CN104262052B

CN104262052B - 一种增钾型酸性土壤改良剂及其制备方法

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Publication number: CN104262052B
Application number: CN201410502146.6A
Authority: CN
Inventors: 李强; 张毅; 周冀衡; 陈丽鹃
Original assignee: Hunan Agricultural University
Current assignee: Hunan Agricultural University
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: CN104262052A

Abstract

本发明公开了一种增钾型酸性土壤改良剂及其制备方法。所述酸性土壤改良剂由废弃烟叶燃灰、碳化烤烟秸秆、碳化玉米秸秆、硅钾肥、膨润土组成，经粉碎、混合、造粒制成。其组分的质量百分比为：废弃烟叶燃灰5‑15％，碳化烤烟秸秆30‑40％，碳化玉米秸秆25‑35％，硅钾肥10‑20％，膨润土5‑10％。该酸性土壤改良剂可显著提高土壤pH值，可补充钾、钙、镁等土壤营养元素，可显著促进作物生长，提高作物产量。

Description

一种增钾型酸性土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业土壤技术领域，更具体涉及一种增钾型酸性土壤改良剂及其制备方法。

背景技术

酸性土壤是低pH值土壤的总称，它包括红壤、砖红壤、黄壤、赤红壤和灰化土等。酸性土壤地区降水充沛，淋溶作用强烈，盐基饱和度较低，酸度较高。我国的酸性土壤主要分布在长江以南的广大热带和亚热带地区和云贵川等地区，面积约为2.04×10⁸hm²，大部分土壤的pH值小于5.5，其中很大一部分小于5.0，甚至是4.5，近年来酸雨沉降、铵态氮肥大量使用等导致土壤呈急剧酸化的趋势，酸性土壤面积还在扩大，土壤酸度还在持续升高。已成为制约中国农业可持续发展的主要问题之一。

酸性土壤和土壤酸化对农业生产的不利影响主要表现在以下几个方面，第一是氢离子直接毒害，当pH值小于4时，对植物生长会产生直接的毒害作用，导致根的数量减少而且根变短、变粗，严重时造成根尖死亡。地上部分在根系严重受损后，植株生长即受到抑制，最后叶片枯萎直至死亡。其二是铝毒害，无论是水田还是旱田，酸性土壤上的铝毒现象都很普遍，根系是受铝毒危害最敏感的部位，当土壤溶液中可溶性铝离子的浓度超过一定限度时，就会出现铝中毒症状：根系生长明显受阻，根短小，出现畸形卷曲，脆弱易断，紧随其后植株地上部生长受到抑制；其三是锰毒害，酸性土壤上，植物锰中毒症状首先出现在地上部，表现为叶片失绿，嫩叶变黄，严重时出现坏死斑点。锰中毒的老叶常出现有黑色斑点，通过切片观察和成分分析，证明这是二氧化锰的沉淀；其四，在酸性土壤上，土壤养分的有效性降低，如N、P、K、Ca、Mg和Mo的有效性都大为降低，pH6.5左右时各种养分的有效性均较高，适合多种作物生长。

目前，施用石灰是改良酸性土壤和消除铝毒的较为有效和常用的方法，但是大量或长期施用石灰不但会引起土壤板结，而且大量钙元素的加入会造成对镁、钾元素的拮抗，从而引起土壤钙、钾、镁3种元素的平衡失调而导致减产。在酸性土壤过多地施用石灰还可能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。此外，工业废弃物及矿物质在酸性土壤改良上的应用也有大量报道，如碱渣、粉煤灰、白云石粉等，均可以改良酸性土壤，但也存在一些不足，如碱渣和粉煤灰含有一定比例的重金属元素，存在一定的环境风险和健康隐患，白云石粉因其含有大量钙、镁元素，长期施用对土壤钾素也会产生拮抗作用，影响钾素有效性。

