CN111423884A - 一种酸性土壤改良剂及其施用方法和应用 - Google Patents

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CN111423884A CN202010349195.6A CN202010349195A CN111423884A CN 111423884 A CN111423884 A CN 111423884A CN 202010349195 A CN202010349195 A CN 202010349195A CN 111423884 A CN111423884 A CN 111423884A
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Abstract

本发明属于改良土壤技术领域，具体涉及一种酸性土壤改良剂及其施用方法和应用。本发明的酸性土壤改良剂包括生物炭和熟石灰，所述生物炭与熟石灰的重量比为(10‑40):(1.5‑3)；所述生物炭包括猪粪热解炭和/或水稻秸秆炭。本发明将生物炭和熟石灰联合使用，不仅能改善单独使用熟石灰所引起的土壤问题，避免单独使用生物炭费用高而不易大规模应用的弊端，又能改善农作物根系生长环境，促根系生长和吸收，改善营养和生长状况，提高作物产量。

Description

一种酸性土壤改良剂及其施用方法和应用
技术领域
本发明属于改良土壤技术领域，具体涉及一种酸性土壤改良剂及其施用方法和应用。
背景技术
我国南方降雨丰富、气温高、土壤淋溶强烈导致土壤普遍存在酸、粘、板、瘦等障碍因子，其生产力低，且耕作管理难度较大，严重制约该区域农业生产的发展。因此，针对该区域土壤酸性强以及粘重、瘦等制约作物高产稳产的问题，开展酸性土壤改良及培肥技术的研究，形成区域酸化治理和地力提升的技术模式，是促进该区域农业生产发展的关键。
然而，目前公开的土壤改良剂作用效果单一，且易产生次生危害，难以实现标本兼治。在我国南方地区有长期施用石灰的习惯，特别是在酸性红黄壤地区更为普遍。施用石灰是改良酸性土壤的传统和有效方法，因为石灰能够中和土壤酸性，可以降低土壤酸度，有效缓解铝和其它重金属毒害。但是，长期施用石灰而造成土壤板结、加速土壤镁和钾的淋失、致使土壤养分不平衡等问题，并且石灰在土壤剖面中的移动性差，对改良底层土壤酸度能力差。长期施用生物炭虽然可以提供有机质，提高土壤肥力，改善酸性土壤，但是生物炭修复土壤的成本较高。
发明内容
本发明提供了一种酸性土壤改良剂及其施用方法和应用，本发明将生物炭和石灰复配联用，不仅能达到协同改良酸性土壤，促进作物增产的作用，还能够解决养殖业、农业的废弃物资源化利用问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种酸性土壤改良剂，包括生物炭和熟石灰，所述生物炭与熟石灰的重量比为(10-40):(1.5-3)；所述生物炭包括猪粪热解炭和/或水稻秸秆炭。
优选的，所述生物炭与熟石灰的重量比为20:3。
优选的，所述酸性土壤包括酸性红壤和/或酸性水稻土壤。
优选的，所述生物炭的制备方法包括：将猪粪或水稻秸秆风干、粉碎、过筛，得到筛下物，将所述筛下物进行热解，得到生物炭。
优选的，当所述生物炭为猪粪热解炭时，所述猪粪在风干前还进行堆腐发酵，所述堆腐发酵包括将猪粪与木屑混合，得到混合物，调节混合物的碳氮比为(23-26):1，进行自然发酵40-60d，所述自然发酵过程中每隔4d翻堆1次。
优选的，所述热解的温度为350-500℃，所述热解的时间为1-2h，所述热解在无氧条件下进行。
本发明提供了上述技术方案所述的酸性土壤改良剂的施用方法，将所述酸性土壤改良剂施用于土壤中，翻耕。
优选的，所述酸性土壤改良剂的施用量为29250-96750kg/hm2。。
优选的，所述翻耕的深度为20-30cm。
本发明提供了上述技术方案所述酸性土壤改良剂在改良酸性土壤和/或作物增产中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种酸性土壤改良剂，包括生物炭和熟石灰，所述生物炭与熟石灰的重量比为(10-40):(1.5-3)。通过本发明的制备方法得到的生物炭，含有丰富的矿质元素和灰分，较多的含氧活性基团、盐基阳离子、碳酸钙、金属(氢)氧化物等矿物成分，降低可交换性H+和Al3+含量，能提高酸性土壤pH值，为酸性土壤提供养分，改善酸性土壤的物理结构；熟石灰能够中和酸性土壤的酸性，可降低土壤酸度，有效缓解铝和其它重金属毒害，并且含有丰富的钙、镁等元素，能够改善土壤的物理性状，提高土壤微生物的活性，增加矿质养分的有效性。本发明将生物炭和熟石灰联合使用，生物炭含有有机物质，具有多孔性和较大比表面积，与熟石灰混合后，不仅能改善长期施用熟石灰所导致的土壤板结、加速土壤镁和钾的淋失、致使土壤养分不平衡等弊端，克服熟石灰在土壤剖面中的移动性差、改良底层土壤酸度能力差的缺陷，又避免单独使用生物炭，费用高而不易大规模应用的问题。将本发明制备得到的生物炭和熟石灰混合施用能改善农作物根系生长环境，促根系生长和吸收，改善营养和生长状况，提高作物产量。
本发明采用养殖固废即新鲜猪粪、农业废弃水稻秸秆作为原料制备生物炭，创新了以生物质炭为纽带的循环农业模式，解决养殖、农业固废污染环境问题，具有原料量多、操作简单、成本低的特点。
