CN108484309A - 一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料，该药剂的配方由一定比例的纳米碳粉、油页岩、风化煤、石灰石、沸石、蛭石、赤泥、磷石膏、聚丙烯酸钾、腐殖酸钾、侧孢芽孢杆菌，棕色固氮菌、米曲霉、泾阳链霉菌、甲壳素、钙镁磷肥。本发明可以对酸性水稻土进行改良，提高土壤pH值，增加土壤结构稳定性，降低土壤重金属的溶出，提升土壤中营养元素含量，对水稻的生长和增产起到促进作用，为广泛的改良南方酸性水稻土打下基础，具有广阔的应用前景。

Description

一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料

技术领域

本发明涉及农业科学技术领域，特别涉及一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料。

背景技术

土壤酸化是指土壤接受输入其中的H⁺后，一方面H⁺与土壤胶体上的盐基性阳离子发生交换反应从而而被吸附在土粒表面，被交换下来的盐基性阳离子进而随渗漏水淋失；另一方面，土粒表面的H+会自发地和矿物晶格表面的铝发生反应，迅速转化为交换性铝。由于土壤酸化是土壤风化成土过程中的一个重要方面，它将导致土壤pH值下降，形成酸性土壤后，影响土壤中生物的活性，改变土壤中养分的形态，降低养分的有效性，促使游离的锰、铝离子等有毒金属元素溶入土壤溶液中，从而对作物产生毒害作用。

土壤酸化的原因通常有为自然原因和人为原因，自然原因的土壤酸化过程十分缓慢，降低1个单位的pH在自然条件下至少要50100年时间。研究结果表明

主要有两大人为因素加速了土壤酸化，一个是大气污染造成的酸沉降，另一个则是农业生产造成的整个系统的不平衡。就全世界范围内而言，工业污染极大地加速了土壤酸化的进程，尤其是酸沉降导致的环境酸化，北美、西北欧和中国作为世界上最严重的三大酸雨区，这些地区土壤酸化趋势十分明显。而酸性土壤作为土壤中的一个类型，全世界范围内都存在酸性土壤，主要存在于热带、亚热带地区以及温带地区，我国的热带和亚热带地区，广泛分布着各种红色或黄色的酸性土壤，温带地区的酸性土壤主要分布在北欧、北美，以酸性灰化土为主。近几十年来，我国工业快速发展，大量酸性气体排入空气中，酸沉降使得环境受到巨大压力，造成我国南方地区的酸沉降的频率和强度都明显增加。欧洲和北美一直是世界上的两大酸雨区，中国南方的红黄壤地区成为了继这两大酸雨区后的世界第3大酸雨区，目前，我国长江以南广泛地分布着大面积的酸性土壤，主要集中在浙江、福建、江西、广东、云南、广西、海南和贵州等南方省份，总面积约2亿hm²，大部分酸性土壤的pH值小于5.5，其中很大一部分小于5.0，甚至更低，随着我国社会经济的进一步发展，我国酸性土壤面积和酸化程度还有进一步增加的趋势。

我国长江以南地区也是重要的水稻种植区域，高产水稻的土壤多为微酸性到中性(pH值6.0～7.0)，pH值小于5.5的土壤可使得水稻植株生长发育不良，导致减产甚至绝收，所以土壤酸化对水稻种植的影响也越来越大。

长久以来由于固有的观念影响，科学家们大多关注酸雨对土壤的影响，而新的发现却暴露了施用含氮化肥的一个严重的缺陷:它使得土壤的酸度显著增加，而这又会在长时间后降低它们的支持生命的能力。从对过去20多年来的中国农田土壤pH值变化的研究中发现，高达90％左右的农田土壤均发生不同程度的酸化现象，土壤pH值平均下降约0.5个单位，相当于土壤酸量在原有基础上增加了2.2倍。而土壤的pH值对植物生长至关重要，因为大多数农作物都适应在中性或微酸土壤中生长，一旦土壤pH值下降(酸性增强)，所带来的病虫害将阻碍植物的生长，而强酸环境还会活化有毒金属的活性、加速有毒金属的滤出。

