CN110183280A - 一种用于改良土壤酸化和盐渍化的土壤调理剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于改良土壤酸化和盐渍化的土壤调理剂。所述的土壤调理剂由生物炭与醋糟按照0.8～1.2：0.8～1.2的质量比组成。所述的土壤调理剂按照3wt％～5wt％的比例添加到土壤中，能够在改良酸化和/或盐渍化土壤中应用。本发明土壤调理剂可提高土壤pH值，降低土壤EC值，提高土壤脲酶、磷酸酶活性，改善土壤理化性质，此外还可提高生菜光合能力，改良生菜品质，提高生菜产量。总之，使用该方法设施土壤酸化和次生盐渍化危害降低，作物品质提高、产量增加，对资源进行再利用，环保高效，节约成本，效果显著。

Description

一种用于改良土壤酸化和盐渍化的土壤调理剂

技术领域

本发明属于土壤改良领域，涉及一种用于改良土壤酸化和盐渍化的土壤调理剂。

背景技术

近20年来，随着我国农业产业结构的巨大转变，设施农业已成为当今最具活力的农村新产业，在蔬菜的反季节种植中发挥着重要作用。由于温室、大棚等栽培条件下的土壤缺少雨水淋洗，且温度高、湿度大、通气状况差，水肥管理无法与其环境相匹配，加之设施栽培又长期处于高集约化、高复种指数、高肥料施用量的生产状态下，其特殊的生态环境与不合理的水肥管理措施导致了土壤酸化、次生盐渍化、养分不平衡、微生物区系破坏、土传病害加重等一系列质量退化及连作障碍问题。其中最为突出的是土壤酸化和次生盐渍化，不仅直接危害作物的正常生长，而且易引发其他相关生产问题，影响了设施农业的持续发展能力。土壤调理剂可以通过改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力，调节土壤酸碱度和失衡的土壤养分体系，促进有效养分供应，以及改善土壤微生物区系，保持良好的土壤微生物环境，是目前使用最多的土壤改良方法。许多有机固体废弃物充分生物发酵腐熟后具有较好的理化性质和含有丰富的营养物质，所以可用来改良土壤的理化性质，提高土壤肥力，促进作物的生长，例如醋糟、生物炭、木薯渣、牛粪等。目前常见的土壤调理剂多以充分发酵、腐熟后的秸秆和稻壳作为主要材料，混配部分菌类及具有良好理化性质的物质构成。其主要对土壤根基环境进行改良，但对土壤酸碱度、有机质含量以及土壤理化性质并未做出较显著的改善。且现有的土壤改良剂多存在成本高，原材料繁杂，配比冗余的缺陷。

研究表明，醋糟进行经发酵腐熟后具有较好的理化性质且含有丰富的营养物质，在园艺生产中常作为高级栽培基质使用。生物炭呈现多孔结构，有效增加其表面积，使土壤中碳源，氮源等很容易分解。将适量的生物炭施入土壤中，能够改变土壤的物理特性，减少土壤中水分以及各种营养成分的流失，提高土壤肥力。同时在富含生物炭的土壤中微生物群落较多，可以使土壤环境中的微生物的多样化性增加，进而帮助菌根菌快速生长，促进作物生长。以上两类物质均具有良好的性质，但将两者按照一定比例混配作为土壤调理剂解决温室土壤问题还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种用于改良土壤酸化和盐渍化的土壤调理剂。

本发明的另一目的是提供该土壤调理剂的应用。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种用于改良土壤酸化和盐渍化的土壤调理剂，所述的土壤调理剂由生物炭与醋糟按照0.8～1.2：0.8～1.2的质量比组成。

