CN110172350B - 一种酸性土壤改良剂及其制备方法以及改良酸性土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种酸性土壤改良剂，按重量百分比计，其包括下列组分：(1)50％‑70％的苏打盐碱地表聚盐土，所述苏打盐碱地表聚盐土为内陆的苏打盐碱地表面至5mm深度范围的表层土，含盐量为3％‑30％，pH值为8.5‑10.0；(2)20％‑30％的盐生植物炭，所述盐生植物炭为风干后的盐生植物在300‑700℃的温度下裂解制得的产物；(3)10％‑20％的石灰粉。本发明将土壤酸化问题与苏打型盐碱地的改良治理、盐生植物资源利用相结合，以苏打盐碱地表聚盐分的去除及利用为基础，制得具有结构改良、酸碱中和、养分补充等多重效果的酸性土壤改良剂，以期较好地改良南方地区酸性土壤和各地大棚温室经营中产生的酸性土壤。

Description

一种酸性土壤改良剂及其制备方法以及改良酸性土壤的方法
技术领域
本发明涉及土壤改良领域，具体涉及一种酸性土壤改良剂及其制备方法，和利用所述酸性土壤改良剂对酸性土壤进行改良的方法。
背景技术
自上世纪80年代以来，高投入集约化农业生产过程中氮肥过量施用、秸秆移出带走盐基等诸多不利因素，已造成我国主要农田土壤出现显著酸化的现象。有研究显示，南方部分红壤的pH值已经降至3-4之间，造成玉米、烟草等农作物的大量减产甚至绝收；北方一些蔬菜大棚土壤pH值由7-8降低到4-5，出现病虫害严重，蔬菜品质和产量显著下降等问题。
另一方面，内陆的苏打盐碱地中的苏打盐土含碳酸氢钠、碳酸钠较多，碱性较大，碱化度和pH值高。大部分盐碱地方由于冬季、春季气候干燥度、蒸发量大，导致土壤出现明显的盐分表聚现象，地表常形成盐结皮、盐结壳和疏松的聚盐层；表层过高的盐分含量及其引起的土壤板结等问题，为后期的盐碱地改良和盐分淋洗带来诸多不便。采用有效的手段去除表聚盐分，将有效提高盐碱地的淋洗脱盐和培肥改良效率。
盐碱地生长的盐生植物多具有聚盐能力(如盐地碱蓬、滨藜、盐角草等)。将盐生植物割除、运走是一种盐碱地土壤脱盐手段。以农林废物高温裂解、不完全燃烧形成的生物炭材料，其具有良好的孔隙结构、高的阳离子交换能力等特性。盐碱地上生长的聚盐盐生植物体经干燥、炭化后形成的盐生植物炭，因兼具一般农林废物生物炭的属性和高的矿质灰分含量等特性。
在现有技术中，添加石灰、有机肥料等是酸土改良的常见手段，但石灰施用仅可改善土壤酸性条件和增加Ca离子含量，不能对土壤的离子组成进行调节，而有机肥料往往改良效果见效较慢。
因此，现有技术中同时存在着改良苏打盐碱地和酸性土壤的问题，并且对于酸性土壤的改良还存在着不足。
发明内容
本发明的目的是基于苏打盐碱地表聚盐分去除与利用，借助其较高的pH值和较为丰富的矿质元素含量，系统地处理苏打盐土改良、盐生植物资源利用、酸性土壤改良等问题，从而提供一种基于苏打盐碱地表聚盐分去除与利用的酸性土壤改良剂。
本发明提出以下技术方案：
在一个方面，本发明提出一种酸性土壤改良剂，其特征在于，按重量百分比计，其包括下列组分：
(1)50％-70％的苏打盐碱地表聚盐土，所述苏打盐碱地表聚盐土为内陆的苏打盐碱地表面至5mm深度范围的表层土，含盐量为3％-30％，pH值为8.5-10.0；
(2)20％-30％的盐生植物炭，所述盐生植物炭为风干后的盐生植物在300-700℃的温度下裂解制得的产物；
(3)10％-20％的石灰粉。
表聚盐土是针对盐碱地垂直结构的描述，即表层高度积盐部分的盐土，厚度不一。盐分的表聚在春夏时节最为严重，地表常形成盐结皮、盐结壳和疏松的聚盐层，表层5cm内的含盐量达到5-20％，甚至60-70％。在本发明中，所述苏打盐碱地表聚盐土为内陆的苏打盐碱地表面至5mm深度范围的表层土。
进一步地，所述盐生植物炭为风干后的盐生植物在400-500℃的温度下裂解制得的产物。本发明采用本领域已知的木炭机对盐生植物进行炭化，其主要部分是炭化炉。炭化炉相对密闭，以提供盐生植物在高温缺氧条件下进行炭化。
进一步地，所述盐生植物为盐地碱蓬、滨藜或盐角草中任意一种或几种的混合物。
进一步地，所述苏打盐碱地表聚盐土、盐生植物炭和石灰粉的粒径在3mm以下。
进一步地，所述酸性土壤改良剂的表观密度为0.6-1.0g/cm3，pH值为8.0以上。
在另一方面，本发明涉及一种制备酸性土壤改良剂的方法，其包括以下步骤：
(a)在冬季或春季，获取内陆的苏打盐碱地表面至5mm深度范围的表层土，得到苏打盐碱地表聚盐土，其含盐量为3％-30％，pH值为8.5-10.0，并将其风干；
(b)将盐生植物风干后，在300-700℃的条件下裂解制得盐生植物炭；
(c)按重量百分比计，取50％-70％的苏打盐土、20％-30％的盐生植物炭和10％-20％的石灰粉，充分掺拌、混合。