附图说明
图1是实施例3-10、对照1与对比例1-6中猪粪热解炭和石灰的复配添加对土壤pH值的影响；
图2是实施例3-10、对照1与对比例1-6中猪粪热解炭和石灰的复配添加对土壤交换性H+和Al3+的影响；
图3是实施例3-10、对照1与对比例1-6中猪粪热解炭和石灰的复配添加对土壤交换性盐基离子的影响；
图4是实施例3-10、对照1与对比例1-6中猪粪热解炭和石灰的复配添加对土壤有效阳离子代换量的影响；
图5是实施例17-20、对照3与对比例12-16中猪粪热解炭与石灰和化肥的复配施用对油菜产量的影响；
图6是实施例17-20、对照3与对比例12-16中猪粪热解炭与石灰和化肥的复配施用对土壤有机质的影响；
图7是实施例17-20、对照3与对比例12-16中猪粪热解炭与石灰和化肥的复配施用对>0.25mm水稳性团聚体的影响；
图8是实施例11-16、对照2与对比例7-11中水稻秸秆炭和石灰的复配添加对土壤pH值的影响；
图9是实施例11-16、对照2与对比例7-11中水稻秸秆炭和石灰的复配添加对土壤交换性H+和Al3+的影响；
图10是实施例11-16、对照2与对比例7-11中水稻秸秆炭和石灰的复配添加对土壤交换性盐基离子的影响；
图11是实施例11-16、对照2与对比例7-11中水稻秸秆炭和石灰的复配添加对土壤有效阳离子代换量的影响；
图12是实施例21-22、对照4与对比例17-20中水稻秸秆炭与石灰和化肥的复配施用对油菜产量的影响；
图13是实施例21-22、对照4与对比例17-20中水稻秸秆炭与石灰和化肥的复配施用对土壤有机质的影响；
图14是实施例21-22、对照4与对比例17-20中水稻秸秆炭与石灰和化肥的复配施用对>0.25mm水稳性团聚体的影响。
具体实施方式
本发明提供了一种酸性土壤改良剂，包括生物炭和熟石灰，所述生物炭与熟石灰的重量比为(10-40):(1.5-3)，优选为20:3；所述生物炭包括猪粪热解炭和/或水稻秸秆炭。
本发明对所述酸性土壤的种类没有特殊限定，现有已知的酸性土壤种类均能采用本发明的土壤改良剂。在本发明具体实施例中，所述酸性土壤的种类包括酸性红壤和/或酸性水稻土壤。
在本发明中，所述生物炭的制备方法优选包括：将猪粪或水稻秸秆风干、粉碎、过筛，得到筛下物，将所述筛下物进行热解，得到生物炭。
在本发明中，当所述生物炭为猪粪热解炭时，所述猪粪在风干前还进行堆腐发酵，所述堆腐发酵优选包括：将新鲜猪粪与木屑混合，得到混合物，调节混合物的碳氮比为(23-26):1，进行自然发酵40-60d，所述自然发酵过程中优选每隔4d翻堆1次，得到猪粪堆腐发酵物。在本发明中，所述堆腐发酵过程，将难以被作物利用的有机物变成便于被作物吸收利用的无机养分；堆腐发酵过程中的高温可以减少寄生虫卵和病原微生物等有害物质降低其对环境的污染；可避免将猪粪直接用于土壤中引起烧苗的现象；通过堆腐发酵可以大幅度减少堆肥的体积降低水分，节省能耗。在本发明中，经过堆腐发酵得到的物质可使植物发芽指数大于80％。
在本发明中，所述新鲜猪粪与木屑混合后的碳氮比优选为(23-26):1，更优选为25:1；所述自然发酵的时间优选为40-60d，更优选为49天，保证堆腐发酵过程中微生物的能量来源，避免堆腐发酵的周期过长或过短，减小氮素的损失和促进堆肥的腐熟。
本发明将猪粪堆腐发酵物、水稻秸秆进行风干，得到风干物，所述风干优选为自然风干。
将得到的风干物进行粉碎、过筛，得到筛下物，使筛下物达到均质化，保证生物炭的颗粒大小一致。在本发明中，所述筛下物粒径优选为1mm。
本发明将得到的筛下物进行热解，所述热解的温度优选为350-500℃，更优选为400℃；所述热解的时间优选为1-2h，更优选为1.5h；所述热解优选在无氧条件下进行。本发明对热解的温度和时间参数的限定，不仅提高生物炭的pH值，还提高生物炭的产率、比表面积、官能团含量、阳离子交换量等，保证了生物炭在改良酸性土壤的效果。
本发明还提供了上述方案所述的酸性土壤改良剂的施用方法，包括将所述土壤改良剂施用于土壤中，翻耕。在本发明中，所述酸性土壤改良剂的施用量优选为29250-96750kg/hm2，更优选为51750kg/hm2；所述翻耕的深度优选为20-30cm，更优选为25cm。
本发明还提供了上述方案所述酸性土壤改良剂在改良酸性土壤和/或作物增产中的应用。
本发明涉及的原料来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员常规选用的产品即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
选用新鲜猪粪为原料，添加木屑作为调理剂，调节堆体初始碳氮比为25:1，每隔4天人工翻堆一次，整个过程持续49天使猪粪完全腐熟。而后在室温下自然风干，粉碎，过1mm筛，得到筛下物。将筛下物在无氧条件下，加热到400℃持续1小时即得到猪粪热解炭。
实施例2
选用水稻秸秆为原料，在室温下自然风干，粉碎，过1mm筛，得到筛下物。将筛下物在无氧条件下，加热到400℃持续1小时即得到水稻秸秆炭。
将实施例1的猪粪热解炭和实施例2制备的水稻秸秆炭的成分对比，具体结果见表1。
表1猪粪热解炭与水稻秸秆炭的成分对比
Figure BDA0002471234250000061
