一种酸性土壤调理剂及制备方法

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一种酸性土壤调理剂及制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明属土壤改良技术领域，更具体涉及一种环保型酸性土壤调理剂，同时还涉及一种环保型酸性土壤调理剂的制备方法。\n背景技术\n[0002] 土壤是人类最基本的生产资料，是人类赖以生存的物质基础，然而在长期轮番连种、大量施用化肥等连串轻视土壤环境的耕种模式下,全国18亿亩农耕土地已显现不同程度区域性问题:东北黑土有机质大幅度下降、南方耕地土壤酸化加剧、华北耕层变浅明显、西北耕地盐渍化严重……农业部种植业管理司相关负责人介绍说，我国自2005年开展测土配方施肥工作以来，全面开展取土化验，基本摸清了我国耕地土壤的“家底”。各地累计采集土壤样品1798万个，取得各类化验分析数据12441万个，初步摸清了2498个项目县（场）耕地土壤养分状况，特别是发现了土壤酸化、耕层变浅、磷素养分富集和耕地养分失衡等重大共性问题。\n[0003] 我国土壤酸化面积在耕地面积中所占比重越来越大，2009年土壤酸化面积已达耕地面积的40%以上，且平均每年种植土壤酸化面积约以3.1%的速度在增长。我国土壤的酸化主要发生在南方酸性土壤，分别是红、黄壤，这些酸性土壤大部分pH＜5.5，其中较多的pH＜\n5.0，甚至pH＜4.5。全国土壤酸碱度(pH)30年平均下降了0.6，酸性耕地面积(pH＜5.5)从30年前的7%上升至目前的18%，在南方14个省(区市)，pH＜6.5的土壤比例由30年前的52%扩大至65%，pH＜5.5的土壤由20%扩大至40%，pH＜4.5的土壤由1%扩大至4%，酸化最严重的广东、广西、四川等地，pH＜4.5的耕地土壤比例分别为13%，7%和4%。近年来，关于我国北方非酸性土壤酸化的报道颇多，尤其是渤海湾非石灰性母质发育的果园，土壤酸化问题十分普遍。\n[0004] 随着人口、环境资源的矛盾日益突出，土壤酸化已成为影响农业生产和生态环境的重要因素。土壤酸化是指土壤内部产生和外部输入的氢离子引起的pH值降低和盐基饱和度减少的过程。土壤酸化可破坏植物根的生理机能，导致根系死亡，还会降低土壤中磷、钙、镁的有效性，使这些元素的吸收率降低，导致植物缺素，伴随土壤酸化会带来土壤中Al3+离子以及其他重金属离子活性的提高，对土壤以及地上植物都会带来危害。因此，寻找合适的方法或途径进行酸性土壤改良成为众多科研工作者的研究课题，改良酸性土壤也成为农业可持续发展的一个重要内容。\n[0005] 传统的酸性土壤改良的方法是运用石灰或石灰石粉，表土酸度很容易通过施用石灰得到降低，而且土壤耕层交换性Ca2+的浓度也会有所增加，但对底层土壤的酸度的影响要比耕层要小得多。过量施用石灰有可能抑制作物的生长，大量或长期施用石灰不但会引起土壤板结而形成“石灰板结田”，而且会引起土壤钙、钾、镁3种元素的平衡失调而导致减产，还会引起镁与铝水化氧化物的共沉淀,降低土壤溶液中的Mg2+的活度和植物有效性。更为严重的是施用石灰后土壤存在复酸化过程，即石灰的碱性消耗后土壤再次发生酸化，而且酸化程度比施用石灰前有所加剧。\n[0006] 一些矿物和工业副产物也能起到改良酸性土壤的效果，如白云石、磷石膏、磷矿粉、粉煤灰、碳法滤泥、黄磷矿渣粉等。但这些改良剂中的大多数含有一定量的有毒金属元素：铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铬(Cr)，虽然含量较少，但是也存在着对环境的污染。\n[0007] 生物炭一般呈碱性，含有较高的碱度，施入土镶中可以提高土壤的pH、CEC和养分有效性，降低铝的毒害，提高作物的产量，可以作为酸性土壤改良剂，并提高土壤肥力。