CN115322038A - 一种粘质土壤结构改良剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种粘质土壤结构改良剂，包括以下物质：2‑8％生物炭、0.2‑1％腐殖酸、0.005‑0.05％有机硅肥、1.0‑0.5％聚乙二醇、其余为砂土；该粘质土壤结构改良剂的使用方法，是将砂土、生物碳、腐殖酸、硅肥和聚乙二醇混合物添加到粘质土壤耕作层底部，使土壤底层含水量保持在田间持水量70％‑80％；耕层另外再添加有机及少量的化肥，增加土壤供肥能力，使土壤养分供应平衡。本发明提供的粘质土壤结构改良剂及使用方法，可以促进土壤团聚体的形成，改善土体构型，增加土壤通气透水性能，改善土壤物理性质，使其更有利于作物的生长，提高作物产量。

Description

一种粘质土壤结构改良剂及其使用方法

技术领域

本发明属于粘质土壤改良技术，具体是涉及一种粘质土壤结构改良剂及其使用方法。

技术背景

我国有大面积的粘质土壤，高铝粘土主要分布在山西、河南及贵州省，硬质粘土多产于辽宁、内蒙等地，软质粘土多分布于黑龙江、吉林等地。粘质土主要的特点是：

(1)通透性差。颗粒细微，颗粒间孔隙小，通气透水性不良，排水不畅，容易造成地表积水、滞水和内涝，易导致果树等作物根系腐烂而衰亡。

(2)保水性强。土壤内胶体物质含量多，固相比表面积大，保水保肥性强，但肥效缓慢。

(3)养分含量丰富。土壤中以次生矿物为主，潜在养分储量丰富，但养分转化速度慢。

(4)土温变幅小。粘性土水分含量高，空气少，地温上升下降均缓慢，春季土温不易回升，发小苗不发老苗，故又称为冷性土。

(5)耕性差。粘质土比表面积大，土壤粘结性、粘着性高，耕作阻力大，易起土坷垃，宜耕期也短。

(6)有毒物质多。土壤中水多气少，造成还原性有毒物质增多。

因以上特点，粘质土生产力低下，但经改良形成良好土体构型后，粘质土可成为适宜的耕地资源。该项技术可以通过促进土壤团聚体的形成使土体形成良好结构，改善土壤肥力，为作物创造良好生长环境。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于促进粘质土壤形成大量团聚体，调节土壤水气矛盾，改善土壤肥力，增加土壤中大孔隙的数量，培育土壤形成良好构型。

本发明的第一方面，是提供，

一种粘质土壤结构改良剂，包括以下物质：2-8％生物炭、0.2-1％腐殖酸、0.005-0.05％有机硅肥、1.0-0.5％聚乙二醇、其余为砂土(将土壤质地调节成中壤土)。

所述的生物碳为秸秆生物碳或草碳，该物质化学性质稳定，并且很难被分解，经科学家研究发现，由于生物炭本身疏松多孔，化学性质稳定，不仅可以为微生物的繁衍提供场所，同时在土壤改良方面也具有重要价值，从而可为作物的生长创造更好的条件。土壤施入生物炭后会变的更加疏松,利于土壤团聚体的形成。其作为土壤改良剂的作用主要包括：提高土壤含碳量、调节土壤肥力状况、提高有机质含量、增强土壤的保肥能力、减少肥料淋失，增强土壤保持水分的能力、性质稳定长期有效、为微生物创造良好生存条件、缓解土壤有害因素危害、调节土壤PH，防止土壤过酸、调节土壤热量，为植株生长提供养分、具有消毒杀菌功效、降低农药负效应、限制温室气体排放。在本发明的粘质土壤结构改良剂中，所述生物碳含量大于8％时，能进一步提高生物碳为微生物创造良好生存条件、缓解土壤有害因素危害的作用，但是，所述的生物碳含量过高时，会使土壤施入生物炭后过于疏松,不利于土壤团聚体的形成，且增加改良土壤的成本；然而，当所述生物碳含量低于2％时，也很难发挥其作用。通常在本发明的粘质土壤结构改良剂中，包括2-8％生物炭，优选的为3-5％生物炭。

所述的腐殖酸为黄腐酸，腐殖酸单元结构中具有羟基和羧基，可以与钙离子发生螯合作用，促进团粒结构形成，使土壤更加疏松，最终形成更利于作物生长的土体结构。在本发明的粘质土壤结构改良剂中，所述腐殖酸的含量为0.2-1％。优选的为0.4-0.6％。

所述有机硅肥为单一微量元素肥料，有效螯合硅含量为不低于15％，利用有机硅肥的粘结性来促进土壤团聚体的形成。在本发明的粘质土壤结构改良剂中，所述有机硅肥的含量为0.005-0.05％，优选的为，0.008-0.08％。

所述聚乙二醇型号为聚乙二醇-1000。聚乙二醇目前主要应用于化妆品工业和制药工业，在农业上的应用目前尚不是十分的广泛。但其本身具有的优良性质使其有作为土壤改良剂的应用潜力。聚乙二醇具有多种规格，分子量不同，其外观和性质也发生一定的变化。分子量逐渐增大，其由液态逐渐转变为固态，吸湿能力也会发生相应变化，具体表现为：分子量越高，吸湿能力越弱。聚乙二醇易溶于水，化学性质稳定，本身无毒无害，安全性高，具有良好的吸湿性、粘结性、润滑性。当其施入土壤后，由于其吸湿性和粘结性有利于土壤团聚体的形成，因此，可考虑将其作为土壤改良剂的成分，帮助改善土壤结构，提高耕作质量。但目前有机硅和聚乙二醇在农业上的应用研究很少，将其作为土壤改良剂的成分来快速促进土壤团聚体的形成是本研究的主要创新点。在本发明的粘质土壤结构改良剂中，所述所述聚乙二醇含量为0.5-1.0％，优选的为0.6-0.8％。

