全 文 ：天然沸石对土壤保肥性能的影响研究 3
李华兴 3 3 　李长洪　张新明　刘远金　卢维盛　(华南农业大学资源环境学院 ,广州 510642)
【摘要】　通过模拟土柱淋洗试验 ,探讨了沸石对华南地区退化坡地土壤养分保持能力的影响 ,分析了土柱淋洗
后土壤养分的变化. 结果表明 ,在华南地区 4 种退化坡地土壤上 ,土柱淋洗液中 N 和 K的含量随着沸石用量水
平的增加而下降 ,不同水平沸石处理的淋洗液中 P 含量都极低 (痕量) . 模拟土柱淋洗后土壤中的有效 N、有效 P
和有效 K含量随着沸石用量的增加而提高 ,表明不同水平沸石处理对提高土壤的保肥能力均具有不同程度的
促进作用. 随着沸石用量的增加 ,土壤中的无机磷也有不同程度的增加 ,增加最显著的无机磷形态是铝磷 ,其次
是铁磷 ,而钙磷和闭蓄态磷则没有明显差异. 沸石的施用不会增加土壤淋洗液中硝态氮含量.
关键词 　沸石 　保肥性能 　退化坡地 　华南
文章编号 　1001 - 9332 (2001) 02 - 0237 - 04 　中图分类号 　S518 　文献标识码 　A
Effect of natural zeolite on nutrient preserving capability of degraded slope soil in South China. L I Huaxing ,L I
Changhong ,ZHAN G Xinming ,L IU Yuanjin and LU Weisheng ( College of N atural Resource & Envi ronment , South
China A gricultural U niversity , Guangz hou 510642) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2001 ,12 (2) :237～240.
Soil column leaching experiment showed that after zeolite application ,the content of nitrogen and potassium in leachate
was reduced significantly ,but no significant effect was detected for phosphate. This application had a positive effect on
soil available nitrogen ,phosphorus and potassium. It increased the content of soil AL2P and Fe2P ,but did not increase
the NO232N content in leachate.
Key words 　Natural zeolite , Nutrient2preserving capability , Degraded slope soil , South China.
　　3 广东省自然科学基金、美国洛克菲勒兄弟基金和日本经团连自然
保护基金联合资助项目 (980953206) .
　　3 3 通讯联系人.
　　2000 - 07 - 13 收稿 ,2000 - 11 - 13 接受.
1 　引 　　言
华南地区地处热带和亚热带 ,地带性土壤以红壤、
赤红壤和砖红壤为主 ,属于酸性或强酸性土壤. 山地丘
陵分布很广 ,坡地是该地区一种重要的土壤资源[3 ] .
据第二次土壤普查统计 ,华南地区有坡耕地 3. 098 ×
106hm2 [10 ] .由于长期不合理耕作 ,地表植被被大量破
坏 ,土壤遭受严重侵蚀 ,盐基离子被淋洗 ,土壤养分贫
瘠 ,保水保肥能力差 ,同时酸雨的危害和土壤污染加剧
了土壤的退化过程[14 ,15 , 17～19 ] ;如何改良这些退化坡
地 ,提高土壤的保肥性能及养分的生物有效性 ,减少肥
料对环境造成的负面影响 ,对于促进该地区农业的持
续发展有着十分重要的意义.
天然沸石主要是由 Si、Al 和 O2 3 种元素组成 ,它
们组成了沸石的四面体结构 ,其中硅氧四面体和铝氧
四面体构成了沸石的三维空间架状构造[1 ,2 ,4～9 ] . 由于
沸石具有独特的空间结构 ,沸石加入到土壤中后 ,可以
增加土壤对铵离子、P 酸根离子和 K离子等的吸附能
力 ,提高土壤的保肥性能 ,被沸石所吸附的养分又容易
重新释放出来 ,有效性比较高 ,不会造成沸石对土壤养
分的固定从而降低其有效性的问题[11～13 ,16 , 20 ] . 本研
究的目的在于利用当地丰富的天然沸石矿产资源 ,探
讨其对退化坡地土壤养分保持能力和有效性的影响 ,
为土壤改良和合理施肥提供理论依据.
