CN106190137A

CN106190137A - 一种盐碱地土壤改良剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN106190137A
Application number: CN201610015655.5A
Authority: CN
Inventors: 王冲; 解永进; 王福友
Original assignee: China Agricultural University
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2036-01-11
Also published as: CN106190137B

Abstract

本发明涉及一种盐碱地土壤改良剂，以重量份计包括以下组分：化学肥料1-15份，蚯蚓粪10-150份，腐殖酸5-60份，石膏50-650份，混合菌剂0.01-0.3份。本发明盐碱地土壤改良剂特别适用于滨海中度盐碱地土壤；施用量为3000-4000kg/hm²。采用本发明土壤改良剂处理后的盐碱土，其pH值可以降低0.11以上，土壤有机质含量提高6.5-12.3％，农作物可以增收13.8-39.9％。

Description

一种盐碱地土壤改良剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及盐碱地土壤改良技术领域，具体涉及一种盐碱地土壤改良剂及其制备方法和应用。

背景技术

盐碱土是在多种自然环境因素和人为活动因素的共同作用下，使得盐碱成分在土体中开始出现累积，盐类和碱类等成分直接参与土壤的形成过程，从而使土壤具有盐化层或碱化层，使土壤中含有大量可溶盐类，从而形成不利于作物正常生长的土壤。土壤的盐碱化问题以及由于人为因素引起的土壤次生盐碱化问题已经在全球普遍存在，给人类的长期发展和农业可持续发展带来很大的威胁。根据联合国粮农组织(FAO)及联合国教科文组织(UNESCO)的统计资料显示，目前全世界盐渍土的面积总和大约有9.55×10⁸hm²，而且每年呈增长趋势。我国盐碱地总面积大约有3600×10⁴hm²。由于我国人多地少，尤其是可耕地面积更少，对盐碱地的改良利用不但可以增加粮食产量，缓解粮食危机，而且可以改善生态环境，提高人们的生活质量。在农业生产中，盐碱化土壤多是低产土壤和不适宜生产的土壤，但有的盐碱地分布区多地势平坦、土层深厚并且灌溉方便。因此，盐碱土又是一种开发利用潜力巨大的土地资源。

近年来，国内外在研究盐碱地改良方面做了大量的研究工作。在物理、化学改良以及耐盐植物等研究取得了很多的成效，但是这些改良措施均有一定的缺陷。根据改良措施的性质，对盐碱地改良方法主要包括物理措施(工程及灌溉措施等)、化学措施(添加化学改良剂)、生物措施(主要是耐盐品种的培育及筛选)以及施用有机改良物料等，但是这些改良措施具有一定的缺陷。物理改良措施主要是通过兴修农田水利措施，如竖孔排盐技术，暗管排盐排水技术，都起到了一定的效果，但不管是竖孔还是铺设暗管所需要的工程量都比较大，且一旦出现问题维修难度大，耗资较大，不利于盐碱地改良的长期发展。利用化学方法改良盐碱地，主要是去除土壤中的可溶性盐基离子和土壤交换钠，同时通过降低土壤pH和降低碱化度来进行改良。Rhoades等指出，在碱化土壤上需要加入含钙物质来置换土壤胶体表面吸附的钠或采用加酸或酸性物质来降低土壤的pH的方法可达到改良效果，然而化学方法中施用的物质多为工业副产品。因此，化学物质的施用可能带入许多对土壤健康有害的物质，如重金属，可持续有机污染物，且对它们的评价效益较少、同时它需求量大，容易造成二次污染，对土壤质量存在潜在的危害。生物方法改良盐碱地，主要是通过耐盐植物的筛选和培育，同时研究植物的耐盐机制，期望通过分子生物学手段能在提高植物抗盐碱性方面有所突破。但是，因为耐盐植物的选育周期长，品种有限，无法满足农业生产的需要，从而限制了生物方法改良盐碱地的发展。大量研究结果表明，施用有机物料对改良盐碱土也具有较好的效果。盐碱地添加有机物料后，能明显降低土壤pH值、碱化度和土壤容重，提高土壤有机质含量和土壤酶活性以及土壤孔隙度，改变了盐碱地不良的物理化学性质。有机物料的施用还可以提高土壤菌根真菌对植被的侵染，从而提高植物的耐盐碱能力，促进植物的生长。

