CN113083881A - 一种降低根际土壤pH值提高土壤营养成分的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低根际土壤pH值提高土壤营养成分的方法，属于土壤改良领域，在植物的根际土壤中插入电极一，在远离植物的非根际土壤中插入电极二，两电极之间通电；其中电极一与正极相连，电极二与负极相连，所述电源为直流电源，电压≤90V，所采用的电极为惰性电极，本发明公开的方法有助于降低土壤pH值，释放被土壤固定的磷、铁、锰、锌等元素，提高根际土壤营养成分的有效性，缓解石灰性土壤上作物营养元素缺乏的问题。

Description

一种降低根际土壤pH值提高土壤营养成分的方法

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，尤其涉及一种降低根际土壤pH值提高土壤营养成分的方法。

背景技术

我国北方大部分土地，南方石灰岩和其他富含钙质母岩发育形成的部分土壤的pH值呈碱性。在这些石灰性土壤中，铁锰锌等植物必须营养元素常以其氢氧化物的形态存在，在土壤溶液中的溶解度极低，难以被植物吸收利用，磷元素也常在石灰性土壤中形成磷酸多钙的难溶物。因此，在石灰性土壤中铁锰锌等元素的有效性较低，土壤中的磷也极易被土壤固定，作物经常出现缺磷、缺铁、缺锌或缺锰等缺素症状，对农业生产产生负面影响。这些营养元素在石灰性土壤中的总量不一定低，但受土壤pH的影响而有效态含量较低。

目前，缓解作物磷铁锰锌缺乏症状的主要方法是对植物补施相应的肥料，但这些肥料常以叶面喷施的水溶性肥料为主，如叶面铁肥，叶面水溶性肥料的购买和施用成本较高，目前尚未在我国大规模的推广使用。而采用往土壤中施肥的方式，养分元素又容易被土壤固定，肥料的利用效率也不高。

因此，寻找一种新的改良土壤的方法，以提高土壤中养分元素的生物有效性是缓解石灰性土壤上作物营养元素缺乏的潜在途径之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种降低根际土壤pH值提高土壤营养成分的方法，降低土壤pH值后释放被土壤固定的磷、铁、锰、锌等元素，提高根际土壤营养成分的有效性，缓解石灰性土壤上作物营养元素缺乏的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种降低根际土壤pH值提高土壤营养成分的方法，在植物的根际土壤中插入电极一，在远离植物的非根际土壤中插入电极二，两电极之间通电；其中电极一与正极相连，电极二与负极相连。

所述电极需要在根系生长旺盛的根际土壤中，一般为树冠滴水线处的土壤。电极的尺寸不固定，但与土体的接触面积越大越好，且电极埋入土壤中的深度尽量与土壤中根系分布区域的土层厚度一致。

优选地，所述电源为直流电源。

优选地，所述直流电源电压≤90V，但为保障人身安全，在实际使用中本发明中直流电源的电压数值不宜超过50V。

优选地，通电时，所述土壤的含水量≥20％。为使根系土壤酸化速率更快，土壤的含水率最少为20％，但是最好不超过50％。

优选地，所述电极为惰性电极。

优选地，有需要时可以布置多个电极，形成并联电路，实现同时酸化多个根际土壤区域的目的。

优选地，所述根际土壤位置为树冠滴水线处的土壤。

有益效果：

对石灰性土壤的根际土壤进行通电，可以降低土壤的pH值，达到酸化根际土壤的目的，提高土壤中的磷、铁、锰、锌的生物有效性，实现对石灰性土壤的改良促进的目的，提高土壤中营养成分的利用效率，减少植物的营养元素缺素症状，减少肥料成本的投入，进而扩大分布有石灰性土壤地区的农业生产，为我国的农业发展提供帮助。

附图说明

图1：田间实验通电处理示意图；

图2：实施例1土壤通电处理示意图；

图3：不同电压大小处理10h后土样的pH值；

图4：在50V电压大小处理不同天数后土样的pH值；

图5：不同电压大小处理10h后土样的有效铁含量；

图6：在50V电压大小处理不同天数后土样的有效铁含量；

图7：不同电压大小处理10h后土样的有效锰含量；

图8：在50V电压大小处理不同天数后土样的有效锰含量。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：

对重庆市北碚区中梁山石灰岩槽谷，土壤成土母质为三叠系嘉陵江组石灰岩的地方进行田间试验，实验田10×10m，种植柑橘树，行距1.5m，株距1.7m，每颗柑橘树树冠滴水线处插入钛板电极一，连接正极，间隔30cm的地方插入钛板电极二，连接负极，形成并联电路，通入直流电源30V，电极宽6cm、高8cm、厚0.8mm，电极插入高度为6cm，示意图如图1所示。

