CN112474776B - 一种酸性土壤的母质修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸性土壤的母质修复方法，具体涉及土壤改良与修复技术领域。先对待修复土壤理化性状进行检测，分析pH值、交换性钙镁含量情况，选择矿源成土母质、矿源腐植酸原料以及碱性酸中和物料，并将原料分别进行破碎与筛分；取矿源腐植酸粉料与碱性酸中和物料的粉料按比例混合均匀，加水进行熟化反应后，制得糊状缓冲型碱性酸中和物料；将矿源成土母质粉料与缓冲型碱性酸中和物料按比例混合均匀，制得母质复配型土壤调理剂；再将土壤修复剂均匀面施至待修复耕地中，并翻挖耕耙混合均匀，达到全耕作层土壤均施的效果；修复完成进入耕作后，每年对土壤进行一次检测，根据情况配制和加施一次母质复配型土壤调理剂。

Description

一种酸性土壤的母质修复方法

技术领域

本发明涉及土壤改良与修复技术领域，具体涉及一种酸性土壤的母质修复方法。

背景技术

耕地质量偏低的主要原因是土壤退化。造成土壤退化的原因，除了水土流失、气候恶化等自然因素外，主要是不合理农业耕作导致土壤养分亏缺、板结、酸化、污染和耕作层变浅等一系列问题。其中，土壤的酸化是我国南方耕地土壤退化中普遍存在的问题。

耕地土壤的酸化本质上是土壤母质异常化的不可逆恶性发育过程，在雨水淋融和多年连耕、化肥过施等因素作用下，造成土壤中的钙镁钾等矿物质元素大量淋失、铁铝氧化物明显聚积、阳离子交换量逐步度降低，土壤的pH值连年下降。目前我国南方以砖红壤、赤红壤、黄壤和燥红土等土壤类型为主的耕地，土壤酸化现象十分严重，pH值只能维持在4-6之间，导致施肥作用梯度下降、作物产量逐年降低，已成为制约农业发展的重要因素。

土壤的pH值、交换性钙与交换性镁的含量是关乎土壤理化性状重要指标，很大程度上决定了土壤的肥力与作物的表现。目前常用的改良酸性土壤方法，是在土壤中添加石灰、粉煤灰、水泥窑灰等碱性的酸中和物料，以达到调理和修复土壤母质异常的目的。但具体实施过程中往往只注重土壤pH值的提升，忽略了土壤中交换性钙镁的丰缺情况。虽然施用上述碱性酸中和物料可以通过酸中和作用调节土壤的酸性，对pH值的提升效果迅速而显著，但改良作用的缓冲性和持续性较差，对土壤理化及生物性状的副作用较大。实践证明，长期或过量的在土壤中施用上述碱性酸中和物料，会引起土壤板结，多次使用后的土壤反而会出现更为严重的酸化，还会明显抑制有益微生物菌群的繁殖，破坏土壤的微生态环境；对于交换性钙、镁含量比例异常的土壤，还会引起土壤中钙、镁、钾、磷等元素的平衡失调而导致作物的减产，甚至出现烧根和死苗的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸性土壤的母质修复方法，解决目前通过简单、盲目的添加生石灰等碱性酸中和物料改良酸性土壤时存在的缓冲性和持续性较差、对土壤理化及生物性状带来副作用的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种酸性土壤的母质修复方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：对待修复土壤理化性状进行检测，包括待修复土壤的pH值、交换性钙镁含量；