由上表可知，通过本发明制备得到的猪粪热解炭和水稻秸秆炭，含有灰分、N、C、S、K、Na、Ca、Mg、P、Fe，为酸性土壤提供多种营养成分，并且可以提高生物炭的pH值，以中和酸性土壤的酸性成分。
实施例3
盆栽试验
将实施例1中得到的猪粪热解炭与熟石灰以10:1.5的重量比例混合，得到酸性土壤改良剂。
将10kg浙江衢州红壤与上述115g酸性土壤改良剂充分混合均匀后放入盆中，添加去离子水将土壤含水量调节至土壤田间持水量的70％wt，并在其中间留一个小孔，以便气体交换并减少水分损失。将以上操作重复三次。培养1年后，取出新鲜土样，测定土壤pH值、交换性H+和交换性Al3+、交换性盐基离子、有效阳离子交换量的含量。
实施例4
操作步骤与实施例3相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭与熟石灰的重量比例为20:1.5，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为215g。
实施例5
操作步骤与实施例3相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭与熟石灰的重量比例为30:1.5，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为315g。
实施例6
操作步骤与实施例3相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭与熟石灰的重量比例为40:1.5，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为415g。
实施例7
操作步骤与实施例3相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭与熟石灰的重量比例为10:3，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为130g。
实施例8
操作步骤与实施例3相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭与熟石灰的重量比例为20:3，其在浙江衢州红壤中的添加量为230g。
实施例9
操作步骤与实施例3相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭与熟石灰的重量比例为30:3，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为330g。
实施例10
操作步骤与实施例3相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭与熟石灰的重量比例为40:3，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为430g。
对照1
操作步骤与实施例3相同，不同的是未添加酸性土壤改良剂。
对比例1
操作步骤与实施例3相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有猪粪热解炭，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为100g。
对比例2
操作步骤与实施例3相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有猪粪热解炭，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为200g。
对比例3
操作步骤与实施例3相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有猪粪热解炭，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为300g。
对比例4
操作步骤与实施例3相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有猪粪热解炭，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为400g。
对比例5
操作步骤与实施例3相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有熟石灰，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为15g。
对比例6
操作步骤与实施例3相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有熟石灰，其在10kg浙江衢州红壤中的添加量为30g。
实施例3-10、CK1与对比例1-6测定酸性红壤pH值、交换性H+和交换性Al3+、交换性盐基离子、有效阳离子交换量含量的结果见表2-9。
表2猪粪热解炭和石灰的复配添加对土壤pH值的影响
处理 平均值 处理 平均值 处理 平均值
CK1 4.94 对比例5 7.94 对比例6 8.18
对比例1 5.11 实施例3 8.08 实施例7 8.18
对比例2 5.86 实施例4 8.18 实施例8 8.26
对比例3 5.72 实施例5 7.69 实施例9 8.16