2 　材料与方法
211 　材料
21111 供试土壤 　土壤采自华南地区具有代表性的广东省 4 种
不同母岩 (花岗岩、玄武岩、砂页岩和石灰岩) 发育的旱坡地土
壤 (0～15cm) . 土壤的基本物理化学性质见表 1. 这些土壤一般
都是有机质含量少 ,养分含量不足 ,酸性较强 (石灰岩发育的赤
红壤除外) ,阳离子交换量低 ,属退化性土壤.
21112 供试沸石 　采自广东省龙川县下畲沸石矿 ,含斜发沸石
62 % ,方解石 6. 5 % ,石英 9. 4 %. 沸石的粒径为 80～100 目 ;
NH+4 交换量为 99. 3cmol·kg - 1 , K+ 交换量为 10. 0 cmol·kg - 1 .
沸石的主要组成成份有 :SiO2 (65. 63 %) ,Al2O3 (12. 83 %) ,P2O5
(0. 113 %) , K2O (1. 96 %) , TiO2 (0. 177 %) ,MgO (0. 74 %) ,CaO
(3. 01 %) , Na2O ( 0. 447 %) , Zn ( 119mg·kg - 1 ) , Cu ( 110mg·
kg - 1) , Mn (1240mg·kg - 1 ) , Fe (9720mg·kg - 1 ) , Pb (75. 5mg·
kg - 1) ,Cd(0. 41 mg·kg - 1) . 有效 P 为 18. 25 mg·kg - 1 ,有效 K
为 1315 mg·kg - 1 .
212 　试验方法
模拟试验采用上述 4 种不同母质发育的土壤作为供试土
壤. 试验设 6 种不同沸石用量水平 ,肥料施用量分别为 N 75mg
应 用 生 态 学 报 　2001 年 4 月 　第 12 卷 　第 2 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Apr. 2001 ,12 (2)∶237～240
·kg - 1土 ,P2O5 150mg·kg - 1土 , K2O 75mg·kg - 1土 ,每公斤土施
用沸石 0、1. 0、3. 0、6. 0、12. 0、20. 0 (表 2) . 室内模拟土柱淋洗
试验装置如下 :取直径 5. 0cm ,高 50. 0cm 的硬质塑料管 ( PVC
管) ,下端垫上一张滤纸 ,滤纸外面再包上一层医用纱布 ,管内
先铺上 2. 0cm 厚的干净砂粒 ,在砂粒上装上模拟土柱 ,淋洗之
前在土柱下端放一漏斗 ,漏斗下再用 250ml 的三角瓶来承接淋
洗液 ,淋洗时将容积为 250ml 的输液瓶装上去离子水 ,通过输
液管把水淋洗到土柱上面 ,调节输液管的流量 ,控制水流速度
约为 1ml·min - 1去离子水. 每个处理重复 3 次 ,各土柱装过
2mm 筛的土壤 400g. 施用肥料时 ,先将沸石和肥料混合 ,然后
再把沸石肥料混合物与土柱中最上层 50g 土充分混合 ,用水浸
润至饱和含水量 ,保湿放置 7d 后 ,进行土柱淋洗试验. 用去离
子水分 3 次淋洗 ,每次用 400ml 去离子水 ,3 次共用 1200ml. 每
次分别收集各土柱淋洗液并测定淋洗液及淋洗后土壤中的 N、
表 1 　供试土壤的基本理化性质
Table 1 Primary chemical and physical properties of soils
土壤
类型
Soil types
采样
地点
Site
母质
类型
Parent
p H
(Soil∶Water
= 1∶1)
有机质
O. M
(g·
kg - 1)
全量 Total (g·kg - 1)
N P K
有效 Available (g·kg - 1)
N P K
CEC
(cmol·
kg - 1)
< 01002mm
粘粒含量
Clay
< 01002mm
( %)
赤红壤 广州 花岗岩 4. 67 11. 26 0. 93 0. 398 6. 08 119. 9 4. 7 31. 8 5. 59 34. 3
