CN111630971A

CN111630971A - 一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法

Info

Publication number: CN111630971A
Application number: CN202010141399.0A
Authority: CN
Inventors: 李亚东; 王世林; 王行国; 倪红; 王铁军; 杨兰芳; 姚伦广; 段鹏飞; 王友平; 汪华; 陈勋
Original assignee: Hubei University; Nanyang Normal University; Institute of Fruit and Tea of Hubei Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Hubei University; Nanyang Normal University; Institute of Fruit and Tea of Hubei Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-09-08

Abstract

本发明公开了一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，利用肽钙盐对酸化土壤的pH进行2‑4次的逐步提升，土壤pH每次提升0.5‑1.2，使用肽钙盐的同时种植作物，本方法可逐步改善土壤微生态环境，实现酸化土壤改良与作物种植同步化进行，克服了现有酸化土壤改良过程中不能种植的缺点。

Description

一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法

技术领域

本发明属于酸化土壤的改良模式与种植技术领域，具体涉及全水溶性肽钙盐对酸化土壤的新型改良模式、种植技术要求、作物品质、产量等方向与应用，更具体地说，本发明涉及一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法。

背景技术

目前我国的酸化土壤面积已经扩大到全国耕地面积的40%以上，强酸性土壤（pH值＜5.5）面积已由20世纪80年代的1.69亿亩增加到2.26亿亩。工业化过程中致酸性气体（SO₂、NO₂等）的排放和农业生产中肥料的不当施用加剧了土壤酸化的进程。酸化使土壤固相中的铝活化释放进入土壤溶液并对作物根系产生毒害，严重的铝毒使作物出现烂根现象。酸化还使土壤中阳离子交换量（CEC）减少、加速养分流失，土壤有机质含量降低、保肥能力下降，从而导致作物减产、品质下降，土壤在严重酸化情况下作物甚至无法生长，农民颗粒无收。土壤酸化对农业生产和生态环境造成严重危害。

面对如此现状，寻找到有效的酸化土壤改良方法显得尤为重要。目前国内外研究报道的酸化土壤改良方法主要为施用石灰、工业副产品和有机物料三大类。

施用石灰是改良酸化土壤最为传统、最为广泛的一种方法，其能直接中和土壤酸度迅速显著提高土壤pH值、缓解铝毒害、提高土壤阳离子交换量CEC）

并增加作物所需的中量营养元素钙，此种方法多用于强酸性土壤。但施用石灰存在明显的缺点：一方面，由于其碱度过大不适合即时实施耕作种植，对于强酸性土壤人们多选择一次性施加大量石灰，如此会严重影响土壤微生态环境，使土壤微生物活性降低，甚至破坏土壤酸碱缓冲能力（pHBC），长期施加更会使土壤中钙含量过高、有机质含量下降、透气性变差，导致板结，影响作物正常生长；另一方面，石灰不含氮磷钾等作物所需的大量营养元素成分，需要额外配施大量肥料，同时撒施石灰粉尘飞扬不宜操作，容易挥及周围环境造成污染。

有研究表明一些工业副产品（磷石膏、粉煤灰、碱渣、制浆废液污泥等）可用于改良土壤酸化，但一次性施加量较大经济成本高，且仍需额外配施大量肥料。由于工业副产品或矿物中成分复杂可能含有重金属等对土壤有害的物质，需要进一步对这些产品加强监察和监管、评估潜在的环境风险。

作物秸秆和禽畜粪便等有机物料及其制备的生物炭含有一定量的碱性物质，能在一定程度上改良土壤酸化情况，提高土壤有机质和养分含量、增强土壤微生物活性。但此方法缺点非常明显：一方面，其含碱量低只适合作为一种温和的方法用于弱酸性土壤进行微改良，不适用于强酸性土壤；另一方面，作物秸秆和禽畜粪便等有机物料所含营养成分及含量比例不够明确且养分利用率低，由于物料溶解性差、施用量大，易造成面源污染，影响周围空气和水源质量；并且利用不同有机物料制备的生物炭性质差异很大，生产成本较高，不利于大面积推广施用。

发明内容

鉴于目前国内外关于酸化土壤改良方法的优缺点，即传统方法施用石灰极易导致土壤板结、影响土壤微生态环境，施用工业副产品的方法经济成本高且存在环境风险，施用有机物料的方法改良强度小、所含成分不明确且易造成面源污染的问题，本发明提出了一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良及其种植同步化的方法，根据植物的生长特性，利用肽钙盐特殊的生化特性、生态学特性、肥效特性，实现酸化土壤改良与种植同步化（改良的同时或改良后立即可移栽作物幼苗），克服现有改良技术的缺点，即改良后需经过一段时间（3-20个月）的自然转化与稳定方可种植作物，影响生产效率。

