CN103396808B

CN103396808B - 一种用于冷浸田土壤的改良剂及其应用

Info

Publication number: CN103396808B
Application number: CN201310325931.4A
Authority: CN
Inventors: 熊又升; 袁家富; 徐祥玉
Original assignee: Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer of Hubei Academy of Agricultural Science
Current assignee: Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer of Hubei Academy of Agricultural Science
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: CN103396808A

Abstract

本发明公开了一种用于冷浸田土壤的改良剂及其应用，属于土壤改良剂技术领域。该改良剂由碱性粉煤灰、生物炭和聚丙烯酰胺组成，其重量百分比含量为：碱性粉煤灰30～40％，生物炭50～60％，聚丙烯酰胺2～10％。该改良剂主要用于冷浸田土壤，适用于潜育化水稻土或贫瘠水稻土的改良。本发明实施例针对冷浸田土壤的特点提供了一种土壤改良剂，该改良剂对环境无污染且成本低廉。经农作物种植试验，该改良剂能有效地提高冷浸田土壤的温度、土壤大团聚体的数量和土壤有效养分含量，能降低土壤还原性物质总量35％以上，增加农作物产量10％以上，改土效果非常明显。

Description

一种用于冷浸田土壤的改良剂及其应用

技术领域

本发明属于土壤改良剂技术领域，具体涉及一种用于冷浸田土壤的改良剂及其应用。

技术背景

中国是一个人口众多的国家，保障粮食供应事关国泰民安，中国人均耕地面积远低于世界平均水平。在不同自然条件和人为不当行为的作用下，会使土壤发生退化，导致土壤生产力不断下降，随着我国城市化和工业化进程的推进，有效耕地面积不断减少，对于如何保护和修复退化土壤显得尤为急需和迫切。冷浸田是一类山丘谷地受冷水、冷泉浸渍或湖区滩地受地下水浸渍的水田。主要分布在中国南方山区谷地、丘陵低洼地、平原湖沼低洼地，以及山塘、水库堤坝的下部，中国南方冷浸田土壤面积占水稻土面积15％左右，冷浸田的面积还在不断扩大，种植水稻产量低。因此，加强冷浸田土壤的治理，防止冷浸田面积的扩大，形势迫在眉睫。具体来说，冷浸田土壤具有如下特点：

①水、土温度低

冷浸田的水温、土温受泉水温度影响大，而受太阳辐射影响小。冬季的水、土温度高于正常稻田，但在水稻生长的夏秋两季，则较正常稻田低4～5℃。因而使水稻根系活力减退，影响养分吸收。

②有效养分含量低

冷浸田的有机质含量虽高，但碳氮比值较大，且低温使土壤微生物活性减弱，有机质的分解作用受抑制，而且，有效养分含量低，因而土壤不能提供水稻所需要的养分。此外，有些冷浸田的土壤粘粒淋溶作用强烈，引起土壤的阳离子交换量和盐基饱和度下降，土壤保肥能力减弱。

③还原性物质的为害

冷浸田土壤在长期嫌气状态下产生大量还原性物质-亚铁离子和硫化物。亚铁离子除直接为害水稻外，还能阻碍水稻对钾的吸收。硫化物在强酸性的还原条件下以硫化氢形式存在居多，轻则使水稻根系发黑和造成僵苗，重则导致水稻死亡。

④表层土壤结构差

冷浸田长期积水破坏了土壤结构，使土粒分散，表层约有30～40厘米厚的土壤终年处于泥泞状态，不利耕作，水稻移栽后也难以立苗，常出现前期浮秧多、后期易倒伏的现象。

冷浸田土壤的上述特点会导致水稻很低，不加以改良，即使施肥种植水稻等农作物产量也难以提高。

目前，针对不同土壤的特点，市面上出现了不同种类的土壤改良剂。土壤改良剂通过改良土壤的物理、化学和生物性质，使其更适宜于植物生长，而不是主要提供植物养分的物料。现有的土壤改良剂类型和种类繁多，不同改良剂针对土壤改良的对象也各不相同，其使用量、效果和成本差异较大。冷浸田土壤具有土壤结构差、土壤颗粒高度分散、土壤还原性物质含量高和有效养分含量低等特点。因此，提高冷浸田土壤的温度，改善冷浸田土壤团粒结构，提高冷浸田土壤大团聚体和水稳性团聚体数量或比例，降低冷浸田土壤中还原物质的含量，对于提高冷浸田土壤物理性状和生产力具有重要意义。