对比例4 6.06 实施例6 8.15 实施例10 8.31
由表2可知，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者的混合物均能提高土壤pH值。与对照组1处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，显著提高土壤pH值(P<0.05)，提高的幅度为63.56％-68.22％。
表3猪粪热解炭和熟石灰的复配添加对土壤交换性H+的影响
处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg)
CK1 0.46 对比例5 0.35 对比例6 0.32
对比例1 0.38 实施例3 0.36 实施例7 0.28
对比例2 0.31 实施例4 0.28 实施例8 0.26
对比例3 0.27 实施例5 0.25 实施例9 0.23
对比例4 0.25 实施例6 0.22 实施例10 0.23
由表3可知，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者混合施用均能均能降低土壤交换性H+的含量。与对照1处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，显著降低土壤交换性H+的含量，降低的幅度为21.74％-52.17％。
表4猪粪热解炭和熟石灰的复配添加对土壤交换性Al3+的影响
Figure BDA0002471234250000081
Figure BDA0002471234250000091
由表4可知，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者混合施用均能均能降低土壤交换性Al3+的含量。与对照1处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，显著降低土壤交换性Al3+的含量，降低的幅度为10.67％-19.67％。
表5猪粪热解炭和熟石灰的复配添加对土壤交换性K+的影响
处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg)
CK1 0.26 对比例5 0.46 对比例6 0.70
对比例1 0.39 实施例3 0.55 实施例7 0.77
对比例2 0.46 实施例4 0.64 实施例8 0.84
对比例3 0.59 实施例5 0.74 实施例9 0.85
对比例4 0.65 实施例6 0.86 实施例10 1.07
由表5可知，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者混合施用均能均能提高土壤交换性K+的含量。与对照1处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，显著提高土壤交换性K+的含量，提高的幅度为111.54％-311.38％。
表6猪粪热解炭和熟石灰的复配添加对土壤交换性Na+的影响
处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg)
CK1 0.06 对比例5 0.20 对比例6 0.39
对比例1 0.19 实施例3 0.30 实施例7 0.42
对比例2 0.24 实施例4 0.38 实施例8 0.51
对比例3 0.29 实施例5 0.41 实施例9 0.52
对比例4 0.34 实施例6 0.45 实施例10 0.62
由表6可知，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者混合施用均能均能提高土壤交换性Na+的含量。与对照1处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，显著提高土壤交换性Na+的含量，提高的幅度为400％-933.33％。
表7猪粪热解炭和熟石灰的复配添加对土壤交换性Ca+的影响
处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg)
CK1 0.23 对比例5 6.94 对比例6 8.90
对比例1 0.77 实施例3 7.15 实施例7 11.70
对比例2 1.03 实施例4 7.27 实施例8 12.43
对比例3 1.10 实施例5 7.47 实施例9 12.53
对比例4 1.20 实施例6 7.74 实施例10 12.76
由表7可知，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者混合施用均能均能提高土壤交换性Ca2+的含量。与对照组1处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，显著提高土壤交换性Ca2+的含量，提高的幅度为3008.70％-5447.83％。
表8猪粪热解炭和熟石灰的复配添加对土壤交换性Mg2+的影响
处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg)
CK1 0.11 对比例5 0.73 对比例6 1.54
对比例1 0.28 实施例3 0.91 实施例7 1.91