S2：根据S1的检测结果，参考土壤pH值、交换性钙镁含量的具体情况，针对性选择矿源成土母质、矿源腐植酸原料以及碱性酸中和物料，确定土壤调理剂的配比方案；

S3：将S2中选定的矿源成土母质、矿源腐植酸原料、碱性酸中和物料分别进行破碎与筛分，得到细度超过50目的粉料；

S4：将S3得到的矿源腐植酸粉料与碱性酸中和物料的粉料按比例混合均匀，并加水进行熟化反应后，制得糊状缓冲型碱性酸中和物料；

S5：将S3中的矿源成土母质粉料与S4得到的缓冲型碱性酸中和物料按比例混合均匀，制得母质复配型土壤调理剂；

S6：将步骤S5中制得的母质复配型土壤修复剂按500-1500kg/亩的施用量，均匀面施至待修复耕地中，并翻挖耕耙混合均匀，达到全耕作层土壤均施的效果；

S7：修复完成进入耕作后，每年对土壤进行一次检测，并根据情况配制和加施一次母质复配型土壤调理剂，施用量为100-300kg/亩。

更进一步的技术方案是所述待修复土壤的pH值≤5时，碱性酸中和物料选用pH值＞11的生石灰或者白云石窑灰；所述待修复土壤的pH值＞5时，碱性酸中和物料选用pH值＜11的粉煤灰或者水泥窑灰。

更进一步的技术方案是所述待修复土壤的交换性钙与交换性镁含量之比小于1.5时，矿源成土母质由白云石和石灰石按质量比1:1～2组成；所述待修复土壤的交换性钙与交换性镁含量之比在1.5～3.5之间时，矿源成土母质由白云石和石灰石按质量比1:0.5～1组成；所述待修复土壤的交换性钙与交换性镁含量之比大于3.5时，矿源成土质由白云石和石灰石按质量比1:0.2～0.5组成。

更进一步的技术方案是所述矿源腐植酸原料选用腐植酸含量大于40％的优质褐煤、风化煤或者泥煤。

更进一步的技术方案是所述缓冲型碱性酸中和物料里，矿源腐植酸粉料、碱性酸中和物料的粉料和所加入水的质量比为1:0.2～0.5:0.8～1.2，熟化反应时间为2～3小时。

更进一步的技术方案是所述母质复配型土壤调理剂由成土母质粉料与缓冲型碱性酸中和物料按质量比1:0.5～1均匀混合而成。

更进一步的技术方案是所述母质复配型土壤调理剂在施用前添加为其质量2～5倍的待修复土壤，搅拌均匀后堆积陈化30-45天后再行施用。

工作机理：本发明在针对待修复酸化土壤进行检测分析基础上，充分考虑对土壤的pH值、交换性钙、镁含量指标的综合性调整与改良作用，系统研究、设计定制化的土壤精准修复技术方案，合理确定母质复配型土壤修复剂的原料配方及加工工艺要求，设置必要的修复工程作业流程，保障酸化土壤的修复工作取得良好效果。

所述母质化土壤修复方法基于母质成土原理以及交换性钙、镁含量与土壤的理化性状、肥力之间的关联性认知，根据待修复土壤检测数据以及本发明提出的关于土壤交换性钙、镁丰缺的判定方法，一方面合理选择具有一定中和值的碱性物料，达到对土壤的pH值进行匹配性调整的效果；另一方面将含有特定养分的成土母质原料按照实际需求进行复配，可针对性的合理补偿待修复土壤中缺失的母质养分，为土壤提供良性发育的母质基础，并避免因过量补充钙、镁元素导致作物奢侈吸收、施肥无效甚至减产的情况；

所述母质复配型土壤修复剂的天然成土母质经过研磨破碎后，可有效增大比表面积、缩短发育周期，充分发挥原生母质离子积平衡作用，缓冲性恢复大、中、微量元素的物质平衡；

所述母质复配型土壤修复剂通过碱性物料与腐植酸原料加水混合反应的工艺措施，一方面使碱性物料得到熟化，使产品对于酸性土壤pH的提升具有较好的缓冲性和持续性，有效降低对植物根系的危害性，避免大剂量施用造成烧苗的现象；另一方面借助碱解与碱抽提作用，产生高活性的有机质以及多种腐植酸盐，可增加土壤中活性有机养分的含量，改善土壤的物理、化学及生物性状，增大土壤环境容量，提高土壤净化能力，使酸化土壤得到综合性改良。

所述母质复配型土壤修复剂在施用前通过添加待修复土壤并堆积陈化后，可进一步提升调理酸性土壤的缓冲性，也有利于施用过程中提高修复剂与待修复土壤翻耕混合的均匀性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明实现了对酸性土壤pH值的匹配性调整，可有效避免pH值调整效果不显著或者调整过度的问题；

