CN115536476B - 一种可快速长效改善土壤酸化的土壤调理组合物及其制备方法 - Google Patents

一种可快速长效改善土壤酸化的土壤调理组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可快速长效改善土壤酸化的土壤调理组合物及其制备方法，包括以下质量份的组分：腐植酸物质10‑35份，钙硅基矿物30‑60份，腐熟有机堆肥5‑25份。所述腐植酸物质包括氧活化腐植酸、碱活化腐植酸和生化黄腐酸，所述钙硅基矿物包括蛭石和钢渣，所述腐熟有机堆肥包括畜禽粪便、秸秆和腐熟剂。本发明的土壤调理组合物与其它物质或组合物对比，可短时间内快速增大土壤pH值，同时对土壤pH值增大有一定缓冲性，降低土壤酸碱度快速变化对作物生长的影响。长时间耕作条件下，应用本发明的土壤调理组合物土壤酸碱度变化小，改良酸化效果持久、稳定。

Description

一种可快速长效改善土壤酸化的土壤调理组合物及其制备 方法
技术领域
本发明涉及土壤酸化技术领域，具体涉及一种可快速长效改善土壤酸化的土壤调理组合物及其制备方法。
背景技术
近年来，随着化肥技术的进一步发展，使农民种植作物的效益越来越好，但是在丰收的同时，也带来一些副作用，比如土壤的严重酸化问题，并且这种趋势越来越明显，如果不加以及时纠正的话，有可能会严重的影响作物的品质以及产量，使农民的高效益慢慢流逝。
土壤酸化指的是土壤吸收性复合体接受了一定数量交换性氢离子或铝离子，使土壤中碱性(盐基)离子淋失的过程。土壤酸化的严重程度通过pH值来进行表达，比如pH值≤4.5土壤酸性极强；4.5≤pH值≤5.5土壤强酸性；5.5≤pH值≤6.5土壤为酸性。
土壤酸化的原因主要有以下几个方面：(1)降水量大而且集中，淋溶作用强烈，钙、镁、钾等碱性盐基大量流失，是造成土壤酸化的根本原因。(2)施石灰、烧火粪、施有机肥等传统农业措施的缺失，使耕地土壤养分失衡是造成土壤酸化的主要原因。(3)长期大量施用化肥是造成土壤酸化的重要原因，就是长期施用尿素也造成土壤酸化。
目前土壤酸化对作物的危害主要体现在以下几个方面：(1)一般酸化土壤相对来说比较硬，板结现象比较严重，会使根系的伸长出现困难，根系形成的面积减少，造成根系的吸收能力下降，植株的长势比较弱，而且产量和品质都会不尽如人意，另外长势弱的植株感病能力增强，容易引起病害的发生；(2)在土壤的酸性条件下，会使一些酸性离子(比如铝、锰等)溶解度增加，从而对作物产生一些毒害作用，同时，酸性土壤中的氢离子是比较多的，所以会对土壤中植株所需求的一些阳离子产生拮抗作用，影响其吸收及利用；(3)酸性土壤环境会使氮素出现大量的流失，同时也会使一些元素被固定，所以土壤中供植物吸收利用的元素减少。
目前对土壤酸化的治理手段主要有施用有机肥、增施碱性肥料、抗酸化添加剂和施用生石灰或石灰石等，但是大量使用生石灰等碱性较大的调理剂因短时间与土壤中致酸离子剧烈反应，造成短时间内作物生长障碍或伤害影响，而且生石灰会使土壤板结变硬，只改变土壤表层的酸度，对土壤深处的酸度改变效果不好，且土壤复酸后的酸化程度比施用生石灰前更严重。施用有机肥、碱性肥料等虽然会使土壤酸化程度暂时抑制住，但是作用时间短，之后还需要重复施肥。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种可快速长效改善土壤酸化的土壤调理组合物及其制备方法。可以快速、缓和、长效且稳定的改善土壤酸化问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供一种可快速长效改善土壤酸化的土壤调理组合物，包括以下质量份的组分：腐植酸物质10-35份，钙硅基矿物30-60份，腐熟有机堆肥5-25份。
作为优选，包括以下质量份的组分：腐植酸物质15-30份，钙硅基矿物35-55份，腐熟有机堆肥10-25份。
作为优选，包括以下质量份的组分：腐植酸物质20-30份，钙硅基矿物40-50份，腐熟有机堆肥10-15份。
作为优选，所述腐植酸物质包括矿源活化腐植酸和生化黄腐酸，其质量比为(1-2):(1-2)，腐植酸物质的氧碳比为(0.8-1.2)：1。
作为更优选，所述生化黄腐酸由糖蜜或生活废弃物发酵液、造纸废液发酵得到。
作为更优选，所述矿源活化腐植酸包括氧活化腐植酸与碱活化腐植酸，其质量比为1:1。
