红壤退化(环境退化)与重建的调控

时间:2014-05-30 11:27  来源:未知  发布:admin  浏览:
红壤退化具体表现在侵蚀退化、肥力退化、土壤酸化及土壤污染4个方面,其主要调控途径如下。 1、采取工程、生物措施防止水土流失、恢复植被 因水土流失而导致红壤贫瘠化是红壤区内普遍而又严重的问题,在进行治理时,应采用工程和生物措施

红壤退化具体表现在侵蚀退化、肥力退化、土壤酸化及土壤污染4个方面,其主要调控途径如下。

1、采取工程、生物措施防止水土流失、恢复植被

因水土流失而导致红壤贫瘠化是红壤区内普遍而又严重的问题,在进行治理时,应采用工程和生物措施相结合,以生物措施为主的原则。侵蚀严重的坡地或沟地,先进行工程建设,用石块等高筑埂,层层造成梯形平台或谷场,不致形成地表迳流冲刷。工程建设一旦建成便进入生物措施,在一般的坡面上,种上胡枝子等先锋作物,沿等高线植成条带状,种植时施上适量的钙镁磷肥。在陡坡上,采用营养穴的种植方法为最好。在水平台地上,采用乔木灌木混种或绿肥和乔木混种。

中科院红壤生态站(鹰潭)的研究表明,根据上述治理措施,在一块原来是寸草不长的红色岗坡上进行了近5年的综合治理,效果斐然,在头2~3年,80%的坡面被绿化,土壤流失量可控制<100t/km2a;土壤保水效益显著,治理小区的地表经流量仅为未治理小区的1/3,降雨后表层土壤水分达到凋萎点比对照延长2~3天;土壤有机质有明显增加,近5年后,有机质从原来的30~60g/kg增加到70~90g/kg,磷素也有增加的趋向。

2、红壤旱坡地水分养分调控

我国南方红壤旱坡地存在酸、瘦、板、旱、蚀等诸多生产限制因子,其中尤以旱、瘦为主要矛盾,土壤养分贫瘠化十分严重,因此,进行水分和养分的合理调控,对实现红壤旱坡地农业的持续发展具有重要意义。

水肥调控因地、因时、因作物而宜,这里着重从节水节肥的角度加以探讨,包括拦截地表径流;利用土壤不同深度的水分;合理灌溉以及水肥互利等技术、工程措施。

(1)工程措施。主要是建立山塘水库和水平梯田,目的在于拦截地表径流以蓄水,在干旱季节可供作物对水的需求。

(2)耕作措施。建立合理的间、套、轮作制和土壤耕作制,以充分利用土壤深层的水分,协调水肥间的关系。在海南省进行的胶肥间作和在中科院红壤站进行的林木与花生间作试验都表明,林农间作与单一种植相比,能增加土壤含水量和土壤养分,能提高植物的生物量6~100%。

(3)覆盖技术。采用覆盖技术可以有效地减少地表径流,增加土壤渗漏,提高作物产量。试验结果表明,死物覆盖对减少地表径流、增加土壤渗漏和提高作物产量有较大作用,用死物进行地表覆盖,每公顷土地每年可节水6000吨,用活物覆盖可节省3000吨,而用塑料薄膜覆盖,可节水3570吨。因此,在旱季因大力推广死物覆盖技术。

(4)合理灌溉。所谓合理灌溉是指根据作物需水特性和降雨的季节性规律,进行适时适量灌溉和提高灌溉水的利用率。灌溉时期是影响灌溉效果的重要因素。试验表明,早稻在扬花期进行灌溉,较非扬花期灌溉,增产4.5倍,水的利用率也大大提高。此外,灌溉还应随作物品种、播种期及耕作制度而异,以适应或者避开季节性干旱,力求节约用水。

3、防治土壤酸化的调控措施

土壤酸化是本区土壤退化的主要原因,其调控措施如下:

(1)控制致酸元素的排放,减少酸沉降。为了减少酸沉降,应采取各种措施减少SO2的排放。除了限制使用高含硫燃料、鼓励使用低含硫燃料外,还应积极开发清洁、高效燃烧工业型煤生产的成套技术,大力推广燃料固硫和工业排烟脱硫技术。此外,寻找新能源,例如兴建水电站和核电站,也是减少酸沉降的一条有效途径。

(2)施用土壤酸度改良剂,减少酸害。施用碱性改良剂是治理酸性土壤的最有效的办法。例如有资料表明,将施用石灰石粉的产量除以不施石灰石粉者所得到的某一作物的最大增产值加权平均,可以得到如下结果:大麦增产4.67倍,绿豆增产2.24倍,小麦增产57.3%,芝麻增产53.4%,蚕豆增产52.8%,油菜增产35.1%,棉花增产32.1%,玉米增产28.4%,豇豆增产11.0%,大豆增产8.8%。我国某些地区有石膏和白云石粉资源,这些材料也可作为土壤酸度改良剂。因为有机肥料中的有机化合物可以与土壤中的铝离子发生络合作用,其改良土壤酸度的效果也是很明显的。

(3)筛选和培育耐酸作物品种。不同作物的耐酸能力不一样。例如甘薯和花生的耐酸能力比棉花和大麦大得多。我国南方经济作物中的茶树和橡胶树的耐酸能力很强,茶树甚至是一种喜酸作物。某些品种绿肥例如胡枝子和萝卜的耐酸能力也很强。即使是同一种作物,不同品种的耐酸能力也不一样。有些植物由于本身耐酸能力强,不但可以减轻酸害,而且有改良土壤的功效。例如马尾松林地分别种植耐酸树种茶花、桂花、女贞和樟树后,土壤的pH值都明显高于对照土壤。其中茶花改良土壤酸度的效果最明显,女贞和樟树次之,桂花最差。此外,还可培育耐酸作物品种。

