CN108624331A - 一种酸性土壤改良剂的制备和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种酸性土壤改良剂的制备和应用方法，涉及土壤改良领域。本发明提供的酸性土壤改良剂的主要成分包括氯化钾9.88‑16.50％、熟石灰粉7.69‑13.00％、轻质氧化镁粉3.18‑6.0％、沸石粉9.24‑16.30％、腐殖酸48‑67.08％和生物炭2‑2.9％；所述改良剂通过挤压造粒的方法制备而成，可用于土壤改良，应用方法包括采用沟施的方法进行施肥，同时，作为基肥或追肥施用。本发明公开的酸性土壤改良剂富含钾、钙、镁等营养物质，呈碱性，施用后可提高土壤pH值，有效补充土壤矿质营养，提高土壤肥力，提高作物产量，改善土壤环境和提高作物的品质。

Description

一种酸性土壤改良剂的制备和应用方法

技术领域

本发明涉及土壤改良领域，尤其涉及一种酸性土壤改良剂的制备和应用方法。

背景技术

由于高温多雨的气候特点及化肥的过量和不平衡施用等，导致了热带、亚热带地区土壤普遍具有“酸(酸化)”、“毒(化学元素累积)”、“瘦(养分缺乏或不平衡等)”、“板(土壤物理性质差)”、“淋(养分流失)”等退化特点。热带、亚热带地区土壤的退化致使该区经济作物、农作物等种植中病虫害较多、产量较低。因此，该地区农业的可持续发展必须进行酸化土壤的改良。酸性土壤的改良目标是提升土壤pH,改善土壤结构和促进土壤供肥缓保肥能力增强并促使土壤中养分供应保持平衡状态，其中，尤其是土壤pH的提升可明显影响土壤中养分供应状况和土壤结构的改善，因此，其是热带、亚热带土壤改良的首要目标。

目前施用石灰是酸性土壤改良中较常用的方法，但其长久施用不但会引起土壤板结、土壤复酸化和土壤中钾、钙、镁等元素的不平衡。另外，也可通过农业废弃物秸秆制作为生物炭后施入土壤提升土壤pH。申请号200910036222.8的专利“一种高效酸性土壤有机改良剂”将豆科类作物秸秆制作为生物炭后改良酸性土壤。该种方法可提升土壤pH、提升土壤养分含量和改善土壤结构，但难以调节土壤中养分平衡。同时，生物炭的施用也可能导致作物减产。此外，还可通过工业废弃物改良酸性土壤。例如，申请号201510321764.5的专利“一种酸性土壤改良剂制备及施用方法”中利用化肥工业产生的废弃物钙泥、镁泥分别干燥后与尿素、磷酸一铵、硫酸钾混合均匀后造粒形成酸性土壤改良剂。利用工业废弃物改良土壤只能一时提升土壤pH、改善土壤的肥力,但不能改良土壤的保肥、保水、透气特性。同时，可能导致土壤中重金属含量提升，引起环境的二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸性土壤改良剂，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种酸性土壤改良剂，主要组分的含量如下：按质量百分比记，氯化钾9.88-16.50％、熟石灰粉7.69-13.00％、轻质氧化镁粉3.18-6.0％、沸石粉9.24-16.30％、泥炭来源腐殖酸48-67.08％、生物炭2-2.9％。

优选的，所述酸性土壤改良剂的质量百分比为氯化钾13.18％、石灰粉10.26％、氧化镁粉4.24％、沸石粉12.33％、泥炭来源腐殖酸57.50％、生物炭2.5％。

优选的，所述酸性土壤改良剂的氯化钾为农业级，其氧化钾含量≥60％，粒度50目；熟石灰粉为农业级，其氧化钙含量≥85％，pH≥12，粒度200目；轻质氧化镁粉为饲料级，其氧化镁含量≥92％，pH≥9.0，粒度200目；沸石粉为农业级，其沸石含量≥50％，pH≥9.5，粒度200目；泥炭来源腐殖酸，其有机质含量≥55％，总腐植酸≥40％，细度为40-60目，pH≥5。

