近年來，隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，土壤環(huán)境問題日漸突出，采取必要措施治理土壤環(huán)境污染迫在眉捷。用于土壤改良的方法有很多，特別是用非金屬礦物，它除了本身含有改善土壤所必需的鈣、氮、磷、鉀以及各種微量元素之外，同時還具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，如陽離子交換性質(zhì)、吸附性、酸堿性等特點，以此來改善土壤的物化性能，改良土壤的結(jié)構(gòu)與性能，改善土壤的通透性等，使土壤能更好地適合作物生長。
目前，世界各國利用沸石、膨潤土、蛭石、珍珠巖、高嶺土、凹凸棒石、硅藻土、伊利石等非金屬礦物作土壤改良劑效果較好，并且也越來越受到重視。
1、沸石
沸石是堿金屬和堿土金屬構(gòu)成的含水鋁硅酸鹽礦物，骨架構(gòu)造比較空疏，有許多大小均一的孔道及空腔。沸石分子中具有獨特的孔道結(jié)構(gòu)，以及孔道中含有大量可用于交換的陽離子，使沸石具有很高的選擇性陽離子交換量，并含有Ca、Mg、Na、K、Fe、Cu、Cr等20余種植物生長所需的常量和微量元素。
沸石可控制肥料中的銨和其他陽離子的釋放，以及可使土壤中需要的陽離子保留較長的時間。沸石粉可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤滲透性，提高離子交換容量，吸收較多的植物營養(yǎng)元素，延長化肥的作用期限，具有保水、保氨、保鉀作用，使土壤中的無效磷轉(zhuǎn)化為有效磷，防治土壤營養(yǎng)貧缺障礙，防治土壤酸化、干旱與沙化，提高土壤的pH值，提高水分的滯留能力，具有“儲運”水分的良好功能。在雨季將水分固定在結(jié)構(gòu)中，在旱季將結(jié)構(gòu)中的水分釋放出來。
沸石還可與土壤中有毒的重金屬（如鉛、鎘、汞等）相結(jié)合，避免其進(jìn)入作物中危害人、畜，防治土壤污染。目前，沸石已成為重要的非金屬礦物土壤改良劑。
2、膨潤土
膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分，具有層狀結(jié)構(gòu)的含水鋁硅酸鹽礦物。膨潤土富含動植物所需的常量和微量元素（K、P、Na、Mg、Cu、Mn、Fe、Zn等），具有極強的陽離子吸附作用，是優(yōu)良的保肥材料。
膨潤土具有較強的保水能力以及良好的粘結(jié)性，對協(xié)調(diào)土壤的水肥氣熱有良好的效果。在土地耕作上，利用膨潤土可以改善土壤結(jié)構(gòu)，吸收大量的水、肥、腐植酸、有機質(zhì)，降低砂質(zhì)土的孔隙度與滲透性，同時，其具有很強的離子交換能力，可使各種肥料以易吸收形式賦存于土壤中，實現(xiàn)養(yǎng)分和微量元素在土壤溶液與作物間的平衡交換。
膨潤土還可以改善酸性土壤，它能明顯地提高土壤的pH值，而且隨著膨潤土含量的增加而升高；膨潤土能明顯地降低土壤活性酸含量，且隨著膨潤土含量的增加而降低。此外，膨潤土還能吸附毒性物質(zhì)，阻止毒素進(jìn)入作物。
膨潤土作為土壤改良劑，除了用于農(nóng)田之外，目前用于沙質(zhì)地或砂壤土的改良研究較多。膨潤土具有良好的抗?jié)B性、抗凍性、壓縮性固結(jié)性、對沙土的穩(wěn)定性、密實性、保水性，可以永久性抵消沙化土的種種缺陷。因此，在沙土中加入膨潤土，可以防止沙土中的水、肥流失，固結(jié)沙粒，有利于固沙植被生長，改善沙化土地的生態(tài)環(huán)境。
3、蛭石
蛭石為含鎂、鐵質(zhì)鋁硅酸鹽的次生變質(zhì)礦物，系由云母類礦物熱液蝕變或風(fēng)化作用形成的再生礦物，由綠泥石、水云母和粘土礦物之類晶格層狀礦物組成，具有沸石和某些粘土的離子交換性能。蛭石通常為片狀、鱗片狀集合體。蛭石的層間結(jié)構(gòu)中，含有可交換陽離子與層間水，加熱時體積膨脹。