对比例2 0.37 实施例4 0.99 实施例8 2.05
对比例3 0.49 实施例5 1.05 实施例9 2.25
对比例4 0.57 实施例6 1.43 实施例10 2.24
由表8可知，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者混合施用均能均能提高土壤交换性Mg2+的含量。与对照1处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，显著提高土壤交换性Mg2+的含量，提高的幅度为727.27％-1945.45％。
表9猪粪热解炭和熟石灰的复配添加对有效阳离子代换量的影响
处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg)
CK1 4.67 对比例5 11.92 对比例6 15.01
对比例1 5.37 实施例3 12.45 实施例7 18.06
对比例2 5.65 实施例4 12.54 实施例8 18.99
对比例3 5.86 实施例5 12.86 实施例9 19.24
对比例4 6.02 实施例6 13.60 实施例10 19.66
由表9可知，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者混合施用均能均能提高有效阳离子代换量的含量。与对照1处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，显著提高有效阳离子代换量的含量，提高的幅度为166.60％-320.99％。
实施例11
操作步骤与实施例3相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭为通过实施例2得到的水稻秸秆炭，浙江衢州红壤为浙江衢州酸性水稻土。
实施例12
操作步骤与实施例11相同，不同的是不同的是酸性土壤改良剂中水稻秸秆炭与熟石灰的重量比例为20:1.5，其在10kg浙江衢州酸性水稻土中的添加量为215g。
实施例13
操作步骤与实施例11相同，不同的是不同的是酸性土壤改良剂中水稻秸秆炭与熟石灰的重量比例为40:1.5，其在10kg浙江衢州酸性水稻土中的添加量为415g。
实施例14
操作步骤与实施例11相同，不同的是不同的是酸性土壤改良剂中水稻秸秆炭与熟石灰的重量比例为10:3，其在10kg浙江衢州酸性水稻土中的添加量为130g。
实施例15
操作步骤与实施例11相同，不同的是不同的是酸性土壤改良剂中水稻秸秆炭与熟石灰的重量比例为20:3，其在10kg浙江衢州酸性水稻土中的添加量为230g。
实施例16
操作步骤与实施例11相同，不同的是不同的是酸性土壤改良剂中水稻秸秆炭与熟石灰的重量比例为40:3，其在10kg浙江衢州酸性水稻土中的添加量为430g。
对照2
操作步骤与实施例11相同，不同的是未添加酸性土壤改良剂。
对比例7
操作步骤与实施例11相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有水稻秸秆炭，其在10kg浙江衢州酸性水稻土中的添加量为100g。
对比例8
操作步骤与实施例11相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有水稻秸秆炭，其在10kg浙江衢州酸性水稻土中的添加量为200g。
对比例9
操作步骤与实施例11相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有水稻秸秆炭，其在10kg浙江衢州酸性水稻土中的添加量为400g。
对比例10
操作步骤与实施例11相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有熟石灰，其在10kg浙江衢州酸性水稻土中的添加量为15g。
对比例11
操作步骤与实施例11相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有熟石灰，其在10kg浙江衢州酸性水稻土中的添加量为30g。
实施例3-10、CK1与对比例1-6测定酸性水稻土pH值、交换性H+和交换性Al3+、交换性盐基离子、有效阳离子交换量含量的结果见表10-17。
表10水稻秸秆炭和熟石灰的复配添加对酸性水稻土壤pH值的影响
Figure BDA0002471234250000121
Figure BDA0002471234250000131
由表10可知，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者的混合物均能提高土壤pH值。与对照组1处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，显著提高了土壤pH值，提高的幅度为55.67％-68.62％。
表11水稻秸秆炭和熟石灰的复配添加对酸性水稻土壤交换性H+的影响
Figure BDA0002471234250000132
由表11可知，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者的混合物均能降低土壤交换性H+的含量。与对照组1处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，显著降低土壤交换性H+的含量，降低的幅度为28.26％-43.48％。
