一种南方红壤的改良方法与流程

本发明属于土壤改良领域，涉及一种土壤改良组合物及土壤改良的方法。

背景技术

受高温、多雨的环境条件等因素的影响，我国南方地区的土壤(简称红壤)中钾、钙、镁等阳离子很容易通过淋溶等途径损失，铁铝氧化物含量高，所形成的粘土矿物主要为高岭石类，因此，土壤养分缺乏、酸性强、结构差以及保水保肥能力弱等，已成为该地区农作物产量低、品质差的重要原因，也是制约该区域农业持续发展和综合生产力提升的重要因素。近年来，受施肥、管理等多种因素的影响，南方地区土壤酸化的现象出现加剧的趋势。因此，最大限度地遏制土壤酸化，改良土壤酸性，是促进该地区农业进一步发展及进一步提升综合生产能力的重要保障。

多年来，关于红壤酸性的改良等研究已受到广泛关注，如国家“十五”、“十一五”科技计划中均有涉及红壤酸化改良的课题；并且，在相关课题的支持下研制的酸性土壤改良剂也较多，如有利用工业废弃物碱渣等材料并结合改性、生物质焦等使用的报道。但从整体看，大多数改良剂的成本较高，制备过程较复杂，缺乏对土壤中养分(特别是盐基养分)的补充。因此，这些改良剂即使在土壤酸性改良上具有一定的效果，但其对作物增产及土壤其它方面的改良等作用较为有限，限制了其在实际生产中的应用。故开发能够集中和土壤酸性、提供中量营养元素养分、改良土壤性状以及提高土壤生产力等功能于一体的专用改良剂，对南方地区作物优质高产、土壤培肥和农业综合生产能力提升等，均具有十分重要的意义。

技术实现要素：

土壤改良通常是向土壤施用土壤改良剂或改土材料。土壤改良剂或改土材料主要分为含石灰类的酸化改良型，含有机质或腐殖质的有机肥类改良型，和含有益微生物等的生物改良型等三种类型。土壤改良剂或改土材料的用量目前没有具体的测算方法，主要依靠经验或有关厂家的建议。由于不同地块的土壤性质和肥力差异很大，各种土壤改良剂及土壤改良材料的施用效果很不稳定。

针对以上问题，本发明提出一种南方红壤的改良方法，包括以下步骤：

步骤1：土壤取样，测定土壤指标值t包括：土壤ph值、有机质和养分含量；

步骤2：确定需要进行改良的红壤指标的最终值z、土壤指标缓冲值h、土壤指标值t、土层土壤重量w，w＝改土厚度×667×1.1/1000

步骤3：根据公式确定需要添加的元素量f，f＝(z-t)×h×w；

步骤4：确定土壤改良用的材料，并进行改良；

步骤5：改良后种植绿肥格拉姆柱花草并进行压青。

红壤ph值的改良采用红壤专用改良剂，所述改良剂由以下组分熟石灰粉、生物质炭、碱渣，按照10∶3∶1的份数比组成。

生物炭是农林废弃物等绿色生物质在氧气不足条件下热解产生的一种富含稳定性碳的物质，是当前全球变化、土壤改良和环境修复领域的研究热点。与传统的石灰调节酸性土壤的做法相比，采用生物炭进行酸性土壤改良具有操作简单、材料来源广泛、时效长、环境友好和性质稳定等优点。因其性状稳定，生物炭可在土壤中稳定保存成千上百年，采用生物炭进行酸性土壤改良的同时，还可达到固碳减排的目的。更为重要的是，林业废弃物在红壤丘陵区有广泛的来源，以此制备生物炭改良当地的酸性土壤，快捷简便，不仅减少了运输成本，而且不会产生二次污染问题。

所述生物质炭制备方法为：将红壤地区广泛分布的松、杉树的树皮、树根和树干残枝收集、风干，然后粉碎至1-5cm，在电炉或其它可密闭的炉体内进行炭化；炭化温度为450-500℃，升温速率为15-20℃/min，炭化时间为40min-2h。

土壤有机质的改良采用腐殖土和畜禽粪便的混合物，且重量比为1∶1，若土壤有机质测定值小于土壤有机质目标值，则腐殖土和畜禽粪便的混合物用量按下式计算：(土壤有机质目标值-土壤有机质含量)×土层土壤重量/腐殖土和畜禽粪便的混合物；

