中国农业大学资源与环境学院胡树文教授团队在盐碱土改良领域取得重要突破。团队在前期土地利用对盐碱土结构影响研究的基础上(Feng et al., 2021),进一步阐明了有机酸钙盐——乳酸钙(CL)修复盐碱土壤的作用机制,相关成果发表于国际期刊《Soil & Tillage Research》。该研究系统阐明了乳酸钙通过三重协同效应降低土壤盐碱障碍、促进胶体颗粒凝聚的微观过程,为盐碱地生态修复提供了新路径。
1.乳酸钙的三重修复机制: 从化学反应到结构重塑
研究团队通过土壤胶体界面化学分析发现,乳酸钙通过以下三大机制协同改善盐碱土壤:
(1) 酸碱中和与沉淀双效降碱:乳酸钙释放的H⁺与土壤中的CO₃²⁻发生中和;同时,其Ca²⁺与CO₃²⁻结合生成难溶的碳酸钙。在此双重作用下,在实验室1:5水土比悬液条件下,土壤pH值得以从10.2显著降至7.71,有效缓解了高碱性胁迫。
(2) 高效离子交换与盐分淋溶:钙离子(Ca²⁺)高效置换出附着在土壤胶体表面的有害钠离子(Na⁺),将其释放至土壤溶液中 。这一过程虽使溶液EC短暂升高,但为后续灌溉淋洗脱盐创造了关键前提,最终可有效降低交换性钠百分比(ESP),改善因钠离子过多导致的土壤结构分散问题。
(3) 有机-矿物复合与结构重塑:乳酸根(C₃H₅O₃⁻)与钙离子(Ca²⁺)协同发挥氢键和离子桥的“粘合剂”作用,将纳米级的土壤胶体颗粒“粘合”成微米级的稳定团聚体 。实验显示,该过程可使核心的微团聚体(53–250 μm)含量实现翻倍式增长 ,从根本上重塑了健康的土壤团粒结构。
2. 绿色技术引领:环保与高效双重优势
该研究是对团队前期工作的延续与深化。2021年,团队在《Land Degradation & Development》发表的研究已表明,土壤团聚体的稳定性及有机碳储量与钙离子等结合剂密切相关。而本次研究进一步揭示:乳酸钙不仅可提供钙源,其有机成分(乳酸根)还能通过形成稳定的有机-矿物复合体,为提升土壤的碳固存能力提供了重要的机制支撑。
相较于传统改良剂(如脱硫石膏),乳酸钙具有显著优势:其一,来源绿色,可通过生物技术从农业废弃物中提取,在规范生产下可降低重金属等二次污染风险 ;其二,效果稳定,实验室的模拟冲刷实验证明,其形成的团聚体结构稳定性强,不易溃散 。这些特性预示着其在田间应用中,具备改善作物生长环境、提升农业产出的巨大潜力 。该技术为全球盐碱地治理提供了兼具环保与高效潜力的候选方案,尤其对我国东北松嫩平原等碳酸盐型苏打盐碱土区域具有很强的适配潜力。
3.研究意义与未来展望:助力国家 “藏粮于地” 战略
胡树文团队多年来聚焦盐碱地改良,本次研究通过精密的室内模拟、先进的胶体界面化学分析与多光谱表征手段,并结合前期田间观测,系统阐明了有机酸钙盐的土壤修复机制。该成果不仅深化了对盐碱土胶体凝聚与结构演变过程的科学认知,也为农业废弃物资源化利用和盐碱地生态修复提供了有力的技术支撑。未来,团队将进一步探索乳酸钙在大尺度田间工程中的应用效果与经济性,为助力国家耕地质量提升与生态安全战略贡献力量。
参考文献:
1. Fan, J., Lv, Q., Zhou, T., Wang, T., Gao, H., Zhou, W., Ren, X., & Hu, S. (2025). Calcium lactate as a soil amendment: Mechanistic insights into its effect on salinity, alkalinity, and aggregation in saline-alkaline soils. Soil and Tillage Research, 248, 106459. https://doi.org/10.1016/j.still.2025.106459
Feng, H., Wang, S., Gao, Z., Pan, H., Zhuge, Y., Ren, X., Hu, S., & Li, C. (2021). Aggregate stability and organic carbon stock under different land uses integrally regulated by binding agents and chemical properties in saline-sodic soils. Land Degradation & Development, 32(15), 4151–4161. https://doi.org/10.1002/ldr.4019