作为更优选，所述碱活化腐植酸的制备方法为：将腐植酸与水按质量比1：(4-5)混合，用氢氧化钾调节pH值为10，稳定4-6小时；每隔1h，调节1次pH值，最终pH值稳定在10±0.2，40-60℃烘干；氧活化腐植酸的制备方法为：将腐植酸与质量分数40％硝酸溶液按质量比(2-3)：1混合，封口，70-90℃下恒温1-3h，40-60℃烘干。
作为优选，所述钙硅基矿物包括蛭石和钢渣，其质量比为(3-5)：(5-7)。
作为优选，所述腐熟有机堆肥包括畜禽粪便、秸秆和腐熟剂，其质量比为(50-80)：(20-40)：(1-5)，腐熟有机堆肥的碳氮比为(20-35)：1。
本发明第二方面提供上述的土壤调理组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将秸秆粉碎后与畜禽粪便和腐熟剂混合均匀，进行堆肥发酵，当堆肥发酵的中心温度为55-65℃时，每隔两天堆翻一次，12-15天完成发酵，得到腐熟有机堆肥；
(2)将蛭石、钢渣、碱活化腐植酸、氧活化腐植酸和生化腐植酸加入到腐熟有机堆肥中，混合得到土壤调理组合物。
腐熟有机堆肥成本较低，可大量提供有机质，有机质作为酸碱缓冲物质与投入腐植酸可协同作为投入直接碱性物质的缓冲物质，腐熟有机堆肥在短期内(3-6个月)内，作为有机养分和土壤酸碱缓冲物质作用，可降低作物受直接碱性物质危害，并在短时间调节土壤团粒结构和促进植物生长。
钙硅基矿物包括钢渣和蛭石，钢渣本身为碱性，可直接提高土壤pH，降低酸化。蛭石在中短期，钢渣在中长期为提供含钙盐及硅酸盐矿物，提高土壤含钙比，增多土壤团粒机构，增大土壤硅铝率，提高土壤结构稳定性及抗风化能力。
腐植酸能够快速调节土壤酸度，速效增效作物生长，并作为中、长期酸碱缓冲体系，缓冲外界因素影响土壤酸碱度变化，起到中、长期稳定调节土壤结构的作用。
碱活化腐植酸自身为碱性，可直接增大土壤pH值，降低土壤酸化影响；而且碱活化的腐植酸小分子官能团较多，对作物生长增效作用显著。碱活化腐植酸的主体仍是惰性的腐植酸物质，这部分物质可在土壤中中长期稳定存在，作为土壤酸碱缓冲物质，也作物有机物质参与土壤团聚体、团粒结构组成，并且中长期较稳定。
氧活化腐植酸与碱活化腐植酸不同的是，酸碱度为近中性，因氧活化效果，可提供小分子官能团与碱活化对比更多，因此对作物的生长增效作用更好。同时，氧活化腐植酸的主体也是较稳定的惰性腐植酸物质，与碱活化腐植酸协同做土壤酸碱缓冲物质和增多土壤中长期稳定土壤团聚体，调节土壤结构。
氧活化腐植酸和碱活化腐植酸中的大部分物质均分解较慢，可中长期缓冲土壤酸碱，增多土壤稳定团粒结构及调节土壤质地，提高土壤肥力、稳定土壤结构。
生化黄腐酸一般是多糖、氨基酸液等水溶有机小分子混合物，可快速被植物直接吸收，发挥增效作用。主要作用为提高腐植酸类物质的氧碳比到(0.8-1.2)：1，提高腐植酸类物质对作物的快速增效促生作用。
因生化黄腐酸自身被分解速度较快，盐含量较高，大量应用可能造成土壤板结盐害。也为了中长期效果，腐植酸类物质要通过矿源活化腐植酸及生化黄腐酸调节氧碳比在(0.8-1.2)：1范围，增效作用可兼具短期快速与中长期长效发挥作用。
本发明可以快速、缓和、长效且稳定的改善土壤酸化问题，并能起到增多土壤团聚体，调节土壤结构，提高土壤肥力，促生抗逆，增产提质的效果。
土壤酸化的快速调节是通过碱活化腐植酸和钢渣自身含碱离子，可直接快速提高土壤pH，降低酸度。
缓和调节：是通过腐植酸类物质和有机腐熟堆肥，大量的有机类物质，可吸附部分碱离子并作为酸碱缓冲体系，降低短时间土壤接触碱离子量，降低土壤反应剧烈程度，达到缓和调节效果。
长效作用是通过大量易分解及稳定惰性有机质作为酸碱缓冲物质及碱性离子吸附体系，可达到碱离子缓慢释放，并通过酸碱缓冲体系长效稳定土壤pH，减少酸化影响。
土壤酸化的本质是土壤直接致酸离子多，土壤钙镁硅等离子淋失多，土壤硅铝率降低，土壤结构变化影响。本发明一方面可以长效改变土壤酸化，另一方面是通过蛭石添加可快速补充土壤钙硅基矿物，可促进土壤增多土壤团粒结构，增大土壤含钙镁比及土壤硅铝率。另外，钢渣中含有可中长期稳定的硅氧化物，可持续风化供给土壤硅基矿物，降低因风化淋洗造成的土壤硅铝率降低影响，因此，通过中长期持续供给钙硅基矿物的搭配，保证土壤钙硅含量及土壤硅铝率，土壤结构稳定，中长期持续稳定解决土壤酸化问题。
腐植酸类物质及有机腐熟堆肥可增加土壤有机胶体；蛭石及钢渣提供的钙离子可增加土壤钙胶体，两者可形成有机无机胶体。土壤胶体作为土壤团聚体、团粒结构的核心物质，增多土壤团聚体。同时有机腐熟堆肥为易分解有机物，中短期可因微生物作用，分解部分土壤团聚体。腐植酸类物质和钙硅基矿物占专利物质的主要成分，这些物质作为胶体组分形成的土壤团聚体、淋失性及氧化分解性均较弱，具有中长期稳定增多土壤团聚体的功效。