发明内容

为解决所述技术问题，本发明通过向土壤中添加土壤改良物质，调控土壤的生物肥力，改善盐碱土壤对作物生长不利的各种物理、化学和生物学性状，从而达到改良盐碱土壤的目的。

为了达到发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种盐碱地土壤改良剂，其组分包括化学肥料，蚯蚓粪，腐殖酸，石膏，混合菌剂。

优选地，所述盐碱地土壤改良剂，以重量份计包括以下组分：化学肥料1-15份，蚯蚓粪10-150份，腐殖酸5-60份，石膏50-650份，混合菌剂0.01-0.3份；其中，每克所述混合菌剂中含有不低于10.5亿cfu的微生物菌；所述混合菌剂中枯草芽孢杆菌和酿酒酵母菌的有效活菌数比例为8-10:0.5-1。

进一步优选地，所述盐碱地土壤改良剂，以重量份计包括以下组分：化学肥料2.0-10份，蚯蚓粪25-120份，腐殖酸8-51份，石膏100-500份，混合菌剂0.05-0.25份。

优选地，所述化学肥料包括尿素、过磷酸钙、硫酸钾等中的一种或几种；进一步优选地，所述化学肥料包括尿素和硫酸钾，二者重量比例为1.7∶1。

进一步优选地，所述盐碱地土壤改良剂，以重量份计包括以下组分：化学肥料2.5-3.0份(其中所述化学肥料中尿素、硫酸钾的重量比例为1.7∶1)，蚯蚓粪30-35份，腐殖酸10-15份，石膏120-150份，混合菌剂0.08-0.12份；其中每克所述混合菌剂中含有不低于10.5亿cfu的微生物菌，混合菌剂中枯草芽孢杆菌和酿酒酵母菌的有效活菌数比例为10:0.5。

较佳地，所述盐碱地土壤改良剂，以重量份计包括以下组分：化学肥料2.7份(其中包括尿素1.7份，过硫酸钾1份)，蚯蚓粪32.6份，腐殖酸13.1份，石膏131份，混合菌剂0.1份；其中每克所述混合菌剂中含有不低于10.5亿cfu的微生物菌，混合菌剂中枯草芽孢杆菌和酿酒酵母菌的有效活菌数比例为10:0.5。

本发明还提供上述盐碱地土壤改良剂的制备方法，包括将各原料按配比按现有技术常规方法混合而成。

本发明还包括上述盐碱地土壤改良剂在盐碱地土壤改良方面的应用。

本发明所述盐碱地土壤改良剂特别适用于滨海中度盐碱地土壤。

优选地，上述盐碱地土壤改良剂施用量为3000-4000kg/hm²。

本发明所述重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。

蚯蚓粪含有多种有益微生物及植物生长调节物质，能够改良土壤物理结构、具有调控土壤生物区系的功能，同时能够抑制返盐等。腐殖酸是一类芳香稠环聚合程度不同的含杂环有机化合物，能够提高土壤有机质含量，它可以用作为土壤改良剂、肥料增效剂、植物生长调节剂和抗旱剂，对作物根系的生长有较好的促进作用。石膏能置换掉土壤颗粒表面吸附的交换性钠，从而降低土壤的碱化度和pH值以及土壤容重，提高土壤中有效磷和交换性钙的含量。