2.本发明可针对性的合理补偿待修复土壤中缺失的母质养分，为土壤提供良性发育的母质基础，并避免因过量补充钙、镁元素导致作物奢侈吸收、施肥无效甚至减产的情况；

3.本发明对于酸性土壤pH值的提升具有较好的缓冲性和持续性，有效降低对植物根系的危害性，避免大剂量施用造成烧苗的现象；

4.本发明在有效提升土壤pH值、合理调整土壤交换性钙镁含量基础上，还可增加土壤中活性有机养分与多种腐植酸盐的含量，实现土壤物理、化学及生物性状的综合性改善。

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，以下结合实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

对待修复土壤做取样检测，通过颜色质地判断土壤种类，重点分析pH值、交换性钙、交换性镁指标，土壤pH值采用电位法，交换性钙、镁采用乙酸铵提取-原子吸收法。

经分析，土壤为红壤，pH值4.2小于5；交换性钙1.25cmol/kg，交换性镁1.12cmol/kg；交换性钙、镁含量的比例为1.12，略小于1.5。

选用白云石和石灰石按质量比1:1.5组成矿源成土母质，经混合破碎并过100目筛网，得到矿源成土母质粉料。

选用褐煤作为矿源腐植酸原料、白云石窑灰作为碱性酸中和物料，经分别破碎并过100目筛网后，将矿源腐植酸粉料、碱性酸中和物料的粉料和水按质量比1:0.5:1置于容器内，并不断搅拌，经过2.5小时的反应制得糊状的缓冲型碱性酸中和物料。

将矿源成土母质粉料与缓冲型碱性酸中和物料按质量比1:1混合均匀，得到母质复配型土壤修复剂。

所述母质复配型土壤修复剂为总含水率18％的混合物，其主要成分为：总活性有机质38％、以MgO计总缓冲性镁8％、以CaO计总缓冲性钙32％、pH值为10.5。

将母质复配型土壤修复剂与待修复土壤按质量比1:2搅拌混匀后，在常温下陈化30天，再按每亩耕地1200kg的施用量，将陈化后的母质复配型土壤修复剂均匀撒施至待修复土壤表面，并翻挖耕耙混合均匀，达到全耕作层均施效果。

进入正常耕作后，按上述方法每年检测土壤指标，并根据具体情况配制和加施一次母质复配型土壤修复剂，施用量为300kg/亩。

耕作一年后，土壤pH值为5.8，交换性钙5.72cmol/kg，交换性镁1.85cmol/kg；耕作两年后，土壤pH值为6.2，交换性钙7.18cmol/kg，交换性镁2.64cmol/kg。

实施例2

对待修复土壤做取样检测，通过颜色质地判断土壤种类，重点分析pH值、交换性钙、交换性镁指标，土壤pH值采用电位法，交换性钙、镁采用乙酸铵提取-原子吸收法。

经分析，土壤为黄壤，pH值5.8大于5；交换性钙3.22cmol/kg，交换性镁1.04cmol/kg；交换性钙、镁含量的比例为3.09，在1.5至3.5之间。

选用白云石和石灰石按质量比1:0.5组成矿源成土母质，经混合破碎并过60目筛网，得到矿源成土母质粉料。

选用经过机械破碎的泥煤作为矿源腐植酸原料、粉煤灰作为碱性酸中和物料，用60目筛网筛分后，分别将矿源腐植酸粉料、碱性酸中和物料的粉料和水按质量比1:0.3:0.8置于容器内，并不断搅拌，经过2小时的反应制得糊状的缓冲型碱性酸中和物料。

将矿源成土母质粉料与缓冲型碱性酸中和物料按质量比1:0.8混合均匀，得到母质复配型土壤修复剂。

所述母质复配型土壤修复剂为总含水率20％的混合物，其主要成分为：总活性有机质40％、以MgO计总缓冲性镁8.5％、以CaO计总缓冲性钙26％、pH值为9.5。

将母质复配型土壤修复剂与待修复土壤按质量比1:3搅拌混匀后，在常温下陈化35天，再按每亩耕地1000kg的施用量，将陈化后的母质复配型土壤修复剂均匀撒施至待修复土壤表面，并翻挖耕耙混合均匀，达到全耕作层均施效果。