土壤矿物质结构主要为硅氧四面体和铝氧八面体，蛭石和钢渣的应用，分别作为中短期和中长期提供硅酸盐物质，可增多土壤硅氧四面体结构，达到调节土壤结构的目的，一般硅氧四面体占比较大的土壤稳定性更高，硅铝率较高，土壤酸性较低，而且外因的致酸效果减弱。
有机腐熟堆肥及钙硅基物质以土壤胶体形式增多土壤团粒结构，增大土壤表面对养分的吸附能力，提高土壤肥效。大量土壤团聚体的形成及蛭石、钢渣颗粒可增大土壤砂粒、粉粒占比，降低土壤粘粒占比，从根本上改变土壤质地组成，提高土壤的通气、保水保肥能力。
本发明的有益效果：
本发明的土壤调理组合物包括腐植酸物质、钙硅基矿物、腐熟有机堆肥，三者协同作用，可以快速、缓和、长效且稳定的改善土壤酸化问题，并能起到增多土壤团聚体，调节土壤结构，提高土壤肥力，促生抗逆，增产提质的效果。
腐植酸能够快速调节土壤酸度，速效增效作物生长，并作为中、长期酸碱缓冲体系，缓冲外界因素影响土壤酸碱度变化，起到中、长期稳定调节土壤结构的作用。腐熟有机堆肥作为土壤酸碱缓冲物质，并在短时间调节土壤团粒结构和促进植物生长。蛭石在中短期，钢渣在中长期为提供含钙盐及硅酸盐矿物，提高土壤含钙比，增多土壤团粒机构，增大土壤硅铝率，提高土壤结构稳定性及抗风化能力。
附图说明
图1：不同土壤调理剂对土壤pH的影响；
图2：不同土壤调理剂对土壤硅铝率的影响；
图3：不同处理组在90d内的土壤pH变化；
图4：不同处理组在540d内的土壤pH变化。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术所述，目前治理土壤酸化的方法，作用时间短，只改变土壤表层的酸度，对深处的土壤酸度改变效果不好，土壤复酸后酸化程度更严重。基于此，本发明提供一种可快速长效改善土壤酸化的土壤调理组合物，包括以下质量份的组分：腐植酸物质10-35份，钙硅基矿物30-60份，腐熟有机堆肥5-25份。
其中腐植酸物质包括矿源活化腐植酸和生化黄腐酸，其质量比为(1-2):(1-2)，腐植酸物质的氧碳比为(0.8-1.2)：1。矿源活化腐植酸包括氧活化腐植酸与碱活化腐植酸，其质量比为1:1。生化黄腐酸由糖蜜或生活废弃物发酵液、造纸废液发酵得到。碱活化腐植酸的制备方法为：将腐植酸与水按质量比1：(4-5)混合，用氢氧化钾调节pH值为10，稳定4-6小时；每隔1h，调节1次pH值，最终pH值稳定在10±0.2，40-60℃烘干；氧活化腐植酸的制备方法为：将腐植酸与质量分数40％硝酸溶液按质量比(2-3)：1混合，封口，70-90℃下恒温1-3h，40-60℃烘干。
其中，钙硅基矿物包括蛭石和钢渣，其质量比为(3-5)：(5-7)。
其中，腐熟有机堆肥包括畜禽粪便、秸秆和腐熟剂，其质量比为(50-80)：(20-40)：(1-5)，腐熟有机堆肥的碳氮比为(20-35)：1。
上述的土壤调理组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将秸秆粉碎后与畜禽粪便和腐熟剂混合均匀，进行堆肥发酵，当堆肥发酵的中心温度为55-65℃时，每隔两天堆翻一次，12-15天完成发酵，得到腐熟有机堆肥；
(2)将蛭石、钢渣、碱活化腐植酸、氧活化腐植酸和生化腐植酸加入到腐熟有机堆肥中，混合得到土壤调理组合物。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验试验材料均为本领域常规的试验试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
本发明以下实施例和对比例中所用腐熟剂购自于山东农大肥业科技有限公司的高效有机物料腐熟剂Ⅰ型，钢渣来自于济南钢铁集团肥城钢铁有限公司，腐植酸购自于山东农大肥业科技有限公司，生化黄腐酸为糖蜜类生化黄腐酸，购自于南宁市宜华贸易有限公司，钙镁磷肥购自于济南澜海化工有限公司。
以下实施例和对比例中碱活化腐植酸的制备方法为：将1kg腐植酸与5kg水混合，用氢氧化钾调节pH值为10，稳定5小时；之后每隔1h，调节1次pH值，最终pH值稳定在10±0.2，低温50℃加热烘干备用。
氧活化腐植酸的制备方法为：将1kg腐植酸与质量分数40％硝酸溶液500g混合均匀，封口，80℃条件下恒温稳定2h，低温50℃加热烘干备用。
实施例1