猪粪、果皮和树叶类生物炭的pH、灰分、P和盐基离子含量较高，比较适合用于提高酸性土壤pH，并增加土壤养分，而桔秆类生物炭的含碳量较高，则适用于土壤固碳，提升土壤有机质含量。但生物碳的制作需要消耗能源、燃烧过程带来了一定的环境污染。\n[0008] 施用碱度较高的有机肥(如高温堆肥或厩肥)也可有效控制农田土壤酸化，并可节约施用成本，提高有机肥的资源利用率。因为农产品移除和有机肥投入对于农田土壤酸化是互逆的两个过程，长期有机肥投入可弥补农产品移除引起的土壤盐基矿物损失。但随着城镇化的加快，传统的堆肥和厩肥越来越少，且大型养殖场距离农田较远，运输成本高，农民不愿意投资。\n[0009] 采用微生物土壤改良剂可降低土壤酸性，提高土壤速效肥力，分解缓效养分，挖掘土壤的供养潜能，且进行土壤修复费用低、环境影响小，但目前偏重于改良酸化土壤的微生物改良剂比较少，大多集中在重金属污染土壤修复方面。\n[0010] 利用绿肥及土壤中的一些动物也可达到改良土壤酸化的目的，特别秸秆还田不但能改善土壤环境，而且还能减少碱性物质的流失，对减缓土壤酸化是有利的。另外作物间作、套作对改善土壤结构、土壤容重也有很大的帮助，但效果慢，不理想。\n[0011] 鉴于此，本发明利用农业养殖废弃物--沼液发酵，加入磷酸氢二钾、碳酸钾等无机盐，制定了环保型酸性土壤调理剂，并在农业生产中验证了该项发明的显著效果，有效地解决了土壤酸化问题。\n发明内容\n[0012] 本发明的目的是在于提供了一种环保型酸性土壤调理剂，配方合理，使用方便，调理剂的原料磷酸氢二钾和碳酸钾含有作物生长所必须的营养元素钾和磷，而沼液含有作物生长所必须的大、中、微量元素和有机质，该调理剂施于酸性土壤后，可维持或提高土壤肥力，提高作物产量并改善其品质；不会出现石灰类改良剂的复酸化和石灰板结田问题；且不含有毒溶剂或有毒金属元素，因而不会造成环境污染；最重要是的该调理剂充分利用农业养殖废弃物，为大型养殖企业提供了废弃物处理及资源化利用的新途径，解决其生产中的难题。\n[0013] 本发明的另一个目的是在于提供了一种环保型酸性土壤调理剂的制备方法，方法易行，操作方便，制备过程不需加热、焚烧等耗能过程，只是简单的称量溶解，生产成本较低。该调理剂可改善土壤团粒结构，增加土壤孔隙度，改善保肥保水能力，培肥酸性土壤；提高农产品的质量和品质及抗病、抗灾能力，为作物高产稳产及经济效益提供良好基础。\n[0014] 为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：\n[0015] 其构思是：一种酸性土壤调理剂，是取完全发酵沼液，根据体积质量比(1升/50克/\n100克)分别加入磷酸氢二钾、碳酸钾等无机盐，充分搅拌均匀并全部溶解，得到液态土壤调理剂。\n[0016] 一种环保型酸性土壤调理剂，它由以下重量份原料制成：\n[0017]\n[0018] 一种环保型酸性土壤调理剂，它由以下重量份原料制成（较好范围）：\n[0019]\n[0020] 一种环保型酸性土壤调理剂，它由以下重量份原料制成（最佳范围）：\n[0021]\n[0022] 一种环保型酸性土壤调理剂，它由以下重量份原料制成（最佳值）：\n[0023]\n[0024] 一种环保型酸性土壤调理剂的制备方法，其步骤是：\n[0025] A、量取完全发酵沼液：用量筒量取1升的完全发酵沼液（无臭无味）放入2升洁净玻璃烧杯或塑料容器中，大批量的量取应根据酸性土壤调理剂的用量来确定；\n[0026] B、依体积质量比称取药品：根据体积质量比(1升/5克/10克)，用百分之一的天平分别按比例称取（5.00克）磷酸二氢钾（分析纯）和（10.00克）碳酸钾（分析纯）；\n[0027] C、药品溶解：按照先后顺序依次按比例加入（5.00克）磷酸二氢钾和（10.00克）碳酸钾至1升的完全发酵沼液中，边加边搅拌至全部溶解，先加入的磷酸二氢钾完全溶解后再加入碳酸钾，获得一种酸性土壤调理剂。