进入正常耕作后，按上述方法每年检测土壤指标，并根据具体情况配制和加施一次母质复配型土壤修复剂，施用量为200kg/亩。

耕作一年后，土壤pH值为6.5，交换性钙6.52cmol/kg，交换性镁2.32cmol/kg；耕作两年后，土壤pH值为6.7，交换性钙6.98cmol/kg，交换性镁2.85cmol/kg。

实施例3

对待修复土壤做取样检测，通过颜色质地判断土壤种类，重点分析pH值、交换性钙、交换性镁指标，土壤pH值采用电位法，交换性钙镁采用乙酸铵提取-原子吸收法。

经分析，土壤为红壤，pH值4.8小于5；交换性钙2.14cmol/kg，交换性镁0.26cmol/kg；交换性钙、镁含量的比例为8.23，大于3.5。

选用白云石和石灰石按质量比1:0.2组成矿源成土母质，经混合破碎并过80目筛网，得到矿源成土母质粉料。

选用风化煤作为矿源腐植酸原料、白云石窑灰作为碱性酸中和物料，经分别破碎并过80目筛网后，分别将矿源腐植酸粉料、碱性酸中和物料的粉料和水按质量比1:0.5:1置于容器内，并不断搅拌，经过2.5小时的反应制得糊状的缓冲型碱性酸中和物料。

将矿源成土母质粉料与缓冲型碱性酸中和物料按质量比1:0.5混合均匀，得到母质复配型土壤修复剂。

所述母质复配型土壤修复剂为总含水率16％的混合物，其主要成分为：总活性有机质28％、以MgO计总缓冲性镁14％、以CaO计总缓冲性钙26％、pH值为10.8。

将母质复配型土壤修复剂与待修复土壤按质量比1:2搅拌混匀后，在常温下陈化35天，再按每亩耕地1500kg的施用量，将陈化后的母质复配型土壤修复剂均匀撒施至待修复土壤表面，并翻挖耕耙混合均匀，达到全耕作层均施效果。

进入正常耕作后，按上述方法每年检测土壤指标，并根据具体情况配制和加施一次母质复配型土壤修复剂，施用量为200kg/亩。

耕作一年后，土壤pH值为5.9，交换性钙6.31cmol/kg，交换性镁1.72cmol/kg；耕作两年后，土壤pH值为6.5，交换性钙7.12cmol/kg，交换性镁2.56cmol/kg。

实施例4

为证明本发明所述土壤调理剂的实验效果，下面以连续三年在沾益县大坡乡土桥村委会土桥下村，海拔2044米的农户承包地中进行的试验作为说明。

供试土壤排灌条件良好，为酸性红壤，其质地疏松，肥力中下等。试验前的土壤检测结果为：pH5.47；交换性钙8.1cmol/kg，交换性镁2.41cmol/kg。

土壤调理剂采用母质复配型土壤修复剂，产品主要技术指标为：CaO≥20％，MgO≥5，pH值为9～10。实际检测数据为：总有机质42％、以MgO计总缓冲性镁10.5％、以CaO计总缓冲性钙25％、pH值为9.8。

试验设计：试验设2个处理，5次重复，采用随机去组排列方式，小区面积24m²(6m×4m)，小区间设置隔离行，小区外设置保护行，三个生长季相同处理试验小区的排布。

处理1：在第一生长季前施入土壤调理剂，亩施1333公斤，第二、三生长季不施，常规施肥及施用方法与第一季作物保持不变。

处理2：对照组，常规施肥，亩施沃夫特复合肥30kg，尿素30kg，后期不追肥。

取土化验：试验前每个处理取1个混合样，试验后分别从每小区取1个土样，分析pH、硅铝率、交换性钙、交换性镁、有效硅等指标。土壤pH采用电位法(水浸提，液土比2.5:1)；土壤硅铝率，先提取土壤黏粒，再分别测定黏粒的全硅(动物胶凝聚质量法)、全铝(氟化钾取代-EDTA容量法)，交换性钙镁采用乙酸铵提取-原子吸收法，有效硅采用柠檬酸提取-硅钼蓝比色-分光光度法。