根据植物的生长特性：苗期需最适酸碱度、生长中期与后期均可耐受一定范围的酸碱度原理，通过酸化土壤的递进式改良，即酸性土壤不是一次性改良为中性，而是一步一步的通过pH为0.5-1.2范围的逐步提升，从而达到改良，实现改良与种植同步化。

为了实现本发明的上述目的，本发明人通过大量试验研究并不断探索，最终获得了如下技术方案：

一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，利用肽钙盐对酸化土壤的pH进行2-4次的逐步提升，土壤pH每次提升0.5-1.2，使用肽钙盐的同时种植作物。

优选地，如上所述的一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，所述酸化土壤为强酸性土壤、中度酸性土壤。

优选地，如上所述的一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，对酸化土壤为强酸化（pH值＜5.0）土壤的递进式改良与种植同步化模式：

第一次改良的强酸性土壤（作物或杂草均不生长）每亩施用量为：肽钙盐40-50 kg，磷酸氢二钾8-10 kg，聚谷氨酸1 kg，在雨天之后（田间无积水）分别均匀撒施于土壤表面，使表层土壤3-15 cm的pH值快速提高0.5-0.7，同时直接种植pH适合5.0-5.5范围的作物幼苗（结球甘蓝、油菜、大白菜），达到改良与种植同步化；或者将上述3种组分在晴天分别直接均匀撒施后，然后喷洒水至土壤湿润（田间持水量的60%-70%），可直接种植pH适合5.0-5.5范围的作物幼苗或者先种植作物幼苗后再均匀撒施三种组分均可，再或者晴天加水现场进行配制，搅拌均匀后喷施或洒施于土壤表面（或已种植幼苗的土壤表面），可直接种植pH适合5.0-5.5范围的作物。此次将土壤改良至pH值5.0-5.5范围，且实现改良与种植的同步化，土壤有机质含量显著提升。

将第一次改良的、且已同步种植30-120天后（蔬菜类的种植周期）的酸性土壤进行第二次改良（递进式的第二次），即按每亩施用量为：肽钙盐35-45 kg，磷酸氢二钾：7-9 kg,聚谷氨酸1 kg，按照第一次改良与种植同步化步骤进行，土壤酸度提升至弱酸性（pH值达5.5-6.5），所种植作物除了喜酸性作物外，可延伸到偏酸性作物小麦等的种植。

将第二次改良的、且已种植30-120天后的弱酸性土壤进行第三次改良（递进式的第三次），每亩施用量为：肽钙盐30-40 kg，磷酸氢二钾6-8 kg，按照第一次改良与种植同步化步骤进行，此第三次改良将土壤酸度提升至中性（pH值达6.5-7.5），可直接播种各种作物种子，此时种子可直接发芽生长如常规土壤。在作物生长期间无需再次施肥。

优选地，如上所述的一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，对中轻度酸化（pH值为5.0-6.0）土壤的递进式改良与种植同步化采取如下方法：

利用肽钙盐对中轻度酸性土壤进行的第一次改良，按每亩施用量为：肽钙盐35-45 kg，磷酸氢二钾7-9 kg,按照强酸性土壤改良与种植同步化步骤进行即可。而对第一次改良后的弱酸性土壤再进行第二次改良，即按每亩施用量为：肽钙盐30-40 kg，磷酸氢二钾6-8kg,按照第一次改良与种植同步化步骤进行，可播撒作物种子或移栽培育至4片真叶的作物幼苗，在作物生长期间无需再次施肥。此第二次改良将土壤酸度提升至中性（pH值达6.5-7.5），显著改良土壤质量，促进同步化种植作物的生长。

优选地，如上所述的一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，所述肽钙盐pH 在 11-14、平均分子量在 5000 道尔顿以内，其肽钙盐是利用课题组专利技术ZL201410128133.7生产所得。

与现有技术相比，本发明具有如下生化根据和突破性创新：

1、肽钙盐是完全可溶于水的活性物质，呈碱性（pH值为10-12），可直接中和土壤中的酸性物质，降低酸化土壤中的可交换性氢和可交换性铝，提高土壤pH值、有效缓解铝毒害。