优选的，所述生物炭为农业废弃物经充分晒干或烘干后，压制成块状，在炭化炉中缺氧环境条件下500℃热解4h、粉碎过100目筛形成生物炭；所述农业废弃物包括热带、亚热带地区椰壳、蔗渣、木薯渣、香蕉茎秆、橡胶木屑中的至少一种。

值得注意的是，为了避免施入土壤后引起土壤养分的不平衡，保证改良剂产品中钾、钙、镁养分总量平衡，本发明的酸性土壤改良剂的无机成分是经过仔细计算后得到的。因此，需要该产品中具有相同摩尔的钾、钙、镁含量，本发明提供的酸性改良剂的各组分为氯化钾、熟石灰粉、轻质氧化镁粉、沸石粉、泥炭来源腐殖酸和生物炭，各无机组分的用量通过计算得到。但是泥炭来源腐植酸和生物炭的含量可以根据土壤以及作物的不同进行改变，因此通过改变泥炭来源腐植酸和生物炭的含量可得到一系列酸性土壤改良剂。

本发明的另一目的是提供上述酸性土壤改良剂的制备方法，主要步骤是按照上述的组分质量百分比称取，通过搅拌机均匀混合后，通过对辊造粒机挤压造粒制成直径4一6mm的颗粒，即所述的酸性土壤改良剂。

本发明的最后一个目的是提供所述的酸性土壤改良剂的应用方法，所述土壤改良剂采用沟施的方法进行施肥，且可作为基肥或追肥施用。

优选的，当所述土壤改良剂采用沟施的方法进行施肥，施肥沟的深度为10-40cm,宽度为20cm，覆土土层深度为5-10cm。

优选的，针对不同的作物，沟施方法有所不同；对树冠明显的作物，以作物树干为中心，沿树干滴水线挖施肥沟，对所述土壤改良剂进行沟施并覆土；对树冠不明显的作物，则在作物行间挖沟，对所述土壤改良剂进行沟施并覆土；裸地则在翻耕前撒施于土壤表面，随即翻耕，翻耕深度为20cm。

优选的，当所述土壤改良剂作为基肥或追肥施用时，施用的用量各为改良剂总用量的一半，确定改良剂总量的方法是通过在各地区做改良剂各种剂量的试验得出的改良剂用量范围。同时，结合农户的可承受投入水平，在不额外增加农户施肥投入的前提下计算的得出的总用量为100-600kg/亩，所述土壤改良剂作为基肥或追肥施用的用量为50-300kg/亩。

本发明的有益效果是：

本发明公开的酸性土壤改良剂富含钾、钙、镁等营养物质，呈碱性，施用后可提高土壤pH值，有效补充土壤矿质营养，提高土壤肥力。同时，本产品为了避免引起土壤营养不均衡，添加相同量的钾、钙、镁营养元素；添加的生物炭和沸石粉均为表面疏松多孔物质，可保持土壤水分、养分和为土壤微生物提供生存环境和改善土壤结构等多重功能。此外，生物炭表面富含多种官能团，可吸附土壤重金属，从而，通过改变土壤pH和土壤重金属吸附能力的增强，使土壤重金属转化为非活性状态，减少土壤重金属的污染。另外，本产品增产效果较好，而且可以提高作物营养价值。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，结合以下实验数据，进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种酸性土壤改良剂的制备方法

考虑到所用原料中沸石粉的分子量较大，为了更方便计算，本方法通过设定沸石粉的量，来确定其他原料用量。

(1)首先沸石粉用0.05mol，采用公式(沸石粉分子量(2190)*沸石粉中各组分含量)/(100*组分分子量*2)进行计算，得到沸石粉中氧化钾、氧化钙、氧化镁的含量分别为0.032mol、0.053mol和0.065mol。