蛭石作為土壤改良劑，特別是對粘度高的塑性土壤具有明顯效果，膨脹蛭石具有高度的持水能力與片狀結(jié)構(gòu)，使土壤通氣良好。蛭石的陽離子交換能力強，在分子結(jié)構(gòu)中可以保持養(yǎng)分，然后緩慢釋放到生長介質(zhì)中，故作為水果、蔬菜、植物生長的分離隔層；低密度的蛭石，可以改善土壤的滲透性和保水性，改善水的滯留和通風(fēng)，易控制土壤中有益元素的吸收和解吸，對土壤也具有良好的保溫效果。
用蛭石作泥炭土的潤濕劑或泥土的調(diào)節(jié)劑，可使酸性土變中性土，起到緩沖作用，可防止土壤pH值的急劇變化。
蛭石更多地還用作肥料和農(nóng)藥的載體，吸附對土壤有害的重金屬，它可以作為重金屬元素的吸收劑和固定劑，從而減少作物中的重金屬含量口引。并且蛭石對干旱地區(qū)沙質(zhì)土壤的改良效果更為突出。
4、珍珠巖
珍珠巖包括珍珠巖及與其類似的黑曜巖、松脂巖三種巖石類型，主要由酸性玻璃質(zhì)組成，95%是玻璃相，其中65%～75%為無定形石英。膨脹珍珠巖顆粒具有無數(shù)不規(guī)則的密閉氣孔，蜂窩狀結(jié)構(gòu)很發(fā)達(dá)，具有吸附性、吸水性、透氣性、疏松性、保墑性、貯存（肥、水）性和無菌性等綜合優(yōu)良特性。
珍珠巖最突出的物理性能是膨脹性，將珍珠巖原料破碎至一定粒度，在驟然加高溫度（1000～1300℃）條件下，其體積迅速膨脹4～30倍，成為“膨脹珍珠巖”。將膨脹珍珠巖施加在保水性差的砂地、粘土地，可以防止水分損失，提高肥效，提高土壤保墑率。因其導(dǎo)熱系數(shù)小，施于土壤中，可使瓜根類作物隔熱避暑，防止退化，提高產(chǎn)量，并可以顯著提高作物的越冬成活率。
用普通方法加珍珠巖粉到雞糞或牛糞中，形成糞粒以改良土壤，既可以使土壤保持適當(dāng)?shù)乃趾屯L(fēng)程度，又能保證土壤有良好的結(jié)構(gòu)，不斷地供給植物養(yǎng)分。
此外，珍珠巖自身含有一定量的鈦、錳、鎂、鉀、磷、硅、鐵、鈣等植物所不可缺少的微量元素，這恰好為農(nóng)作物生長發(fā)育提供了很好的條件，滿足作物對水、肥、氣、熱的要求。
5、高嶺土
高嶺土屬于1:1型的硅鋁酸鹽粘土礦物，其晶架結(jié)構(gòu)由一層硅氧片和一層水鋁片重疊而成。高嶺石具有粘土礦物特有的吸附性、多孔性和表面酸性。高嶺土可用作化肥、農(nóng)藥、殺蟲劑的載體，因為其顆粒表面具有微細(xì)孔隙，有一定的吸附性，對氮、磷、鉀和有機碳的吸附和解吸，這樣可以充分利用粘土礦物資源，改善化肥的使用效益，營造良好的生態(tài)環(huán)境，也為高效環(huán)境友好型肥料的研制和改良土壤，提高土壤肥力提供科學(xué)依據(jù)；對污染土壤的重金屬離子鉛、鎘，也有較好的吸附作用。
6、凹凸棒石
凹凸棒石是一種堿土金屬的含水層鏈狀鎂質(zhì)硅酸鹽黏土礦物。凹凸棒石具有獨特的孔結(jié)構(gòu)，這種固有的結(jié)構(gòu)特征，使凹凸棒石表現(xiàn)出較好的吸附性能，以及大的比表面積和分散性能。可利用凹凸棒石的吸附能力，與土壤中的重金屬鎘、銅發(fā)生離子交換作用，固定土壤中的鎘、銅，防止其在土壤中遷移，進(jìn)入植物體內(nèi)；也可以作為放射性物質(zhì)和有毒氣體的吸附劑，它可以吸附水溶液中的鈾。
另外，凹凸棒石黏土具有極好的粘著力，強的油吸附能力和低密度，可以作為土壤中肥料結(jié)塊的調(diào)節(jié)劑。用酸處理過的凹凸棒石黏土，能有效地防止硝酸銨、硫酸銨、尿素等氮肥中氮的損失。凹凸棒石黏土在農(nóng)業(yè)上的開發(fā)趨勢，是土壤的保水保肥領(lǐng)域。
2018年8月18日，海瑞達(dá)臨澤生產(chǎn)基地舉行奠基儀式，該項目一期將于2019年建成2萬噸凹凸棒石保水劑生產(chǎn)線一條、一萬噸保水多功能肥生產(chǎn)線一條。
7、泥炭