本发明有益效果在于：蚯蚓粪以及蚯蚓粪与其他改良物质的组合，起到了一个综合的作用，共同发挥作用，改变了土壤的物理、化学以及生物学性质，提高了土壤中可利用养分的含量，土壤中微生物量能够提高80％，为农作物(如玉米)的生长提供一个良好的生长微环境，同时改变了农作物(如玉米)根系的形态特征，进而提高了农作物(如玉米)对养分的吸收量和对盐碱的抗胁迫能力，增加了农作物(如玉米)生物量。

采用本发明土壤改良剂处理后的盐碱土，其pH值可以降低0.11以上，土壤有机质含量提高6.5-12.3％，农作物可以增收13.8-39.9％。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。

以下实施例所用

化学肥料由史丹利化肥股份有限公司提供。

复合菌剂由北京沃土天地生物科技股份有限公司提供，每克所述混合菌剂中含有不低于10.5亿cfu的微生物菌，其中枯草芽孢杆菌和酿酒酵母菌的有效活菌数比例为10:0.5。

腐殖酸由烟台新华测土配肥有限公司提供。腐殖酸中全量N、P₂O₅、K₂O分别为0.49％、0.39％、0.10％。

蚯蚓粪由山东省晟康生物科技有限公司提供。蚯蚓粪中全量N、P₂O₅、K₂O分别0.80％、1.10％、0.60％。

石膏由上海宛道实业有限公司提供。

实施例1

一种盐碱地土壤改良剂，包括化学肥料10份(其中包括尿素、过磷酸钙、硫酸钾)，蚯蚓粪120份，腐殖酸51份，石膏500份，混合菌剂0.25份。按配比取上述原料，按现有技术常规方法混合而成。

实施例2

一种盐碱地土壤改良剂，包括化学肥料1份(其中包括尿素、过磷酸钙、硫酸钾)，蚯蚓粪10份，腐殖酸5份，石膏50份，混合菌剂0.01份。按配比取上述原料，按现有技术常规方法混合而成。

实施例3

一种盐碱地土壤改良剂，包括化学肥料3.6份(其中包括尿素和过硫酸钾，二者重量比例为1.7∶1)，蚯蚓粪42.5份，腐殖酸17份，石膏170份，混合菌剂0.085份。按配比取上述原料，按现有技术常规方法混合而成。

实施例4

一种盐碱地土壤改良剂，包括化学肥料15份(其中包括尿素和过硫酸钾，二者重量比例为1.7∶1)，蚯蚓粪150份，腐殖酸60份，石膏650份，混合菌剂0.3份。按配比取上述原料，按现有技术常规方法混合而成。

实施例5

一种盐碱地土壤改良剂，包括化学肥料2.7份(其中包括尿素1.7份，过硫酸钾1份)，蚯蚓粪32.6份，腐殖酸13.1份，石膏131份，混合菌剂0.1份。按配比取上述原料，按现有技术常规方法混合而成。

实施例6

一种盐碱地土壤改良剂，包括化学肥料2.5份(其中包括尿素和过硫酸钾，二者重量比例为1.7∶1)，蚯蚓粪30份，腐殖酸10份，石膏120份，混合菌剂0.08份。

实施例7

一种盐碱地土壤改良剂，包括化学肥料3.0份(其中包括尿素和过硫酸钾，二者重量比例为1.7∶1)，蚯蚓粪35份，腐殖酸15份，石膏150份，混合菌剂0.12份。

实验例

实验目的：向滨海中度盐碱地土壤中添加蚯蚓粪，腐殖酸，石膏及其相互组合物料，并在添加有机物料盐碱地土壤上种植玉米。观察土壤的物理化学和生物学性质的变化以及玉米的生长状况。