烟区烤烟生产中产生大量烤烟秸秆、废弃烟叶，烟杈、烟花等，常堆放在田间地头，或简单焚烧，既造成环境污染，又未实现农业废弃物的资源化利用，与“两型社会”建设相悖；硅钾肥是一种枸溶性缓效钾肥，呈碱性，对土壤酸性有一定的中和能力。经检索，未发现以玉米及烤烟生产中的废弃物、硅钾肥为主要原料生产酸性土壤改良剂的报道。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题就是改良酸性土壤，提高酸性土壤的pH值，利用烤烟秸秆、废弃烟叶和玉米秸秆等农业废弃物以及廉价的硅钾肥制备一种增钾型酸性土壤改良剂，并提供其制备方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种增钾型酸性土壤改良剂，该酸性土壤改良剂组分的质量百分比为：废弃烟叶燃灰5-15％，碳化烤烟秸秆30-40％，碳化玉米秸秆25-35％，硅钾肥10-20％，膨润土5-10％。

优选地，所述增钾型酸性土壤改良剂组分的质量百分比为：废弃烟叶燃灰10％，碳化烤烟秸秆35％，碳化玉米秸秆32％，硅钾肥15％，膨润土8％。

优选地，所述废弃烟叶燃灰的pH值为10-12，其中含钾15-20％，含钙12-18％，含镁3-8％。

本发明还提供了一种增钾型酸性土壤改良剂的制备方法，该方法包括：收集烤烟底脚叶、打顶烟花、烟杈、烟叶结构优化后产生的顶叶和下部叶，经晒干后，在燃烧池低温燃烧后获得废弃烟叶燃灰；烤烟采收完毕后，砍取烟株茎秆，经充分晒干后，在窑中缺氧的环境下进行阴燃碳化，将产物粉碎、过100目筛得到碳化烤烟秸秆；玉米采收完毕后，砍取玉米茎秆，经充分晒干后，在窑中缺氧的环境下进行阴燃碳化，将产物粉碎、过100目筛得到碳化玉米秸秆；选取枸溶性钾含量为8％的硅钾肥，粉碎、过100目筛；粉碎膨润土，并过100目筛；按照上述的组分质量百分比称取，均匀混合，用圆盘造粒机制成直径2-5mm的颗粒，干燥后得到所述的增钾型酸性土壤改良剂。

(三)有益效果

本发明将烤烟废弃物低温燃烧制成燃灰，该燃灰呈碱性，富含钾、钙、镁等矿质元素，施用后可提高土壤pH值，补充土壤矿质营养，提高土壤肥力，同时减少了废弃物污染；通过高温缺氧碳化，将烤烟秸秆和玉米秸秆制成碳化秸秆，可以改善土壤物理特性，为土壤有益微生物提高良好的生长环境；硅钾肥为缓效钾肥，并呈弱碱性，可在土壤中缓慢释放钾素和改良酸性土壤。在酸性土壤上施用该酸性土壤改良剂，可以提高土壤pH值，增加土壤钾素，作物生长旺盛，产量得到显著提高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

本发明针对现有技术的不足，提供一种以烤烟秸秆、废弃烟叶和玉米秸秆等农业废弃物，以及廉价的硅钾肥为主要原料的增钾型酸性土壤改良剂及其制备方法。本发明采用烟叶燃灰补充土壤钾、钙、镁等矿质元素，同时利用烟叶燃灰的碱性中和土壤酸性；采用硅钾肥碱性和钾素的缓释性，中和土壤酸性并供应土壤钾素；利用碳化秸秆的多孔的特性，可以促进有益菌种类和数量的增加。利用此方法不仅实现了农业生产中废弃物无害化处理和资源化利用，而且在一定程度上实现了土壤改良剂生产原料的本地化，既节约成本，又保护环境。

本发明酸性土壤改良剂包含废弃烟叶、烟杈和烟花的燃灰，简称废弃烟叶燃灰，碳化烤烟秸秆、碳化玉米秸秆，硅钾肥，膨润土，将各组分混合均匀，造粒而成。该酸性土壤改良剂组分的质量百分比为：废弃烟叶燃灰5-15％，碳化烤烟秸秆30-40％，碳化玉米秸秆25-35％，硅钾肥10-20％，膨润土5-10％。优选的各组分的质量百分比为：废弃烟叶燃灰10％，碳化烤烟秸秆35％，碳化玉米秸秆32％，硅钾肥15％，膨润土8％。