红壤的改良还包括土壤容重、总孔隙度的改善，具体步骤为，将红壤过筛，取大于5mm土壤颗粒，将土壤颗粒和白云石按照2∶1的份数比进行混合形成组合物，其中白云石的粒度为0.5～1.5cm，将组合物和过晒后的土壤按照2∶1的份数比进行混合。

所述土壤养分含量主要是指土壤中的氮、磷、钾的含量，改良红壤氮采用尿素，改善红壤磷含量采用钙镁磷肥，改善红壤钾含量采用氯化钾，具体施用方法为，若土壤氮含量测定值小于土壤氮含量目标值，则尿素用量按下式计算：(土壤氮含量目标值-土壤氮含量)×土壤有效氮缓冲值×土层土壤重量/尿素氮含量；若土壤磷含量测定值小于土壤磷含量目标值，则钙镁磷肥用量按下式计算：(土壤磷含量目标值-土壤磷含量)×土壤有效磷缓冲值×土层土壤重量/钙镁磷肥磷含量；(土壤钾含量目标值-土壤钾含量)×土壤有效钾缓冲值×土层土壤重量/氯化钾的钾含量。

南方红壤的改良方法还包括对土壤中微生物的改善，采用微生物菌剂进行土壤微生物的调节，所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、球形红细菌与胶冻样类芽孢杆菌的混合物，其含量≥1.0亿/g，每667m²土壤添加0.4kg～1.0kg微生物菌剂，将调配好的微生物菌剂撒在土壤表面。

本发明提出了一种用于南方红壤改良的环保型改良剂，其特征在于，按重量百分比计算包括：30％～40％的熟石灰粉、10％～15％的生物质炭、10％～15％的碱渣、5％的腐殖土、5％的畜禽粪便、1％～5％白云石、20％～30％尿素、10％～15％的钙镁磷肥，10％～15％的氯化钾，其总和为100％。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明提供的适宜南方红壤的土壤改良剂以熟石灰粉、生物质炭为主要原料，配入有机质和氮磷钾并且通过添加菌剂进一步改善土壤中的微生物环境，既能明显改善酸性土壤理化性状，向作物提供全面合理的养分，促进作物生长，改善并提高作物的品质和产量，又能提供土壤碳库，全面提高耕地土壤品质，增加保育土壤肥力。

本发明通过采集中国南方土壤，并对其土壤理化性质进行分析，再针对南方红壤的特性，在以熟石灰粉、生物质炭为主要原料的基础上，再添加土壤中缺乏的元素，平衡土壤养分；添加了农业生产中的各种动植物残体，在增加土壤有机质的同时，有效利用了废弃物。

本发明的原料来源广泛，方法易行，操作简便，通用性较强。采用的原料均为固体，对原材料的依托性不强，产品为复混生产，因此无环境污染，易于推广生产。本发明配方合理、科学，使用方便，符合我国南方的红壤改良需求。

附图说明

图1是未经过改良的红壤盆栽的出苗情况

图2是经过改良的红壤盆栽的出苗情况

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

实施例1

1.1取样与分析

取样时间为2017年6月，取样方法为网格布点法，每500m取1个点，如遇到障碍物则就近取样。采取5点取样法取土，混合均匀，过筛处理等。土壤样品ph值的测定采用2.5∶1.0水浸提电位法；有机质(0m)含量的测定采用k2cr207容量法；有效氮(an)含量的测定采用碱解扩散法；有效磷(ap)含量的测定采用o1sen法；有效钾(ak)含量的测定采用乙酸铵浸提火焰光度法；全氮(tn)含量的测定采用半微量凯氏定氮法；全磷(tp)含量的测定采用钼锑抗比色法；缓效钾(sk)含量的测定采用火焰光度法。土壤理化性状：ph值为5.8，有机质含量1.3％，全氮含量为0.3g/kg，全磷含量为0.551g/kg，全钾1.5％，有效钾65.7mg/kg速效磷3.4mg/kg，速效钾76.3mg/kg，前茬为油菜，持水力弱，排水条件良好。