所述的生物炭优选水稻秸秆炭、玉米芯炭、稻壳炭中的任意一种或多种。

所述的生物炭进一步优选水稻秸秆炭。

所述的土壤调理剂更进一步优选由水稻秸秆炭与醋糟按照1：1的质量比组成。

本发明所述的土壤调理剂在改良酸化和/或盐渍化土壤中的应用。

作为本发明的一种优选，所述的土壤调理剂按照2wt％～5wt％的比例添加到土壤中。

作为本发明进一步的优选，所述的土壤调理剂按照4wt％的比例添加到土壤中。

作为本发明进一步的优选，所述的土壤调理剂由水稻秸秆炭与醋糟按照1：1的质量比组成，并按照4wt％的比例添加到土壤中。

本发明所述的土壤调理剂在促进蔬菜生长、改良蔬菜品质中的应用；优选在促进生菜生长、改良生菜品质中的应用。

有益效果：

生物炭由于呈碱性，与土壤混合后，可有效改善酸化和盐渍化土壤的理化性状，并可显著提高pH；加上生物炭具有多孔的表面结构特征，能有效吸附土壤中过量盐分，有助于降低土壤EC值。但是生物炭可能会引起土壤再次盐渍化，这可能是因为生物炭的孔隙结构能够降低水分的渗滤速度，增强土壤对溶液中移动性很强和容易淋失养分元素的吸附能力，从而增加土壤中的盐分含量。因此考虑将生物炭与其他酸性材料复配使用。所以发明将水稻秸秆炭与醋糟基质复配使用。醋糟基质具有良好的理化性质和富含作物生长所需的营养元素，且醋糟基质相比于生物炭等基质，其生产成本较低。生物炭和醋糟基质混配确实能够促进生菜生长，提高生菜的根系活力和光合作用，改善生菜品质。因生物炭是一种碱性多孔稳定有机物，能够调节土壤pH，吸附过量盐分；而醋糟质轻，能够降低土壤容重，增大孔隙度。生物炭和醋糟加入土壤又为土壤带来了丰富的微生物，同时，可为作物生长提供充足的养分和有机质含量。二者相互配合，协同起效，混配后可提高土壤pH值，降低土壤EC值，提高土壤脲酶、磷酸酶活性等，从而改善土壤理化性质，此外还可提高生菜光合能力，改良生菜品质，提高生菜产量。总之，使用该方法设施土壤酸化和次生盐渍化危害降低，作物品质和产量增加，对资源进行再利用，环保高效，节约成本，效果显著。

本发明还具备以下优点：

①材料简单，只需水稻秸秆炭和醋糟基质；

②成本低廉，相比于其他微生物菌剂或基质调理剂成本低，更容易被生产者接受；

③环保，在环境保护方面，制备生物炭本身就是一个固体有机废弃物循环再利用的过程，同时醋糟是制醋工业生产中产生的有机固体废弃物，所以施用二者改良土壤十分环保。

附图说明

图1各处理组生菜硝酸盐含量

图2各处理组生菜可溶性糖含量

图3各处理组生菜Vc含量

图4各处理组生菜产量

具体实施方式

试验用土均取自于南京市林大生态园连栋温室中，为连作10年的蔬菜种植土壤，上一茬为生菜，土壤存在较为严重的酸化和盐渍化问题。试验所选用的生菜为‘意大利’品种，购自于江苏省农业科学院。供试水稻秸秆炭购自于江苏华丰农业生物工程有限公司；供试醋糟购自镇江培蕾基质科技发展有限公司。

实施例1

1试验材料

本试验所用酸化和盐渍化土壤取自于南京市林大生态园连栋温室内土壤，为连作10年的蔬菜种植土壤，上一茬作物为生菜，存在较为严重的酸化和盐渍化问题，土壤pH和EC值分别为5.56和2.76mS·cm-1，具体理化性质见表1和表2。

表1酸化和盐渍化土壤及生物炭理化性质

2.试验设计

试验于2018年1月～6月在南京农业大学牌楼教学实验基地的现代化温室内进行。先将生菜种子在50～55℃的温水中浸泡15min，再置于常温的水中浸泡6～8h。在15～20℃条件下进行催芽，待种子几乎全部发芽且发芽整齐时，将育苗基质装入72孔穴盘内并整平，用喷壶浇透水，然后播种，再在上面覆盖一层0.5cm基质。待生菜长到两叶一心时，将生菜定植于栽培盆中(深15cm，上部直径10cm，底部直径为8cm)，进行处理。试验共设置16个处理，以设施酸化和盐渍化土壤为对照，将稻壳炭、水稻秸秆炭、玉米炭分别以1％、2％、3％、4％、5％(质量比)的比例加入设施酸化和盐渍化土壤(如表2-3所示)，每个处理15盆，3次重复。试验期间，所有处理水肥管理一致(每周浇一次1/2倍霍格兰的营养液)。

