將天然沸石摻入土壤具有多種作用:1)不僅能疏松土壤、中和土壤酸性,而且能有效地控制肥料中氨態(tài)氮和鉀的釋放,從而延長養(yǎng)分在土壤中的保留時間;2)使土壤離子交換容量提高,且天然沸石本身也含有作物需要的微量養(yǎng)分;3)抑制土壤和肥料中有害物質(zhì)向作物體的轉(zhuǎn)移,有利于作物品質(zhì)的改善。
鑒于天然沸石獨特的理化性質(zhì),大量學(xué)者、研究人員、科研機(jī)構(gòu)就沸石對養(yǎng)分有效性和土壤化學(xué)性質(zhì)的影響進(jìn)行了大量研究,其具體作用包括以下幾個方面:
土壤重金屬污染改良:我國土壤環(huán)境重金屬污染已十分普遍,進(jìn)入土壤中的重金屬不僅能抑制植物生長發(fā)育, 并能通過食物鏈傳遞與富集, 最終危害人體健康。如日本 21 世紀(jì)發(fā)生的骨痛病就是因食用含鎘大米所致。當(dāng)前,沸石在重金屬土壤改良領(lǐng)域中被國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。Zeolite對土壤中重金屬 Pb和Ni 具有很強(qiáng)的吸附能力,其中離子交換和表面絡(luò)合反應(yīng)是為主要的吸附形式。另外,沸石可用作污泥中重金屬的清理劑。國外環(huán)境專家Zorpas人等研究了沸石在污泥腐熟過程中吸附重金屬的情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著混合物中天然沸石含量(0~30%)的增加,腐熟后混合物中重金屬的濃度明顯減少。
改良土壤理化性質(zhì):沸石內(nèi)比表面積巨大,能吸附更多的水分子,增加土壤保水性。同時,沸石能夠與土壤中其他的陽離子發(fā)生交換吸附。由于沸石顆粒密度小、孔隙度較大,將天然沸石摻入土壤,可以有效疏松土壤,增加土壤孔隙度和透氣性,改善土壤物理性狀。2004年,我國著名土壤學(xué)家魏江生通過試驗證明,將粒狀和粉狀的沸石分別混入本身透水性很大的砂質(zhì)土壤中進(jìn)行土壤改良試驗,結(jié)果表明,隨著沸石的混入,沙質(zhì)土壤的透水性降低,而有效水含量增加;如果用有效水最大含量表示土壤的保水力,那么混入粒狀沸石和粉狀沸石(混合率2%)后土壤的保水力分別是對照區(qū)的2倍和2.5倍,說明添加沸石可有效增加土壤的保水能力,使土壤表現(xiàn)出良好的耕作性能。另外,在土壤中施入沸石后,沸石含有的部分易溶性陽離子與土壤中的部分離子發(fā)生置換,使其水解性酸、代換性酸的下降,可起到提高土壤PH的作用,并且摻入的沸石用量、粒度、方法不同,PH值也有所差異。
吸氮保氨作用:由于天然沸石有較強(qiáng)的吸附特性,土壤中施入沸石后,對氮的吸收和保持能力大大增加。隨著施入沸石量的增加, 吸氮保氨的效率也遞增。沸石吸附銨態(tài)氮的能力主要取決于其吸銨量大小,亦與土質(zhì)和沸石處理方法有關(guān)。
改良植物生理性狀:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)宋秀華博士研究發(fā)現(xiàn) , 在NaCl脅迫下, 施用沸石可使黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積及干物重呈增加趨勢;光合色素含量上升, 蒸騰速率(E)、光合速率(PrI) 和氣孔導(dǎo)度(Gs) 增加而胞間CO2濃度(a) 下降。同時增加了超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT) 活性和可溶性蛋白質(zhì)含量(Pr) 含量。K、Mg在根、莖葉中的含量上升,Ca在莖葉中含量亦增加,Na在根、莖、葉中的含量明顯下降,其表明沸石可以在一定程度緩解NaCl脅迫對黃瓜幼苗造成的傷害。另外,還有研究證明施用沸石可提高蔬菜抗病性、耐旱性、抗凍性。