实施过程在温室中以盆栽的方式进行，共5种添加方式，如下：

Ⅰ为单施化学肥料(代号CK)；

Ⅱ为化学肥料添加蚯蚓粪(代号VC)；

Ⅲ为化学肥料添加蚯蚓粪及腐殖酸(代号VC+HA)；

Ⅳ为化学肥料添加蚯蚓粪及石膏(代号VC+GY)；

Ⅴ为化学肥料添加蚯蚓粪、腐殖酸及石膏(代号V+H+G)。

按照等量施肥的原则，根据所添加腐殖酸、蚯蚓粪的养分含量折算成肥料用量并减少相应的肥料投入。其中，肥料用量按照N-P₂O₅-K₂O为125-45-90kg/hm²的田间玉米施用量，根据每盆土壤用量和试验处理内容折算其肥料用量，蚯蚓粪(3.75t/hm²)、腐殖酸(4.5t/hm²)和石膏(45t/hm²)均按大田的施用量，然后按植物营养盆栽配料计算方法计算每盆的肥料施用量，将每个处理所用肥料与土壤充分混合后分别装入同样大小的花盆内(盆高17cm、直径15cm，每盆装土1.7kg)。供试土壤为山东省滨州市沾化县冯家镇李家村冬枣地中度盐碱土。其中各处理所用肥料或改良剂重量比如下，

处理Ⅰ 尿素:过磷酸钙:硫酸钾＝1.6:1.7:1，总用量1.63g；

处理Ⅱ 尿素:过磷酸钙:硫酸钾:蚯蚓粪:混合菌剂＝1.7:0:1:32.6:0.1，总用量9.22g；

处理Ⅲ 尿素:过磷酸钙:硫酸钾:蚯蚓粪:腐殖酸:混合菌剂＝1.7:0:1:32.6:13.1:0.1，总用量12.93g；

处理Ⅳ 尿素:过磷酸钙:硫酸钾:蚯蚓粪:石膏:混合菌剂＝1.7:0:1:32.6:131:0.1，总用量43.22g；

处理Ⅴ 尿素:过磷酸钙:硫酸钾:蚯蚓粪:腐殖酸:石膏:混合菌剂＝1.7:0:1:32.6:13.1:131:0.1，总用量46.59g(即实施例5制备的盐碱地土壤改良剂)。

每种添加方式重复4次，共计20盆，随机排列。选择大小均匀、无病虫害的玉米种子(品种为郑单958)，用10％的双氧水消毒30min后，再用自来水冲洗2～3次，最后用蒸馏水清洗干净以备催芽。将催芽过的玉米按每盆2粒不接触播种到盆中，在幼苗二叶期时统一间苗并保持各处理幼苗长势基本一致。每天定时观察并及时统一浇水。在幼苗生长43天后进行收样，采用破坏性取样分别测定各盆玉米幼苗地上部、地下部的鲜重和干重；将各盆土壤分别过2mm筛后充分混匀，一部分土壤4℃保存，其余土壤风干待测试。

试验结果:

1、不同组分土壤改良剂对土壤化学性质的影响

表1不同组分土壤改良剂对土壤碱化度和交换性钠等的影响

注：不同小写字母表示P<0.05水平上差异显著；所有的数据均为四次重复的均值±标准误差。下同。

由表1可以得出，添加有石膏的处理比单施化学肥料(CK)处理能够显著减少土壤的交换钠含量，添加蚯蚓粪(VC)却未能减少交换钠含量，蚯蚓粪并添加腐殖酸处理(VC+HA)能够显著增加交换钠含量。VC的土壤阳离子交换量比CK增加了6.47％并且与VC+GY、V+H+G达到显著性差异。VC+GY、V+H+G的土壤碱化度比CK有显著性的降低，但是VC、VC+HA较CK没有显著差异，且VC+HA比CK有略微增强。只有VC+GY、V+H+G处理的土壤pH比CK显著降低。对于电导率，VC+HA、VC+GY和V+H+G都较CK有显著性的提高，只有蚯蚓粪(VC)没有提高土壤的电导率。因此，添加石膏显著降低了盐碱地交换性钠，碱化度和pH值等，明显改善了土壤的化学性质，为玉米的正常生长提供了，良好的化学条件。