2、肽钙盐中含有的蛋白肽成分（含量为60.5%）为土壤提供大量稳定的有机营养，能够很快被植物和微生物所吸收利用，一方面，肽钙盐施用后，土壤表面3-5天出现白色菌丝，快速增加土壤微生物数量，5-7天作物变绿，这是作用有机肥难以实现的，同时土壤表面出现绿色苔藓状物；另一方面，肽钙盐中含有大量羧酸阴离子基团（-COO^-）,氨基酸是由羧基阴离子基团（NH2-CH(R)-COO^-）与氢离子（H⁺）结合而成，微生物转化或吸收利用氨基酸进行大量繁殖时，即可减少土壤中的氢离子含量，降低土壤酸度，大量繁殖的微生物分泌代谢产物与植物互作以及肽钙盐本身所含有机成分的补充使土壤有机质含量增加，土壤的保肥透气性和酸碱缓冲能力（pHBC）提升，同时有机质中的一些有机酸（二羧酸、三羧酸）具有特殊功能基团（β-OH）可以和铝螯合成稳定的五环、六环结构，从而降低铝毒；肽钙盐中的无机成分钙离子（Ca²⁺）不仅能显著提高土壤的阳离子交换量（CEC），而且还能减轻铝毒害、作为中量营养元素促进植物的生长。肽钙盐不仅能改良土壤酸化还能提升土壤肥力、改善土壤微生态环境，促进植物生长。

3、肽钙盐没有使用安全隐患，前期研究表明，肽钙盐中所含成分稳定，不含有重金属等对土壤有害的物质，符合有机肥料标准（湖北省农业科学院测试中心测试），并且肽钙盐是完全可溶于水的活性物质，无异味施加后浸于土壤无流失，不会对周围空气和水源造成面源污染。

4、在酸化土壤地区，农民常选择一次性添加改良剂，以期达到迅速改良效果，如此反而影响生产，尤其对于强酸性土壤，一次性改良将土壤酸度提升至中性的极端刺激过程，期间不仅不能种植作物，还破坏了土壤的微生态体系，很难再次修复。本发明提出了一种利用肽钙盐递进式改良酸化土壤的方法，即根据土壤酸化情况利用肽钙盐对酸化土壤进行递进式改良模式：强酸性土壤—酸性土壤—弱酸性—中性土壤，强酸性土壤经过3-4次改良，中轻度酸化土壤经过2-3次改良，逐步改善土壤微生态环境，实现酸化土壤改良与作物种植同步化进行，克服了现有酸化土壤改良过程中不能种植的缺点。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

选取位于湖北恩施的强酸性（pH值为4.51）黄黏土农田为改良基地，其土壤有机质含量为9.57 g/kg，阳离子交换量（CEC）为12.05 cmol/kg，根据高山气候环境选择适宜当地种植的十字花科作物结球甘蓝（中国农科院蔬菜花卉所培育京丰一号春冬季品种）。按照本发明方法每亩施用量为：肽钙盐50 kg，磷酸氢二钾10 kg，聚谷氨酸1 kg，在晴天条件下加水200L现场进行配制，搅拌均匀后喷施于土壤并进行简单翻土混合，移栽定植培育至12 cm左右的生长态势相同的结球甘蓝幼苗，在结球甘蓝生长过程中不再施肥。与施加复混肥的对照相比，生长至15天结球甘蓝的生物量即呈现显著差别，施用肽钙盐的植株更高大健壮，叶片颜色更绿，没有出现烂根烂梗现象。生长至85天，施加肽钙盐的结球甘蓝开始出现结球，而施加复混肥的结球甘蓝生长缓慢甚至不长。生长至128天，施加肽钙盐的结球甘蓝开始收获，其平均生物量（526 g）比对照（39 g）高13.49倍。此时的土壤pH值为5.03，比初始值提升0.52个单位，土壤有机质含量（11.54 g/kg）和阳离子交换量（12.69 cmol/kg）分别提高1.87 g/kg、0.64 cmol/kg。此次同步化种植结球甘蓝将土壤由强酸性改良为酸性，仍需进一步改良，此次为递进式改良的第一次。

将第一次改良与种植同步化（结球甘蓝，中国农科院蔬菜花卉所培育京丰一号夏秋季品种）进行第二次改良。按照本发明方法每亩施用量为：肽钙盐40 kg，磷酸氢二钾：8kg，聚谷氨酸1 kg，在晴天条件下加水180 L现场进行配制，搅拌均匀后喷施于土壤并进行简单翻土混合。移栽定植培育至5 cm左右生长态势相同的结球甘蓝幼苗，在结球甘蓝生长过程中不再施肥。此次施用肽钙盐的结球甘蓝生长至71天开始结球，在103天开始收获，其平均生物量（856 g）比施用复混肥的对照（61 g）高14.03倍，并且施加肽钙盐的结球甘蓝叶肥厚硬脆，其硝酸盐、维生素C、可溶性糖等含量均达到蔬菜优质质量标准。此时的土壤pH值为5.75，比第一次改良后的值提高0.72个单位，此第二次同步化种植结球甘蓝将土壤由酸性改良为弱酸性。

