泥炭在農(nóng)業(yè)中的研究與應(yīng)用

曹石榴

（1陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)/國土資源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/陜西省土地工程技術(shù)研究中心，陜西西安 710075）

泥炭，又稱草炭、草煤等，是由枯死的植物遺體經(jīng)過不充分的生物化學(xué)的分解作用而形成的一種有機(jī)質(zhì)土，多呈黑色或黑褐色，大多數(shù)存在于沼澤地中。泥炭是一種重要的自然資源，世界上泥炭儲量的70%應(yīng)用在農(nóng)業(yè)中。我國泥炭種類多樣，是世界上泥炭資源豐富的大國之一，目前探明的泥炭總儲量為50億t[1]，泥炭是一種疏松的纖維狀自然生物質(zhì)特殊材料，疏松多孔使其具有較大的比表面積及很強(qiáng)的吸附能力[2]，因此泥炭具有通透性能優(yōu)良、親水性好、活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工農(nóng)業(yè)快速地發(fā)展，泥炭在農(nóng)業(yè)中作為土壤改良添加劑、肥料及園藝栽培基質(zhì)，將會發(fā)揮出更大作用，本文主要總結(jié)分析近年來泥炭在這三方面的研發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展，為泥炭在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域更廣闊的研發(fā)與應(yīng)用提供參考。

1 天然泥炭作為土壤改良劑添加劑

1.1 對土壤理化性質(zhì)的影響

自然狀態(tài)下的泥炭主要以3種狀態(tài)存在——泥炭水、礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)，其中泥炭水的含量最多，可以達(dá)到65%，活性最強(qiáng)，因其有機(jī)質(zhì)含量較多，纖維素豐富，疏松多孔，有較強(qiáng)的離子交換能力及鹽分平衡能力，對土壤的理化性質(zhì)有重要的調(diào)節(jié)作用。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)沙土中加入泥炭，其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生著顯著的變化。由于泥炭中含有大量的腐殖酸，使得泥炭具有較強(qiáng)的酸度調(diào)節(jié)能力，隨著泥炭施入量的增加，pH變化較顯著，變化范圍在5.98～8.25，施入量的多少與pH呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且pH趨向于中性。容重是表征土壤肥力的重要指標(biāo)之一，容重越小，土壤疏松多孔，結(jié)構(gòu)性較好[3]。風(fēng)沙土中加入泥炭，泥炭的小顆粒破壞了風(fēng)沙的孔隙結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部孔隙增多，直接導(dǎo)致容重減小。

另外，對坪床中加入泥炭后，其滲透性也發(fā)生了變化，隨著泥炭量的增多，滲透速度呈緩慢減小的趨勢（表1），在加入25%的泥炭后，滲透系數(shù)減小得最?。?.55），說明此時土壤的保水能力達(dá)到最大；繼續(xù)增大泥炭量，滲透系數(shù)卻變大，是由于較多的泥炭中含有的水分破壞了坪床原有的孔隙結(jié)構(gòu)，使得滲透系數(shù)變大，含水量增多。綜合來看，風(fēng)沙土中泥炭的加入，大大改良了其物理結(jié)構(gòu)，使得其更有利于作物的生長。

表1 不同泥炭添加量處理對坪床基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

1.2 對土壤養(yǎng)分元素的影響

泥炭中含有豐富的有機(jī)質(zhì)及一定量的氮磷鉀等營養(yǎng)元素，可以為土壤提供大量的養(yǎng)分元素，特別是泥炭自身攜帶豐富的腐植酸的加入，大大促進(jìn)了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，對土壤性質(zhì)的改善具有明顯的作用。

我國泥炭中全氮含量普遍較多，平均可以達(dá)到1.5%，是土壤中全氮含量的40倍左右。泥炭中較高的氮含量，是植物的有機(jī)殘體在長期的分解中不斷釋放出來的，主要為植物可以直接吸收的氨態(tài)氮和硝態(tài)氮[4]。因此，對全氮含量缺少的土壤，考慮可以加入適量的泥炭。氨基酸也是泥炭中不能忽視的營養(yǎng)成分，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，泥炭中含有氨基酸的種類可達(dá)22種[2]。低位泥炭的氨基酸含量最多，且泥炭中全氮含量與氨基酸的含量成明顯的正相關(guān)[5]。