本发明所述各项组分如下：

所述废弃烟叶燃灰为：烤烟底脚叶、打顶烟花、烟杈、烟叶等级结构优化后产生的顶叶和下部叶，经晒干后，进行低温燃烧，采取喷水法控制燃烧过程和燃烧温度，即在燃烧过程中出现明火时，喷淋少量清水使其保持阴燃状态，确保制备燃灰为黑灰色；

所述碳化烤烟秸秆为：烤烟采收完毕后，砍取烟株茎秆，经充分晒干后，在缺氧的环境下阴燃碳化、粉碎、过筛制成；

所述碳化玉米秸秆为：玉米采收完毕后，砍取玉米茎秆，经充分晒干后，在缺氧的环境下阴燃碳化、粉碎、过筛制成。

所述硅钾肥为：平顶山市长丰硅钾肥厂生产，枸溶性钾含量为8％；

所述膨润土为：市场购买，并粉碎过筛。

本发明增钾型酸性土壤改良剂的制备：

收集烤烟底脚叶、打顶烟花、烟杈、烟叶结构优化产生的顶叶和下部叶，经晒干后，在燃烧池低温燃烧后获得残留物，pH值为10-12，含有钾、钙、镁、磷、硼、锌等多种营养元素，特别是钾、钙、镁含量较高，含钾15-20％，含钙12-18％，含镁3-8％。

烤烟采收完毕后，砍取烟株茎秆，切成5-8cm小段，经充分晒干后，在自制土窑中缺氧的环境下进行阴燃碳化，碳化完全后，经冷却、粉碎、过100目筛即制的碳化烤烟秸秆。

玉米采收完毕后，砍取玉米茎秆，切成5-8cm小段，经充分晒干后，在自制土窑中缺氧的环境下进行阴燃碳化，碳化完全后，经冷却、粉碎、过100目筛即制得碳化玉米秸秆。

将膨润土粉碎、过100目筛；

按质量组分称取：废弃烟叶燃灰100kg、碳化烤烟秸秆350kg、碳化玉米秸秆320kg、硅钾肥150kg、膨润土80kg混合均匀，用圆盘造粒机制成直径2-5mm左右的颗粒，干燥即成酸性土壤改良剂成品。

本发明增钾型酸性土壤改良剂进行烤烟种植应用效果试验：

试验在云南省马龙县开展，试验田块土壤为酸性红壤，土壤pH值4.36，有机质30.72g/kg，速效钾72.65mg/kg。品种选择当地常用品种云烟87。试验设3个处理：(1)按照当地常规方法种植烤烟，不施增钾型酸性土壤改良剂(CK)；(2)基施增钾型酸性土壤改良剂900kg/hm²；(3)基施增钾型酸性土壤改良剂1500kg/hm²。采用随机区组设计，小区面积30m²，株行距为0.5m*1.2m，每个小区植烟50株左右，试验设3次重复，计9个小区。增钾型酸性土壤改良剂施用方法如下，在前茬收获后进行翻耕，将该增钾型酸性土壤改良剂均匀撒施在翻耕后的土壤表面，随即进行浅耙，并起垄。烤烟成熟后，按常规技术进行采收烘烤，统计产量、上等烟比例、均价等产量指标，选取中部叶测定烟叶钾含量；采收结束后取土壤，测定土壤pH值和速效钾含量。

表1增钾型酸性土壤改良剂对烤烟产量、品质及土壤性状的影响

由表1可知，不同用量的增钾型酸性土壤改良剂在烤烟上施用后，烟叶产量、质量以及土壤性状均有不同程度的增加或改善，其中土壤pH值分别提高了0.21和0.36个单位，土壤速效钾含量分别提高了7.57％和14.68％，烟叶钾含量提高了8.87％和15.76％。