泥炭是比較穩(wěn)定的有機-無機（礦物物質(zhì)）復(fù)合體，具有纖維狀或顆粒狀結(jié)構(gòu)。泥炭所含的礦物中包括鈣、鎂、硅及其它多種微量元素（如硼、鐵、錳、鋅等）。而且，泥炭有機質(zhì)、腐殖酸含量高，纖維含量豐富，疏松多孔，通風(fēng)透水性是制作土壤的改良劑、植物生長刺激素、有機-無機復(fù)合肥料的最有效的原料資源。
泥炭比表面積大，吸附螯合能力強，有較強的離子交換能力和鹽分平衡控制能力，是良好的作物栽培基質(zhì)。泥炭腐殖酸的自由基屬于半醌結(jié)構(gòu)，既能氧化為醌，又能還原為酚，在植物體的氧化還原中起重要作用，有較高的生物活性、生理刺激作用和較強的抗旱、抗病、抗低溫、抗鹽漬的作用口。泥炭具有吸附特性，是土壤中重金屬離子的高效廉價的吸附劑。
另外，泥炭制作成泥炭營養(yǎng)土，它可用在沙漠、海島、鹽場等地種植蔬菜花卉，來改善生活條件和生存環(huán)境?？傊?，泥炭含有多種有益組分，具有良好的物理、化學(xué)、生物等特性，所以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用前景十分廣闊。
8、其他礦物
另外，還有許多非金屬礦物因本身具有某些特殊的性質(zhì)，而被用于土壤改良中。如伊利石由于含鉀量較高，可作為鉀肥原料，直接或與農(nóng)家肥混合施于土壤中，即可達(dá)到增產(chǎn)效果。
在干旱地區(qū)的土壤中施入硅藻土，可以減少水分的蒸發(fā)，使土質(zhì)疏松，種植塊根作物增產(chǎn)顯著，同時硅藻土也是一種高效的肥料載體。
石灰?guī)r主要成分為碳酸鈣，富含堿性組分CaO、MgO，因此可用來改良酸性土壤，提高土壤肥力，改變土壤板結(jié)。
土壤修復(fù)有望成為非金屬礦物功能材料發(fā)展新方向
《建材工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）》中亦明確指出：要重點開發(fā)基于非金屬礦物用于環(huán)保治理等方面的礦物功能材料。發(fā)展用于環(huán)保的膨潤土和高嶺土吸附材料、海泡石土壤改良劑、凹凸棒粘土土壤改良修復(fù)材料等。
非金屬礦物在土壤保護中的應(yīng)用，是非金屬礦物在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的一個重要內(nèi)容。非金屬礦物肥料有其獨特之處，具有一般單一的氮、磷、鉀肥無可比擬的優(yōu)越性。它們不僅可以提供土壤缺少的營養(yǎng)元素，而且可以改良土壤特性，提高土壤宜耕、宜種，增加土壤抗干熱保水肥能力，活化土壤，提高肥力，且成本低，無污染。
非金屬礦物因其本身具有的特性，它們在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的土壤改良、農(nóng)用肥料等方面，發(fā)揮了重要的作用，具有其他任何材料都無法比擬的優(yōu)勢。某些粘土礦物具有較強的膨脹性、粘性，與沙粒均勻混合，即可變成能保水的種植土。利用非金屬礦物特別是粘土類礦物治理沙漠，改良沙化土壤，再造秀美山川，決不是夢想，抓住這個機遇，將會在推動西部大開發(fā)的事業(yè)中有大作為。
另外，利用現(xiàn)代技術(shù)，綜合利用不同非金屬礦物的特性，研究多種非金屬礦物復(fù)合物及其改性產(chǎn)物，在土壤環(huán)境保護中的應(yīng)用，也具有重要的意義。
土壤污染的迫切性和重要性，以及國家環(huán)保、建材等相關(guān)政策的支持，這將是非金屬礦功能材料大力發(fā)展的契機。
來源：重視非金屬礦物在土壤環(huán)境保護中應(yīng)用，作者：劉紅等
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
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