这些情况表明我国在对酸性土壤的研究有待进一步的加强，尤其是对于已经酸化的土壤，需要采取有效的措施改良和治理。土壤酸化作为土壤退化的一个重要方面直接影响到土壤质量。近年来，酸雨沉降不断增加、铵态氮肥大量使用等各种不合理的人类活动导致土壤酸化加剧，耕地酸性土壤面积呈增长趋势。土壤的酸化直接影响着土壤的物理、化学及生物学特征，不仅造成土壤矿质营养元素大量流失、养分活性降低、土壤微生物活性受抑制、有毒重金属活化等危害，而且危害土壤和水体生态环境，已经严重制约了农业的可持续发展。因此，研究有效的酸性土壤改良剂，提高土壤质量，对于农业可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前稻田土壤酸化造成的矿物质营养元素大量流失、养分活性降低、土壤微生物活性受抑制、有毒重金属活化及危害土壤和水体生态环境的问题，本发明可起到显著提升土壤pH值，提高土壤养分，降低土壤中重金属含量，活化微生物的土壤改良作用。

为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：

一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料，包含如下重量份的组分：纳米碳粉1～10份、油页岩5～15份、风化煤10～20份、石灰石15～25份、沸石5～15份、蛭石20～40份、赤泥5～15份、磷石膏3～15份、聚丙烯酸钾10～20份、腐殖酸钾5～10份、棕色固氮菌菌剂10～30份、米曲霉菌剂30～60份、泾阳链霉菌菌剂40～70份、甲壳素2～8份、钙镁磷肥1～10份、高岭土10～30份。

优选地，一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料，包含如下重量份的组分：纳米碳粉6份、油页岩10份、风化煤15份、石灰石20份、沸石10份、蛭石30份、赤泥10份、磷石膏9份、聚丙烯酸钾15份、腐殖酸钾7.5份、棕色固氮菌菌剂20份、米曲霉菌剂45份、泾阳链霉菌55份、甲壳素5份、钙镁磷肥5份、高岭土20份。

优选地，所述油页岩为粉末状油页岩，粒径6目～16目，所述聚丙烯酸钾的平均分子量为150万～250万，所述蛭石的规格为6～10mm，所述沸石为粉末状沸石，粒径6目～18目，所述风化煤中腐殖酸含量为10～30％，所述磷石膏为脱硫磷石膏。

一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料的制备方法，具体制备方法如下：

(1)分别培养制备棕色固氮菌、米曲霉、泾阳链霉菌菌剂，将三种微生物菌剂与高岭土充分混合后作为微生物菌剂备用；

(2)精确称取其余各组分，将其余各组分投入农药混合机中，15～30rpm，混合5～20min；

(3)将微生物菌剂最后投入农药混合机中，15～30rpm,继续混合5～10min。

优选地，所述棕色固氮菌菌剂的制备方法为：

(1)富集培养，富集培养基配方如下：蔗糖15g,硫酸镁0.2g,磷酸二氢钾0.8g,氯化钠0.2g,碳酸钙1g，质量分数为11％的钼酸钠、硼酸、硫酸锰、硫酸亚铁(现配)水溶液各1mL，加水1000mL，调整pH值为6.4～7.1，分装灭菌备用。取3～5g土样用50mL水制成混浊液，吸取3mL悬浮液装入盛有50mL富集培养基的250mL三角瓶中，200rpm离心10min，28℃，培养3～5d后，换新鲜培养基继续培养，重复4～5次后，稀释分离；

(2)平板分离培养。在富集培养基中加入5％琼脂制成平板分离培养基，灭菌后，倒入无菌培养皿中备用，取富集培养后的培养液，稀释涂布于平板分离培养基，于28℃培养2d后，将生长较大的单菌落移入斜面；

(3)镜检，结晶紫染色后观察各种自生固氮菌的形态和大小；

(4)生化鉴定，利用微量凯氏定氮法测定固氮酶活性；

(5)筛选形态大小正常，固氮酶活性高的固氮菌株接种于步骤(1)中的培养基中28℃震荡培养48h，2000rpm，离心10min收集菌体，用无菌双蒸水洗涤三次后重悬，计数至1×10⁹/mL，此菌体悬液即为棕色固氮菌菌剂。