Haplic ferralsol Guangzhou Granite
砖红壤 湛江 玄武岩 5. 18 14. 61 1. 14 0. 79 1. 68 86. 6 14. 7 88. 4 11. 37 36. 9
Rhopdic ferralsol Zhanjiang Basalt
赤红壤 阳春 石灰岩 7. 90 12. 32 1. 23 0. 61 5. 92 80. 5 3. 6 151. 0 13. 47 71. 5
Haplic ferralsol Yangchun Limestone
赤红壤 化州 砂页岩 5. 09 10. 65 0. 94 0. 278 2. 08 161. 7 6. 2 87. 0 4. 45 22. 6
Hfaplic ferralsol Huazhou Sandstone
表 2 　室内模拟土柱淋洗试验方案
Table 2 Scheme of soil column leaching experiment( g·kg - 1soil)
处理
Treatment
沸石
Zeolite
尿素
CO (NH) 2 (NH4) H2PO4 KCl
CK 0 0. 0973 0. 243 0. 119
Z1 1. 0 0. 0973 0. 243 0. 119
Z2 3. 0 0. 0973 0. 243 0. 119
Z3 6. 0 0. 0973 0. 243 0. 119
Z4 12. 0 0. 0973 0. 243 0. 119
Z5 20. 0 0. 0973 0. 243 0. 119
注 :Z代表沸石. Z refers to zeolite. 下同 The same below.
P、K等养分含量.
213 　测试方法
土壤基本性质测定方法为 :土壤 p H 值 :电位法 (水∶土为 1
∶1) ;有机质 :重铬酸 K 容量法 ;全 N :半微量开氏法 ;全 P :
NaOH 熔融2钼锑抗比色法 ;全 K:NaOH 熔融2火焰光度法 ;速效
N :碱解扩散法 ;有效 P :p H8. 5 ,0. 5mol·L - 1碳酸氢钠提取2钼锑
抗比色法 ;有效 K:中性乙酸铵提取2火焰光度法 ;土壤阳离子
交换量 :乙酸铵交换法. 上述项目的测定按《土壤理化分析》(中
国科学院南京土壤研究所 ,1978)进行.
3 　结果与分析
311 　沸石对 N、K养分的保持效果
从表 3 可以看出 ,沸石对 4 种土壤的保 N 和保 K
能力都有不同程度的提高 ,表现为随着沸石施用量的
增加 ,淋洗液中的 N、K 含量随之显著降低. 在不同土
壤中 ,沸石不同用量对 N 淋失量的影响差异较大 ,对 4
种不同土壤影响的大小顺序为 :砂页岩赤红壤 > 花岗
岩赤红壤 > 玄武岩砖红壤 > 石灰岩赤红壤. 这与土壤
的质地、阳离子交换量和土壤有效 N 含量有关 ,砂页
岩赤红壤和花岗岩赤红壤的有效 N 较多 ,但阳离子交
换量较小 ,土壤粘粒含量也较少 (表 1) ,土壤的保肥能
力较弱 ,因而不同沸石用量对该土壤的保 N 效果影响
最显著 ;石灰岩赤红壤和玄武岩砖红壤由于阳离子交
换量和粘粒含量最高 ,土壤的保肥能力较强 ,加上土壤
有效 N 较低 ,因此对 N 淋失量的影响在不同沸石用量
处理之间的差异显著性稍差.
沸石不同水平处理降低石灰岩赤红壤的 K 淋失
量最明显 ,其余依次是砂页岩赤红壤、玄武岩砖红壤和
花岗岩赤红壤. 这主要是因为石灰岩赤红壤属于盐基
饱和度较高的土壤 ,其有效 K 含量也较高 ,土壤对肥
料中 K的吸附能力不强 ,不施沸石的土壤 K的淋洗损
失比较多 ,而施用沸石处理后 ,则显著降低了 K 的淋
失 ;不同沸石水平对砂页岩赤红壤和玄武岩砖红壤的
K淋失影响的差异没有对石灰岩的显著 ,这是因为这
两种土壤的有效 K含量较低 ,用较少的沸石即可具有
较好的保肥效果. 花岗岩赤红壤由于土壤的有效 K含
量最低 ,用少量沸石便可把 K 肥保存起来 ,因此不同
沸石的保肥效果差异不显著.
