本发明涉及石灰性土壤改良
技术领域：
，具体说是一种粘质石灰性土壤改良剂及其用于石灰性土壤改良工艺。
背景技术：
：石灰性土壤是指含有游离碳酸钙土壤的总称，土壤剖面中含有碳酸钙或碳酸氢钙等石灰性特征，土壤为盐基饱和土壤，呈弱碱性及碱性反应。由于高浓度游离碳酸钙和高ph值的影响，土壤质地偏重，紧实，容重大，通透性较差。粘性石灰性土壤往往变现为“湿时泥泞，干时坚硬”的特点，土壤结构性差，土壤养分有效性低，微量元素有效性低，不利于作物的生长发育，产量低甚至绝产。石灰性土壤形成过程是由于土壤处在干旱、半干旱条件下，成土母质风化释放出来的钙和植物残体水解释放出来的钙未遭到充分淋洗，而只在雨季以重碳酸钙形式向土壤下层移动，到达一定深度后。因湿度降低，便以碳酸钙的形式沉淀于土层中。它广泛分布在南北纬10°～40°之间的干旱和半干旱地区，约占世界土地面积的1/3。在我国石灰性土壤分布广泛，主要分布于华北和西北地区，内蒙古高原东部-中南部，呼伦贝尔高原西部、鄂尔多斯高原东部、大兴安岭东南麓平原，以及新疆准葛尔盆地西部山区谷地。根据我国主要土壤发生类型分，包括我国北方草原的栗钙土壤(含栗钙土、棕钙土、灰钙土、黑钙土)；分布于我国西北荒漠地区的漠土系列，包括灰漠土、灰棕漠土、棕漠土、龟裂土；分布于东北松嫩平原、三江平原的草甸土；我国黄河淤积平原的潮土；分布于新疆及河西走廊的荒漠地区的绿洲土；以及分布于西藏羌塘高原的高山漠土。针对石灰性土壤的自然条件、土壤性质和存在问题，并考虑到经营利用和经济发展的需要，有针对性对盐碱程度高的石灰性土壤进行改良，对改善生态环境，提高作物产量，提升当地农牧民生活水平具有重要的意义。目前土壤改良剂大都针对盐碱土壤和酸性土壤的改良，成分中大多都是是利用石灰石、钾长石、蒙脱石、牡蛎壳粉等无机矿物为原料。该类产品普遍存在用量大，功能单一，长期使用容易造成土壤板结，降低土壤通透性。存在给土壤环境带来二次危害。市场上大量出现的微生物制剂、腐殖酸原料、氨基酸溶液等复合肥料产品，由于石灰性土壤含有高ph值和游离态的碳酸钙特点，养分利用有效性低，阻碍了肥料的利用，往往使用效果不佳。因此本发明充分利用石灰性土壤本身的理化性质特征，利用含羧基的有机酸把土壤中沉积的碳酸钙活化，利用土壤自身的修复功能改善土壤的团粒结构，降低土壤ph值和全盐量。根据石灰性土壤主要分布在我国西北和华北的特点，因地制宜提出利用沙漠砂掺混粘质土壤的改良方法，既改良土壤，又开发沙漠的利用价值。技术实现要素：为解决上述问题，本发明的目的是提供一种粘质石灰性土壤改良剂及其改良工艺。本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种粘质石灰性土壤改良剂，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：沙漠砂1000-3000份，含羧基的有机酸1-20份，聚丙烯酰胺0.1-0.6份，硫酸亚铁20-90份；其中所述的含羧基的有机酸选自乙酸、甲酸、马来酸-丙烯酸共聚物、柠檬酸、氨基酸、琥珀酸中的至少一种；其中所述的沙漠砂是取之于沙漠的粒径0.2-0.3mm的砂粒组成，由过60-80目筛后取得；其中所述的聚丙烯酰胺选自阴离子聚丙烯酰胺，表面活性剂，具有絮凝的作用。优选的，以重量份计，由以下原料组成：沙漠砂1000-2000份，含羧基的有机酸7-15份，聚丙烯酰胺0.4-0.6份，硫酸亚铁60-90份。优选的，以重量份计，由以下原料组成：沙漠砂2000-3000份，含羧基的有机酸3-7份，聚丙烯酰胺0.2-0.4份，硫酸亚铁30-60份。优选的，所述的含羧基的有机酸为马来酸-丙烯酸共聚物；优选的，所述的聚丙烯酰胺为阴离子聚丙烯酰胺。优选的，所述的沙漠砂选自粒径为0.2-0.3mm的沙漠中粒石。