4、农业扩散污染的调控对策

农业扩散污染主要来自化肥与农药的不合理施用。从整个地区看,大体是2种类型,一是浙江、福建与广东,经济发达,化肥、农药施用已超过合理施用水平,导致肥力退化。水资源受NO-3-N污染。另一类是湖南、江西、广西、湖南,由于经济欠发达,农用化学品投入未达合理施用水平,除少数地区外,农业扩散污染并不严重。据调查研究,应采取以下5点对策。

(1)加强教育,提高农民保护农田生态环境的意识,普及合理施肥、种植绿肥等科学技术,以促进“三农”建设与发展;

(2)改革农林经营体制,如进行耕地集团化管理、农业生态定量化等模式,注意粮食生产成本核算和环境损益计算等,并从政策、法制角度保护农业的持续发展;

(3)进行土壤有机培肥,如秸秆还田,施用有机肥等提高土壤有机质和土壤对养分的吸储能力,也可进行有计划的休耕种草;

(4)在农田和河流之间种植草坪保护带,有效地控制地表径流和地表排水引起的化肥养分和农药迁移;

(5)优化农业种植系统,改进化肥和农药的施用技术和品种,氮、磷和钾肥按比例配合施用,提高它们的利用率,减少化肥损失和减低农药残留,以免增加对环境的压力。

5、控制土壤重金属污染的对策

(1)土壤水分管理

某些元素(如Cr,Fe,As)的生物有效性受土壤氧化还原状态影响较大,因此,土壤水分管理可作为减少农产品重金属污染的措施之一。旱地土壤中As的毒性比淹水状态下的毒性要小,在一定条件下被As污染的土壤改种旱作,将有可能不会引起作物的严重污染。Hg的情况与As类似,在Hg污染土壤上种植的水稻有明显的汞污染,但种植的小麦、玉米和高梁籽实汞含量相当低,与对照土壤的相应作物汞含量无明显差别。

与As和Hg的情况相反,受Cr污染的土壤适宜种植水稻,这是因为在氧化条件下Cr以六价状态而存在,而Cr(Ⅵ)的毒性较Cr(Ⅲ)为大,因而受Cr污染的土壤可将旱作改为水田,以减少Cr的危害。但是,水稻对灌水中铬的吸收率比原土壤中铬的吸收率高,所以用含Cr废水灌溉时应特别注意控制其标准。

(2)施加改良剂

施加改良剂可使重金属固定在土壤中或转变成对生物无效的形态,亦或与目标元素产生颉颃作用。铁盐对于降低砷对水稻的毒害有一定的作用,采用硫酸高铁并结合其它农业措施可使遭受砷污染的农田水稻产量比对照高63%。

一些改良剂可使土壤中交换态Cd有明显减少。施用适量的石灰和钙镁磷肥可使交换态Cd减少77.5%,石灰加胡敏酸可减少60%,单施石灰可减少30%,因而糙米Cd含量分别较对照降低42.4%、33.3%和18.2%。在红壤上的试验结果表明,高炉渣对水稻、小麦和蔬菜吸收Cd有良好的抑制效果,可使糙米中的Cd含量减少90%以上,小麦麦粒的Cd减少50%左右,白菜中的Cd减少85%左右,同时产量亦有明显的增加。这可能与高炉渣中所含的活性硅有关。其它一些改良剂,如膨润土、腐殖酸、粉煤灰、煤矸石、石灰石等对重金属污染也有一定的改良效果。

(3)增施有机肥

有机肥在减少铬[Cr(Ⅵ)]毒害方面有重要作用,施用有机肥50天后,可使土壤中Cr(Ⅵ)完全消失。土壤腐殖质对水稻积累汞也有影响,适量施用有机肥可防止作物的汞污染。例如在含汞10mg/kg土壤上施有机肥可明显减少57~63%的糙米汞含量,对Cu和Cd也有一定的改良效果。

(4)种植重金属超积累或低富集植物

植物对元素吸收的基因型差异已进行了大量的研究。主要工作是进行超积累土壤重金属植物(超积累植物)的收集与鉴别。Thlaspi caerulesens已被发现为Zn、Cd和Ni超积累植物,可用于重金属污染土壤的植物改良。此外,通过种植重金属低富集作物(对高浓度的目标元素吸收甚少),可在高污染区恢复植被,亦可能使可食部位的重金属含量降低到食品卫生标准以下。

(5)农业生态工程

农业生态工程措施是合理利用和改良重金属严重污染农田的综合途径,它的主要措施是:①农业改良——繁育水稻、玉米良种,繁育的种子,翌年在非污染区种植。在污染区种植非食用作物如能源高梁,收获后从茎秆中提取酒精,残渣压制纤维板,并可提取糠醛,或将残渣进行沼气发酵作能源。②用乔灌草净化土壤——繁育建材、观赏苗木以及绿化用草皮。这些措施既可美化环境,又可净化土壤。此外,亦可种植蓖麻,用作肥皂的原料。农业生态工程既可在一定程度上阻止重金属对食物链的污染,又可获得良好的经济效益。

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