确定需要进行改良的红壤指标的最终值z、土壤指标缓冲值h、土壤指标值t、土层土壤重量w，w＝改土厚度×667×1.1/1000

根据公式确定需要添加的元素量f，f＝(z-t)×h×w；

确定土壤改良用的材料，并进行改良；

改良后种植绿肥格拉姆柱花草并进行压青。

红壤ph值的改良采用红壤专用改良剂，所述改良剂由以下组分熟石灰粉、生物质炭、碱渣，按照10∶3∶1的份数比组成。

将红壤地区广泛分布的松、杉树的树皮、树根和树干残枝收集、风干，然后粉碎至1-5cm，在电炉或其它可密闭的炉体内进行炭化；炭化温度为450-500℃，升温速率为15-20℃/min，炭化时间为40min-2h。

土壤有机质的改良采用腐殖土和畜禽粪便的混合物，且重量比为1∶1，若土壤有机质测定值小于土壤有机质目标值，则腐殖土和畜禽粪便的混合物用量按下式计算：(土壤有机质目标值-土壤有机质含量)×土层土壤重量/腐殖土和畜禽粪便的混合物；

红壤的改良还包括土壤容重、总孔隙度的改善，具体步骤为，将红壤过筛，取大于5mm土壤颗粒，将土壤颗粒和白云石按照2∶1的份数比进行混合形成组合物，其中白云石的粒度为0.5～1.5cm，将组合物和过晒后的土壤按照2∶1的份数比进行混合。

所述土壤养分含量主要是指土壤中的氮、磷、钾的含量，改良红壤氮采用尿素，改善红壤磷含量采用钙镁磷肥，改善红壤钾含量采用氯化钾，具体施用方法为，若土壤氮含量测定值小于土壤氮含量目标值，则尿素用量按下式计算：(土壤氮含量目标值-土壤氮含量)×土壤有效氮缓冲值×土层土壤重量/尿素氮含量；若土壤磷含量测定值小于土壤磷含量目标值，则钙镁磷肥用量按下式计算：(土壤磷含量目标值-土壤磷含量)×土壤有效磷缓冲值×土层土壤重量/钙镁磷肥磷含量；(土壤钾含量目标值-土壤钾含量)×土壤有效钾缓冲值×土层土壤重量/氯化钾的钾含量。

南方红壤的改良方法还包括对土壤中微生物的改善，采用微生物菌剂进行土壤微生物的调节，所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、球形红细菌与胶冻样类芽孢杆菌的混合物，其含量≥1.0亿/g，每667m²土壤添加0.4kg～1.0kg微生物菌剂，将调配好的微生物菌剂撒在土壤表面。

推算出每公顷红壤要将有机质含量提高到目标值2.5％，需要添加腐殖土和畜禽粪便的混合物用量为24.9t。推算出每公顷红壤要将孔隙度提高到50％左需要土壤颗粒和白云石混合物12.7t，将计算出来的相应用量改土材料均匀撒于红壤表面，按20厘米的深度翻耕后充分耙匀。

该地块改土后取得了较好的效果，结果见下表：

改良后的土壤的肥力、含水量、有机质等性能明显高于改良前的土壤，酸度降低，有效防止土壤板结，有利于促进植物的生长、发育，且经济、实用、易操作、易控制。施用本发明改良剂后具有下列效果：1)能有效改善土壤ph值，第二年土壤ph值增加0.18单位，第三年增加0.39单位，比常规施肥增加0.74个单位；常规施肥土壤ph表现为下降趋势，第一年下降了0.06单位，第二年下降了0.17单位；2)能明显增加土壤有机质含量，第二年增加了0.51％，第三年增加了0.78％，达2.58％，是常规施肥的1.8倍，而常规施肥反而导致其含量降低；3)可降低土壤容重，施用后第三年比常规施肥降低了0.20g/cm3，而常规施肥土壤容重表现为增加趋势，第二年增加了0.03g/cm3，第三年增加了0.08g/cm3；4)土壤孔隙度增加，第三年孔隙度增加了4.93％，比常规施肥增加了5.19％，常规施肥土壤孔隙度表现为减小趋势，第二年减小了0.27％，第三年减小了0.2％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。