试验过程：整地后人工打塘点播马铃薯，每小区种16行，每行5塘，种植规格为40cmX60cm，生长周期171天。

试验结果：

1.施用土壤调理剂的处理，株高比对照增加5cm，增幅8.98％；小区平均结薯个数比对照多26.8个，增幅3.61％；大薯数量比对照增27.8个，增幅8.49％；施用土壤调理剂的商品率比对照增8.03个百分点。说明施用土壤调理剂后能增加马铃薯株高、结薯数量，改善马铃薯商品性。

2.土壤改良效果

试验前，上年施用土壤调理剂小区的混合样pH为5.71，对照pH为5.47。试验结束后，施用土壤调理剂的土壤pH平均值达6.4，比试验前增加了0.69，增幅达12.08％；比对照增加1，增幅18.69％。说明施用土壤调理剂对土壤pH改善效果明显。

试验前，上年施土壤调理剂的小区混合样交换性钙为11.4cmol/kg，对照为8.1cmol/kg。试验结束后，施用土壤调理剂的处理，土壤交换性钙提高到11.81cmol/kg，比对照增加53.73％。说明施入土壤调理剂对影响土壤交换性钙含量效果明显。

试验前，上年施用土壤调理剂的小区混合样，交换性镁为3.1cmol/kg，对照为2.41cmol/kg。试验结束后，施用土壤调理剂的处理，土壤交换性镁提高到3.11cmol/kg，比对照增加27.47％。说明施入土壤调理剂对土壤交换性镁含量影响效果明显。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (3)

1.一种酸性土壤的母质修复方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：对待修复土壤理化性状进行检测，检测待修复土壤的pH值、交换性钙镁含量；

S2：根据S1的检测结果，参考土壤pH值、交换性钙镁含量的具体情况，针对性选择矿源成土母质、矿源腐植酸原料以及碱性酸中和物料，确定土壤调理剂的配比方案；

S3：将S2中选定的矿源成土母质、矿源腐植酸原料、碱性酸中和物料分别进行破碎与筛分，得到细度超过50目的粉料；

S4：将S3得到的矿源腐植酸粉料与碱性酸中和物料的粉料按比例混合均匀，并加水进行熟化反应后，制得糊状缓冲型碱性酸中和物料；

S5：将S3中的矿源成土母质粉料与S4得到的缓冲型碱性酸中和物料按比例混合均匀，制得母质复配型土壤调理剂；

S6：将步骤S5中制得的母质复配型土壤调理剂按500-1500kg/亩的施用量，均匀面施至待修复耕地中，并翻挖耕耙混合均匀，达到全耕作层土壤均施的效果；

S7：修复完成进入耕作后，每年对土壤进行一次检测，并根据情况配制和加施一次母质复配型土壤调理剂，施用量为100-300kg/亩；

所述待修复土壤的pH值≤5时，碱性酸中和物料选用pH值＞11的生石灰或者白云石窑灰；所述待修复土壤的pH值＞5时，碱性酸中和物料选用pH值＜11的粉煤灰或者水泥窑灰；

所述待修复土壤的交换性钙与交换性镁含量之比小于1.5时，矿源成土母质由白云石和石灰石按质量比1:1～2组成；所述待修复土壤的交换性钙与交换性镁含量之比在1.5～3.5之间时，矿源成土母质由白云石和石灰石按质量比1:0.5～1组成；所述待修复土壤的交换性钙与交换性镁含量之比大于3.5时，矿源成土母质由白云石和石灰石按质量比1:0.2～0.5组成；

所述矿源腐植酸原料选用腐植酸含量大于40％的优质褐煤、风化煤或者泥煤；

所述缓冲型碱性酸中和物料里，矿源腐植酸粉料、碱性酸中和物料的粉料和所加入水的质量比为1:0.2～0.5:0.8～1.2；

所述母质复配型土壤调理剂由矿源成土母质粉料与缓冲型碱性酸中和物料按质量比1:0.5～1均匀混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种酸性土壤的母质修复方法，其特征在于：所述熟化反应时间为2～3小时。

3.根据权利要求1所述的一种酸性土壤的母质修复方法，其特征在于：所述母质复配型土壤调理剂在施用前添加为其质量2～5倍的待修复土壤，搅拌均匀后堆积陈化30-45天后再行施用。