表 3 　4 种土壤模拟土柱淋洗液的累计含 N和 K总量
Table 3 Content of N and K in leachate from four soils ( mg·kg - 1)
处理
Treatment
A
N K
B
N K
C
N K
D
N K
CK 110. 9a 19. 8a 74. 4a 15. 9a 103. 6a 36. 8a 150. 4a 24. 7a
Z1 99. 1b 18. 4b 58. 8b 13. 5b 90. 5b 32. 1b 136. 2b 21. 6b
Z2 94. 9bc 17. 6b 55. 6c 12. 9b 84. 7c 30. 3bc 126. 5c 21. 1b
Z3 92. 0cd 17. 0b 55. 0c 12. 8b 84. 0c 29. 2cd 120cd 20. 3c
Z4 89. 1d 15. 8b 53. 5c 11. 7c 83. 4c 28. 0d 114. 6d 19. 4c
Z5 80. 6e 15. 1b 50. 5d 10. 6d 83. 0c 23. 2e 105. 6e 18. 3d
注 :1) P 的检测值为痕量 The content of P in leachate was trace. 2)数据多
重比较采用 SSR 法 ,α= 0. 05 ,表中同列数据中 ,具相同字母数据间无显
著性差异. The value with the same letter in a line has not significantly dif2
ference (α< 0. 05) by Duncan’s SSR. A1 花岗岩赤红壤 Haplic ferrasol
( Granite) ,B1 玄武岩砖红壤 Rhodic ferrasol (Basalt ) ,C1 石灰岩赤红壤
Haplic ferrasol (Limestone) ,D1 砂页岩赤红壤 Haplic ferrasol ( Sandstone)
下同 The same below.
832 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　12 卷
312 　沸石对不同土壤有效养分含量的影响
从淋洗后土壤的分析结果 (表 4)可以看出 ,4 种土
壤的有效 N、P、K含量都是随着沸石用量的增加而提
高. 施沸石后土壤有效 N、P、K 残留量都比不施沸石
的土壤显著提高 ,表明沸石具有显著的保肥效果 ,可以
提高土壤的保肥能力 ,减少养分的淋失 ,提高土壤养分
的生物有效性. 这与天然沸石的空间结构和较强的离
子交换性和吸附性有关[16 , 20 ] .
313 　沸石对不同土壤淋洗液 NO -3 2N 含量的影响
由表 5 可以看出 , 沸石处理对土柱淋洗液中
NO -3 2N 含量没有明显影响 ,这说明沸石的施用不会增
加土壤中 N H +4 2N 转化为 NO -3 2N ,这一方面与 NO -3 2
N 本身在很大程度上不与土壤颗粒反应 ,沸石对
NO -3 2N 也没有吸附固定作用有关 ,另一方面也与土柱
淋洗过程土壤含水量较多 ,土壤通气性差 ,使好气性的
硝化细菌的生物活性受到抑制有关.
