CN103597925B - 一种利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用农业废弃物作为改良剂修复设施农业盐渍化土壤的方法。该方法以商品有机肥与秸秆混合，或秸秆与1%壳聚糖混合作为改良剂；按商品有机肥亩均施用量1～3吨，秸秆亩均施用量0.2～0.6吨，壳聚糖溶液亩均施用量1.1～3.3吨，按一定的施用量混合配比方式，将商品有机肥与秸秆或秸秆与壳聚糖溶液充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。农业废弃物的综合作用能使土壤保持较多的水分，刺激土壤微生物活性，快速降解土壤盐分和改变土壤中的各类离子含量。本发明不仅有效利用了农业废弃物，使其变废为宝，同时促进了农作物增产、改善作物品质、增加经济效益，并确保设施农业可持续发展。

Description

一种利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法。
背景技术
近年来，设施栽培技术在全国各地得到大面积推广，已成为了我国农业生产的重要组成部分。由于温室、大棚等条件下的土壤缺少雨水淋洗，且温度、湿度、通气状况和水肥管理等均与露地栽培有较大差别，加之设施栽培长期处于高集约化、高复种指数、肥料高投入的状态下，导致产量下降、土壤次生盐渍化、土壤酸化、养分失衡等一系列的土壤障碍，尤其土壤次生盐渍化问题最为突出。土壤一旦发生次生盐渍化，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO4 2-和NO3 -等土壤主要的阴阳离子含量均显著高于露地，盐分大量积聚使土壤板结，养分供应失衡，危害作物的正常生长，造成蔬菜作物生长受阻，产量降低以及植株体内硝酸盐的大量累积，同时也会改变土壤中微生物的状况，对整个土壤环境造成不利影响，并对人体健康及生态环境造成现实和潜在的危害，阻碍设施农业的可持续发展。
同时，国内绝大多数农业废弃物（如畜禽粪便、秸秆、虾蟹外壳等）并未进行资源化利用，乱丢或直排现象严重，对生态环境造成了极大的影响。因此，深入研究设施土壤次生盐渍化的成因及防治措施，并使农业废弃物变废为宝，缓解农村环境污染，实现农业可持续发展具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对设施栽培土壤不断恶化的情况下，提供一种利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法，借此增加土壤通透性、抑制盐分土壤次生盐渍化，保障设施农业可持续发展。
本发明的技术方案如下：
本发明以农业废弃物畜禽粪便、秸秆、虾蟹外壳等为原料来源，使用以畜禽粪便为主要原料来源的商品有机肥、秸秆和以虾蟹外壳等甲壳质为原料来源的壳聚糖为原料，原料预先进行前处理：商品有机肥事先腐熟，秸秆进行机械化粉碎，壳聚糖加少量酸溶解配成质量浓度为1%的壳聚糖溶液。
本发明一种利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法，其特征在于：以腐熟的商品有机肥与粉碎的秸秆混合作为改良剂，或者以粉碎的秸秆与1%的壳聚糖溶液混合作为改良剂；按商品有机肥亩均施用量1～3吨，秸秆亩均施用量0.2～0.6吨，壳聚糖溶液亩均施用量1.1～3.3吨，按一定的施用量混合配比方式，将商品有机肥与秸秆，或者秸秆与壳聚糖溶液，充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。
本发明的有益效果：
有机肥中含有植物生长所需的氮磷营养物质，在植物生长过程中缓慢释放，改善植物根系环境，促进作物的生长发育。秸秆中含有丰富的碳、氮、磷、钾等营养元素，是物质、能量和养分的载体，秸秆还田能够明显改善土壤的有机质状况，促进土壤中活性有机质含量和土壤的碳库管理指数的提高，增加土壤肥力，有利于土壤的可持续利用。而当壳聚糖酸溶液施入土壤后，壳聚糖通过分子上的氨基和羟基与土壤中的Ca2+、Mg2+等阳离子形成稳定的配位化合物，使用于交换的Ca2+、Mg2+等阳离子总量减少，从而降低土壤中可溶性盐分。
有文献资料表明，在可控实验条件下，利用盆栽试验开展有机肥、秸秆及壳聚糖等农业废弃物对设施农业中次生盐渍化土壤的修复作用研究，从实验角度说明了单一施用有机肥、秸秆或壳聚糖分别对次生盐渍化土壤具有一定的修复效果。由于盆栽试验的试验结果与大田试验的试验结果有很大的差别，盆栽试验得出的结论可能在大田试验中无法实现。
本发明是在基于盆栽试验的基础上，从经济性、实用性、可操作性的角度出发，在自然条件下采用设施农业常规种植方式，选择发生土壤次生盐渍化的设施大棚，实地开展有机肥、秸秆、壳聚糖等几种农业废弃物的混合施用修复效果试验研究，该试验研究结果更具有科学性，也更具有实际应用价值。
此外，本发明根据不同的农业废弃物混合配比，研究不同混合配比方式下农业废弃物的相互综合作用，并筛选出最佳的农业废弃物混合配比组合。本发明的大田试验研究结果表明，有机肥与秸秆混合施用，或者秸秆与壳聚糖混合施用，具有更好的协同、互补、促进和增强效应，使总体修复效果更佳。
有机肥和秸秆综合作用能使设施土壤保持较多的水分，其干、湿效应更能刺激土壤微生物活性。秸秆还田为微生物生长和繁殖提供了大量的碳源和能源，同时施用的有机肥又为微生物的生长提供了较多的氮源，刺激了微生物的生长，而生长迅速的微生物能固定更多的无机态氮，容易被植物吸收和利用。此外，两者配合使用更能提高土壤有机质含量，特别是秸杆在土壤有机肥的腐熟过程中增加了氮的固定，能显著降低土壤盐分含量和改变土壤中的各类离子含量，缓解盐分的危害。
壳聚糖溶液施入土壤后，依据加入的秸秆增大了土壤的孔隙度，并在土壤中滋生固氮菌、放线菌等有益微生物，在与秸秆的综合作用下，提高了土壤的通气性、透水性和保水性，同时改善了土壤中的微生物环境，促进了有益菌的生长与繁殖，使得土壤微生物数量增加，酶活性增强，土壤矿质养分和土壤有机质养分的分解利用加快，从而起到了次生盐渍化土壤的修复作用。
本发明利用农业废弃物有机肥与秸秆混合或者秸秆与壳聚糖混合作为改良剂，不仅有效利用了农业废弃物，使其变废为宝，同时促进了农作物增产、改善作物品质、增加经济效益，并确保了设施农业可持续发展。