2、不同组分土壤改良剂对土壤生物学性质的影响

表2不同组分土壤改良剂对土壤生物学性质的影响

由表2的结果我们可以看出，添加不同组分的土壤改良剂均能显著地提高土壤中微生物量C的含量，且VC+GY和V+H+G处理较CK提高量分别达到60.4％和79.9％。对于土壤中微生物量N的含量，不同组分改良剂较对照均有不同程度的提高，且VC+HA和V+H+G处理较CK有显著性的差异。对于脱氢酶和脲酶活性，添加不同的改良剂均能显著地提高两种酶的活性，且VC+GY处理在脱氢酶活性上保持最高水平，V+H+G处理在脲酶活性上保持最高水平。添加石膏的处理能够较对照显著地降低碱性磷酸酶活性，只有VC处理较CK能够提高碱性磷酸酶活性，且能提高9.1％。由此，添加蚯蚓粪能够为盐碱土壤中微生物提供一个良好的生存环境，不同程度的提高微生物的数量和活性。进而通过微生物的作用改善了土壤中与养分转化和吸收有关的各种土壤酶的活性，为农作物的生长提供了一个相对良好的微生物环境。

3、不同组分土壤改良剂对土壤养分性状的影响

表3不同改良物料对土壤养分性状的影响

由表3看出，VC+HA、VC+GY和V+H+G较CK处理在土壤铵态氮含量上都有显著性的提高，且分别能够提高62.2％、96.9％和63.3％；但是在硝态氮含量上，添加不同的物料处理均较单质元素肥料有不同程度的降低，且V+H+G有显著地降低。同样对于土壤有效磷，添加不同的物料处理均较单质元素肥料有不同程度的降低，且只有VC+GY处理没有达到显著性降低，其它三个均有显著性的降低。对于土壤速效钾，VC+GY和V+H+G处理较CK处理有显著性的降低。添加不同的改良物料均能不同程度的提高土壤有机质的含量，且VC、VC+HA和V+H+G有显著性的提高，对于土壤有机质的提高能够发挥较大的作用。从上列结果可以看出不同组分的土壤改良剂不同程度地提高了土壤速效养分含量，添加腐殖酸和蚯蚓粪均显著提高了土壤中有机质的含量。

4、不同组分土壤改良剂对玉米幼苗生长及养分吸收的影响

4.1不同组分土壤改良剂对玉米幼苗生物量及根系生长的影响

表4不同组分土壤改良剂对玉米幼苗生物量及根系生长的影响

由表4看出，添加蚯蚓粪以及蚯蚓粪与腐殖酸混合处理的玉米幼苗地上部干重比单施化学肥料的处理显著增大(P<0.05)，分别增加了44.8％和33.6％，且VC处理的干重最大，虽然V+H+G也较对照有一定的提高但没有达到显著性差异。地下部干重相对于单施化学肥料的处理VC、VC+GY和V+H+G都有不同程度的提高，但是只有V+H+G与CK能达到显著性差异且增加了37.6％。在根系指标方面，VC+GY和V+H+G处理相对于单施化学肥料处理在根长、根表面积和根体积方面都有显著性的增加；添加蚯蚓粪(VC)只在根表面积和根体积较CK有显著性的提高；但是VC+HA却较CK在根系指标上都有显著性的降低。

4.2不同改良物料对玉米养分吸收的影响

表5不同组分土壤改良剂对玉米养分吸收的影响

由表5看出，添加蚯蚓粪以及蚯蚓粪与腐殖酸混合处理的玉米幼苗地上部不管是在吸氮量、吸磷量还是吸钾量都比单施化学肥料的处理显著增大(P<0.05)，分别增加了37.2％和32.3％；但是VC+GY相对于CK处理在吸氮量和吸磷量上达到显著性降低；V+H+G处理较CK处理在吸磷量和吸钾量都有不同程度的提高，且在吸钾量上达到显著性的差异。对于地下部的养分吸收，蚯蚓粪以及蚯蚓粪与腐殖酸混合处理均未能较对照有提高，且VC+HA处于吸收的最低水平。在地下部吸磷量V+H+G处理较CK处理有显著的提高，增加了25％；在地下部吸钾量，VC+GY和V+H+G较CK处理都有不同程度的提高，且VC+GY达到显著性差异。