优选地，所述米曲霉菌剂的制备方法为：

(1)将保藏的菌种接种于PDA固体培养基斜面上，25～32℃培养72h，待菌种发育成熟后使用；

(2)将麸皮与面粉按9:1比例混合均匀后，按1:1的比例加入水，混合均匀后高压灭菌，晾至35℃备用；

(3)接种活化后的米曲霉菌种至步骤(1)中的培养物中，充分搅拌，32℃恒温培养72h。

(4)将发酵完成的培养物室温吹干，碾压成粉末状备用。

优选地，所述泾阳链霉菌菌剂的制备方法为：

(1)径阳链霉菌斜面培养基采用高氏一号培养基；径阳链霉菌固体发酵培养基:70％肥土和30％菜粕粉混匀，加水适量至培养基手握成团，掉地即散，用石灰水调pH值为7.2，培养基灭菌后备用；

(2)将保藏的ACCC 40056泾阳链霉菌菌种接种于斜面培养基上活化，室温培养72h；

(3)将一瓶新培养好的径阳链霉菌斜面上的孢子用灭菌竹签刮落，无菌水洗下，制成100mL孢子悬液，将抱子悬液全部接种到已灭菌的3kg固体发酵培养基上，混匀后在室温条件下进行固体发酵，培养72h，培养过程中每6h翻动培养基质一次，发酵完成后室温通风阴凉处保存。

本发明获得的有益效果：

本发明通过施用碱性改良剂以及改变改良剂施用方法等措施对酸性土壤的改良效果，可起到显著提升土壤pH值，提高土壤养分，降低土壤中重金属含量，活化微生物的土壤改良作用。以期减少土壤酸害，提高农作物的产量和农产品的质量，不仅在保障耕地质量和农产品安全生产以及保护环境方面具有一定的现实意义，同时也为进一步认识土壤酸化特征及其机理、改良剂的合理应用和深入研究等提供理论依据。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1：按如下方法配制土壤改良剂

土壤改良剂的组分为：

纳米碳粉6份、10目粉末状油页岩10份、腐殖酸含量为20％的风化煤15份、石灰石20份、12目粉末状沸石10份、8mm蛭石30份、赤泥10份、脱硫磷石膏9份、平均分子量为200万聚丙烯酸钾15份、腐殖酸钾7.5份、棕色固氮菌菌剂20份、米曲霉菌剂45份、泾阳链霉菌菌剂55份、甲壳素5份、钙镁磷肥5份、高岭土20份。

配制方法如下：

(1)棕色固氮菌菌剂的制备：

a)富集培养，富集培养基配方如下：蔗糖15g,硫酸镁0.2g,磷酸二氢钾0.8g,氯化钠0.2g,碳酸钙1g，质量分数为11％的钼酸钠、硼酸、硫酸锰、硫酸亚铁(现配)水溶液各1mL，加水1000mL，调整pH值为7.0，分装灭菌备用。取4g土样用50mL水制成混浊液，吸取3mL悬浮液装入盛有50mL富集培养基的250mL三角瓶中，200rpm离心10min，28℃，培养4d后，换新鲜培养基继续培养，重复4次后，稀释分离；

b)平板分离培养。在富集培养基中加入5％琼脂制成平板分离培养基，灭菌后，倒入无菌培养皿中备用，取富集培养后的培养液，稀释涂布于平板分离培养基，于28℃培养2d后，将生长较大的单菌落移入斜面；

c)镜检，结晶紫染色后观察各种自生固氮菌的形态和大小；

d)生化鉴定，利用微量凯氏定氮法测定固氮酶活性；

e)筛选形态大小正常，固氮酶活性高的固氮菌株接种于步骤(1)中的培养基中28℃震荡培养48h，2000rpm，离心10min收集菌体，用无菌双蒸水洗涤三次后重悬，计数至1×10⁹/mL，此菌体悬液即为棕色固氮菌菌剂。