为了方便测定，将上述土壤在室内在进行通电处理，模拟田间试验效果。

实施例1：通电对土壤酸度的影响

按图2所示，在室内对土壤进行通电处理，以模拟评估田间试验效果。

土壤槽的长度为20cm，宽度5cm，高度为6cm。土样槽两端分别放置了宽4.8cm、高7cm、厚0.8mm的钛板电极，土样槽中间填充了pH值为8.01(土水比1:2.5)、过2mm筛的石灰(岩)土500g，填充高度约5cm。土样采自重庆市北碚区中梁山石灰岩槽谷，土壤成土母质为三叠系嘉陵江组(T1j)石灰岩。

两钛板电极分别与直流稳压电源的正负极相连，与正极相连的钛板电极为阳极，与负极相连的钛板电极为阴极。在土壤表面均匀滴加一定体积的去离子水，使土壤含水量为30％，平衡一昼夜后，打开直流电源，对土壤进行不同电压梯度和时间的通电处理。具体处理如下：

(1)不同电压梯度设置为0、10V、30V、50V、70V、90V，通电时间为10小时。

(2)不同通电时间设置为0、1、2、3天，通电电压为50V。

每个处理设置3个重复。土样通电处理结束后，将土样槽中的土壤分为四段取出，从阳极到阴极分别编号为①②③④，记作1、2、3、4号位置土样，室内风干后测定pH值(土水比1:2.5)。得到的数据如图3和图4所示。

分析图3和图4可知：在对土样进行不同电压大小和时间的通电处理后，土壤的pH值均有一定的变化，如图3和图4所示。在10h的通电处理后，2和3号中间位置的土壤pH值变化不大，靠近阴极的4号位置土壤的pH值随着电压梯度的增加有所增加，但靠近阳极的1号位置的土壤随着电压梯度的增加而出现明显的下降，如图3所示。阳极处的土壤，在10V的电压处理10h后土壤pH值无明显变化，30V的电压处理10h后土壤pH值由对照的8.01降低值7.88，50V电压处理后土壤pH值为7.46，70V电压处理后土壤pH值为7.10，90V电压处理后土壤pH值为6.24。同样，在50V电压条件下，随着土壤通电处理时间的增加，阳极土壤的pH值显著降低，如图4所示。

所以，对土壤进行通电处理可以降低阳极土壤的pH值。所以在农业生产中，将阳极电极安放在石灰性土壤的根际土壤中，则可以达到酸化根际土壤的目的。

实施例2：通电处理对土壤有效铁含量的影响

测定实施例1中各种处理土壤的有效铁含量，得到的结果如图5和图6所示。

分析图5和图6可知：随着土壤通电电压的增加和通电时间的增加，在阳极处的土壤有效铁含量均有明显增加，如图5和图6所示。在大于30V的电压下处理10h后，阳极土壤的有效铁含量达到丰富水平(＞10mg/kg)，在大于70V的电压下处理10h后，阳极土壤的有效铁含量达到很丰富水平(＞20mg/kg)，如图5所示。而在50V的电压条件下，处理1天以后阳极土壤的有效铁含量就达到很丰富水平，处理1d、2d和3d后阳极土壤的有效铁含量分别为22.5mg/kg、53.7mg/kg和80.8mg/kg，如图6所示。

实施例3：通电处理对土壤有效锰含量的影响

测定实施例1中各种处理土壤的有效锰含量，得到的结果如图7和图8所示。

分析图7和图8可知：随着土壤通电电压的增加和通电时间的增加，在阳极处的土壤有效锰含量均有明显增加，如图7和图8所示。在大于50V的电压下处理10h后，阳极土壤的有效锰含量达到丰富水平(＞15mg/kg)，在大于70V的电压下处理10h后，阳极土壤的有效锰含量达到很丰富水平(＞30mg/kg)，如图7所示。而在50V的电压条件下，处理1天以后阳极土壤的有效锰含量就达到很丰富水平，处理1d、2d和3d后阳极土壤的有效铁含量分别为30.1mg/kg、133.5mg/kg和183.4mg/kg，如图8所示。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种降低根际土壤pH值提高土壤营养成分的方法，其特征在于，在植物的根际土壤中插入电极一，在远离植物的非根际土壤中插入电极二，两电极之间通电；其中电极一与正极相连，电极二与负极相连。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电源为直流电源。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述直流电源电压≤90V。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通电时，所述土壤的含水量≥20％。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电极为惰性电极。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，布置多个电极，形成并联电路。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根际土壤位置为树冠滴水线处的土壤。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电极板插入深度与土壤中植物根系分布的土层厚度一致。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述直流电源电压≤50V。

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