农业上，沸石常因其独特的孔渗结构、较强的保水能力和吸附特性用作土壤改良剂[1]。沼液作为一种养分全面、速效养分丰富、速缓兼备的优质有机肥料，能显著改善土壤环境、有效调节土壤中的水、肥、气、热，促进土壤生态环境良性循环[2]。将沸石优越的吸附性能用于沼液处理，可在回收利用沼液营养物质的同时，发挥发挥沸石的保水保肥作用，最终实现沼液附加利用，化肥减施、土壤改良、植物促生等多种功效。本文通过文献调研，明确沸石吸附特性及其改良土壤的作用机理，为沸石基沼肥在农业生产中的应用提供借鉴。
1. 沸石结构及吸附特性
沸石是一类具有开旷格架的铝硅酸盐矿物，骨架最基本单元结构是硅氧四面体和铝氧四面体，含有大量营养元素和微量元素，较高的阳离子交换能力、保水能力、吸附特性及生物有效性，是天然的土壤改良剂和养分的缓冲剂。沸石独特的孔道结构使之具有较大的内表面积，可产生较大的吸附力和扩散力。陈晓燕等（2011）研究发现天然沸石可快速吸附废水中的氨氮，30min即可达平衡[3]。由于天然沸石对含氧酸阴离子和有机物的吸附率较小，部分学者通过对其进行理化改性以提高其孔隙率、表面活性、吸附性能、离子交换性能、交换量等。常见的改性方法包括酸化法、碱化、盐化（如氯化镁、氯化钠)、氧化还原法以及利用物理手段的微波法[4]，或是添加无机或有机化合物制成复合功能沸石。唐登勇等（2010）研究表明，天然沸石对低浓度废水中氨氮具有良好的吸附性能[5]；刘钦甫（2007）利用钠盐改性沸石吸附废水的COD，最大去除率可达94%（出水值达国家一级排放标准）[6]。
2 沸石对土壤的改良机制研究
沸石对土壤的物理改良主要表现在一是沸石的多孔结构对水有较大亲和力，可通过提高土壤含水量增强土壤抗旱能力，增强气体扩散，促进土壤呼吸等，对砂质土壤漏水漏肥的调节及粘质土壤紧实的改善效果较好；二是沸石吸附在土壤颗粒上，可有效改善土壤颗粒表面张力，促进土壤有效孔隙减少，提高土壤水分保持能力[7]；三是进入土壤后可促进土壤细小颗粒团聚形成较大颗粒，增加团聚体的数量，尤其粒径大于2mm团聚体的比例，增加土壤中大孔隙促进土壤水分迁移，对于质地粘重的土壤改良效果更佳[8]。
沸石对土壤化学性质的改良主要表现在其较强的吸附能力可显著提高土壤对铵离子、磷酸根离子和钾离子等的吸附能力[9]，防止养分流失；较高的阳离子交换量能增强土壤中总养分向有效态转化；被沸石吸附的养分又容易重新释放出来，提高土壤保肥性能，促进植物根系对营养元素的吸收等[10]；此外，沸石还能活化难溶磷酸盐和改善土壤中钾的贮存。孔宪清（2005）发现天然沸石既能调节土壤pH，还可有效提高土壤CEC，改善土壤理化结构[11]。
沸石可以促进植物生长及其对养分的吸收，提高植物的抗旱性、抗冻性及抗病性，具有显著的经济和生态效益。王允青等(2005）用尿素沸石与白云石联合使用改良酸性红黄壤，使盆栽玉米、大豆植株干物重增加39.4%~54.5%，NPK吸收量增加25.7%~52.7%，大田试验玉米产量增加23.5%，NPK吸收量增加8.2%~30.6%[12]。
3 沸石对废水中营养物质的吸附研究现状
沸石对氨氮的吸附主要利用表面吸附和阳离子交换作用进行。改性前后沸石对沼液中氨氮的吸附量从12.6mg/g提高到24.9mg/g。Wu采用介质阻挡放电和Fe基沸石催化剂相结合的方法来处理氨氮，结果表明氨氮的最优去除率为75.11%，高于单独用沸石处理的去除率[13]。
沸石对磷的回收主要是利用其巨大的比表面积，通过静电作用、离子交换和表面沉淀等作用，实现将磷从液相转移到固相的吸附剂上。邢赜(2013)研究表明，与天然沸石相比，联合改性沸石具有更通畅的孔道和更大的表面，更易与磷酸盐生成内外铝盐铁盐的络合物，对磷的吸附效果更好[2]。