(2)米曲霉菌剂的制备方法为：

(a)将保藏的菌种接种于PDA固体培养基斜面上，27℃培养72h，待菌种发育成熟后使用；

(b)将麸皮与面粉按9:1比例混合均匀后，按1:1的比例加入水，混合均匀后高压灭菌，晾至35℃备用；

(c)接种活化后的米曲霉菌种至步骤(1)中的培养物中，充分搅拌，32℃恒温培养72h。

(d)将发酵完成的培养物室温吹干，碾压成粉末状备用。

(3)所述泾阳链霉菌菌剂的制备方法为：

(a)径阳链霉菌斜面培养基采用高氏一号培养基；径阳链霉菌固体发酵培养基:70％肥土和30％菜粕粉混匀，加水适量至培养基手握成团，掉地即散，用石灰水调pH值为7.2，培养基灭菌后备用；

(b)将保藏的ACCC 40056泾阳链霉菌菌种接种于斜面培养基上活化，室温培养72h；

(c)将一瓶新培养好的径阳链霉菌斜面上的孢子用灭菌竹签刮落，无菌水洗下，制成100mL孢子悬液，将抱子悬液全部接种到已灭菌的3kg固体发酵培养基上，混匀后在室温条件下进行固体发酵，培养72h，培养过程中每6h翻动培养基质一次，发酵完成后室温通风阴凉处保存。

(4)将三种微生物菌剂与高岭土充分混合后作为微生物菌剂备用；

(5)精确称取其余各组分，将其余各组分投入农药混合机中，22rpm，混合13min；

(6)将微生物菌剂最后投入农药混合机中，22rpm,继续混合7min。

实施例2：按如下方法配制土壤改良剂

土壤改良剂的组分为：

纳米碳粉1份、6目粉末状油页岩5份、腐殖酸含量为10％的风化煤10份、石灰石15份、6目粉末状沸石5份、6mm蛭石20份、赤泥5份、脱硫磷石膏3份、平均分子量为150万聚丙烯酸钾10份、腐殖酸钾5份、棕色固氮菌菌剂10份、米曲霉菌剂30份、泾阳链霉菌菌剂40份、甲壳素2份、钙镁磷肥1份、高岭土10份。

配制方法如下：

(1)棕色固氮菌菌剂的制备：

a)富集培养，富集培养基配方如下：蔗糖15g,硫酸镁0.2g,磷酸二氢钾0.8g,氯化钠0.2g,碳酸钙1g，质量分数为11％的钼酸钠、硼酸、硫酸锰、硫酸亚铁(现配)水溶液各1mL，加水1000mL，调整pH值为6.4，分装灭菌备用。取3g土样用50mL水制成混浊液，吸取3mL悬浮液装入盛有50mL富集培养基的250mL三角瓶中，200rpm离心10min，28℃，培养3d后，换新鲜培养基继续培养，重复4次后，稀释分离；

b)平板分离培养。在富集培养基中加入5％琼脂制成平板分离培养基，灭菌后，倒入无菌培养皿中备用，取富集培养后的培养液，稀释涂布于平板分离培养基，于28℃培养2d后，将生长较大的单菌落移入斜面；

c)镜检，结晶紫染色后观察各种自生固氮菌的形态和大小；

d)生化鉴定，利用微量凯氏定氮法测定固氮酶活性；

e)筛选形态大小正常，固氮酶活性高的固氮菌株接种于步骤(1)中的培养基中28℃震荡培养48h，2000rpm，离心10min收集菌体，用无菌双蒸水洗涤三次后重悬，计数至1×10⁷/mL，此菌体悬液即为棕色固氮菌菌剂。

(2)米曲霉菌剂的制备方法为：

(a)将保藏的菌种接种于PDA固体培养基斜面上，25℃培养72h，待菌种发育成熟后使用；

(b)将麸皮与面粉按10:1比例混合均匀后，按1:1.5的比例加入水，混合均匀后高压灭菌，晾至32℃备用；

(c)接种活化后的米曲霉菌种至步骤(1)中的培养物中，充分搅拌，32℃恒温培养72h。

(d)将发酵完成的培养物室温吹干，碾压成粉末状备用。

(3)所述泾阳链霉菌菌剂的制备方法为：

(a)径阳链霉菌斜面培养基采用高氏一号培养基；径阳链霉菌固体发酵培养基:80％肥土和20％菜粕粉混匀，加水适量至培养基手握成团，掉地即散，用石灰水调pH值为7.2，培养基灭菌后备用；