申请号为201210451799.7的专利公开了一种土壤改良剂，其重量份组成为：生化黄腐酸10～15份，聚丙烯酰胺10～20份，牛蒡低聚果糖5～10份，壳聚糖5～10份，硫酸锌1～5份，硼酸1～2份，拟康氏木霉发酵液50～70份。该土壤改良剂成分复杂，制作工序多，成本很高。同时，现有技术中并没有针对冷浸田土壤的特点(水、土温度低，有效养分含量低，还原性物质对作物的毒害，表层土壤结构差)提供专用的改良剂。

发明内容

本发明实施例针对冷浸田土壤的特点提供了一种专用改良剂，该土壤改良剂主要是针对冷浸田土壤冷、烂、毒、瘦特点而开发，且成本低廉。另一方面，本发明实施例还提供了该改良剂的具体应用。所述技术方法如下：

一方面，本发明实施例提供了一种用于冷浸田土壤的改良剂，该改良剂由碱性粉煤灰、生物炭和聚丙烯酰胺组成，其重量百分比含量为：碱性粉煤灰30～40wt％，生物炭50～60wt％，聚丙烯酰胺2～10wt％。

优选地，该改良剂中各物质的重量百分比含量为：碱性粉煤灰40wt％，生物炭57wt％，聚丙烯酰胺3wt％。

其中，本发明实施例中的碱性粉煤灰包括火力发电厂利用原煤发电后产生的废渣或其他途径燃烧原煤后产生的废渣等。本发明实施例中对粉煤灰颗粒和水分没有严格要求，但需保证碱性粉煤灰呈干粉末状。

其中，本发明实施例中的生物炭包括生物质碳化后的粉末或腐熟有机肥等，腐熟有机肥可以为由工农业有机废弃物(如作物秸秆、畜禽粪便等)完全腐解发酵生成的有机肥。具体地，本发明中的生物炭优选为生物质发电厂产生的废渣，该废渣经简单粉碎处理后即可加入。

其中，本发明实施例中的聚丙烯酰胺可以为阳离子或阴离子聚丙烯酰胺，分子量最好大于1200万，以降低生产成本。

其中，本发明实施例中的碱性粉煤灰和生物炭按上述比例用混料机直接混合包装，聚丙烯酰胺可以同时混合或单独包装。而在聚丙烯酰胺单独包装时，碱性粉煤灰和生物炭先混合包装形成基础物质，聚丙烯酰胺在农田施用改良剂时混入碱性粉煤灰和生物炭混合形成的基础物质中，混合均匀得到改良剂，再将改良剂施用到土壤中。

本发明实施例提供的用于冷浸田土壤的改良剂的主要成分是碱性粉煤灰、生物炭和聚丙烯酰胺，对环境无污染；同时，碱性粉煤灰可以为火力发电厂原煤发电后产生的废渣，生物炭可以为生物质发电厂产生的废渣；聚丙烯酰胺可以为高分子量的聚丙烯酰胺；而加工方法为各成分直接混合，则该改良剂的原料成本和生产成本都很低，产投比合算。同时，经农作物种植试验，该改良剂的改土效果好，具体参见后面的实例。

另一方面，本发明实施例提供了前述改良剂在冷浸田土壤中的应用。适用于潜育化水稻土或贫瘠水稻土的改良，对于水稻种植具有很大的实际意义。该改良剂的施用量为：江南地区(湖北、湖南、江西、安徽、浙江、福建、广东等)的冷浸田在种植水稻作物之前，整田时施用，用量为2t/hm²～6t/hm²。具体施用量为每亩一次50-100kg。

该改良剂的具体施用方法为：在整田时，将前述改良剂通过人工或机械均匀撒施在土壤表面，利用旋耕机进行耕作，使改良剂与冷浸田耕层土壤尽可能均匀混合。

优选地，将本发明实施例提供的改良剂可以配合腐熟有机肥共同施用，提供给土壤更多的营养成分，改土效果更好。更优选地，在前述改良剂施用后，通过加强水稻田间水分管理，增加土壤干湿交替频率，即通过增加稻田有水和无水晒田的变换次数，可以达到事半功倍的改土效果，经验证其具体能加速冷浸田土壤结构改善速度3-5倍。

本发明技术方案带来的有益效果是：

(1)该改良剂中的碱性粉煤灰和生物炭可以提高土壤温度，碱性粉煤灰和生物炭混合后效果明显，可以显著改善冷浸田土壤的水、土温度低的问题。

(2)该改良剂主要针对冷浸田土壤长期水分浸泡，颗粒分散、泥烂，土壤结构差，其中土壤胶结物质缺乏或难以发挥聚合作用。因此，本发明通过添加聚丙烯酰胺，给土壤大团聚体的形成提供外源胶黏物质条件，加快冷浸田土壤大团聚体的形成和稳定，有利于冷浸田土壤中直径大于1mm和1mm-0.25mm团聚体的形成，改进冷浸田土壤的表土结构。

