沸石在土壤改良中的作用与应用

农业上沸石可作为吸附土壤中盐基离子和重金属离子的良好载体，大小不同的孔隙使沸石具有很高的选择性阳离子交换量，并含有Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ等２０余种植物生长所需的常量和微量元素，所以沸石也常常被用作土壤或无土栽培基质的添加剂，提供作物和花卉生长所需的养分。此外，沸石和改性沸石也被作为吸附剂和中和剂用于土壤治理和土壤改良，达到吸附重金属、消除毒害的作用，应用前景广泛。

一、改善土壤物理性质

沸石内部有较多孔隙，使得沸石比表面积变大，从而能吸附更多的水分子，增加土壤的保水性。同时，沸石能够与土壤中其他的阳离子发生交换吸附。由于沸石颗粒密度小、孔隙度较大，将天然沸石掺入土壤，可以疏松土壤，增加土壤孔隙度和透气性，改善土壤物理性状。魏江生等将粒状和粉状的沸石分别混入本身透水性很大的沙质土壤中进行土壤改良试验，结果表明，随着沸石的混入，沙质土壤的透水性降低，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，那么混入粒状沸石和粉状沸石（混合率２％）后土壤的保水力分别是对照区的２倍和２．５倍，说明添加沸石可有效增加土壤的保水能力。

刘红等的研究表明，沸石可以改善土壤结构，提高土壤渗透性，提高离子交换容量，吸收较多的植物营养元素，延长化肥的作用期限，具有保水、保氨和保钾的作用，使土壤中的无效磷转化为有效磷，防治土壤营养贫缺障碍，防治土壤酸化、干旱与沙化，提高土壤的ｐＨ值，提高土壤水分的滞留能力，具有“储运”水分的良好功能。孔宪清等的研究指出，土壤中加入沸石后，在水量充沛的时候沸石可将水分固定在其孔隙结构中，干旱季节再将空隙中的水分释放，从而增强了土壤的持水力，提高了不同土壤的耐旱能力，添加沸石增加的孔隙促进了气体的扩散，能够加快土壤的呼吸作用。曹晓燕的研究指出，土壤中施入沸石后，可使砂质土壤增加持水能力，而粘质土壤也可以增加通气性，从而使土壤表现出良好的耕作性能。

二、改善土壤化学性质

陈燕霞研究了酸化土壤添加不同配比沸石和石灰后的性质变化，与对照相比，单施石灰、石灰和沸石混用都能显著或极显著降低土壤交换性铝含量，减少铝的毒害作用，这是由于离子交换性强的沸石，孔隙通道中存在大量可交换的阳离子（如Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋和Ｍｇ２＋等），可以调节土壤酸度，提高土壤的ｐＨ值。

这主要是由于土壤中施入沸石后，Ｋ＋、Ｎａ＋等易溶性的阳离子与土壤溶液中Ｈ＋和Ａｌ３＋离子发生置换，导致了水解性酸、代换性酸的下降，但是随着时间的延长，土壤交换性铝含量还会缓慢增加。并且随着沸石的施用量增加而增大，施用改良剂的各处理的阳离子交换量都高于对照，范围在０．１７～５．７１ｃｍｏｌ·ｋｇ。交换性盐基总量也均有所增加，增加幅度为０．８３８～９．４７７ｃｍｏｌ·ｋｇ。张继舟等对添加沸石的不同施肥处理下土壤盐分进行测定研究，结果表明，沸石在降低土壤盐分含量，尤其是在降低土壤ＮＯ３－－Ｎ含量方面效果十分显著，交换性Ｍｇ２＋、Ｋ＋都有同样趋势。

沸石的特殊晶体结构决定了其具有很高的阳离子交换能力和盐基交换量。张广隆的研究指出，当每１００ｇ土壤的阳离子交换量为８ｍｍｏｌ时，每１０００ｍ２施１０ｔ沸石，则土壤的阳离子交换量每１００ｇ增加到１７．８ｍｍｏｌ。施入沸石后盐基饱和度增大，提高了土壤保肥和供肥力，所以可使作物增产。徐根洪研究表明，土壤中施入沸石后，水解性酸、代换性酸的下降，可起到提高土壤ｐＨ的作用，由于沸石的用量、沸石的粒度、使用方法的不同，对ｐＨ值也有不同的影响，并且施入过多，可能对土壤中有效养分吸收过大，造成植物所需养分急剧减少，也会产生负面影响。

三、提高土壤养分

因为沸石对Ｎ、Ｋ、Ｐ有良好的吸附和选择交换性，利用其改良土壤和控制肥料养分的释放，能够起到较好的保肥控肥作用。例如，把沸石与化肥混合施用，或用其制成复混肥、包膜肥料直接施入土壤中，能在一定程度上达到防止或减少养分和有效营养元素流失的目的，并能改良土壤性能。李剑等采用不同土壤调理剂对贵州省黔西县的黄泥土进行改良研究时发现，施用沸石处理的土壤中有机质、全效氮、磷和钾比对照土壤中略有增加。邵宗亚通过研究添加沸石后土壤中磷的活化发现，土壤施入沸石后，能明显改变土壤中不同形态无机磷的组成，提高土壤中水溶性磷的含量，并增加磷肥的生物有效性。原因可能是，一方面施入沸石后调节了土壤的酸碱度，间接防止了水溶性磷酸盐被固定，同时，施入的磷被吸附在沸石中，使磷酸的有效性得以保持；

另一方面施入沸石后与土壤中的Ａｌ、Ｆｅ产生交换反应，从而避免磷酸被固定，并促使土壤中积累态磷的释放。成若林的研究指出，由于天然沸石有较强的吸附特性，土壤中施入沸石后，对氮的吸收和保持能力大大增加，随着施入沸石量的增加，吸氮保氨的效率也递增。沸石吸附铵态氮的能力主要取决于沸石的吸铵量大小，还与土质和沸石的处理方法有关。阳离子交换量和粘粒含量高的土壤保肥能力较强，在水田土壤区，沸石对铵的保持可持续１个月左右，但沸石对提高土壤肥力、增加土壤的阳离子交换量可以保持相当长的时间。

沸石的生产已逐渐由原本的粗放型生产向精细化转变，如何合成杂质少、活化好、结构松散、孔隙和裂隙发育良好的沸石分子筛已成为进一步研究的重点。分子化学、化学物理和分子结构学等相关科学的发展为进一步研究天然沸石的结构和物理化学性质提供了有利的工具。沸石在生产上有十分广阔的市场前景，沸石的应用研究将对绿色经济的发展产生极其深远的影响。