表12水稻秸秆炭和熟石灰的复配添加对酸性水稻土壤交换性Al3+的影响
处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg) 处理 平均值(cmol/kg)
CK2 3.56 对比例10 3.23 对比例11 3.15
对比例7 3.33 实施例11 3.20 实施例14 3.17
对比例8 3.25 实施例12 3.17 实施例15 3.16
对比例9 3.28 实施例13 3.07 实施例16 3.02
由表12可知，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者的混合物均能降低土壤交换Al3+的含量。与对照组1处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，显著降低土壤交换性Al3+的含量，降低的幅度为10.11％-15.16％。
表13水稻秸秆炭和熟石灰的复配添加对酸性水稻土壤交换性Ca2+的影响
Figure BDA0002471234250000141
由表13可知，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者的混合物均能提高土壤交换Ca2+的含量。与对照组1处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，显著提高土壤交换性Ca2+的含量，提高的幅度为1856.52％-5517.39％。
表14水稻秸秆炭和熟石灰的复配添加对酸性水稻土壤交换性Mg2+的影响
Figure BDA0002471234250000142
由表14可知，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者的混合物均能提高土壤交换Mg2+的含量。与对照组1处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，显著提高土壤交换性Mg2+的含量，提高的幅度为581.82％-2381.82％。
表15水稻秸秆炭和熟石灰的复配添加对酸性水稻土壤交换性K+的影响
Figure BDA0002471234250000143
Figure BDA0002471234250000151
由表15可知，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者的混合物均能提高土壤交换K+的含量。与对照组1处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，显著提高土壤交换性K+的含量，提高的幅度为123.77％-253.85％。
表16水稻秸秆炭和熟石灰的复配添加对酸性水稻土壤交换性Na+的影响
Figure BDA0002471234250000152
由表16可知，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者的混合物均能提高土壤交换Na+的含量。与对照组1处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，显著提高土壤交换性Na+的含量，提高的幅度为283.33％-766.67％。
表17水稻秸秆炭和熟石灰的复配添加对酸性水稻土壤有效阳离子代换量的影响
Figure BDA0002471234250000153
由表17可知，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者的混合物均能提高土壤有效阳离子代换量的含量。与对照组1处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，显著提高土壤有效阳离子代换量的含量，提高的幅度为107.92％-340.90％。
实施例17
田间试验
将实施例1中得到的猪粪热解炭与熟石灰以10:3的重量比例混合，得到酸性土壤改良剂。
采用浙江衢州红壤种植籽用油菜，依据油菜全生育期对养分的需求配施化肥，尿素(46％N)用量为391kg/hm2，过磷酸钙(12％P2O5)用量为750kg/hm2，氯化钾(60％K2O)用量为200kg/hm2，硼砂(11％B)用量为22.5kg/hm2。将酸性土壤改良剂(施用量为29250kg/hm2)、过磷酸钙以及氯化钾作为基肥一次性翻耕入土，后进行油菜移栽。尿素分别在油菜的苗期和抽薹开花期以3:2的比例进行施用。硼砂在油菜开花期用水以1:10稀释后喷施。将以上操作重复三次。在油菜整个生育期结束后，测定油菜产量；在各小区以S型取样法，采取新鲜土样，室内常温风干后测定土壤团聚体稳定性、土壤有机质。
实施例18
操作步骤与实施例17相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭与熟石灰的重量比例为20:3，其在浙江衢州红壤中的施用量为51750kg/hm2。
实施例19
操作步骤与实施例17相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭与熟石灰的重量比例为30:3，其在浙江衢州红壤中的施用量为74250kg/hm2。