本发明利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法是一种值得推广应用的次生盐渍化土壤改良修复方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术方案。
在设施大棚（规格为40m*7m）中，选用如下六种不同浓度梯度的施用量混合配比方式，按比例分别称取不同原料进行配比混合，然后将其均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合、整平，放置7天后进行播种或移栽。
六种不同浓度梯度的施用量混合配比方式如下：
（1）按有机肥亩均施用量1吨与秸秆亩均施用量0.4吨的混合配比方式，按比例将商品有机肥与秸秆充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕机，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。
（2）按有机肥亩均施用量1吨与秸秆亩均施用量0.6吨的混合配比方式，按比例将商品有机肥与秸秆充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕机，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。
(3)按有机肥亩均施用量2吨与秸秆亩均施用量0.2吨的混合配比方式，按比例将商品有机肥与秸秆充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕机，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。
(4)按有机肥亩均施用量2吨与秸秆亩均施用量0.6吨的混合配比方式，按比例将商品有机肥与秸秆充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕机，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。
(5)按有机肥亩均施用量3吨与秸秆亩均施用量0.2吨的混合配比方式，按比例将商品有机肥与秸秆充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕机，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。
(6)按秸秆亩均施用量0.4吨与壳聚糖溶液亩均施用量2.2吨的混合配比方式，按比例将秸秆与壳聚糖溶液充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕机，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。
以下是上述利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法在两种不同作物上的应用实验结果：
(一)、试验作物：油菜
土壤基础理化性质：含盐量4.87g／kg；pH6.18
混合配比方式 产量提高率(％) 盐分去除率(％)
有机肥1T+秸秆0.4T 19.83 36.80
有机肥1T+秸秆0.6T 37.17 0.26
有机肥2T+秸秆0.2T 37.53 2.36
有机肥2T+秸秆0.6T 23.01 11.93
有机肥3T+秸秆0.2T 1.53 18.31
秸秆0.4T+壳聚糖溶液2.2T 23.33 36.80
由上面的实验数据可知，按上述六种不同的施用量混合配比方式采用本发明的方法对该次生盐渍化土壤进行修复改良后，均能提高油菜的产量，并降低土壤中盐分，其中以第一种和第六种的混合配施效果最好。因此，针对油菜种植，采用有机肥1T+秸秆0.4T混合配施（即按有机肥亩均施用量1吨与秸秆亩均施用量0.4吨的混合配比方式施用，下同），或采用秸秆0.4T+壳聚糖溶液2.2T混合配施（即按秸秆亩均施用量0.4吨与壳聚糖溶液亩均施用量2.2吨的混合配比方式施用），均能得到很好的效果。但因壳聚糖要用酸溶解配成溶液才能使用，所以，综合考虑农业废弃物修复作用、经济成本以及可操作性等因素，针对油菜种植，最好采用有机肥1T+秸秆0.4T混合配施。
（二）、试验作物：黄瓜
土壤次生盐渍化程度：重度
混合配比方式 产量提高率（%） 盐分去除率（%）
有机肥1T+秸秆0.4T 53.09 13.37
有机肥1T+秸秆0.6T 16.60 0.13
有机肥2T+秸秆0.2T 29.87 1.40
有机肥2T+秸秆0.6T 86.59 2.04
有机肥3T+秸秆0.2T 57.29 3.27
秸秆0.4T+壳聚糖溶液2.2T 41.51 1.12
由上面的实验数据可知，按上述六种不同的施用量混合配比方式采用本发明的方法对该次生盐渍化土壤进行修复改良后，均能大幅提高黄瓜的产量，并降低土壤中盐分，其中以第一种的混合配施效果最好。因此，综合考虑农业废弃物修复作用、经济成本以及可操作性等因素，针对黄瓜种植，最好采用有机肥1T+秸秆0.4T混合配施（即按有机肥亩均施用量1吨与秸秆亩均施用量0.4吨的混合配比方式施用）。

Claims (3)

1.一种利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法，其特征在于：以粉碎的秸秆与1％的壳聚糖溶液混合作为改良剂；按秸秆亩均施用量0.2～0.6吨，壳聚糖溶液亩均施用量1.1～3.3吨，按一定的施用量混合配比方式，将秸秆与壳聚糖溶液，充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。
2.根据权利要求1所述的利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法，其特征在于：按秸秆亩均施用量0.4吨与壳聚糖溶液亩均施用量2.2吨的混合配比方式，按比例将秸秆与壳聚糖溶液充分混合，随后均匀地撒在翻耕过的地表面，用旋耕机旋耕，使改良剂与次生盐渍化土壤均匀混合。
3.根据权利要求1所述的利用农业废弃物作为改良剂修复盐渍化土壤的方法，其特征在于：针对油菜种植，按秸秆亩均施用量0.4吨与壳聚糖溶液亩均施用量2.2吨的混合配比方式施用。
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