方麗婷認(rèn)為，泥炭可以提高土壤中有機(jī)碳的含量，促進(jìn)土壤腐殖物質(zhì)各組分之間的轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性，對于缺有機(jī)質(zhì)的土壤具有很好的改善作用[6]。泥炭中磷鉀等元素相對有機(jī)質(zhì)來說含量較少，對于長期使用的農(nóng)用地，還需補(bǔ)充足夠的磷肥和鉀肥[7]。

1.3 對土壤中的重金屬污染土壤的修復(fù)

農(nóng)田中土壤的重金屬污染極為嚴(yán)重，由于其污染的持續(xù)時間較長，又不易被其他物質(zhì)所分解，且其污染的隱蔽性及不可逆性，可以通過食物鏈傳到人體，直接危害到人類健康，因此，土壤重金屬污染的修復(fù)，多年來一直是研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)[8]。泥炭較大的比表面積使得其吸附螯合能力較強(qiáng)，存在的腐殖酸可以增強(qiáng)植物體內(nèi)氧化酶的活性，又對植物生長具有刺激性作用，使植物生長加速，有效地吸附重金屬元素，減輕重金屬對植物的損傷[9]，因此是很好的植物土壤改良劑。

近些年來，研究較多的是泥炭與其他無機(jī)物質(zhì)以一定比例混合組合修復(fù)，可以最大限度地提高降解土壤中重金屬的能力。沈麗萍等通過盆栽試驗(yàn)研究了泥炭與螯合劑（EDTA、檸檬酸）混合使用在土壤中，可以有效提高修復(fù)土壤修復(fù)Cd元素的能力。具體是通過3個方面來實(shí)現(xiàn)的：一方面天然泥炭對根系起保護(hù)作用，增強(qiáng)了植物對重金屬吸收的抵抗能力，另一方面，由于泥炭中高含量的腐殖酸，降低了Cd元素的活性和Cd元素對植物的損傷，同時，泥炭又增加了土壤肥力，穩(wěn)定了土壤結(jié)構(gòu)，為土壤微生物活性物質(zhì)生存提供了更好的場所，也間接地提高了抵御重金屬污染的能力。

2 泥炭在肥料應(yīng)用中的作用

泥炭作為肥料的使用，在世界各國已經(jīng)有較成熟的技術(shù)，目前存在的肥料種類有可分為5種類型：①泥炭商品有機(jī)肥；②泥炭有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥；③泥炭微量元素復(fù)混肥；④泥炭生物活性有機(jī)肥；⑤泥炭噴淋肥與沖施肥。前3種因腐殖酸含量較多又稱為腐殖酸類肥料。

2.1 泥炭對作物幼苗生長的影響

泥炭肥料因其較為全面的有機(jī)、無機(jī)物質(zhì)，可以基本滿足作物幼苗生長初期所需要的一些養(yǎng)分，確保幼苗自然的生長，其作為育苗的基質(zhì)具有以下的優(yōu)點(diǎn)[10]：①減少病蟲害；②使用方便；③省時高效；④改土培肥；⑤高產(chǎn)增收；不同的泥炭使用量對幼苗出苗率和各項(xiàng)生長指標(biāo)有顯著的作用，隨著泥炭使用量的增大，植物幼苗的出苗率和各項(xiàng)生長指標(biāo)會有顯著的提高，有利于植株的生長，但當(dāng)使用量超過一定量之后，會起反作用。需要注意的是，植物幼苗的嫩芽耐酸能力較弱，泥炭中含有的腐殖酸的酸性較強(qiáng)，對嫩芽具有抑制作用，過量使用會降低植物的出苗率，并抑制嫩芽生長。

2.2 泥炭復(fù)合肥對作物產(chǎn)量的影響

泥炭對于作物的產(chǎn)量也有很大的影響。高會議[11]選用生物試驗(yàn)的方法，對泥炭與頁巖等采用不同比例的混合，盆栽栽種小青菜，發(fā)現(xiàn)隨著泥炭比例的增大，小青菜的產(chǎn)量也隨之提高，當(dāng)泥炭達(dá)到某個量時再增加，小青菜的產(chǎn)量卻變低。通過對泥炭和油頁巖對比研究，由于理化性質(zhì)之間的差異，當(dāng)兩者以一定比例混合后，為小青菜生長所需的養(yǎng)分提供一定的互補(bǔ)性，且在泥炭較少的混合基質(zhì)中加入8%的油頁巖能起到較好的增產(chǎn)作用。