(2)设定氧化钾、氧化钙、氧化镁总量各为1mol。因此，具体各组分的加入量需扣除沸石粉等中的相应含量，具体计算过程如下：

氯化钾用量＝(1-0.032)*75/0.62＝116.39g

氧化镁粉用量＝(1-沸石粉中氧化镁-熟石灰粉中氧化镁)*氧化镁分子量/0.92＝(1-0.065-0.076)*40.3/0.92＝37.63g

沸石粉用量＝0.05*2190＝109.5

熟石灰粉用量：沸石粉中氧化钙含量＝(0.05*2190*2.71)/100*56.08＝0.053

熟石灰粉摩尔数＝(1-0.053)/0.77＝1.23

熟石灰粉用量＝1.23*74.09＝91.13g

(3)确定各原料的质量百分比：本实施例设定有机组分的含量为60％，其中泥炭来源腐植酸的含量为57.5％，生物炭含量是2.5％，以上四种原料的总用量为354.65g，共占40％的质量分数，各原料质量/原料总质量，获得各原料的质量百分比为：氯化钾13.13％；氧化镁粉4.24％；沸石粉12.35％；熟石灰粉10.28％；泥炭来源腐殖酸57.50％；生物炭2.50％。

按照以上质量比制备100kg有机环保型土壤调理剂，所需原料组分如下：

氯化钾13.13kg；氧化镁粉4.24kg；熟石灰粉10.28kg；沸石粉12.35kg；泥炭来源腐殖酸57.50kg；生物炭2.5kg。

制备步骤如下:

氯化钾为中化化肥有限公司经营的原产俄罗斯的红色颗粒状氯化钾，其中氧化钾含量≥60％，水分含量≤1％；氧化镁粉为石家庄白云化工厂生产，其中氧化镁含量≥93％；沸石粉为河北省灵寿县春燕矿产品加工厂生产，沸石种类为斜发沸石，其二氧化硅含量≥64％；泥炭来源腐殖酸为南宁宁发科技有限公司生产，其有机质含量≥55％，总腐植酸≥40％，pH≥5，细度为2-8mm，黄色；

生物炭为利用热区农业废弃物椰壳、蔗渣、木薯渣、香蕉假茎、橡胶枯枝落叶、荔枝和龙眼等热带果树的枯枝落叶等，经充分晒干或烘干后，用郑州市德中机械设备有限公司生产的秸秆成型机(产品型号：450)压制成块状，在郑州天卓机械设备有限公司生产的炭化炉(产品型号：800-3)中缺氧环境条件下500℃热解4h、粉碎过100目筛形成生物炭。

将氯化钾、氧化镁粉、沸石粉、泥炭来源腐殖酸和生物炭混合均匀后，用郑州天卓机械设备有限公司生产的对辊式造粒机(300型)造粒，制成直径4一6mm的颗粒，然后经烘干至水分≤6，筛分即得粒径≤6mm的颗粒型有机环保型土壤调理剂。

上述事例只涉及到一种酸性土壤改性剂，也可以根据设定不同的腐殖酸和生物炭的含量，来计算其他物质的含量，得到一系列酸性土壤改良剂，如表1所示：

表1不同质量百分比含量的酸性土壤改良剂

泥炭来源腐殖酸

生物炭

氯化钾

氧化镁粉

熟石灰粉

沸石粉

1

57.50％

2.50％

13.13％

4.24％

10.28％

12.35％

2

48％

2％

16.41％

5.31％

12.85％

15.44％

3

67.08％

2.92％

9.85％

3.18％

7.71％

9.26％

4

55％

2％

14.11％

4.56％

11.05％

13.28％

实施例2

采用实施例1中得到的第一种酸性土壤改良剂用于热带果园，具体实施效果如下：

试验地点和供试土壤性质

实施地点：海南省澄迈县桥头镇头才村

实施土壤：该果园为平地，砖红壤，土壤基本理化性状为：有机质20.05g/kg，碱解氮76.87mg/kg，速效磷12.29mg/kg，速效钾46.68mg/kg，pH为4.38。