本发明还包括一种用于粘质石灰性土壤改良剂的改良工艺，其特征在于：包括以下步骤：①以重量份计，将沙漠砂1000-3000份以重量百分比的80％均匀撒在土壤表面上，然后深翻一遍，翻耕深度≥35cm，旋耕一遍，旋耕深度15cm；②将20％剩余沙漠砂撒在旋耕后的土壤表面后，再旋耕一遍，旋耕深度15cm；③将含羧基的有机酸1-20份，聚丙烯酰胺0.1-0.6份，硫酸亚铁20-90份的水溶液调理剂随着微喷灌水施入田中，每亩灌水20-25方，灌溉后地表不积水；④2-3天后，再灌溉一次，每亩灌水40-60方，灌溉后地表不积水，得到改良后的粘质石灰性土壤。优选的用于粘质石灰性土壤改良剂及其改良工艺，利用有机酸含有大量的羧基，在水溶液中能够离解出氢离子和高聚物阴离子，这种阴离子是钙离子等阳离子的优异螯合剂，释放土壤中固化的钙，通过活性钙离子对土壤胶体中可代换性钠离子置换反应，使钠离子从土壤胶体进入土壤溶液，可以随灌溉水进入地下水或排水渠排走，从而明显降低土壤ph值和碱化度，反应的化学方程式如下：(1)2r-cooh+caco3＝ca(rcoo)2+co2+h2o(2)2h++na2co3＝2na++co2+h2o(3)h++nahco3＝na++co2+h2o(4)ca(rcoo)2+2na+＝ca2++2narcoo。优选的用于粘质石灰性土壤改良剂及其改良工艺，根据土壤碳酸钙含量确定含羧基的有机酸的施用量，具体是，当土壤碳酸钙含量在1.0％-2.0％之间时，有机酸用量2.2-4.6kg；土壤碳酸钙含量在2.0％-3.0％之间时，有机酸用量4.5-6.8kg；土壤碳酸钙含量在3.0％-4.0％之间时，有机酸用量6.8-9.0kg。具体公式如下：a＝2*(0.2*667*ρb*ω)*mr2*ρ/1000*mr1a为有机酸用量/kg，ω为0-20cm表层土壤1kg中碳酸钙的含量/％，ρb为粘质土壤的容重/kg·m-3，mr1为碳酸钙分子量＝100，mr2为有机酸的分子量，ρ为有机酸的密度，2为钙离子的电荷数。优选的用于粘质石灰性土壤改良工艺，根据土壤中交换性钠离子确定硫酸业铁的施用量，具体当土壤交换性钠离子含量在2.0-4.0cmol/kg时，硫酸亚铁用量27-54kg；当土壤交换性钠离子含量在4.0-6.0cmol/kg时，硫酸亚铁用量54-82kg；当土壤交换性钠离子含量在6.0-8.0cmol/kg时，硫酸亚铁用量82-109kg；当土壤交换性钠离子含量在8.0-10.0cmol/kg时，硫酸亚铁用量109-136kg；具体公式如下：b为硫酸亚铁用量/kg，n为交换性钠离子的含量/cmol·kg-1，10％为折算系数，0.2*667为每亩粘质石灰性土地20cm土层的体积/m3，ρb为石灰性土壤单位体积土壤的容重/kg·m-3，为硫酸亚铁分子量，2为亚铁离子的电荷数，100为cmol转换成mol的系数，1000为g转换成kg的系数。优选的用于粘质石灰性土壤改良剂及其改良工艺，根据土壤中粘粒含量确定沙漠砂的施用量，具体当土壤粘粒(＜0.002mm)含量在25％-45％时，沙漠砂用量1000-1500kg；当土壤粘粒含量在45％-65％时，沙漠砂用量1500-2000kg；当土壤粘粒含量在大于65％时，沙漠砂用量2000-3000kg；本发明相比现有技术具有以下优点：本发明的一种粘质石灰性土壤改良剂适合于含碳酸钙的土壤，利用有机酸含有大量的羧基，在水溶液中能够离解出氢离子和高聚物阴离子，这种阴离子是钙离子等阳离子的优异螯合剂，释放土壤中固化的钙，通过活性钙离子对土壤胶体中可代换性钠离子置换反应，使钠离子从土壤胶体进入土壤溶液，可以随灌溉水进入地下水或排水渠排走。不需要添加大量石膏，利用土壤自身的修复功能达到调理土壤的目的。