2.3 泥炭復(fù)合肥對作物質(zhì)量的影響

近些年來，有少部分企業(yè)通過提取泥炭中黃腐酸的養(yǎng)分元素，研制出一種新型液體肥料，其中添加了氮磷鉀及植物生長所需的各種微量元素，如：鋅、錳、鉬、銅、鐵、硼等，具備促進(jìn)作物生根，增強(qiáng)其光合作用，改良土壤，提高作物抗病、抗旱、抗?jié)?、抗寒、抗蟲害等優(yōu)良性能，提升肥料利用率的同時，又有效地改善作物品質(zhì)，增產(chǎn)效果更明顯[12]。

3 泥炭資源在園藝中的應(yīng)用

泥炭，取得簡單易行，在園藝中主要是用來配制營養(yǎng)土、營養(yǎng)缽、苗床土和纖維狀、粉狀、顆粒狀的商品泥炭[13]。在一些發(fā)達(dá)國家，由泥炭的采集到加工到工業(yè)生產(chǎn)，都是在很成熟的科學(xué)理論的基礎(chǔ)上完成的，且工藝流程等已經(jīng)很完備，可以生產(chǎn)出具有較高標(biāo)準(zhǔn)的新產(chǎn)品，如生產(chǎn)出的泥炭營養(yǎng)缽、草坪等。國內(nèi)在泥炭產(chǎn)品生產(chǎn)方面雖起步較晚，但也已形成了簡單的規(guī)?；a(chǎn)，廣泛的應(yīng)用于花卉、蔬菜等的栽培中。工藝流程總結(jié)起來，由以下環(huán)節(jié)組成：粉碎、篩選、制漿、干燥、包裝，最終形成泥炭營養(yǎng)缽。泥炭營養(yǎng)缽工業(yè)化制備過程中，降低成本的同時，將基質(zhì)配置、酸度調(diào)節(jié)、養(yǎng)分平衡、防蟲劑等一系列復(fù)雜繁瑣勞動固化在育苗基質(zhì)中，提高了用戶綜合的使用效率[14]。泥炭又可生產(chǎn)為泥炭營養(yǎng)土，近些年來多應(yīng)用于城市綠化建設(shè)中、花圃營養(yǎng)土、沙漠綠化、無土栽培、無菌培養(yǎng)等。在城市植物綠化中，對生態(tài)化城市建設(shè)具有重要的意義[15]。泥炭營養(yǎng)土可以防蟲防病，且相對于有土栽培，有占地面積小，不需要經(jīng)常更換栽培基質(zhì)、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)[16]。

4 泥炭在農(nóng)業(yè)土壤改良應(yīng)用研發(fā)建議

（1）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，由不平衡施肥及單一化學(xué)施肥過多所帶來的土壤肥力下降、環(huán)境污染及農(nóng)作物品質(zhì)下降等問題日趨嚴(yán)重，考慮使用泥炭開發(fā)出多元素、多功能、高效低污染的新型肥料。在改良性狀理論不斷完善的基礎(chǔ)上，逐漸改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程，實(shí)現(xiàn)泥炭虛擬性肥料國內(nèi)需求的工業(yè)化生產(chǎn)。在改良性狀上，具體可以采用生物-化學(xué)方法——“生物發(fā)酵塔”增強(qiáng)有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化，使得泥炭中C、N元素的比值達(dá)到最佳配比。

（2）泥炭及其腐植酸產(chǎn)品也是有益的開發(fā)方式。泥炭產(chǎn)品開發(fā)可以劃分為5種類型——動力燃料型、農(nóng)業(yè)利用型、化學(xué)工藝型、醫(yī)用型、環(huán)保型[17]。農(nóng)業(yè)自身的結(jié)構(gòu)及科學(xué)化決定，農(nóng)作物生長所需要的16種營養(yǎng)元素需要復(fù)合型肥料才能實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)。在適應(yīng)市場需求的同時，找到適合各個地區(qū)不同檔次的產(chǎn)品，充分發(fā)揮原材料就地加工與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)或需求量大地區(qū)深加工的協(xié)調(diào)發(fā)展，互補(bǔ)、互利共同開發(fā)生產(chǎn)，這也是我國泥炭企業(yè)發(fā)展的重要方向。

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