实施时间：2015年7月1日-2017年9月15日

田间试验设计：有机肥630kg/亩，尿素143kg/亩，钙镁磷肥535kg/亩，氯化钾36kg/亩，硫酸钾75kg/亩，土壤改良剂250kg/亩。香蕉种植品种为皇帝蕉，种植密度为180株/亩。其中，每处理25株，重复3次，采用随机区组排列。

试验方法

施肥方法是在香蕉行间挖施肥沟，沟深度为20cm，宽20cm，土壤改良剂在苗期(2016年7月5日)和抽蕾期(2016年12月5日)施用量各为125kg/亩，施用后覆土5-10cm。

实施例3

本实施例将酸化土壤改良剂应用于水稻，研究对水稻生长、产量和土壤性状的影响

取实施例1的第2种酸性土壤改良剂进行试验。

试验地点和供试土壤性质

实施地点：海南省儋州市长坡镇；

实施土壤：其为水稻和蔬菜轮作土壤。土壤基本理化性质为：pH值6.87，有机质15.01g/kg，速效氮60.18mg/kg，速效磷302.32mg/kg，速效钾31.52mg/kg。

试验时间：2017年4月10日至2017年7月15日

田间试验设计：尿素30kg/亩，钙镁磷肥38kg/亩，氯化钾20kg/亩，土壤改良剂250kg/亩。

实施例4

与实施例3相比，采用的施肥量为：尿素30kg/亩，钙镁磷肥38kg/亩，氯化钾20kg/亩，土壤改良剂200kg/亩。

实施例5

与实施例3相比，采用的施肥量为：尿素30kg/亩，钙镁磷肥38kg/亩，氯化钾20kg/亩，土壤改良剂150kg/亩。

对比例1

与实施例2进行对比，采用的施肥量为有机肥630kg/亩，尿素143kg/亩，钙镁磷肥535kg/亩，氯化钾36kg/亩，硫酸钾75kg/亩。其他与实施例2一致。

对比例2

与实施例3-5进行对比，采用的施肥量为习惯施肥:尿素30kg/亩，钙镁磷肥38kg/亩，氯化钾20kg/亩。其余与实施例3-5的内容一致。

试验结果1

2016年4月20日开始采收香蕉。采收香蕉时每处理随机抽取10株树，测定香蕉产量。同时，在每梳香蕉的中间各取一果指，每处理每重复累计取30个果指，用以测定香蕉品质。测定可溶性固形物(手持式可溶性固形物仪)、粗蛋白(凯氏定氮法)、维生素(滴定法)、可溶性糖(3,5-二硝基水杨酸比色法)含量。同时，每处理采取0-20cm土壤样品，在每处理中采用蛇形取样法，选取8株香蕉，在距离蕉头70cm处，采集土壤样品，将每处理中采集的土壤样品混合为一个土样。风干，测定土壤pH值(pH计)和有机质含量(重铬酸钾容量法)。

表2土壤改良剂对香蕉产量、品质及土壤性质的影响

表2表明，与对比例1中的习惯施肥处理相比，施用土壤改良剂+习惯施肥的处理土壤pH值提高0.8个单位，提升了13.63％，土壤有机质含量提高了27.92％，单株产量提升了14.30％，可溶性固形物提高了17.95％，粗蛋白提升了0.58％，微生素提升了5.26％，可溶性糖提升了12.13％。说明施用本酸性土壤改良剂可改善土壤，提高香蕉产量和品质。

试验结果2

结合实施例3-5和对比例2的实验结果，研究酸化土壤改良剂对水稻生长、产量和土壤性状的影响，其中，土壤测试方法分别为：pH用PHS-3C型精密pH计测定(水土比2.5:1)水解性氮用碱解扩散法；有效磷用0.03mol/LNH₄F—0.025mol/LHCl浸提-钼锑抗比色法；速效钾用中性NH₄OAc浸提-火焰光度法其结果如表3所述：