以上结果表明，施用增钾型酸性土壤改良剂可提高烤烟钾含量和产质量，实现改良酸性土壤，补充土壤速效钾的目的，经济效益和生态效益良好，具有较大的推广价值。

本发明增钾型酸性土壤改良剂在玉米种植上的应用效果

试验在云南省马龙县开展，试验田块土壤为酸性紫色土，土壤pH值4.59，有机质25.51g/kg，速效钾77.61mg/kg。试验品种为云瑞47。试验设3个处理：(1)按照当地常规方法种植玉米，不施增钾型酸性土壤改良剂(CK)；(2)基施增钾型酸性土壤改良剂600kg/hm²；(3)基施增钾型酸性土壤改良剂900kg/hm²。采用随机区组设计，小区面积20m²，株行距为0.6m*0.35m，试验设3次重复，计9个小区。增钾型酸性土壤改良剂施用方法如下，在前茬收获后将该增钾型酸性土壤改良剂均匀撒施在土壤表面，随即进行浅耕。玉米收获后，脱粒计产，收获结束后取土壤，测定土壤pH值和速效钾含量。

由表2可知，不同用量的增钾型酸性土壤改良剂在玉米上施用后，玉米产量和土壤性状均有不同程度的增加或改善，其中土壤pH值分别提高了0.23和0.58个单位，土壤速效钾含量分别提高了9.33％和17.70％，玉米产量提高了6.16％和13.22％。

以上结果表明，施用增钾型酸性土壤改良剂可提高玉米产量，并可以调理土壤pH值和补充土壤速效钾，经济效益和生态效益良好，具有较大的推广价值。

表2增钾型酸性土壤改良剂对玉米产量及土壤性状的影响

综上所述，本发明利用的主要原料烤烟秸秆、烟杈、烟花、不适烟叶和玉米秸秆是烟区常见的农业废弃物，目前利用率较低。如烟花、烟杈、烟秆等经常随意丢弃在田间地头，废弃物携带的病毒、病菌降雨后随水流淌导致灌溉水源污染和田块土壤污染，加重作物病害特别是烤烟病害；玉米秸秆则常常在烟田集中焚烧，容易造成空气污染。本发明提供了一种利用烤烟和玉米生产中废弃物的实用技术，不仅解决了烤烟和玉米废弃物污染环境的问题，将其制成增钾型酸性土壤改良剂，可以提高酸性土壤的pH值，并给土壤增加了钾素和其他多种矿质元素，实现了农业废弃物的资源化利用，创造了良好的经济效益和生态效益，具有十分广阔的市场前景。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种增钾型酸性土壤改良剂，其特征在于，该酸性土壤改良剂组分的质量百分比为：废弃烟叶燃灰5-15％，碳化烤烟秸秆30-40％，碳化玉米秸秆25-35％，硅钾肥10-20％，膨润土5-10％；

所述废弃烟叶燃灰的pH值为10-12，其中含钾15-20％，含钙12-18％，含镁3-8％；

所述废弃烟叶燃灰为：烤烟底脚叶、打顶烟花、烟杈、烟叶等级结构优化后产生的顶叶和下部叶，经晒干后，进行低温阴燃，采取喷水法控制燃烧过程和燃烧温度，即在阴燃过程中出现明火时，喷淋少量清水使其保持阴燃状态，确保制备燃灰为黑灰色；

2.根据权利要求1的增钾型酸性土壤改良剂，其特征在于，所述酸性土壤改良剂组分的质量百分比为：废弃烟叶燃灰10％，碳化烤烟秸秆35％，碳化玉米秸秆32％，硅钾肥15％，膨润土8％。

3.根据权利要求1的增钾型酸性土壤改良剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：收集烤烟底脚叶、打顶烟花、烟杈、烟叶等级结构优化后产生的顶叶和下部叶，经晒干后，在燃烧池低温燃烧后获得废弃烟叶燃灰；烤烟采收完毕后，砍取烟株茎秆，经充分晒干后，在窑中缺氧的环境下进行阴燃碳化，将产物粉碎、过100目筛得到碳化烤烟秸秆；玉米采收完毕后，砍取玉米茎秆，经充分晒干后，在窑中缺氧的环境下进行阴燃碳化，将产物粉碎、过100目筛得到碳化玉米秸秆；选取枸溶性钾含量为8％的硅钾肥，粉碎、过100目筛；粉碎膨润土，并过100目筛；按照上述的组分质量百分比称取，均匀混合，用圆盘造粒机制成直径为2-5mm的颗粒，干燥后得到所述增钾型酸性土壤改良剂。