表 4 　不同土壤模拟土柱淋洗后土壤有效 N、P和 K的含量
Table 4 Available N, P and K in soil after leaching ( mg·kg - 1)
处理
Treatment
A
N P K
B
N P K
C
N P K
D
N P K
CK 128. 1c 37. 0b 65. 2d 101. 2c 44. 5d 129. 1d 92. 2b 29. 0b 162. 8d 164. 3c 33. 9c 117. 4d
Z1 139. 3b 42. 7a 70. 8c 115. 3b 50. 4c 132. 2c 101. 1ab 35. 6a 167. 2c 173. 4bc 38. 7b 123. 6c
Z2 144. 2b 43. 4a 73. 1c 117. 1b 51. 7bc 135. 1bc 106. 3a 36. 4a 175. 6bc 176. 2b 40. 2b 129. 4c
Z3 149. 4ab 43. 9a 78. 2bc 119. 5b 54. 5ab 136. 3b 108. 2a 36. 8a 180. 5b 181. 2ab 41. 8b 138. b
Z4 153. 5a 45. 1a 83. 6b 122. 1b 53. 4ab 139. 2b 110. 3a 38. 1a 184. 5b 187. 5a 42. 2b 143. 2a
Z5 158. 3a 45. 6a 88. 9a 125. 0a 56. 3a 146. 4a 112. 1a 38. 9a 190. 1a 194. 1a 46. 2a 145. 0a
表 5 　4 种土壤淋洗液中 NO -3 2N含量
Table 5 NO -3 2N content in leachate from four soils ( mg·kg - 1)
处理
Treatment A B C D
CK 7. 8a 7. 9a 9. 4a 8. 7a
Z1 8. 1a 8. 0a 9. 4a 8. 7a
Z2 8. 0a 8. 1a 9. 5a 8. 6a
Z3 7. 9a 8. 0a 9. 5a 8. 6a
Z4 7. 9a 8. 0a 9. 4a 8. 5a
Z5 8. 4a 8. 1a 9. 4a 8. 6a
314 　沸石对土壤无机磷组分的影响
花岗岩赤红壤模拟土柱淋洗后土壤无机磷分级测
定结果 (表 6)表明 ,沸石和肥料混合使用 ,能够改变土
壤中不同形态无机磷的组成 ,其中 Al2P 和 Fe2P 的含
量随着沸石的用量增加而显著增加 ,但其它形态的磷
则没有明显变化 ,说明磷肥施入到土壤中后 ,大部分是
以磷酸铝、Fe 的形态存在 ,并且能提高土壤中的水溶
性 P 含量 ,增强磷肥的生物有效性.
表 6 　花岗岩赤红壤淋洗后土壤中无机磷组分的变化
Table 6 Inorganic phosphorus fraction of granite latosol ( mg·kg - 1)
处理
Treatment
铝磷
Al2P 铁磷Fe2P 闭蓄态磷O2P 钙磷Ca2P 水溶性2PWater2soluble P
CK 156. 6d 82. 6c 95. 8a 11. 4a 5. 3c
Z1 177. 4c 90. 2b 91. 0a 11. 3a 6. 3b
Z2 180. 9bc 97. 8ab 91. 4a 11. 1a 6. 4b
Z3 182. 7b 98. 2ab 93. 7a 11. 5a 6. 6ab
Z4 188. 3a 103. 1a 93. 8a 10. 8a 6. 6ab
Z5 194. 4a 103. 8a 92. 2a 11. 2a 6. 9a
4 　结 　　论
411 　通过对 4 种不同母质发育的退化坡地土壤的土
柱淋洗试验 ,结果表明沸石与肥料混合使用 ,可以明显
提高土壤对肥料中 N 和 K 的保持能力 ,减少 N、K 的
损失 ,增加土壤有效 N、有效 P 和有效 K的含量. 随着
沸石用量的增加 ,土壤的保肥能力也随之提高 ,尤其是
在质地比较粗 ,保肥能力差的土壤上效果更加明显. 沸
石这种性能对于改良退化坡地 ,促进土壤肥力的提高
具有重要意义.
412 　沸石用量的增加 ,土壤中的 Al2P、Fe2P 和水溶性
P 也随之显著增加 ,表明沸石可以减少速效 P 的固定
作用 ,提高磷肥的生物有效性. 这对于提高华南地区酸
性土壤磷肥的有效性具有重要的生态意义.
413 　沸石的施用不会增加土壤淋洗液中 NO -3 2N 的
含量.