本实施例制备的土壤调理组合物包括以下组分：氧活化腐植酸8.5kg、碱活化腐植酸8.5kg、生化黄腐酸13kg、蛭石25kg、钢渣35kg、鸡粪7kg、小麦秸秆2kg、腐熟剂1kg。共计100kg。
(1)将小麦秸秆粉碎后与鸡粪和腐熟剂混合均匀，进行堆肥发酵，当堆肥发酵的中心温度为60℃时，每隔两天堆翻一次，15天完成发酵，得到腐熟有机堆肥；
(2)将蛭石、钢渣、碱活化腐植酸、氧活化腐植酸和生化腐植酸加入到腐熟有机堆肥中，混合得到土壤调理组合物。
实施例2
本实施例制备的土壤调理组合物包括以下组分：氧活化腐植酸42.5kg、碱活化腐植酸42.5kg、生化黄腐酸65kg、蛭石50kg、钢渣100kg、鸡粪35kg、小麦秸秆10kg、腐熟剂5kg。共计350kg。
(1)将小麦秸秆粉碎后与鸡粪和腐熟剂混合均匀，进行堆肥发酵，当堆肥发酵的中心温度为60℃时，每隔两天堆翻一次，15天完成发酵，得到腐熟有机堆肥；
(2)将蛭石、钢渣、碱活化腐植酸、氧活化腐植酸和生化腐植酸加入到腐熟有机堆肥中，混合得到土壤调理组合物。
对比例1
本对比例的土壤调理剂包括以下组分：钙镁磷肥60kg、白云石30kg、糖蜜10kg。共计100kg。
将钙镁磷肥、白云石、糖蜜混合均匀得到土壤调理剂。
对比例2
本对比例的土壤调理剂包括以下组分：生石灰60kg、氧活化腐植酸8.5kg、碱活化腐植酸8.5kg、生化黄腐酸13kg、膨润土10kg，共计100kg。
将生石灰、氧活化腐植酸、碱活化腐植酸、生化黄腐酸、膨润土混合均匀得到土壤调理剂。
对比例3
本对比例的土壤调理剂为腐熟有机堆肥，包括以下组分：鸡粪35kg、小麦秸秆10kg、腐熟剂5kg，共计50kg。
将小麦秸秆粉碎后与鸡粪和腐熟剂混合均匀，进行堆肥发酵，当堆肥发酵的中心温度为60℃时，每隔两天堆翻一次，15天完成发酵，得到腐熟有机堆肥；
对比例4
本对比例的土壤调理剂包括以下组分：石灰石150kg。
对比例5
本对比例的土壤调理剂为腐植酸类物质，包括以下组分：氧活化腐植酸42.5kg、碱活化腐植酸42.5kg、生化黄腐酸65kg、总计150kg
将氧活化腐植酸、碱活化腐植酸、生化黄腐酸混合均匀，得到腐植酸类物质。
对比例6
本对比例的土壤调理剂包括以下组分：钢渣150kg。
对比例7
本对比例的土壤调理剂为钙硅基矿物，包括以下组分：蛭石50kg、钢渣100kg，总计150kg。
将蛭石、钢渣混合均匀得到钙硅基矿物。
实验例
1.对土壤的影响
本试验于2019年9月-2020年3月开展，试验于栖霞市庄园街道郝家疃村苹果园开展，供试温室土壤为棕壤，土壤有较严重的酸化及盐渍化障碍。具体土壤性状见表1。
表1土壤化学性状
本试验分为4组，CK组为空白对照组，不施用土壤调理剂；T1组施用对比例1的土壤调理剂；T2组施用对比例2的土壤调理剂；T3组施用实施例1的土壤调理组合物；T1-T3组按照400kg/亩的量施入土壤耕层0-20cm处，每组3个重复，过程水肥管理完全一致，试验总计开展180天，每隔30d检测各组的土壤pH值及土壤硅铝率。结果如图1、图2所示。
图1为不同土壤调理剂对土壤pH值的影响，从图中可以看出，与未添加土壤调理剂的空白对照的CK组对比，T1-T3组的不同土壤调理剂均可短时间提高土壤pH值，施用对比例2的T2组中含生石灰，自身pH值较高，与施用对比例1的T1组和施用实施例1的T3组对比，试验第30天土壤pH值显著提高。
随试验时间增长，T1组和T2组的土壤pH值均逐渐降低，在试验180天，2个组的土壤pH值分别下降0.14和0.24。
施用实施例1的T3组在试验过程中，pH值先升高后降低，试验180d时，pH值降低0.13；与T1组和T2组对比，土壤pH值明显提高0.10和0.07。
本试验结果说明，本发明制备的土壤调理组合物可迅速提高土壤pH值，与其他土壤调理剂对比，在较长时间稳定土壤酸化调理效果更好。
图2为不同土壤调理剂对土壤硅铝率的影响，从图中可以看出，在试验30天时，与未添加土壤调理剂的空白对照的CK组对比，T1-T3组的不同土壤调理剂均可短时间显著提高土壤硅铝率，不同土壤调理剂因物料含量有一定差异，土壤硅铝率排序为T3＞T2＞T1＞CK。
在试验过程中(在0-180天内)，T1组和T2组均受试验过程中土壤风化、淋洗等影响，造成土壤硅铝率有降低趋势。施用实施例1的T3组则兼具稳定态与易分解态结合，土壤中钙硅离子含量不断提高，土壤硅铝率维持在较高的水平。
