長期以來，化肥、農藥被人們大量使用，使得環境平衡遭到破壞，土地資源退化狀況愈加嚴重，采取必要措施改良土壤已刻不容緩。
環保礦物材料具有天然的獨特晶體結構和優異的物理化學性能，不僅能夠改善土壤結構，改變酸堿度，提高土壤保水性能，增加土壤肥力，而且其儲量豐富，來源廣泛，價格低廉，本身不產生二次污染，對土壤環境起到一定的修復作用。因此，利用環保礦物材料改良土壤具有良好的經濟效益和環境效益。
1、環保礦物材料為什么能夠改良土壤？
環保礦物材料能夠有效改良土壤，與其特殊的晶體結構和所表現出來的優異性能密切相關，如表面吸附性、離子交換性、膨脹性和酸堿性。
?。?）表面吸附性
在環保礦物材料獨特的晶體結構中有大量的孔隙和通道存在，形成較高表面能，在靜電力和色散力的共同作用下表現出較強的吸附性能。利用這種吸附能力，可以對土壤起保水的功效，還能夠在一定程度上修復土壤重金屬污染。
?。?）離子交換性
在環保礦物材料的表面、內部孔道中或層間域，一些陽離子通過離子交換作用易被置換，而礦物晶體結構不被破壞。交換反應具有選擇性，且與離子水合半徑、電荷密度、離子種類、離子在溶液中濃度有關。被置換到環保礦物材料表面的離子在交換作用下可以再次進入媒介相中。利用這種離子交換作用，能夠控制肥料中的銨和其他陽離子的吸收和釋放，提高肥料利用率。
?。?）膨脹性
某些環保礦物材料在高溫作用下體積迅速膨脹數倍至數十倍。膨脹后的材料具有更好的吸附性、離子交換性和持水性，能更好地改善土壤結構，提高土壤透氣性和含水性。
（4）酸堿性
土壤酸堿性對作物生長發育有重要影響。由于過度施肥，土壤酸化越來越嚴重。而土壤中的酸性物質能夠被環保礦物材料中的堿性陽離子中和，從而有效改善土壤酸堿度。
2、環保礦物材料能從哪些方面改良土壤？
?。?）改善土壤結構
土壤水穩定性團聚體含量能夠影響土壤結構。在自然和外界因素的影響下，團聚體結構易遭到破壞，而環保礦物材料有較大的比表面積、較強的靜電場，可以吸附周圍膠體黏土顆粒，利于形成團聚體。研究發現，在施用沸石后，土壤水穩性團聚體數量增加，增幅超過140%，粒徑大于2mm的團聚體也有顯著增多，在低肥力土壤中的改良效果更好。
燕存岳將酸化改性后的沸石與牛糞配施，有效促進水穩定性團聚體中大團聚體的形成，土壤容重明顯降低，土壤孔隙度提高。邵玉翠等分析了沸石、膨潤土、風化煤、磷石膏等4種土壤改良劑對土壤結構的影響，發現膨潤土改良效果最好，當其用量為7500kg/hm2時可使土壤容重降低12.23%，土壤孔隙度增加12.28%。
?。?）提高土壤保水能力
在干旱條件下加入沸石，土壤持水量提高27.9%。膨潤土吸水率也很高，在砂質土壤上改善土壤保水能力的效果尤為明顯，當膨潤土用量為20%時沙土含水量可提高20%多。
楊彥明等研究表明，膨潤土能夠在降雨時快速吸收水分，干旱時再釋放水分，促進作物生長發育。
徐曉敏等對比了蛭石、頁巖、風化煤、草炭、油渣五種土壤改良劑的吸水性和保水性，結果表明蛭石性能最佳，吸水倍率可達100%。
環保礦物材料經過改性處理后吸水性能更好，如當施用膨脹珍珠巖100g/盆時，土壤持水量可增加1.75kg/盆，蒸發9d后土壤持水量沒有全部揮發，仍保持較高值。
還有很多學者將蛭石、膨潤土、凹凸棒石、硅藻土等環保礦物材料引入到聚合物基體中，制備出具有高吸水性能的有機－無機復合材料。研究表明，復合材料能夠明顯提高土壤水分保持率，延長水分保持時間，減少肥料損失，有效改良土壤。
