Zeolite在农业上的应用非常广泛,天然沸石可用作土壤改良剂、单质肥料控释剂、复合肥料调理剂、生物侑有杋肥除臭剂、饲料添加剂、重金属离子的捕集剂、农药、杀菌剂、除锈剂的载体以及农业污水的处理等,在农业与肥料中的报道日益增多。
日本和美国对天然沸石在上述几个方面的应用研究比较广泛,如日本应用天然沸石作为一种土壤改良剂和肥料已有100多年的历史,至今在日本和其他一些远东国家和地区,如韩国和我国台湾省,仍然是天然沸石较大的消费市场之一。
在日本每月用作土壤改良剂天然沸石大约500~600t,日本每年在利用天然沸石改善土地方面都以较少的投入获得了较大的收益。20世纪90年代中期,在日本用于高尔夫球场、运动场、绿化、园艺的天然沸石改土剂每年达10万吨。美国将沸石作为动物饲料添加剂也已商品化,美国将0.833mm(20目)的天然斜发沸石粉在饲料中添加6%,从猪崽养成肥猪一般只需6d,最多79d。与饲料中不加沸石粉喂养相比,提高经济效益35%左右。在饲料中加沸石粉喂的猪肉质鲜嫩,有助猪的消化和治疗肠胃疾病,改善猪的健康状况。
据《化工矿物与加工》杂志的介绍,沸石能吸附畜禽肠道中的有毒物质、大肠杆菌和沙门氏菌,抑制某些病原菌的生长。云南省对饲料中添加沸石粉喂猪后的试验表明,猪肉中砷、铅、镉等有害元素分别比添加前下降22%、30%及104%。俄罗斯也就沸石在农业上的应用专门召开了科研会议,就沸石应用于农业的科研、生产和应用的密切结合问题进行了研讨。
我国自1972年后很重视天然沸石在农业上的应用,我国最早将沸石饲料添加剂商品化的是浙江省宁海沸石矿,此后相继在黑龙江、广西、福建、内蒙古、吉林、河南、山东、安徽等地开展了天然沸石在农业上的应用试验,取得了不少成果,产生了一定的经济、社会效益。
天然沸石在农业土壤改良中的应用
由于人类活动的影响,世界范围内土壤的化学退化,包括土壤肥力贫瘠化、盐碱化、酸化、污染等问题日益严重。沸石通常具有很强的吸附能力和离子交换能力,作为调控土壤化学退化的材料逐步引起了人们的广泛重视。
早在20世纪60年代,日本就已经将沸石用作土壤改良剂。近年来,沸石的农用范围又进一步扩大。
充分利用我国各地丰富的天然沸石资源进行土壤改良,发展高产、优质、高效农业具有十分重要的意义。随着人们对沸石研究的深入,它在土壤改良等方面有十分广阔的应用前景。1972年我国在浙江省缙云县发现了第一座天然沸石矿后,陆续在全国进行了一些农业应用方面的研究。
在农业生产中,化肥对农作物增产是一个重要因素,但据国外有关化肥、农药应用效果方面的资料证实,尽管化肥的消耗量仍在日益增多,但目前农作物的产量并不与消耗量成正比。据统计,在1950~1970年间,美国化肥消耗量增长了400%,但农作物的产量却只增长了70%,说明在有限的耕地面积和最大限度地恢复地力的情况下,可能已经达到了极点,而且长期使用化肥将导致土壤板结,肥力下降。
因此,需要有计划地关注土壤的状况。因此,开发利用天然沸石来改良土壤,达到农业上增产丰收的目的,是科技兴农的新课题,对于我国人多、耕地逐年减少的现状有其巨大的现实意义。
由于沸石具有较强的阳离子交换性、吸附选择性和自身含有作物所需的养分将沸石直接施用于退化土壤上,可提高土壤盐基交换量。一般每公顷施用1500 300kg沸石,能提高土壤盐基交换量10%~25%,增加土壤中的Na′、KCa2、Mg2等含量。在旱地上施用沸石,一方面提高氮肥利用率;另一方面能减少地表水和地下水中硝酸盐的含量。由于沸石水的存在,施用后一般能使耕地土壤含水量增加1%~2%,比对照提高5%~15%,对干旱地区作物生长很有益。沸石本身的pH值为6~8,对于酸性土壤,施用沸石后可以提高土壤的pH值。
对于碱性土壤,可以降低土壤p∏值和土壤硬度。在盐碱地和盐化潮土上施用沸石,土壤水中的K含量比未施沸石的相同处理稍有增加,这可能是由于沸石本身含有较多的钾;而Na+、Clˉ、HCO3、SO3ˉ随着沸石用量的增加而下降,这对于改善水稻生长环境有利。由于沸石具有较大的比表面积和较强的静电场,施用沸石后耕作,沸石可以把细土和黏粒吸附到它的周围,渐渐形成微团聚体。另外,沸石中的阳离子与晶格架中其他质点结合不很紧密,在水溶液中与其他离子进行交换,也能
使土粒凝聚,促进土壤团粒结构的形成。在盐化潮土上施用沸石后,可改变土壤中团粒粒径组成,增加大团粒的比率,尤其是水稳性团聚体较对照显著増加;
碱土施用沸石后,土壤密度下降θ.1g/m3,土壤总孔隙度增加1.7%;
冷浆型水稻土施用沸石后,土壤体积质量下降5%~10%,大于0.25mm团聚体的含量增加明显。
沸石粒径大小对作物生长量没有显著影响,但35目以上的沸石吸NH量较高,最佳粒径为20~60目,而且不同粒径沸石表现出吸磷量随粒径减少而增加,释磷量随粒径増大而增加的情况。因此,在生产上所施沸石的粒径最好以混合粒径为好。从经济效益上看,沸石用量以1500kg/hm2为宜。总的来说,沸石作为土壤改良剂,对低肥力、低阳离子交换量的土壤改良效果比中、高肥力的土壤要好。