(3)土壤改良剂中的碱性粉煤灰等成分能降低冷浸田土壤中还原性物质总量，冷浸田施用改良剂后土壤还原性物质总量降低35％以上，降低冷浸田土壤的还原性物质对作物的毒害程度。

(4)该改良剂中的碱性粉煤灰孔隙大，施用它可以降低土壤容重，改善冷浸田土壤水气热性质；同时，它还含有作物需要的中、微量营养元素，如Ca、Mg、Si、Zn、Cu、Mo、B等；另外，碱性粉煤灰对土壤重金属铜和镉有钝化作用。同时，改良剂中的生物炭含K、Na、Ca、Mg、Si等矿质元素。可提升冷浸田土壤的有效养分。

总之，本发明实施例针对冷浸田土壤的特点提供了一种冷浸田土壤专用改良剂，该改良剂对环境无污染且成本低。经农作物种植试验，该改良剂能有效地提高冷浸田土壤的温度、土壤大团聚体的数量和土壤有效养分含量，能降低土壤还原性物质总量35％以上，增加农作物产量10％以上，改土效果非常明显。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。

如表1所示，实施例1-5中，以一吨改良剂中各物质的含量为例进行说明：

表1

其中，实施例2和3中的聚丙烯酰胺为单独包装，在施用前加入到碱性粉煤灰和生物炭混合组成的基础物质中，均匀混合后组成改良剂后，再施用到土壤中；其余实施例中将上述三物质直接混合包装。其中，实施例4中的生物炭为腐熟有机肥，其余实施例中生物炭为生物质发电厂产生的废渣。实施例1-5中碱性粉煤灰都为火力发电厂利用原煤发电后产生的废渣。

下面通过具体实例对本发明实施例提供的土壤改良剂(配比为实施例4)施用效果进行说明：

实例1本实验安排在湖北省农业科学院植保土肥研究所，开展冷浸田土壤结构改良剂对改善冷浸田土壤结构的模拟实验，把改良剂与冷浸田土壤混合，分不同时间(培养时间30d、60d、90d、180d、360d)取样分析比较土壤团聚体组成，大于1mm和1-0.25mm大团聚体数量增加。特别是强化土壤水分干湿交替管理，大团聚体数量的增加更快。同时，改良剂的添加增强了土壤导电性，降低冷浸田土壤还原性物质总量35％以上。

实例2本试验安排在湖北省咸宁市咸安区马桥乡钱庄村，开展了冷浸田土壤改良剂施用效果大田评价试验。具体地，将改良剂通过人工或机械均匀撒施在土壤表面，利用旋耕机进行耕作，使改良剂与种植水稻的冷浸田耕层土壤尽量均匀混合，当年中稻施用改良剂3100kg/hm²，未施改良剂水稻产量7026kg/hm²，施用改良剂的水稻产量8089kg/hm²，水稻，水稻产量增加了15.1％。

实例3本试验安排在湖北省黄石市阳新县白沙镇土库村，开展了冷浸田土壤改良剂施用效果评价试验，在冷浸田土壤中种植水稻，中稻整田时施用改良剂2250kg/hm²，水稻产量6863.5kg/hm²，未施改良剂水稻产量6231kg/hm²，水稻产量增加了10.2％。同时，施用土壤改良剂后的土壤结构明显改善，具体地，水稻收获期采集土壤样品测定土壤团聚体组成，结果表明，土壤大团聚体(大于1mm和1-0.25mm大团聚体)数量增加，土壤物理结构得到改善，土壤还原性物质总量降低35％以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于冷浸田土壤的改良剂，其特征在于，由碱性粉煤灰、生物炭和聚丙烯酰胺组成，其重量百分比含量为：

碱性粉煤灰30～40％，生物炭50～60％，聚丙烯酰胺2～10％；

所述碱性粉煤灰包括火力发电厂利用原煤发电后产生的废渣或其他途径燃烧原煤后产生的废渣；

所述生物炭为生物质碳化后的粉末。

2.根据权利要求1所述的改良剂，其特征在于，所述生物炭为生物质发电厂产生的废渣。

3.根据权利要求1所述的改良剂，其特征在于，所述碱性粉煤灰和生物炭先混合，所述聚丙烯酰胺在施用时加入所述碱性粉煤灰和生物炭混合物中。

4.如权利要求1-3任一所述的改良剂在冷浸田土壤中的应用，所述改良剂用于潜育化水稻土或贫瘠水稻土的改良，配合加强水稻田间水分管理以增加土壤干湿交替频率。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述改良剂的施用量为2t/hm²-6t/hm²。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，将所述改良剂通过人工或机械均匀撒施在土壤表面并使改良剂与土壤在耕层均匀混合。

7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述改良剂配合腐熟有机肥共同施用。