本发明的促进粘质土壤形成团粒结构的土壤改良剂，最优选的，包括以下物质：4％生物炭、0.6％腐殖酸、0.01％硅肥、0.8％聚乙二醇其余为砂土。

本发明的促进粘质土壤形成团粒结构的土壤改良剂，其砂土的粒度依据本改良的粘质土壤的情况，依据本领域的公知常识进行选择。通常以砂土的平均粒度小于1毫米为好。

本发明第二方面，是提供一种粘质土壤结构改良剂的使用方法，该方法是将腐殖酸、聚乙二醇、生物碳、硅肥和砂土按配料比例混合，均匀底施于土壤耕层下20cm处；覆自然粘质土，并添加足量有机肥后，通过旋耕机使有机肥与耕层土壤充分混合，在改良土体结构的同时保证养分的供给。

本发明提供粘质土壤结构改良剂及其使用方法，可以通过促进土壤团聚体的形成来促进粘质土壤形成通气透水、疏松多孔的土体构型，降低土壤的粘性，增加土壤孔隙度，协调水气矛盾以及养分存耗矛盾，改善土壤理化性状，为作物生长创造良好条件，从而提高作物的产量和质量。

具体实施方式

结合实施例说明本发明的具体实施方式。

施加方法：4％生物炭、0.6％腐殖酸、0.01％硅肥、0.8％聚乙二醇、砂土与自然粘质土混匀，均匀施于土壤耕层下20cm处，可用机械先剥离表层粘土，然后铺施混合粘土料，再将粘土覆回，形成20cm耕层；耕层土壤添加2吨/亩有机肥，并通过控灌溉量将土壤含水量控制在田间持水量的70％-80％。所用生物碳为秸秆生物碳，腐殖酸为黄腐酸，聚乙二醇规格为聚乙二醇-1000，硅肥为单一微量元素肥料，有效螯合硅含量为15％。

本实验主要利用改良剂配方中含有的生物碳、腐殖酸和聚乙二醇所具有的吸附性和粘结性来促进土壤中团聚体的形成，增加土壤中大孔隙的数量，减少地表径流的产生，增加土壤中空气含量，协调水气矛盾，减少土壤内有毒的还原性物质产生。同时施入腐殖酸后，能够增加土壤中有机碳的含量，提高土壤中潜在养分的含量，同时可增强土壤微生物的活性，提高土壤养分转化率，为作物提供更好的生长条件。

在验证试验中，将腐殖酸设置了三个浓度梯度，分别为0.6％、0.4％和0.2％，将聚乙二醇设置了1.0％、0.8％和0.5％三个浓度梯度，实验周期共计180天，期间定期进行干湿交替，每60天测定一次团聚体的形成情况，实验结果表明，当腐殖酸含量为0.6％、聚乙二醇含量为0.8％时更有利于土壤水稳性大团聚体的形成，且形成的团聚体稳定性更高。根据实验测定结果，对腐殖酸和聚乙二醇的施用量利用多元统计模型确定了最优配方的优化设计，建立的模型为：y＝15.509+9.375x₁+2.177x₂

其中，y代表形成的水稳性大团聚体的数量，x₁代表加入的腐殖酸的量，x₂代表加入的聚乙二醇的量。依据此模型估算并对配方进行进行优化，可得到粘质土让改良剂的最佳配方比例。例如，当x₁代表加入的腐殖酸的量为0.6％，x₂代表加入的聚乙二醇的量为0.8％时，计算y代表形成的水稳性大团聚体的数量为22.8756。由此，可以调整，x₁代表加入的腐殖酸的量，x₂代表加入的聚乙二醇的量。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求书指出。

Claims (7)

1.一种粘质土壤结构改良剂，包括以下物质：2-8％生物炭、0.2-1％腐殖酸、0.005-0.05％有机硅肥、1.0-0.5％聚乙二醇、其余为砂土。

2.根据权利要求1所述的促进粘质土壤形成团粒结构的土壤改良剂，包括以下物质：4％生物炭、0.6％腐殖酸、0.01％有机硅肥、0.8％聚乙二醇其余砂土。

3.根据权利要求1或2所述的粘质土壤改良剂，聚乙二醇为聚乙二醇-1000。

4.根据权利要求1或2所述的粘质土壤改良剂，所述有机硅肥的有效螯合硅含量为不低于15％。

5.根据权利要求1或2所述的粘质土壤改良剂，所述砂土的平均粒度小于1毫米。

6.一种根据权利要求1-5中任意一项所述的粘质土壤改良剂的使用方法，包括以下过程：

(1)将腐植酸、聚乙二醇-1000、生物碳、硅肥和砂土按配料比例混合；

(2)将(1)得到的所述混合物，均匀底施于土壤耕层下20cm处；

(3)在步骤(2)后，覆自然粘质土，并添加足量有机肥后，通过旋耕机使有机肥与耕层土壤充分混合，并根据土壤熵情调节灌溉量。

7.根据权利要5所述的粘质土壤结构改良剂的使用方法，使土壤含水量保持在田间持水量的80％。