由上可以看出，土壤中添加蚯蚓粪及蚯蚓粪与石膏和腐殖酸的组合改善了玉米的根系形态，提高了根系对土壤养分的吸收能力，从而提高了玉米地上部和地下部生物量。

结论：

在滨海中度盐碱地投入相同的养分条件下，通过施用化学肥料并添加蚯蚓粪、以及蚯蚓粪与腐殖酸、石膏相结合作为改良剂能够明显改良盐碱地土壤。土壤中添加石膏，显著降低了盐碱地土壤中交换性钠，碱化度和pH值等，明显改善了土壤的化学性质；添加腐殖酸，明显提高了土壤中有机质含量，改善了土壤的物理性状。盐碱地土壤中添加蚯蚓粪后，有机质含量显著提高，为土壤微生物提供了一个良好的生存环境，从而提高了土壤中微生物数量和活性，并通过微生物的作用改善了土壤中与养分转化和吸收有关的各种土壤酶的活性，为农作物的生长提供了一个相对良好的微生物环境。

蚯蚓粪以及蚯蚓粪与其他改良物质的组合，起到了一个综合的作用，共同发挥作用，改变了土壤的物理、化学以及生物学性质，提高了土壤中可利用养分的含量，同时改变了玉米根系的形态特征，进而提高了玉米对养分的吸收量和对盐碱的抗胁迫能力，增加了玉米生物量。因此，添加蚯蚓粪以及蚯蚓粪与其他改良物质的组合能够改良滨海盐碱地，对作物生长有一定的提高作用，具有较为广阔的应用前景。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种盐碱地土壤改良剂，其特征在于，以重量份计包括以下组分：化学肥料1-15份，蚯蚓粪10-150份，腐殖酸5-60份，石膏50-650份，混合菌剂0.01-0.3份；其中，每克所述混合菌剂中含有不低于10.5亿cfu的微生物菌；所述混合菌剂中枯草芽孢杆菌和酿酒酵母菌的有效活菌数比例为8-10:0.5-1。

2.根据权利要求1所述的盐碱地土壤改良剂，其特征在于，以重量份计包括以下组分：化学肥料2.0-10份，蚯蚓粪25-120份，腐殖酸8-51份，石膏100-500份，混合菌剂0.05-0.25份。

3.根据权利要求1或2所述的盐碱地土壤改良剂，其特征在于，所述化学肥料包括尿素、过磷酸钙、硫酸钾中的一种或几种；优选地，所述化学肥料包括尿素和硫酸钾，二者重量比例为1.7∶1。

4.根据权利要求1所述的盐碱地土壤改良剂，其特征在于，以重量份计包括以下组分：化学肥料2.5-3.0份，所述化学肥料中尿素、硫酸钾的重量比例为1.7∶1，蚯蚓粪30-35份，腐殖酸10-15份，石膏120-150份，混合菌剂0.08-0.12份；其中每克所述混合菌剂中含有不低于10.5亿cfu的微生物菌，混合菌剂中枯草芽孢杆菌和酿酒酵母菌的有效活菌数比例为10:0.5。

5.根据权利要求4所述的盐碱地土壤改良剂，其特征在于，以重量份计包括以下组分：化学肥料2.7份，蚯蚓粪32.6份，腐殖酸13.1份，石膏131份，混合菌剂0.1份。

6.权利要求1-5任一项所述盐碱地土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括将各原料按配比混合而成。

7.权利要求1-5任一项所述的土壤改良剂在盐碱地土壤改良方面的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述盐碱地土壤为滨海中度盐碱地土壤。

9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于，所述盐碱地土壤改良剂的施用量为3000-4000kg/hm²。