(b)将保藏的ACCC 40056泾阳链霉菌菌种接种于斜面培养基上活化，室温培养72h；

(c)将一瓶新培养好的径阳链霉菌斜面上的孢子用灭菌竹签刮落，无菌水洗下，制成100mL孢子悬液，将抱子悬液全部接种到已灭菌的5kg固体发酵培养基上，混匀后在室温条件下进行固体发酵，培养48h，培养过程中每6h翻动培养基质一次，发酵完成后室温通风阴凉处保存。

(4)将三种微生物菌剂与高岭土充分混合后作为微生物菌剂备用；

(5)精确称取其余各组分，将其余各组分投入农药混合机中，15rpm，混合5min；

(6)将微生物菌剂最后投入农药混合机中，15rpm,继续混合5min。

实施例3：按如下方法配制土壤改良剂

土壤改良剂的组分为：

纳米碳粉10份、16目粉末状油页岩15份、腐殖酸含量为30％的风化煤20份、石灰石25份、18目粉末状沸石15份、10mm蛭石40份、赤泥15份、脱硫磷石膏15份、平均分子量为250万聚丙烯酸钾20份、腐殖酸钾10份、棕色固氮菌菌剂30份、米曲霉菌剂60份、泾阳链霉菌菌剂70份、甲壳素8份、钙镁磷肥10份、高岭土30份。

配制方法如下：

(1)棕色固氮菌菌剂的制备：

a)富集培养，富集培养基配方如下：蔗糖15g,硫酸镁0.2g,磷酸二氢钾0.8g,氯化钠0.2g,碳酸钙1g，质量分数为10％的钼酸钠、硼酸、硫酸锰、硫酸亚铁(现配)水溶液各1mL，加水1000mL，调整pH值为7.1，分装灭菌备用。取5g土样用50mL水制成混浊液，吸取3mL悬浮液装入盛有50mL富集培养基的250mL三角瓶中，200rpm离心10min，28℃，培养5d后，换新鲜培养基继续培养，重复5次后，稀释分离；

b)平板分离培养。在富集培养基中加入5％琼脂制成平板分离培养基，灭菌后，倒入无菌培养皿中备用，取富集培养后的培养液，稀释涂布于平板分离培养基，于28℃培养2d后，将生长较大的单菌落移入斜面；

c)镜检，结晶紫染色后观察各种自生固氮菌的形态和大小；

d)生化鉴定，利用微量凯氏定氮法测定固氮酶活性；

e)筛选形态大小正常，固氮酶活性高的固氮菌株接种于步骤(1)中的培养基中28℃震荡培养48h，2000rpm，离心10min收集菌体，用无菌双蒸水洗涤三次后重悬，计数至1×10¹⁰/mL，此菌体悬液即为棕色固氮菌菌剂。

(2)米曲霉菌剂的制备方法为：

(a)将保藏的菌种接种于PDA固体培养基斜面上，32℃培养72h，待菌种发育成熟后使用；

(b)将麸皮与面粉按8:1比例混合均匀后，按3:2的比例加入水，混合均匀后高压灭菌，晾至35℃备用；

(c)接种活化后的米曲霉菌种至步骤(1)中的培养物中，充分搅拌，32℃恒温培养72h。

(d)将发酵完成的培养物室温吹干，碾压成粉末状备用。

(3)所述泾阳链霉菌菌剂的制备方法为：

(a)径阳链霉菌斜面培养基采用高氏一号培养基；径阳链霉菌固体发酵培养基:70％肥土和30％菜粕粉混匀，加水适量至培养基手握成团，掉地即散，用石灰水调pH值为7.2，培养基灭菌后备用；

(b)将保藏的ACCC 40056泾阳链霉菌菌种接种于斜面培养基上活化，室温培养72h；

(c)将一瓶新培养好的径阳链霉菌斜面上的孢子用灭菌竹签刮落，无菌水洗下，制成100mL孢子悬液，将抱子悬液全部接种到已灭菌的5kg固体发酵培养基上，混匀后在室温条件下进行固体发酵，培养72h，培养过程中每6h翻动培养基质一次，发酵完成后室温通风阴凉处保存。