表2试验处理

3.生物炭对设施酸化和盐渍化土壤pH和EC的影响

如表3所示，添加生物炭均不同程度提高土壤pH值，而降低EC值。定植前1％稻壳炭(A1)、3％～5％的水稻秸秆炭(B3-B5)和1％～4％的玉米芯炭(C1-C4)处理显著提高酸化和盐渍化土壤的pH值，其中B4处理使酸化和盐渍化土壤pH提高了0.67个单位。

表3生物炭对设施酸化和盐渍化土壤pH和EC的影响

定植生菜后，施用生物炭后较定植前土壤的pH有一定的提高，而对照土壤继续酸化，到达最小值(pH＝5.17)。生菜定植30d后所有处理的pH显著高于对照，B4处理pH最高，使酸化和盐渍化土壤pH提高了1.34个单位。3％～4％的玉米芯炭(C3-C4)、4％～5％的稻壳炭(A4～A5)、1％～4％的水稻秸秆炭(B1-B4)处理显著降低酸化和盐渍化土壤的EC值，其中4％的水稻秸秆炭处理效果最好，与对照相比，EC值下降了24.91％。定植生菜30d后，对照土壤EC值含量有所提高，而添加生物炭处理土壤EC值较定植前均有所降低，B4处理土壤EC值最低，与对照相比，土壤EC值下降了43.39％。说明生物炭的添加的确能够改良土壤酸化和盐渍化。

4.生物炭对酸化和盐渍化土壤条件下生菜生长的影响

如表4所示，3种生物炭对酸化和盐渍化条件下生菜的生长具有明显的促生效果，且随着生物炭施用量的增加，生菜生长呈先升高，后降低的趋势。生物炭显著提高生菜的株高，稻壳炭中A4处理效果较好；水稻秸秆炭中B4处理效果较好，并显著高于其他处理；玉米芯炭中，C4处理较好，三种生物炭中，以B4处理的生菜株高最大，与对照相比提高了63.27％。除A1、B1、C1外，酸化和盐渍化土壤条件下中，添加生物炭处理的生菜茎粗均显著大于对照，其中以水稻秸秆炭效果最好，其次分别为玉米芯炭和稻壳炭。所有生物炭处理条件下，生菜地上部干重和地下部鲜重显著高于对照，其中以B4处理的效果最好，与对照相比分别提高了297.62％和545.83％。酸化和盐渍化土壤添加稻壳炭后，生菜地上部鲜重和地下部干重呈先升高，后降低的趋势，并在A4处理时效果较好；施用水稻秸秆炭对生菜地上部鲜重和地下部干重表现出类似的趋势，其中B4处理效果最好；玉米芯炭中，以C3处理效果最好；三种生物炭中，以B4处理对生菜地上部鲜重和地下部干重影响最为显著，与对照相比，分别增加了175.53％和371.43％。这些结果表明，所供试的土壤酸化和盐渍化程度非常严重，造成生菜生长严重受到抑制。

表4设施菜地酸化和盐渍化土壤添加生物炭30天后对生菜生长的影响

实施例2

1.试验方法

试验于2018年8月～2019年1月在南京农业大学牌楼实验基地的现代化温室内进行。先将生菜种子在50～55℃的温水中浸泡15min，再置于常温的水中浸泡6～8h。待种子几乎全部发芽且发芽整齐时，将育苗基质装入72孔穴盘内，并整平，用喷壶浇透水后，将种子播于穴盘中，然后再在覆盖一层0.5cm基质。待生菜长到两叶一心时定植于栽培盆中进行栽培试验。共设置10个处理(如表5所示，均为风干样品)，每个处理15盆，3次重复。试验期间，所有处理水肥管理一致。在生菜定植前、收获后测土壤基本理化性质、微生物含量和酶活性。生菜生长指标均为定植后30d测定。

表5试验处理设计

2.水稻秸秆炭和醋糟配比对酸化和盐渍化土壤理化性质的影响

水稻秸秆炭和醋糟配比对酸化和盐渍化土壤理化性质的影响见表6，其中T5处理使pH值下降0.47个单位，EC值下降最大(2.15mS·cm^-1)，比对照处理降低了22.38％。