表3土壤改良剂对水稻产量及土壤性质的影响

表3表明，与对比例2中的习惯施肥处理相比，施用土壤改良剂+习惯施肥的实施例3-5均提升了土壤pH值，提升幅度为8.25-10.00％，土壤有机质含量提升了8.13-24.33％，速效氮含量提升了8.21-21.22％，速效磷含量提升了0.93-4.44％，速效钾含量提升了69.40-150.09％，水稻产量提升了22.76-34.97％。说明施用本酸性土壤改良剂可有效提升土壤有机质、速效氮和速效钾含量，同时，对土壤速效磷的影响不大，由此可促进土壤养分供应平衡。同时，土壤改良剂也提升了土壤pH值和水稻产量。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本发明公开的酸性土壤改良剂富含钾、钙、镁等营养物质，呈碱性，施用后可提高土壤pH值，有效补充土壤矿质营养，提高土壤肥力。同时，本产品为了避免引起土壤营养不均衡，添加相同量的钾、钙、镁营养元素；添加的生物炭和沸石粉均为表面疏松多孔物质，可保持土壤水分、养分和为土壤微生物提供生存环境和改善土壤结构等多重功能。此外，生物炭表面富含多种官能团，可吸附土壤重金属，从而，通过改变土壤pH和土壤重金属吸附能力的增强，使土壤重金属转化为非活性状态，减少土壤重金属的污染。另外，本产品增产效果较好，而且可以提高作物营养价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种酸性土壤改良剂，其特征在于，主要组分的含量如下：按质量百分比记，氯化钾9.88-16.50％、熟石灰粉7.69-13.00％、轻质氧化镁粉3.18-6.0％、沸石粉9.24-16.30％、泥炭来源腐殖酸48-67.08％、生物炭2-2.92％。

2.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述酸性土壤改良剂的质量百分比为氯化钾13.13％、石灰粉10.28％、氧化镁粉4.24％、沸石粉12.35％、泥炭来源腐殖酸57.50％、生物炭2.5％。

3.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述氯化钾为农业级，其氧化钾含量≥60％，粒度50目；所述熟石灰粉为农业级，其氧化钙含量≥85％，pH≥12，粒度200目；所述轻质氧化镁粉为饲料级，其氧化镁含量≥92％，pH≥9.0，粒度200目；所述沸石粉为农业级，其沸石含量≥50％，pH≥9.5，粒度200目；泥炭来源腐殖酸，其有机质含量≥55％，总腐植酸≥40％，细度为40-60目，pH≥5。

4.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述生物炭为农业废弃物经充分晒干或烘干后，压制成块状，在炭化炉中缺氧环境条件下500℃热解4h、粉碎过100目筛形成生物炭；所述农业废弃物包括热带、亚热带地区椰壳、蔗渣、木薯渣、香蕉茎秆和橡胶木屑中的至少一种。

5.权利要求1-4任一所述的酸性土壤改良剂的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：按照质量百分比称取各组分物质，将所述各组分物质混合均匀后，通过挤压造粒制成颗粒，即所述的酸性土壤改良剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，混合的设备为搅拌机，造粒的设备是对辊造粒机，制备的颗粒粒径为4-6mm。

7.权利要求1-4任一所述的酸性土壤改良剂的应用方法，其特征在于，所述土壤改良剂采用沟施的方法进行施肥，且可作为基肥或追肥施用。

8.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，采用沟施的方法施肥时，施肥沟的深度为10-40cm,宽度为20cm，覆土土层深度为5-10cm。

9.根据权利要求8所述的应用方法，其特征在于，采用沟施的方法施肥时，对树冠明显的作物，以作物树干为中心，沿树干滴水线挖施肥沟，对所述土壤改良剂进行沟施并覆土；对树冠不明显的作物，则在作物行间挖沟，对所述土壤改良剂进行沟施并覆土；裸地则在翻耕前撒施于土壤表面，随即翻耕，翻耕深度为20cm。

10.根据权利要求7所述的酸性土壤改良剂的应用方法，其特征在于，所述土壤改良剂作为基肥或追肥时，各时期施用量为改良剂总用量的一半，所述土壤改良剂总用量为100-600kg/亩，作为基肥或追肥施用的用量为50-300kg/亩。