(4)将三种微生物菌剂与高岭土充分混合后作为微生物菌剂备用；

(5)精确称取其余各组分，将其余各组分投入农药混合机中，30rpm，混合20min；

(6)将微生物菌剂最后投入农药混合机中，30rpm,继续混合10min。

本发明的酸性水稻土改良剂对水稻土的改良测试及结果如下：

(1)酸性水稻土为板页岩发育的黄泥田，pH值5.1～5.4。

(2)采用生石灰作为对照，共设3个处理，分别为:(a)CK，不添加任何物质；(b)施生石灰1.35g/kg土壤；(c)施用实施例1-3中的改良剂，1.35g/kg土壤。每个处理均设10次重复。

(3)每个处理称取7kg掩过筛土壤于底径20cm、口径26cm、高19cm的塑料钵中，将不同改良剂按设定量加入土样中(改良剂与土壤充分混匀装钵)，并加满农田常用灌溉用水，并保证每个盆钵内淹水的深度一致(高出土层2～3cm)，为防止雨水的影响，用透光膜搭棚遮挡。

(4)培养试验定期采集土样，于实验室测量土壤pH值，并于试验开展之前和结束之后，分别采集混合土壤样品，分析土壤有机质、碱解氮、有效磷、交换性钙、交换性镁、交换性铝、交换性钾、交换性钠、土壤交换性盐基离子总量、阳离子交换量(CEC),福、铅、水稳性团粒结构等指标。

(5)各项指标均采用常规方法分析。土壤pH值采用水土比为3:1，称取10g通过1mm筛网的风干土样置于25ml烧杯中，加去离子水8ml，搅拌10分钟，静置20分钟后用校正过的pH计的方式测定；有效磷用碳酸氢钠浸提一铝锑抗比色法；交换性钙、镁用NH₄OAc浸提一原子吸收分光光度法；土壤交换性铝、锰采用中华人民共和国林业行业标准—森林土壤浸提性铁、铝、锰、硅、碳的测定(LY/T1257-1999)；有机质的测定采用重铬酸钾容量法(外加热法)；碱解氮采用碱解扩散法测量；交换性钾、钠采用醋酸钱浸提一火焰光度法；土壤交换性盐基总量采用NH₄OAc中和滴定法；土壤铅、福采用碘化钾一甲基异丁基甲酮(KI-MIBK)萃取火焰原子吸收分光光度法；土壤阳离子交换量采用氯化钡一硫酸法测定；水稳性团粒结构采用干筛法和湿筛法。

表1 不同土壤改良剂处理对水稻土pH的影响统计分析结果

处理	0d	21d	35d	49d	63d
						CK	5.26±0.04	5.27±0.04	5.29±0.02	5.28±0.04	5.25±0.04
生石灰	5.24±0.06	5.83±0.06	6.05±0.04	6.12±0.04	6.18±0.06
						实施例1	5.28±0.06	5.88±0.06	6.03±0.06	6.18±0.04	6.40±0.06
实施例2	5.30±0.06	5.69±0.06	5.85±0.04	6.00±0.04	6.11±0.06
						实施例3	5.26±0.06	5.81±0.06	6.01±0.06	6.13±0.06	6.28±0.04

注：0d为处理前的土壤。

使用生石灰和改良剂均能对酸性水稻土的pH有不同程度的提升，与对照CK组比较，生石灰和改良剂在不同时期对pH的提升均能达到0.5个单位以上，对酸性土壤的pH提升有显著作用。

经过4个月的土壤改良操作，酸性水稻土的化学形状变化如下表：

表2 不同土壤改良剂处理对土壤养分含量的影响

注：其中交换性盐基总量及CEC单位为cmol/kg，盐基饱和度为％，除Ca/Mg外其余指标单位均为mg/kg；表中数值为对应指标的平均值。

盐基饱和度(BS)＝交换性盐基总量*100％/CEC

Ca/Mg反映土壤生态过程的变化及钙镁的生物有效性，还会对土壤中其他养分如钠钾等元素的生物有效性产生很大影响，由表2可知实施例1-3的Ca/Mg比值均比对照要高，说明土壤钙镁离子的生物有效性得到很大提升；与对照组相比，生石灰和实施例1-3使得碱解氮含量显著降低、有效磷含量均显著升高、交换性钾含量显著升高，盐基饱和度有大幅度提升，有效提高酸性水稻土的酸缓冲能力，而实施例1-3的土壤理化性质改良效果接近或明显好于生石灰组。