试验180天，施用实施例1的T3组和CK组、T1组、T2组对比，土壤硅铝率分别提升22.36％、15.88％、10.67％，硅铝率的稳定是防止土壤酸化的有效途径。与当前的常见相似土壤调理剂组合对比，本方面的土壤调理组合物的硅铝率长时间内更加稳定，可助力土壤酸化问题快速改善，并在长时间内维持土壤pH稳定。
2.对作物种植的影响
本试验于2019年11月-2021年5月开展，在潍坊市昌乐县五图街道亓家庄村开展为期540d的番茄连续种植试验，供试温室大棚为10年连续种植番茄大棚，供试番茄品种为奇达利，6穗果摘顶。供试温室土壤为棕壤，土壤有较严重的酸化及盐渍化障碍，土壤黏重，有很多致密的硬块严重影响土壤疏松透气、保水保肥差，导致植物生长发育差。具体土壤性状见表1。
表2土壤化学性状
本试验分为7组，CK组为空白对照组，不施用土壤调理剂；T1组施用对比例3的土壤调理剂；T2组施用对比例4的土壤调理剂；T3组施用对比例5的土壤调理剂；T4组施用对比例6的土壤调理剂；T5组施用对比例7的土壤调理剂；T6组施用实施例2的土壤调理组合物；T1-T6组按照350kg/亩的量施入各组的试验区的土壤耕层0-20cm处，每组设置3个重复，每个试验区的面积为100m2。本试验共开展3茬，仅在第一茬施用不同处理的土壤调理剂，每一茬种植时间为6个月，茬口分别为：2019年11月，2020年5月和2020年11月。在试验开展过程中，除施用不同土壤调理剂组分外，底肥复合肥为15-15-15s50kg/亩，撒施翻耕到耕层0-20cm土壤中。在3穗果核桃大小开始滴灌水溶肥16-6-36s3-8kg/次，10d左右1次。各组的底肥、追肥和施用水溶肥的量完成一致，同时各组的全生育期的农艺管理措施完全一致。
2.1土壤pH值
第一茬实施后，在0-90d，每间隔15d，分别在15d、30d、45d、60d、75d、90d检测土壤pH；在第1-3茬番茄种植期内，每间隔3个月，分别在90d、180d、270d、360d、450d、540d检测土壤pH。试验结果如图3、4所示。
图3为不同处理组在90d内的土壤pH值变化，从图中可以看出，种植90d内与空白对照的CK组相比，各组的土壤pH值均显著增大。90d时，空白对照的CK组、施用腐熟有机堆肥的T1组、施用石灰石的T2组、施用腐植酸类物质的T3组、施用钢渣的T4组、施用钙硅基矿物的T5组、施用实施例2的T6组与表2的土壤pH值对比，分别提升-0.02、0.04、0.46、0.32、0.5、0.42、0.45。
施用钢渣的T4组、施用石灰石的T2组、施用钙硅基矿物的T5组均在15d的较短时间内达到土壤pH峰值，在90d时，与施用实施例2的T6组对比，土壤pH值无显著差异。施用实施例2的T6组与施用腐植酸物质的T3组对比，土壤pH值显著增大，施用实施例2的T6组与施用钙硅基矿物的T5组对比，土壤pH值有增大趋势。
施用实施例2的T6组、施用腐植酸物质的T3组分别与施用钢渣的T4组、施用石灰石的T2组、施用钙硅基矿物的T5组对比，对土壤pH值增大有一定缓冲作用，降低因土壤酸碱度快速变化引起的对作物生长的不利影响。施用实施例2的T6组与施用腐熟有机堆肥的T1组、施用腐植酸类物质的T3组对比，可使土壤pH值短时间内更快提升。
短时间内，施用实施例2的T6组可使土壤pH值快速提升，同时具有一定的缓冲性，与常规可见的石灰石对土壤pH值的增大效果无差异。
图4为不同处理组在540d内的土壤pH值变化，从图中可以看出，540d时，施用实施例2的T6组与其它处理组对比，土壤pH值最大；施用实施例2的T6组、施用钙硅基矿物的T5组、施用腐植酸物质的T3组与CK组对比，土壤pH值增大显著。施用实施例2的T6组取得最佳改良土壤酸化效果。
施用腐熟有机堆肥的T1组、施用石灰石的T2组、施用腐植酸类物质的T3组、施用钢渣的T4组、施用钙硅基矿物的T5组、施用实施例2的T6组与空白对照组的pH值的差分别为0.06、0.05、0.08、0.07、0.1、0.3，单独使用腐熟有机堆肥、单独使用腐植酸类物质、单独使用钙硅基矿物相对于空白对照组的pH值提高量之和为0.24，同时使用腐熟有机堆肥、腐植酸类物质、钙硅基矿物的实施例2相对于空白对照组的pH值的提高量为0.3，本发明同时使用腐熟有机堆肥、腐植酸类物质、钙硅基矿物改善土壤酸化的效果优于单独使用腐熟有机堆肥、单独使用腐植酸类物质、单独使用钙硅基矿物改善土壤酸化的效果之和，因此，本发明使用的腐熟有机堆肥、腐植酸类物质、钙硅基矿物在改善土壤酸化方面具有协同促进作用。