沸石是极性吸附剂，对溶解度大、极性强且分子量较小的有机物及易极化的非极性分子均具有较好的吸附性[2]，对沼液中等极性有机营养成分如有机质、腐植酸、酶和多种氨基酸等具有较强的表面吸附作用，邢赜(2013)研究发现沸石及改性沸石对芳香族有机物去除有一定效果。与天然沸石相比，联合改性沸石对COD吸附量超过了天然沸石[2]。
由于沼液中氨氮NH4+带正电荷，磷酸根PO43-带负电荷，COD为极性较强的复合有机物，三者电荷不同，性质不同，要想同时实现对沼液氮磷及COD的高效吸附，需要不同特征的官能团，且三者吸附条件互不影响，因此沸石能否同时满足沼液中三种营养物质的高效吸附要求还有待进一步探究。
4 问题及建议
目前国内外对于沸石的土壤改良大多集中在沸石或改性沸石对土壤理化性质、重金属修复等方面，对沼液研究多集中在高性能材料对沼液中氮磷和重金属等的吸附去除或是直接应用沼液对土壤或植物的影响等，将饱和吸附沼液的沸石应用于土壤改良的相关研究更少。在耕地质量提升需求不断增大的背景下，如何使沸石将沼液中适合土壤改良的营养物质实现饱和吸附，且沸石基沼肥对土壤-植物系统的改良作用还有待进一步系统研究。
参考文献:
[1] 姜新福,孙向阳,关裕宓.天然沸石在土壤改良和肥料生产中的应用研究进展[J].草业科学,2004,21(4):48-51.
[2] 张文艺,郑泽鑫,韩有法等.改性沸石对猪场沼液氮磷吸附特性与机理分析[J].农业环境科学学报, 2014,33(9):1837-1842.
[3] 邢赜.沼液营养物的沸石吸附回收与利用[D].重庆:西南大学,2013.
[4] Zeng W, Wang D, Wu Z, et al. Recovery of nitrogen and phosphorus fertilizer from pig farm biogas slurry and incinerated chicken manure fly ash[J]. Science of the Total Environment,2021:146856.
[5] 陈晓燕.粉煤灰纳米沸石复合颗粒功能化设计及其污水氮磷去除初步研究[D].杭州:浙江大学,2011.
[6] 商平,刘涛利,孔祥军.微波改性沸石后处理垃圾渗滤液中氨氮的实验研究[J].非金属矿,2010,33(2),63-69.
[7] 唐登勇,郑正,林志荣,等.天然沸石吸附低浓度氨氮废水的研究[J].环境科学与技术,2010,33(12):206-209.
[8] 刘钦甫,李东勇,杜娟,等.改性沸石处理高岭土洗选废水的实验研究[J].非金属矿,2007,30(4):50-52.
[9] 祁娜,孙向阳,张婷婷,等.沸石在土壤改良及污染治理中的应用研究进展[J].贵州农业学,2011, (11):133-135.
[10] 张莉,赵保卫,李瑞瑞.沸石改良土壤的研究进展[J].环境科学与管理,2012, 37(1):39-43.
[11] 李华兴.天然沸石对土壤保肥性能的影响研究[J].应用生态学报,2001, 12(2):
239.
[12] 马妍,刘振海,刘陆涵,等.三种环境材料复合对土壤水肥保持同步增效的影响[J].农业环境科学学报,2017,36(12):2471-2478.
[13] 孔宪清,苑静.天然沸石在温室土壤改良中的作用研究[J].中国非金属矿工业导刊,2005,2:31-33.
[14] 王允青,郭熙盛,武际.非金属矿物改良皖南酸性红黄壤应用研究[J].土壤通报,2005,36(1):34-37.