实施例20
操作步骤与实施例17相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭与熟石灰的重量比例为40:3，其在浙江衢州红壤中的施用量为96750kg/hm2。
对照3
操作步骤与实施例17相同，不同的是未添加酸性土壤改良剂。
对比例12
操作步骤与实施例17相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有猪粪热解炭，其在浙江衢州红壤中的施用量为22500kg/hm2。
对比例13
操作步骤与实施例17相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有猪粪热解炭，其在浙江衢州红壤中的施用量为45000kg/hm2。
对比例14
操作步骤与实施例17相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有猪粪热解炭，其在浙江衢州红壤中的施用量为67500kg/hm2。
对比例15
操作步骤与实施例17相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有猪粪热解炭，其在浙江衢州红壤中的施用量为90000kg/hm2。
对比例16
操作步骤与实施例17相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有熟石灰，其在浙江衢州红壤中的施用量为6750kg/hm2。
实施例17-20、CK3与对比例12-16测定油菜产量、土壤团聚体稳定性、土壤有机质影响的结果见表18-20。
表18猪粪热解炭与石灰和化肥的复配施用对油菜产量的影响
处理 平均值(kg/hm<sup>2</sup>) 处理 平均值(kg/hm<sup>2</sup>)
CK3 1516.95 对比例16 2018.30
对比例12 1601.52 实施例17 2266.94
对比例13 1835.20 实施例18 2660.61
对比例14 1798.99 实施例19 2617.21
对比例15 1661.78 实施例20 2485.02
如表18所示，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者混合施用均能均能提高浙江衢州红壤油菜的产量。与对照2处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，能显著提高油菜产量，提高的幅度为49.44％-75.39％。
表19猪粪热解炭与石灰和化肥的复配施用对土壤有机质的影响
Figure BDA0002471234250000171
Figure BDA0002471234250000181
如表19所示，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者混合施用均能均能提高浙江衢州红壤有机质的含量。与对照2处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，能显著提高红壤有机质的含量，提高的幅度为36.05％-67.57％。
表20猪粪热解炭与石灰和化肥的复配施用对>0.25mm水稳性团聚体的影响
处理 平均值(％) 处理 平均值(％)
CK3 38.20 对比例16 38.27
对比例12 45.13 实施例17 47.40
对比例13 54.41 实施例18 57.87
对比例14 56.47 实施例19 58.37
对比例15 58.63 实施例20 59.40
如表20所示，单独施用熟石灰、单独施用猪粪热解炭或二者混合施用均能均能提高浙江衢州红壤中>0.25mm水稳性团聚体的含量。与对照2处理相比，猪粪热解炭和熟石灰混合施用，能显著提高>0.25mm水稳性团聚体的含量，提高的幅度为24.08％-55.50％。
实施例21
操作步骤与实施例17相同，不同的是酸性土壤改良剂中猪粪热解炭为通过实施例2得到的水稻秸秆炭，浙江衢州红壤为浙江衢州酸性水稻土。
实施例22
操作步骤与实施例21相同，不同的是酸性土壤改良剂中水稻秸秆炭与熟石灰的重量比例为20:3，其在浙江衢州酸性水稻土中的施用量为51750kg/hm2。
实施例22
操作步骤与实施例21相同，不同的是酸性土壤改良剂中水稻秸秆炭与熟石灰的重量比例为40:3，其在浙江衢州酸性水稻土中的施用量为96750kg/hm2。
对照4
操作步骤与实施例21相同，不同的是未添加酸性土壤改良剂。
对比例17
操作步骤与实施例17相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有水稻秸秆炭，其在浙江衢州酸性水稻土中的施用量为22500kg/hm2。
对比例18
操作步骤与实施例17相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有水稻秸秆炭，其在浙江衢州酸性水稻土中的施用量为45000kg/hm2。
对比例19
操作步骤与实施例17相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有水稻秸秆炭，其在浙江衢州酸性水稻土中的施用量为90000kg/hm2。