各组土壤pH值峰值与540d时土壤pH值对比，空白对照的CK组、施用腐熟有机堆肥的T1组、施用石灰石的T2组、施用腐植酸类物质的T3组、施用钢渣的T4组、施用钙硅基矿物的T5组、施用实施例2的T6组的土壤pH值分别降低0.09、0.15、0.79、0.39、0.78、0.48、0.22。施用实施例2的T6组的土壤pH值显著变化更小。施用实施例2的T6组与其它处理组相比可更长效、稳定维持土壤pH值。
其中施用实施例2的T6组与施用腐植酸类物质的T3组对比，540d时土壤pH值的最大降低值低0.17个单位。
本发明使用的腐植酸物质、钙硅基矿物、腐熟有机堆肥在改善土壤酸化方面具有协同促进作用。本发明的实施例2使得土壤pH值变化更小，同时土壤pH值降低的速度更慢。与当前常规介绍土壤调理剂对比取得更长效、更稳定的土壤酸化改良效果。
综上所述，应用本发明的组合物，通过短期观测，可快速改良土壤酸化，同时有一定缓冲效应，可降低土壤酸碱度剧烈变化对作物生长影响。通过长期观测，土壤酸化改良效果具有长效且稳定的特点。
2.2作物生长指标
生长指标：在第3茬种植后，检测番茄的生长指标：3穗果期检测各处理的根长、茎粗、株高及叶绿素等生长指标；试验结果如表3所示。
表3不同处理组的番茄生长指标
分组 根长(cm) 茎粗(cm) 株高(cm) 叶绿素含量
CK 37.21e 1.65e 123.35d 52.45d
T1 43.21d 1.72d 128.57c 56.71c
T2 48.06d 1.73d 128.43c 56.43c
T3 49.03c 1.87b 134.65b 59.21b
T4 48.11c 1.76c 135.84b 58.95b
T5 48.19b 1.77c 136.10b 58.19b
T6 66.32a 1.95a 143.41a 63.21a
第三茬越冬茬番茄，移栽后生长较慢，与空白对照CK组对比，移栽90d时，各组的根长、茎粗、株高、SPAD值均显著提高。其中施用实施例2的T6组与其它组对比，番茄的株高、SPAD值均显著提高。
施用实施例2的T6组、施用腐植酸类物质的T3组与其它处理对比，番茄的根长和茎粗均显著提高。腐植酸类物质在适宜环境下，可通过基因调节H+-ATP酶活性、自身含生长刺激素物质，刺激作物对养分的吸收和生长发育，可显著提高作物的根长茎粗。施用实施例2的T6组显现出对根系增长效力，除了土壤pH值变化带来的影响，同时也发挥了不同组分间的协同效应。
2.3作物产量
在第3茬种植收获期内，每个处理组随采收均记录番茄的产量及商品果个数；试验结果如表4所示。
表4不同处理组的番茄产量及产量因子
分组 产量(kg/亩) 商品果数(个) 单果重(g)
CK 9362d 22.3d 209.6e
T1 9803d 23.1d 212.2e
T2 12317c 24.3c 253.5b
T3 12685b 25.5a 248.7c
T4 12327c 24.2c 255.3ab
T5 12575b 24.1c 260.9a
T6 13627a 26.0a 262.1a
番茄的产量受单株果个数与单果重决定。各处理组与空白对照CK组对比，单果重均显著增大；各处理组(除施用腐熟有机堆肥的T1组外)与CK组对比，番茄产量、商品果个数均显著提高。施用实施例2的T6组和施用腐植酸类物质的T3组的番茄商品果个数显著提高；施用实施例2的T6组、施用钢渣的T4组、施用钙硅基矿物的T5组与其它组对比，单果重均显著提高。
6个处理组中，不同处理组对番茄的商品果个数与单果重的影响不同步，施用腐植酸类物质的T3组的番茄商品果个数大于施用钙硅基矿物的T5组。而施用钙硅基矿物的T5组的单果重显著高于施用腐植酸类物质的T3组。但施用实施例2的T6组的商品果个数和单果重均显著提高，施用实施例2的T6组与其它处理组对比，产量可显著提高7.43～45.6％，增产效果显著。
2.4作物品质
取收获期第4穗果开展番茄果实品质的指标检测，包括可溶糖、糖酸比、VC。试验结果如表5所示。
表5不同处理组的番茄品质指标
分组 可溶性糖(％) 可溶性蛋白(mg/kg) VC(％)
CK 13.31c 2.45c 15.31c
T1 13.32c 2.43c 15.45c
T2 13.87bc 2.68b 16.21b
T3 14.42b 2.79a 16.12b
T4 14.12b 2.71b 16.34b
T5 14.43b 2.74b 16.45b
T6 15.43a 2.83a 17.37a