若正常种植酸敏感作物还需对此弱酸性土壤进行第三次改良，利用原样地在第二次改良的基础上同步化种植小白菜（中国农科院蔬菜花卉研究所培育速生1号夏秋季品种）。按照本发明方法每亩施用量为：肽钙盐30 kg，磷酸氢二钾6 kg，在晴天条件下加水150L现场进行配制，搅拌均匀后喷施于土壤并进行简单翻土混合。均匀播撒小白菜种子，此后不再施肥。播种后3天施用肽钙盐的小白菜种子大面积发苗，播种后30天收获，其单株生物量（35.03 g）比施用复混肥的对照（4.82 g）高7.26倍。此时的土壤pH值为6.92，比第二次改良后的值提高1.17个单位，土壤有机质含量（12.84 g/kg）和阳离子交换量（13.39 cmol/kg）比初始值分别提高3.27 g/kg、1.34 cmol/kg。此第三次同步化种植将土壤由弱酸性改良为中性。

实施例2

选取位于河南信阳中度酸化（pH值为5.32）黄棕壤土农田进行递进式改良，同步化种植茄科作物辣椒（墨秀八号）。按照本发明方法每亩施用量为：肽钙盐40 kg，磷酸氢二钾8 kg，在晴天直接均匀撒施后与土壤简单混合，然后喷洒水至土壤全部湿润（约为田间持水量的60%-70%）。移栽定植培育至7 cm左右生长态势相同的辣椒幼苗，在辣椒生长过程中不再施肥。施用肽钙盐的辣椒与施用复混肥的对照相比，植株更加健壮高大，结果期更长，施用肽钙盐的辣椒单株交替所结果实总数（20.5个）比对照（8.4个）多12.1个，其单株总产量（430.5 g）比对照（109.8 g）高3.92倍，此时的土壤（pH值为5.95）已改良至弱酸性。然后在此基础上进一步改良，即进行第二次递进式改良。按照本发明方法每亩施用量为：肽钙盐30kg，磷酸氢二钾6 kg，在晴天直接均匀撒施后与土壤简单混合，然后喷洒水至土壤全部湿润（约为田间持水量的60%-70%）。移栽定植培育至4片真叶生长态势相同的辣椒幼苗，在辣椒生长过程中不再施肥。施用肽钙盐的辣椒与对照相比植株更健壮高大、产量更高，土壤（pH值为6.81）改良至中性，其质量显著提高。

Claims

1.一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，其特征

在于：利用肽钙盐对酸化土壤的pH进行2-4次的逐步提升，土壤pH每次提升0.5-1.2，使用肽钙盐的同时种植作物。

2.如权利要求1所述的一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，其特征在于：所述酸化土壤为强酸性土壤、中度酸性土壤。

3.如权利要求2所述的一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，其特征在于：肽钙盐对强酸性土壤的递进式改良与种植同步化方法为：

1）第一次改良：每亩施用肽钙盐40-50 kg，磷酸氢二钾8-10 kg，聚谷氨酸1 kg，各物质分别均匀撒施于土壤表面，同时直接种植作物；

2）第二次改良：第一次改良后30-120天进行第二次改良，每亩施用肽钙盐35-45 kg，磷酸氢二钾：7-9 kg,聚谷氨酸1 kg，各物质分别均匀撒施于土壤表面，可同时直接种植作物；

3）第三次改良：第二次改良后30-120天时进行第三次改良，每亩施用肽钙盐30-40 kg，磷酸氢二钾6-8 kg，各物质分别均匀撒施于土壤表面，可同时直接种植作物。

4.如权利要求2所述的一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，其特征在于：肽钙盐对中度酸性土壤的递进式改良与种植同步化方法为：

1）第一次改良：每亩施用肽钙盐35-45 kg，磷酸氢二钾7-9 kg, 各物质分别均匀撒施于土壤表面，可同时直接种植作物；

2）第二次改良：第一次改良后30-120天时进行第二次改良，每亩施用肽钙盐30-40 kg，磷酸氢二钾6-8 kg，各物质分别均匀撒施于土壤表面，可同时直接种植作物。

5.如权利要求2所述的一种利用肽钙盐进行酸化土壤递进式改良与种植同步化的方法，其特征在于：所述强酸性土壤的pH值＜5.0、中度酸性土壤的pH值为5.0-6.0。