需要说明的是，根据土壤水盐运移规律(地下水中的盐分随毛管水分上移到地表，水分蒸发而盐分留置)，表层积盐发生在水分蒸发量大的季节，即冬、春时节。在夏秋季节，由于降水较多、气候湿润等因素，盐碱地的盐分多处于向土壤下层淋洗运移状态，表层积盐难于发生，难于出现表层盐分高度集中的情况。
进一步地，所述方法在步骤(c)之前还包括将所述苏打盐碱地表聚盐土、盐生植物炭和石灰粉粉碎至粒径在3mm以下的步骤。
进一步地，所述盐生植物为盐地碱蓬、滨藜或盐角草中任意一种或几种的混合物。
在另一方面，本发明涉及一种改良酸性土壤的方法，其包括向酸性土壤中施用上述的酸性土壤改良剂。
进一步地，所述酸性土壤改良剂的施用量为每亩100-300kg。
与现有技术相比，本发明的酸性土壤改良剂及其制备方法具有以下优点：
(1)本发明将农业生产中的土壤酸化问题与苏打盐碱地改良治理、盐生植物资源利用等相结合，以苏打盐碱地表聚盐分(主要为Na、K、Ca、Mg等矿质元素)的去除及资源化利用为基础，将之与盐生植物的炭化产物——盐生植物炭、传统酸土改良材料——石灰等粉碎后混合，制得具有结构改良、酸碱中和、养分补充等多重效果的酸性土壤改良剂，以期较好的改良南方地区酸性土壤质地，解决各地大棚温室经营中产生的土壤酸化问题。所用材料天然、有机，符合农业化肥减量化、有机生态等理念，具有良好的应用前景。并且本发明充分考虑了物理结构改善、酸碱中和反应、盐分和养分补充等因素，使得制得的改良剂可为酸性土壤的改良和肥力提升提供保障。
(2)通过表聚盐土的剥离，可有效降低苏打盐土区的表层土壤的盐分总量，为后期的淋洗脱盐工作提供便利，减少盐碱地治理中的淋洗脱盐用水量和淋洗脱盐时间，为当地的生态治理和农林开发提供保障。
(3)本发明充分借助苏打盐土碱性大的特点，中和酸性土壤的酸性，同时利用苏打盐碱地表聚盐分中所含的钙、钠、钾等元素，来进行酸性土壤中缺失营养元素的补充。
(4)本发明为盐生植物改良盐碱地后植物材料的去路提供了新的选择。
(5)本发明以传统的酸性土壤改良材料——石灰石为辅料，发挥其酸碱中和作用的同时，也可降低传统酸土改良应用中的石灰资源的消耗。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明技术方案及其效果做进一步说明。以下实施例仅用于说明本发明的内容，并不用于限制本发明的保护范围。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。
本发明的实施例中：
表观密度采用GB/T 13566.1-2008标准方法进行测定；
pH值采用LY/T1239-1999标准方法，并且使用PHS-3C pH计进行测定；
交换性酸度采用LY/T 1240-1999标准方法进行测定；
表聚盐土的含盐量采用F-HZ-DZ-TR-0070进行测定。
实施例1
于春季取吉林大安苏打盐碱地的表聚盐土(表面至5mm深度范围的表层土，含盐量3％，pH值8.7)，将苏打盐碱地生长的碱蓬风干后采用炭化炉在300℃条件下制得盐生植物炭，将市场购买的石灰粉碎后制得石灰粉。将表聚盐土、盐生植物炭、石灰粉按照50:30:20的比例进行混合，过3mm筛，制得酸性土壤改良剂。所制得的酸性土壤改良剂的表观密度为0.86g/cm3，pH值为8.7。
按照200kg/亩的施用量与酸性土壤掺混，进行室内模拟实验。所用酸性土壤为农业大棚表面至20cm深度范围的酸性土壤，pH值为4.55，交换性酸度为2.4cmol/kg；实验过程中控制土壤含水量为田间持水量的60-80％。
施用酸性土壤改良剂3个月和6个月时分别取土壤样，测定土壤pH值和交换性酸度，其中对照组不施用酸性土壤改良剂，测定结果如下：
表1实施例1的实验结果
Figure GDA0002622433200000051
实施例2
于春季取吉林大安苏打盐碱地的表聚盐土(表面至5mm深度范围的表层土，含盐量5％，pH值8.8)，将苏打盐碱地生长的碱蓬风干后采用炭化炉在400℃条件下制得盐生植物炭，将市场购买的石灰粉碎后制得石灰粉。将表聚盐土、盐生植物炭、石灰粉按照60:25:15的比例进行混合，过3mm筛，制得酸性土壤改良剂。所制得的酸性土壤改良剂的表观密度为0.89g/cm3，pH值为8.9。
按照250kg/亩的施用量与酸性土壤掺混，进行室内模拟实验。所用酸性土壤为农业大棚表面至20cm深度范围的酸性土壤，pH值为4.55，交换性酸度为2.4cmol/kg；实验过程中控制土壤含水量为田间持水量的60-80％。
施用酸性土壤改良剂3个月和6个月时分别取土壤样，测定土壤pH值和交换性酸度，其中对照组不施用酸性土壤改良剂，测定结果如下：
表2实施例2的实验结果
