民也不能把硼鎂肥作物硼肥施用。(10)施用速溶硼肥/顆粒硼肥增加成本。國內(nèi)施用結(jié)果表明:施用速溶硼肥/顆粒硼肥可增收相當(dāng)投入成本的7~15倍。(11)多種元素葉面肥好于單一微量元素硼肥。硼作為作物開花結(jié)果最為重要的微量元素,絕大部分經(jīng)濟類、果樹類、蔬菜類作物對其需求量大,多種葉面肥中所含微量硼,不能滿足作物對硼的需求,因此,對于缺硼作物單補硼好于施用多種元素肥。

8 硼肥與土壤污染

土壤是指陸地表面具有肥力、能夠生長植物的疏松表層,其厚度一般在2m左右。土壤不但為植物生長提供機械支撐能力,并能為植物生長發(fā)育提供所需要的水、肥、氣、熱等肥力要素。由于人口急劇增長、工業(yè)迅猛發(fā)展,固體廢物不斷向土壤表面堆放和傾倒,有害廢水不斷向土壤中滲透,大氣中的有害氣體及飄塵也不斷隨雨水降落在土壤中,導(dǎo)致土壤污染。凡是妨礙土壤正常功能,降低作物產(chǎn)量和質(zhì)量,還通過糧食、蔬菜、水果等間接影響人體健康的物質(zhì),都叫做土壤污染物。大致可以分為無機污染物和有機污染物兩大類。無機污染物主要包括酸、堿、重金屬、鹽類、放射性元素銫和鍶的化合物、含有砷、硒、氟的化合物等。有機污染物主要包括有機農(nóng)藥、酚類、氰化物、是有、合成洗滌劑、3,4-苯并芘以及由城市污水、污泥及廄肥帶來的有害微生物等。當(dāng)土壤中有害物質(zhì)過多,超過土壤的自凈能力,就會引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化,微生物活動受到抑制,有害物質(zhì)或其分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累通過“土壤→植物→人體”,或通過“土壤→水→人體”間接被人體吸收,達到危害人體健康的程度,就是土壤污染。endprint

污染物進入土壤的途徑是多樣化的,廢氣中含有的污染物質(zhì),特別是顆粒物,在重力作用下沉降到地面進入土壤,廢水中攜帶大量污染物進入土壤,固體廢物中的污染物直接進入土壤或其滲出液進入土壤,其中最主要的是污水灌溉帶來的土壤污染。農(nóng)藥、化肥的大量使用,造成土壤有機質(zhì)含量下降,土壤板結(jié),也是土壤污染的來源之一。土壤污染除導(dǎo)致勿讓質(zhì)量下降、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降外,更為嚴重的是土壤對污染物具有富集作用,一旦毒性大的污染物,如汞、鎘等富集到作物果實中,人或牲畜食用后發(fā)生中度。如我國遼寧沈陽張士灌區(qū)由于長期引用工業(yè)廢水灌溉,導(dǎo)致土壤和稻米中重金屬鎘含量超標(biāo),人畜不能食用。土壤不能再作為耕地,只能改作他用。由于具有生理毒性的物質(zhì)或過量的植物營養(yǎng)元素進入土壤而導(dǎo)致土壤性質(zhì)惡化和植物主要功能失調(diào)的現(xiàn)象。土壤處于陸地生態(tài)系統(tǒng)中的無機界和生物界的中心,不僅在本系統(tǒng)內(nèi)進行著能量和物質(zhì)的循環(huán),而且與水域、大氣和生物之間也不斷進行物質(zhì)交換,一旦發(fā)生污染,三者之間就會有污染物質(zhì)的相互傳遞。作物從土壤中吸收和積累的污染物常通過食物鏈傳遞而影響人體健康。

進入土壤的污染物,因其類型和性質(zhì)的不同而主要有固定、揮發(fā)、降解、流散和淋溶等不同去向。重金屬離子,主要是能使土壤無機和有機膠體發(fā)生穩(wěn)定吸附的離子,包括與氧化物專性吸附和與胡敏素緊密結(jié)合的離子,以及土壤溶液化學(xué)平衡中產(chǎn)生的難溶性金屬氫氧化物、碳酸鹽和硫化物等,將大部分被固定在土壤中而難以排除;雖然一些化學(xué)反應(yīng)能緩和其毒素作用,但仍是對土壤環(huán)境的潛在威脅。

化學(xué)農(nóng)藥的歸宿,主要通過氣態(tài)揮發(fā)、化學(xué)降解、光化學(xué)降解和生物降解而最終從土壤中消失,其揮發(fā)作用的強弱主要取決于自身的溶解度和蒸汽壓,以及土壤的溫度、濕度、和結(jié)構(gòu)狀況。例如,大部分除草劑均能發(fā)生光化學(xué)講解,一部分農(nóng)藥(有機磷等)能在土壤中產(chǎn)生化學(xué)講解;使用的農(nóng)藥多為有機化合物,故也可產(chǎn)生生物降解。即土壤微生物在以農(nóng)藥中的碳素做能源的同時,就已經(jīng)破壞了農(nóng)藥的化學(xué)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致脫烴、脫鹵、水解和芳環(huán)烴基化等化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生而使農(nóng)藥降解。土壤中的重金屬和農(nóng)藥都可隨地面徑流或土壤侵蝕而部分流失,引起污染物的擴散;作物收獲物中的重金屬和農(nóng)藥殘留物也會向外環(huán)境轉(zhuǎn)移,即通過食物鏈進入家畜和人體等。施入土壤中過剩的氮肥,在土壤的氧化還原反應(yīng)中分別形成NO、NO2和NH3、N2。前兩者易于淋溶而污染地下水,后兩者易于會發(fā)而造成氮素損失并污染大氣。

我國土壤酸化日趨嚴重,土壤酸化會促進土壤有害金屬的溶解釋放,從而促進作物對重金屬的吸收積累,進而加劇重金屬對人體的危害。而且土壤污染不只是通過食物鏈污染,還會通過揚塵、蒸發(fā),散發(fā)到空氣中,形成霧霾的一部分,又通過呼吸甚至也會通過皮膚進入人體。土壤污染與水及空氣污染存在密切聯(lián)系。因為水土是循環(huán)的,所以水污染會傳播給土壤、土壤污染又會傳給空氣,這三者是一損皆損,其中土壤更是承載了全部污染的60%。所以現(xiàn)在重視了水污染、大氣污染,同樣也重視土壤污染,水、空氣和土壤需要綜合治理。而土壤污染之所以此前一直沒有足夠重視,是因為土壤污染具有隱蔽性和滯后性,所以土壤污染治理比大氣污染治理還難。

硼酸等可作為節(jié)肢動物的殺滅劑。對土壤動物有殺滅效果。長期施用會影響土壤動物群落。進而影響土壤發(fā)育。

參考文獻

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