土壤团聚体破坏率的计算公式为:团聚体破坏率＝(大于0.25mm干筛团聚体一大于0.25mm湿筛团聚体)/大于0.25mm干筛团聚体×100％

表3 不同土壤改良剂对土壤团聚体组成及破坏率的影响

湿筛法获得的团聚体是土壤中的水稳定性团聚体，水稳定性团聚体与团聚体破坏率反映土壤结构的稳定性，对照处理中＞0.25mm的水稳定性团聚体总量最少，破坏率最高，其中CK处理破坏率显著高于生石灰及实施例1-3，表明生石灰和实施例1-3均能提高水稻土的团聚体稳定性，且实施例1和3效果明显好于生石灰组，高效提升土壤结构稳定性。

表4 不同土壤改良剂对土壤交换性铝和重金属含量的影响

重金属在土壤中以离子形态极其牢固地吸附在土壤交换点和薪土颗粒上，土壤酸度增加会使他们从土壤交换点和薪土颗粒上脱落下来，即土壤重金属的溶出，大量的重金属离子溶出会对作物生长产生毒害作用，且人食用了含有重金属的谷物也会产生中毒反应，影响健康。

从表4可以看出，实施例1-3可以显著降低酸性土壤中的交换性铝、总铅及总镉的含量，降低重金属的毒性，改良土壤，利于农作物的生长，提高谷物的品质，降低重金属摄入的风险。

本发明的酸性水稻土改良剂在水稻产量提高方面的测试及结果如下：

实施步骤如下：

施改良剂处理试验设5个处理，分别为:(1)CK，不添加任何物质，栽种常规育秧水稻；(2)施生石灰1.35g/kg土壤十栽种常规育秧水稻；(3-5)施实施例1-3中配制的肥料，1.35g/kg土壤+栽种常规育秧水稻；每个处理设置15次重复。称取7kg试验土于底径18cm、口径26cm、高21cm的塑料钵中，将不同改良剂按设定量加入土样中(改良剂与土壤充分混匀装钵)，按水稻生长规律按时灌溉农田用水。按盆栽作物对养分的需求，水稻移栽前每盆施尿素1.15g,氯化钾0.85g，水稻移栽后13d，每盆再施尿素0.55g氯化钾0.59g，肥料采用液体施用方式，与土壤充分混匀。

于生长期和成熟期测定水稻的干重产量、实粒数、植株高度和有效穗数，结果以平均值表示如下：

表5 不同土壤改良剂处理对水稻产量、实粒数、植株高度和有效穗数的影响

由表5可知，实施例1-3均能提高水稻产量，其中实施例1的产量最高，达到55.55g，也显著高于生石灰组，作物植株高度在一定程度上反应了作物生长和土壤的肥力水平，实施例1、3的植株高度显著高于CK对照组，可见土壤经过改良后可以提升肥力，促进水稻植株的生长，为增产提供保障。

综上所述，本发明可以对酸性水稻土进行改良，提高土壤pH值，增加土壤结构稳定性，降低土壤重金属的溶出，提升土壤中营养元素含量，对水稻的生长和增产起到促进作用，为广泛的改良南方酸性水稻土打下基础，具有广阔的应用前景。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料，其特征在于，包含如下重量份的组分：纳米碳粉1～10份、油页岩5～15份、风化煤10～20份、石灰石15～25份、沸石5～15份、蛭石20～40份、赤泥5～15份、磷石膏3～15份、聚丙烯酸钾10～20份、腐殖酸钾5～10份、棕色固氮菌菌剂10～30份、米曲霉菌剂30～60份、泾阳链霉菌菌剂40～70份、甲壳素2～8份、钙镁磷肥1～10份、高岭土10～30份。