?。?）增加土壤肥力
李華興等研究表明，土壤的保肥能力隨沸石用量的增加而增加，尤其在低肥力、質地較粗的土壤上作用更明顯；土壤中的Al-P、Fe-P和水溶性磷也明顯增加，表明沸石能夠減少速效磷的固定，提高磷肥生物有效性。
關連珠等認為，沸石能夠改善土壤保銨釋銨、吸磷釋磷能力，提高肥料利用率，還能改善土壤供鉀狀況。當沸石用量為750kg/hm2時，土壤有機質含量由17.3g/kg增加到18.5g/kg，全氮含量由0.98g/kg增加到1.24g/kg，有效磷含量由25mg/kg增加到27.8mg/kg，速效鉀含量由119.4mg/kg增加到135.4mg/kg，即沸石具有解磷、釋鉀，加速土壤有機質積累，提高土壤保水、保肥的作用。
李吉進等研究表明，當膨潤土與有機物料配施時，土壤有機質含量隨膨潤土用量的增加而增加。這可能是因為膨潤土和有機物料之間構成無機－有機復合體，能夠降低有機質的分解，從而增加土壤肥力。
劉秀珍等試驗表明，膨潤土可以將鉀以交換態形式儲存起來，防止鉀的固定，提高鉀肥利用率。
梁成華等認為，蛭石對鉀素的固定量隨外源鉀施入量的增加而增加，粒徑在0.1～0.3mm時蛭石對鉀的固定量最高。
?。?）調節土壤酸堿度
徐根洪研究表明，沸石能夠降低土壤中的代換性酸和水解性酸濃度，且土壤pH與沸石粒度、用量均有關，加入過多沸石不利于植物生長。以沸石和蒙脫石粉為原材料的土壤改良劑能夠使輕黏質酸性紅壤的pH提高1.7個單位。
關連珠等試驗表明，施用沸石后堿化土壤的HCO3－從356μg/g降到319μg/g，表明沸石能有效吸附HCO3－，改變土壤酸堿度。
?。?）修復重金屬污染
土壤環保礦物材料對重金屬離子的吸附有一定選擇性，如海泡石對Cu2+的吸附作用大于Pb2+和Cd2+；蒙脫石的吸附順序依次為Cr3+、Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+，高嶺石的吸附順序依次為Cr3+、Pb2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+，伊利石的吸附順序依次為Cr3+、Zn2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+。
同時，環保礦物材料對重金屬的吸附性能與環境pH相關。林大松等試驗表明，海泡石吸附Cu2+的能力隨環境pH的增加而減弱，當pH為6時吸附效果最好。
邸慧慧等研究表明，海泡石對土壤Cd有鈍化作用，土壤殘留Cd含量與土壤pH有關。
研究發現，蛭石能夠降低土壤中交換態鎘和碳酸鹽結合態鎘含量，增加殘渣態鎘含量，從而有效抑制Cd活性。
趙丹等研究表明，在被鎘、銅污染的土壤中施加膨潤土，作物葉綠素含量增加，作物體內重金屬含量降低。
用環保礦物材料改良土壤，不僅能夠滿足現代農業發展的需要，而且能夠拓寬環保礦物材料的應用領域。我國礦物品種繁多，儲量豐富，分布廣泛，且價格低廉，為土壤改良研究提供較好的基礎條件。因此，應發揮我國礦物資源優勢，加大各類環保礦物材料的開發利用。
來源：閆豐.環境礦物材料改良土壤的研究進展[J].安徽農業科學,2015,43(21):95－96,126.
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