各处理租与空白对照的CK组对比，可溶性糖含量、可溶性蛋白含量及VC含量均显著提高。施用实施例2的T6组与其它处理组对比，可溶性糖含量及VC含量显著提高。施用实施例2的T6组、施用腐植酸类物质的T3组与其它处理组对比，可溶性蛋白含量显著提高；施用实施例2的T6组与施用腐植酸类物质的T3组相比无显著提高。
施用实施例2的T6组与其它处理组对比，可溶糖含量、可溶性蛋白含量及VC含量分别提高6.93％-15.93％、3.28％-15.5％、5.59％-13.46％，施用实施例2的T6组对番茄各品质的提高效果显著高于其它处理组。
2.5土壤物理性状指标
在第3茬种植收获期，检测土壤容重、毛管孔隙度及田间持水量。试验结果如表6所示。
表6不同处理组的土壤物理性质
土壤物理性质受土壤有机质含量、土壤矿物质组成、土壤胶体及团粒结构等的影响，与空白对照的CK组对比，各处理组均可显著降低土壤容重、增大土壤田间持水量。施用实施例2的T6组与其它处理组对比，土壤容重显著变小，田间持水量及毛管孔隙度均显著增大。施用实施例2的T6组与其它处理组对比，可降低土壤容重3.08-10.64％，增大土壤田间持水量6.36-15.02％，增大土壤毛管孔隙度2.26-3.67％。施用钙硅基矿物的T5组与施用钢渣的T4组对比，土壤容重有减小趋势，土壤田间持水量显著增大，土壤毛管孔隙度有增大趋势。
2.6土壤水稳性团聚体
在第3茬种植收获期，检测土壤水稳性团粒结构，试验结果如表7所示。
表7不同处理组土壤水稳性团聚体粒径分布
分组 ＞5mm(％) 3-5mm(％) 1-3mm(％) 0.5-1mm(％) 0.25-0.5mm(％)
CK 0.05d 0.87d 12.59c 18.23b 19.66d
T1 0.12d 0.96d 11.1d 19.22a 21.15c
T2 1.41a 1.34c 11.5d 15.26d 25.51b
T3 0.43c 0.65e 10.82d 17.86b 27.68a
T4 1.09b 1.58b 12.13c 15.98c 25.13b
T5 1.21a 1.74a 13.23b 16.03c 26.65b
T6 1.14ab 1.57b 14.55a 16.56bc 27.25a
土壤团粒结构受土壤矿物质组成、土壤质地及土壤有机质腐熟进程影响，与空白对照的CK组对比，各处理组＞0.25mm粒径的土壤水稳性团聚体含量显著较高。不同处理组水稳性团聚体主要分布于0.25-0.5mm、0.5-1mm及1-3mm的粒径范围。施用实施例2的T6组与其它处理组对比，＞0.25mm粒径的土壤水稳性团聚体含量显著增大3.75％-18.81％。其中施用实施例2的T6组1-3mm粒径的土壤水稳性团聚体含量显著高于其它处理，施用实施例2的T6组与施用腐植酸类物质的T3组0.25-0.5mm粒径的土壤水稳性团聚体含量显著高于其它处理。
2.7土壤水溶性盐及土壤养分
在第3茬收获期，检测土壤的碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、有效钙、有效镁含量、土壤水溶性盐。试验结果如表8所示。
表8不同处理组的土壤水溶性盐及土壤养分
土壤养分含量受土壤保水保肥能力及作物生长需求的影响。与空白对照的CK组对比，各处理土壤养分含量均显著提高。施用实施例2的T6组与其它处理组对比，土壤碱解氮、有效磷、速效钾及有机质分别提高14.37-63.41％、14.08-22.35％、9.78-34.21％、1.51-13.55％、4.31-13.61％、14，13-26.74％。施用钙硅基矿物的T5组与施用钢渣的T4组对比，土壤碱解氮、速效钾、有效镁含量显著增大，土壤有效磷、有机质及有效钙含量无显著差异。施用腐植酸类物质的T3组的有机质与施用实施例2的T6组无显著差异，显著高于其它处理。施用实施例2的T6组与其它处理对比，可显著提高土壤有机质及速效养分含量。
土壤水溶性盐含量受土壤容重、土壤田间持水量、土壤矿物质类型及土壤有机质等的影响。与空白对照组的CK组对比，各处理组的土壤水溶性盐都有一定降低，原因为土壤有机质含量的提高，对交换性盐离子吸附增强，降低土壤水溶性盐含量。施用石灰石的T2组、施用钢渣的T4组、施用钙硅基矿物的T5组因添加大量钙、硅矿物，土壤有效钙含量提高，增强与土壤Na+的交换，Na+淋洗增多，土壤水溶性盐含量降低。其中施用钙硅基矿物的T5组及施用腐植酸类物质的T3组土壤水溶性盐含量显著低于钢渣处理。施用实施例2的T6组土壤水溶性盐含量与其它处理对比，显著降低4.33-13.03％。
2.8土壤硅铝率
在第3茬收获期，检测土壤的硅铝率。试验结果如表9所示。