\n[0028] 本发明方法的工艺参数，是通过大量的室内试验和大田试验确定的：\n[0029] 1.利用万分之一天平称取磷酸二氢钾和碳酸钾药品，并利用酸度计多次调节溶液pH值来确定体积质量比；\n[0030] 2.通过磷酸二氢钾和碳酸钾的溶解度来确定两种药品的添加顺序；\n[0031] 3.采用室内盆栽土培试验，设定该酸性调理剂的不同施用量，培养15天、30天、45天、60天、75天后，测定土壤pH值，根据改良的效果确定酸性调理剂的合理施用量。\n[0032] 本发明及方法的技术进步和技术效果非常显著：\n[0033] 1）能调节酸性土壤的pH值至农作物正常生长范围；\n[0034] 2）能够提高农产品的产量，改善其品质；\n[0035] 3）所用的原料成本低，无环境污染；\n[0036] 4）本环保型酸性土壤调理剂及其制备方法在室温下进行，无需加温，并且操作简便。\n[0037] 5）本环保型酸性土壤调理剂能够在不同的作物品种、不同的地域气候中施用。\n具体实施方式\n[0038] 实施例1：\n[0039] 一种环保型酸性土壤调理剂，它由以下重量份原料制成：\n[0040]\n[0041]\n[0042] 一种环保型酸性土壤调理剂的制备方法，其步骤是：\n[0043] A、量取完全发酵沼液：用量筒量取1升的完全发酵沼液（无臭无味）放入2升洁净玻璃烧杯或塑料容器中，大批量的量取应根据酸性土壤调理剂的用量来确定；\n[0044] B、依体积质量比称取药品：根据体积质量比(1升/5克/10克)，用百分之一的天平分别按比例称取（5.00克）磷酸二氢钾（分析纯）和（10.00克）碳酸钾（分析纯）；\n[0045] C、药品溶解：按照先后顺序依次按比例加入（5.00克）磷酸二氢钾和（10.00克）碳酸钾至1升的完全发酵沼液中，边加边搅拌至全部溶解，先加入的磷酸二氢钾完全溶解后再加入碳酸钾，获得一种酸性土壤调理剂。\n[0046] 一种环保型酸性土壤调理剂，它由以下重量份原料制成\n[0047]\n[0048] 其制备方法与实施例1相同。\n[0049] 实验例：\n[0050] 1室内盆栽试验，确定土壤调理剂的施用量\n[0051] 表1土壤施用调理剂后随培养天数的pH变化\n[0052]\n[0053]\n[0054] 根据表1可确定每公斤土壤施用环保型酸性土壤调理剂20ml改良效果较好，培养\n75天，土壤pH由4.62上升至6.22，幅度达34.63%，每666.67平方米的施用量为3.4吨。\n[0055] 2大田试验，说明本发明如何实施及其技术效果：\n[0056] 试验设置在湖北省武汉市蔡甸区侏儒街薛山村，“瓜-瓜-蒿”高效种植模式区，这种栽培模式复种指数高，农民化学肥料用量大，有机肥施用少，导致土壤有机质含量下降，引起土壤板结；藜蒿种植过程中频繁灌水引起土壤团粒破坏，水分下渗困难，通透性差，抗逆性降低，土壤酸化问题很严重，2008年，取土测的PH值为5.76，而2012年调查发现土壤pH值下降至4.5左右。\n[0057] 试验设置2个处理，即施用环保型酸性土壤调理剂（T）和未施用环保型酸性土壤调理剂（CK）。每666.67平方米的环保型酸性土壤调理剂施用量为3.4吨，土壤耕作前均匀浇施在土壤表面，完全渗透至土壤后深耕土壤，整厢沟施基肥，5-7天后移栽西瓜苗，30日后取土检测，收获期计算西瓜产量并测定品质。\n[0058] （1）土壤检测结果\n[0059] 表2施用环保型酸性土壤调理剂对土壤大量元素养分和pH的影响\n[0060]\n[0061] 表3施用环保型酸性土壤调理剂对土壤中、微元素养分的影响\n[0062]