Figure GDA0002622433200000061
实施例3
于春季取吉林大安苏打盐碱地的表聚盐土(表面至5mm深度范围的表层土，含盐量10％，pH值9.1)，将苏打盐碱地生长的碱蓬风干后采用炭化炉在500℃条件下制得盐生植物炭，将市场购买的石灰粉碎后制得石灰粉。将表聚盐土、盐生植物炭、石灰粉按照70:20:10的比例进行混合，过3mm筛，制得酸性土壤改良剂。所制得的酸性土壤改良剂的表观密度为0.92g/cm3，pH值为9.1。
按照300kg/亩的施用量与酸性土壤掺混，进行室内模拟实验。所用酸性土壤为长沙周边表面至20cm深度范围的红壤土壤，pH值为5.46，交换性酸度为4.6cmol/kg；实验过程中控制土壤含水量为田间持水量的60-80％。
施用酸性土壤改良剂3个月和6个月时分别取土壤样，测定土壤pH值和交换性酸度，其中对照组不施用酸性土壤改良剂，测定结果如下：
表3实施例3的实验结果
Figure GDA0002622433200000071
实施例4
于春季取吉林大安苏打盐碱地的表聚盐土(取表面至5mm深度范围的表层土，含盐量10％，pH值9.1)，将苏打盐碱地生长的碱蓬风干后采用炭化炉在600℃条件下制得盐生植物炭，将市场购买的石灰粉碎后制得石灰粉。将表聚盐土、盐生植物炭、石灰粉按照60:20:20的比例进行混合，过3mm筛，制得酸性土壤改良剂。所制得的酸性土壤改良剂的表观密度为0.92g/cm3，pH值为9.3。
按照250kg/亩的施用量与酸性土壤掺混，进行室内模拟实验。所用酸性土壤为长沙周边表面至20cm深度范围的红壤土壤，pH值为5.46，交换性酸度为4.6cmol/kg；实验过程中控制土壤含水量为田间持水量的60-80％。
施用酸性土壤改良剂3个月和6个月时分别取土壤样，测定土壤pH值和交换性酸度，其中对照组不施用酸性土壤改良剂，测定结果如下：
表4实施例4的实验结果
Figure GDA0002622433200000072
由以上实施例结果可知，本发明的酸性土壤改良剂可以有效的提高酸性土壤的pH值，降低交换性酸含量，起到改良酸性土壤性质的作用。

Claims (10)

1.一种酸性土壤改良剂，其特征在于，按重量百分比计，其包括下列组分：
(1)50％-70％的苏打盐碱地表聚盐土，所述苏打盐碱地表聚盐土为内陆的苏打盐碱地表面至5mm深度范围的表层土，含盐量为3％-30％，pH值为8.5-10.0；
(2)20％-30％的盐生植物炭，所述盐生植物炭为风干后的盐生植物在300-700℃的温度下裂解制得的产物；
(3)10％-20％的石灰粉。
2.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述盐生植物炭为风干后的盐生植物在400-500℃的温度下裂解制得的产物。
3.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述盐生植物为盐地碱蓬、滨藜或盐角草中任意一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述苏打盐碱地表聚盐土、盐生植物炭和石灰粉的粒径在3mm以下。
5.根据权利要求1-3中任一项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表观密度为0.6-1.0g/cm3，pH值为8.0以上。
6.一种制备酸性土壤改良剂的方法，其包括以下步骤：
(a)在冬季或春季，获取内陆的苏打盐碱地表面至5mm深度范围的表层土，得到苏打盐碱地表聚盐土，其含盐量为3％-30％，pH值为8.5-10.0，并将其风干；
(b)将盐生植物风干后，在300-700℃的条件下裂解制得盐生植物炭；
(c)按重量百分比计，取50％-70％的苏打盐碱地表聚盐土、20％-30％的盐生植物炭和10％-20％的石灰粉，充分掺拌、混合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法在步骤(c)之前还包括将所述苏打盐碱地表聚盐土、盐生植物炭和石灰粉碎至粒径在3mm以下的步骤。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述盐生植物为盐地碱蓬、滨藜或盐角草中任意一种或几种的混合物。
9.一种改良酸性土壤的方法，包括向酸性土壤中施用如权利要求1-5中任一项所述的酸性土壤改良剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述酸性土壤改良剂的施用量为每亩100-300kg。
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