表9不同处理组的土壤硅铝率
土壤酸化造成土壤钙氧化物、硅氧化物淋洗损失，酸化土壤的硅铝率大幅降低。通过3茬番茄收获期土壤硅铝率检测，与空白对照的CK组对比，各处理(除施用腐熟有机堆肥的T1组外)均显著提高土壤硅铝率。
第1茬收获期施用实施例2的T6组、施用石灰石的T2组、施用钢渣的T4组及施用钙硅基矿物的T5组与施用腐熟有机堆肥的T1组、施用腐植酸类物质的T3组对比，土壤硅铝率显著较高。
在番茄第2茬收获期、第3茬收获期，施用钙硅基矿物的T5组、施用实施例2的T6组与其它处理组对比，土壤硅铝率均显著较高。在番茄第3茬收获期，施用实施例2的T6组与其它处理组对比(施用钙硅基矿物的T5组除外)，硅铝率增大7.2％-28.4％。其中番茄第1茬收获期(180d时)，施用腐熟有机堆肥的T1组、施用石灰石的T2组、施用腐植酸类物质的T3组的土壤硅铝率达到较大值。番茄第2茬收获期(360d)，施用实施例2的T6组的硅铝率达到较大值。番茄第三茬收获期(540d)，施用钙硅基矿物的T5组及施用钢渣的T4组的土壤硅铝率达到较大值。
综上，施用实施例2的T6组可以较快达到较高硅铝率，并且3个生长季硅铝率较稳定且维持较高，具有快速达到较高硅铝率并且中长期稳定较高的双重优点，是土壤调理剂中改良硅铝率的较优组合物。
2.9土壤酶活性
在第3茬收获期，检测土壤的酶活性。试验结果如表10所示。
表10不同处理组的土壤酶活性
土壤微生物活性是土壤肥力的重要表征指标，土壤酶活性可反馈土壤微生物活性。本试验中第三茬收获期，各处理组与空白对照的CK组对比，土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性及酸性磷酸酶活性均显著提高。施用实施例2的T6组与其它处理组对比，土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性、蔗糖酶活性及酸性磷酸酶活性均显著提高，分别提高2.78％-23.33％、1.97％-7.52％、2.90％-23.71％、1.05％-3.96％。施用实施例2的T6组可提高土壤有机质含量，通过快速提高土壤pH，并通过提高且稳定土壤硅铝率等手段长期稳定土壤pH，通过增大土壤团粒结构等方式调节土壤保肥能力提升，透气保水孔隙度，调节土壤微生物生活环境，从而提高土壤酶活性。
综上所述，本发明的土壤调理组合物与其它物质或组合物对比，可短时间内快速增大土壤pH值，同时对土壤pH值增大有一定缓冲性，降低土壤酸碱度快速变化对作物生长的影响，而且同时使用腐植酸物质、钙硅基矿物、腐熟有机堆肥在改善土壤酸化方面具有协同促进作用。长时间耕作条件下，应用本发明的土壤调理组合物土壤酸碱度变化小，改良酸化效果持久、稳定。经试验验证，本发明的土壤调理组合物对土壤酸化的改良效果超过不同单一改良物质或其简单累加的改良效果，可通过综合土壤物理、化学性质及土壤酶活性的改善作用，协调促进且稳定土壤酸化的改良效果。同时应用本发明的土壤调理组合物，可增多土壤团聚体，降低土壤容重，调节土壤结构，提高土壤肥力，促生抗逆，增产提质的效果显著。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种可快速长效改善土壤酸化的土壤调理组合物，其特征在于，包括以下质量份的组分：氧活化腐植酸42.5kg、碱活化腐植酸42.5kg、生化黄腐酸65kg、蛭石50kg、钢渣100kg、鸡粪35kg、小麦秸秆10kg、腐熟剂5kg；
所述碱活化腐植酸的制备方法为：将腐植酸与水按质量比1：（4-5）混合，用氢氧化钾调节pH值为10，稳定4-6小时；每隔1h，调节1次pH值，最终pH值稳定在10±0.2，40-60℃烘干；氧活化腐植酸的制备方法为：将腐植酸与质量分数40%硝酸溶液按质量比（2-3）：1混合，封口，70-90℃下恒温1-3h，40-60℃烘干；
腐熟有机堆肥的碳氮比为（20-35）：1；
上述的土壤调理组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将小麦秸秆粉碎后与鸡粪和腐熟剂混合均匀，进行堆肥发酵，当堆肥发酵的中心温度为60℃时，每隔两天堆翻一次，15天完成发酵，得到腐熟有机堆肥；
(2)将蛭石、钢渣、碱活化腐植酸、氧活化腐植酸和生化腐植酸加入到腐熟有机堆肥中，混合得到土壤调理组合物。
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