2.根据权利要求1中一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料，其特征在于，包含如下重量份的组分：纳米碳粉6份、油页岩10份、风化煤15份、石灰石20份、沸石10份、蛭石30份、赤泥10份、磷石膏9份、聚丙烯酸钾15份、腐殖酸钾7.5份、棕色固氮菌菌剂20份、米曲霉菌剂45份、泾阳链霉菌55份、甲壳素5份、钙镁磷肥5份、高岭土20份。

3.根据权利要求1中一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料，其特征在于：所述油页岩为粉末状油页岩，粒径6目～16目，所述聚丙烯酸钾的平均分子量为150万～250万，所述蛭石的规格为6～10mm，所述沸石为粉末状沸石，粒径6目～18目，所述风化煤中腐殖酸含量为10～30％，所述磷石膏为脱硫磷石膏。

4.一种权利要求1或2中的改良酸性水稻土的水稻肥料的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：

(1)分别培养制备棕色固氮菌、米曲霉、泾阳链霉菌菌剂，将三种微生物菌剂与高岭土充分混合后作为微生物菌剂备用；

(2)精确称取其余各组分，将其余各组分投入农药混合机中，15～30rpm，混合5～20min；

(3)将微生物菌剂最后投入农药混合机中，15～30rpm,继续混合5～10min。

5.根据权利要求4中一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料的制备方法，其特征在于，所述棕色固氮菌菌剂的制备方法为：

(1)富集培养，富集培养基配方如下：蔗糖15g,硫酸镁0.2g,磷酸二氢钾0.8g,氯化钠0.2g,碳酸钙1g，质量分数为11％的钼酸钠、硼酸、硫酸锰、硫酸亚铁(现配)水溶液各1mL，加水1000mL，调整pH值为6.4～7.1，分装灭菌备用；取3～5g土样用50mL水制成混浊液，吸取3mL悬浮液装入盛有50mL富集培养基的250mL三角瓶中，200rpm离心10min，28℃，培养3～5d后，换新鲜培养基继续培养，重复4～5次后，稀释分离；

(2)平板分离培养，在富集培养基中加入5％琼脂制成平板分离培养基，灭菌后，倒入无菌培养皿中备用，取富集培养后的培养液，稀释涂布于平板分离培养基，于28℃培养2d后，将生长较大的单菌落移入斜面；

(3)镜检，结晶紫染色后观察各种自生固氮菌的形态和大小；

(4)生化鉴定，利用微量凯氏定氮法测定固氮酶活性；

(5)筛选形态大小正常，固氮酶活性高的固氮菌株接种于步骤(1)中的培养基中28℃震荡培养48h，2000rpm，离心10min收集菌体，用无菌双蒸水洗涤三次后重悬，计数至1×10⁹/mL，此菌体悬液即为棕色固氮菌菌剂。

6.根据权利要求4中一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料的制备方法，其特征在于，所述米曲霉菌剂的制备方法为：

(1)将保藏的菌种接种于PDA固体培养基斜面上，25～32℃培养72h，待菌种发育成熟后使用；

(2)将麸皮与面粉按9:1比例混合均匀后，按1:1的比例加入水，混合均匀后高压灭菌，晾至35℃备用；

(3)接种活化后的米曲霉菌种至步骤(1)中的培养物中，充分搅拌，32℃恒温培养72h；

(4)将发酵完成的培养物室温吹干，碾压成粉末状备用。

7.根据权利要求4中一种高效改良酸性水稻土的水稻肥料的制备方法，其特征在于，所述泾阳链霉菌菌剂的制备方法为：

(1)径阳链霉菌斜面培养基采用高氏一号培养基；径阳链霉菌固体发酵培养基:70％肥土和30％菜粕粉混匀，加水适量至培养基手握成团，掉地即散，用石灰水调pH值为7.2，培养基灭菌后备用；

(2)将保藏的ACCC 40056泾阳链霉菌菌种接种于斜面培养基上活化，室温培养72h；

(3)将一瓶新培养好的径阳链霉菌斜面上的孢子用灭菌竹签刮落，无菌水洗下，制成100mL孢子悬液，将抱子悬液全部接种到已灭菌的3kg固体发酵培养基上，混匀后在室温条件下进行固体发酵，培养72h，培养过程中每6h翻动培养基质一次，发酵完成后室温通风阴凉处保存。