表6水稻秸秆炭和醋糟基质混配对设施酸化和盐渍化土壤理化性状的影响

3.水稻秸秆炭和醋糟混配对酸化和盐渍化土壤酶活性的影响

从表7中可以看出，添加水稻秸秆炭和醋糟基质到酸化和盐渍化土壤中，生菜定植前土壤过氧化酶活性除T1、T2和T5处理外，其他处理下有下降趋势；生菜定植30d后，水稻秸秆炭和醋糟基质处理不同程度地调节了土壤中过氧化酶活性，随着醋糟基质比例的增加，过氧化氢酶活性先升高后下降的变化趋势，其中T5处理显著提高了过氧化酶活性，与对照相比，提高了20.24％。水稻秸秆炭和醋糟基质处理均显著提高了土壤中蔗糖酶的活性。

表7水稻秸秆炭和醋糟基质混配对生菜定植后酸化和盐渍化土壤酶活性的影响

4.水稻秸秆炭和醋糟基质对生菜品质和产量的影响

从图1-4中可以看出，所有处理的硝酸盐含量均低于5mg·g-1,低于国家标准。T1～T7处理生菜的硝酸盐含量均显著低于对照，分别比对照降低13.71％、22.81％、15.06％、20.36％、26.62％、12.61％、6.87％，而T8处理生菜的硝酸盐含量显著高于对照，T9处理生菜的硝酸盐含量与对照无差异。T8、T5、T2、T1处理显著增加了生菜可溶性糖含量，与对照相比分别增加了56.43％、49.89％、37.84％、28.84％，而T3、T4、T9处理生菜的可溶性糖含量显著低于对照，T6、T7处理生菜的可溶性糖含量与对照之间无差异。水稻秸秆炭醋糟混配显著提高了生菜的Vc含量，且Vc含量为T1>T5>T9>T7>T4>T2>T3>T6>T8，分别比对照提高206.60％、82.34％、78.88％、71.37％、36.38％、24.91％、13.44％、12.85％、12.65％、。与Vc相似，所有处理均显著增加了生菜的产量，T5处理的生菜产量最高，相比CK提高了64.82％。

综合土壤理化特性和作物生长情况，以T5处理(水稻秸秆炭:醋糟:土壤＝1:1:50，质量比)改良效果最为明显，可作为用于设施蔬菜酸化和盐渍化土壤改良的基质调理剂的最佳配方。

实施例3

将水稻秸秆炭和醋糟基质以0.8:1的比例(质量比，下同)混合，再将二者以3％的比例施入土壤均匀混合。

实施例4

将水稻秸秆炭和醋糟基质以1:0.9的比例(质量比，下同)混合，再将二者以5％的比例施入土壤均匀混合。

实施例5

将玉米秸秆炭和醋糟基质以1:1的比例(质量比，下同)混合，再将二者以2％的比例施入土壤均匀混合。

经实验验证实施例3-5中加入土壤调理剂的土壤pH显著提高，盐渍化得到显著改善。

Claims (10)

1.一种用于改良土壤酸化和盐渍化的土壤调理剂，其特征在于所述的土壤调理剂由生物炭与醋糟按照0.8～1.2：0.8～1.2的质量比组成。

2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于所述的生物炭选自水稻秸秆炭、玉米芯炭、稻壳炭中的任意一种或多种。

3.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于所述的生物炭选自水稻秸秆炭。

4.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于所述的土壤调理剂由水稻秸秆炭与醋糟按照1：1的质量比组成。

5.权利要求1～4中任一项所述的土壤调理剂在改良酸化和/或盐渍化土壤中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于权利要求1～4中任一项所述的土壤调理剂按照2wt％～5wt％的比例添加到土壤中。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于权利要求1～4中任一项所述的土壤调理剂按照4wt％的比例添加到土壤中。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于权利要求4所述的土壤调理剂按照4wt％的比例添加到土壤中。

9.权利要求1～4中任一项所述的土壤调理剂在促进蔬菜生长、改良蔬菜品质中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于所述的蔬菜为生菜。