对比例20
操作步骤与实施例17相同，不同的是其酸性土壤改良剂中仅含有熟石灰，其在浙江衢州酸性水稻土中的施用量为6750kg/hm2。
实施例18-22、CK4与对比例17-20测定油菜产量、土壤团聚体稳定性、土壤有机质影响的结果见表21-23。
表21水稻秸秆炭与熟石灰和化肥的复配施用对水稻产量的影响
处理 平均值(kg/hm<sup>2</sup>) 处理 平均值(kg/hm<sup>2</sup>)
CK4 5379.08 对比例20 6447.25
对比例17 6134.02 实施例21 6971.35
对比例18 6951.52 实施例22 7978.40
对比例19 6343.03 实施例23 7001.30
如表21所示，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者混合施用均能均能提高浙江衢州酸性水稻土油菜的产量。与对照4处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，能显著提高油菜产量，提高的幅度为29.60％-30.16％。
表22水稻秸秆炭与熟石灰和化肥的复配施用对土壤有机质含量的影响
处理 平均值(g/kg) 处理 平均值(g/kg)
CK4 6.13 对比例20 8.15
对比例17 8.24 实施例21 8.82
对比例18 8.89 实施例22 9.33
对比例19 8.95 实施例23 9.71
如表22所示，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者混合施用均能均能提高浙江衢州酸性水稻土有机质的含量。与对照4处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，能显著提高红壤有机质的含量，提高的幅度为43.88％-58.40％。
表23水稻秸秆炭与熟石灰和化肥的复配施用对>0.25mm水稳性团聚体的影响
处理 平均值(％) 处理 平均值(％)
CK4 46.20 对比例20 46.27
对比例17 54.82 实施例21 57.40
对比例18 62.41 实施例22 66.87
对比例19 64.63 实施例23 69.40
如表23所示，单独施用熟石灰、单独施用水稻秸秆炭或二者混合施用均能均能提高浙江衢州酸性水稻土中>0.25mm水稳性团聚体的含量。与对照4处理相比，水稻秸秆炭和熟石灰混合施用，能显著提高>0.25mm水稳性团聚体的含量，提高的幅度为24.24％-50.22％。
综合上述试验结果可知，当酸性土壤改良剂中生物炭与熟石灰的重量比为20:3时，是改良酸性土壤、提升土壤肥力、增加作物产量的最佳比例。
图1-14中，不同的小写字母代表同一生物炭用量不同熟石灰用量间的差异达显著水平(P<0.05)；不同大写字母代表同一熟石灰用量不同生物炭用量间的差异达显著水平(P<0.05)。
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为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种酸性土壤改良剂，其特征在于，包括生物炭和熟石灰，所述生物炭与熟石灰的重量比为(10-40):(1.5-3)；所述生物炭包括猪粪热解炭和/或水稻秸秆炭。
2.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述生物炭与熟石灰的重量比为20:3。
3.根据权利要求1或2所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述酸性土壤包括酸性红壤和/或酸性水稻土壤。
4.根据权利要求1所述所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述生物炭的制备方法包括：将猪粪或水稻秸秆风干、粉碎、过筛，得到筛下物，将所述筛下物进行热解，得到生物炭。
5.根据权利要求4所述所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，当所述生物炭为猪粪热解炭时，所述猪粪在风干前还进行堆腐发酵，所述堆腐发酵包括，将猪粪与木屑混合，得到混合物，调节混合物的碳氮比为(23-26):1，进行自然发酵40-60d，所述自然发酵过程中每隔4d翻堆1次。
6.根据权利要求4所述所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述热解的温度为350-500℃，所述热解的时间为1-2h，所述热解在无氧条件下进行。
7.权利要求1-6任一项所述的酸性土壤改良剂的施用方法，其特征在于，将所述酸性土壤改良剂施用于土壤中，翻耕。
8.根据权利要求7所述的施用方法，其特征在于，所述酸性土壤改良剂的施用量为29250-96750kg/hm2。
9.根据权利要求7所述的施用方法，其特征在于，所述翻耕的深度为20-30cm。
10.权利要求1-6任一项所述酸性土壤调理剂在改良酸性土壤和/或作物增产中的应用。
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