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第二届亚洲及太平洋地区景观生态学国际研讨会 (第一轮通知)
景观变化与人类活动　(2001 年 9 月 22 - 25 日 ,兰州)
主办 : 国际景观生态学会中国分会 ( IAL E2China)
　国际景观生态学会澳大利亚分会 ( IAL E2Australia)
承办 :中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
学术委员会 :
Richard Hobbs(澳大利亚) 　肖笃宁 (中国) 　Nobukazu Nak2
agoshi (日本) 　Sun - Kee Hong (韩国) 　Parida Kuneepong (泰
国) 　Elena Klimina (俄罗斯) Kalpana Bhakuni (印度) 　　詹志
勇 (中国香港) 　张俊彦 (中国台湾)
组织委员会 :
肖笃宁 (中科院应用生态研究所 ,组委会主席)
Richard Hobbs(澳大利亚 Murdoch 大学 ,组委会主席)
程国栋 (中科院寒区旱区环境与工程研究所)
傅伯杰 (中科院生态环境研究中心)
崔海亭 (北京大学城环系)
杨一光 (云南大学地植物与生态研究所)
王 　刚 (兰州大学干旱农业生态国家实验室)
会议主题 :
本次会议的主题在于帮助与会者更好地了解亚太地区的
景观变化和人类活动影响 ,包括局部和区域景观生态系统的恢
复和重建.
A. 景观生态学理论与数量方法 :景观格局与过程 ,景观模
型 ,地理信息系统与遥感应用 ;
B.景观变化与驱动力 :全球变化的区域响应 ,人类活动与
土地利用 ,景观与文化 ;
C.景观管理与重建 :自然景观的恢复 ,农村地区的景观规
划 ,流域生态风险与生态安全评价 ,农业景观生态工程 ;
D. 中国西部地区的景观生态建设 :绿洲景观管理 ,荒漠景
观与荒漠化防治 ,内流区的水2生态过程 ,景观资源与特色旅游 ;
E. 城市景观生态.
会议初步日程 :
2001 年 9 月 22 日 ,报到注册
2001 年 9 月 23 日 ,全天会议
2001 年 9 月 24 日 ,上午国内代表会议 ,下午兰州市考察
2001 年 9 月 25 日 ,全天会议
会议工作语言 :英语 ,国内代表交流会 :中文
会后考察 :9 月 26 - 29 日
1 线 :甘肃河西走廊 :敦煌 ,嘉峪关 ,祁连山 ,张掖绿洲
2 线 :青藏高原景观 :青海湖、柴达木、昆仑山
3 线 :兰州 - 松潘草地 - 四川九寨沟
论文摘要征集 :
与会人员请交 500 单词以内中英文摘要各一份. 鼓励使用
Email 联系. 摘要可以 Email 主体或 TXT 格式附件发送到大会
秘书处 (Landscape2001 @sina. com) ,请尽量避免使用带格式文
件(如 Word , WPS 等) . 也可打印寄给 :中科院沈阳应用生态
所 ,110015 ,曹宇. 摘要内容请包括与会者的详细地址、联系电
话、传真、Email. 会前将编印论文摘要集 ,会后将择优出版论文
专刊.
摘要截止日期 :2001 年 6 月 30 日.
会议注册 :
有兴趣参加野外考察的与会者请说明选择路线或要求 ,我
们将竭诚为您服务. 有关住宿、交通等方面的事宜将在第二轮
通知中明确.
会议注册费 :每人 400 元人民币 ,住宿费自理.
野外考察费用 :1500 元 ,含交通及食宿费用.
报名联系地址 :730000 兰州市东岗西路 260 号 ,中科院寒区旱
区环境与工程研究所 　角媛梅 　王根绪 　收
学术秘书 (摘要等) :李秀珍 　曹禹 (中科院沈阳应用生态所 ,沈
阳市文化路 72 号 ,110016 ,电话 :024 - 23916291 ,传真 : 024 -
23843313 ,Email : Landscape2001 @sina. com)
工作秘书 :王根绪 　角媛梅 (中国科学院寒区旱区环境与工程
研究所 ,兰州东岗西路 260 号 ,730000 ,电话 : 0931 - 8275120、
0931 - 8275122 ,传真 :0931 - 8273894)
Email :Landscape2001 @sina. com、Gxwang @ns. lzb. ac. cn
042 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　12 卷