本发明的一种粘质石灰性土壤改良剂根据石灰性土壤地理分布特点，提出利用丰富的沙漠砂为客土掺混的改良方法，施用本土壤改良剂及其改良工艺不仅使贫瘠的石灰性土壤得到充分的利用，而且又开发了沙漠的利用价值。本发明的一种粘质石灰性土壤改良剂能够有效降低表层土壤的ph值和全盐量，改善土壤团粒结构，降低粘性土壤容重，提高土壤的孔隙度，增加土壤渗透性；改良后2-3年的作物即可达到中高产田水平。机酸强大的螯合能力以及分散能力，活化土壤中含有的大量固化钙，活化的钙离子不仅会对土壤胶体中的钠离子发生置换反应，从而改善土壤的团粒结构，减低土壤中的ph质和全盐量，降低粘性土壤容重，提高土壤的孔隙度，增加土壤渗透性，而且还是植物生长需要的钙肥；改良后2-3年的作物即可达到中高产田水平。本发明的土壤改良剂的加入，不会造成土壤环境的二次污染。本发明的组成简单、制备方法方便、使用方便，兑水喷施，随水滴施或者随节水灌溉技术滴灌。具体实施方式土壤中碳酸钙含量根据ly/t1250-1999《森林土壤碳酸钙的测定标准》测定；土壤胶体中交换性钠离子测定根据ly/t1248-1999《碱化土壤交换性钠的测定标准》测定；粘粒含量根据ny/t1121.3-2006测定，土壤中粘粒的平均粒径＜0.002mm；为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。以下结合具体实例来对本发明作进一步描述。一种粘质石灰性土壤改良剂，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：沙漠砂1000-3000份，含羧基的有机酸1-20份，聚丙烯酰胺0.1-0.6份，硫酸亚铁20-90份；其中，沙漠砂是取之于沙漠的粒径0.2-0.3mm的砂粒组成，由过60-80目筛后取得；其中，含羧基的有机酸选自马来酸-丙烯酸共聚物；其中，聚丙烯酰胺选自阴离子聚丙烯酰胺；其中，硫酸亚铁为农业用无水硫酸亚铁，分子量152。实施例1一种粘质石灰性土壤改良剂，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：沙漠砂1000份，马来酸-丙烯酸共聚物20份，阴离子聚丙烯酰胺0.6份，硫酸亚铁90份；其改良工艺包括以下步骤：①以重量份计，将沙漠砂800份均匀撒在土壤表面上，然后深翻一遍，翻耕深度≥35cm，旋耕一遍，旋耕深度15cm；②将沙漠砂200份均匀撒在旋耕后的土壤表面后，再旋耕一遍，旋耕深度15cm；③将马来酸-丙烯酸共聚物20份，阴离子聚丙烯酰胺0.6份，硫酸亚铁90份的水溶液调理剂随着微喷或灌水施入田中，每亩灌水20-25方，灌溉后地表不积水；④2-3天后，再灌溉一次，每亩灌水40-60方，灌溉后地表不积水，得到改良后的粘质石灰性土壤。实施例2一种粘质石灰性土壤改良剂，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：沙漠砂1000份，马来酸-丙烯酸共聚物1份，阴离子聚丙烯酰胺0.1份，硫酸亚铁20份；其改良工艺包括以下步骤：①以重量份计，将沙漠砂800份均匀撒在土壤表面上，然后深翻一遍，翻耕深度≥35cm，旋耕一遍，旋耕深度15cm；②将沙漠砂200份均匀撒在旋耕后的土壤表面后，再旋耕一遍，旋耕深度15cm；③将马来酸-丙烯酸共聚物1份，阴离子聚丙烯酰胺0.1份，硫酸亚铁20份的水溶液调理剂随着微喷或灌水施入田中，每亩灌水20-25方，灌溉后地表不积水；④2-3天后，再灌溉一次，每亩灌水40-60方，灌溉后地表不积水，得到改良后的粘质石灰性土壤。实施例3一种粘质石灰性土壤改良剂，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：沙漠砂2000份，马来酸-丙烯酸共聚物20份，阴离子聚丙烯酰胺0.6份，硫酸亚铁90份；其改良工艺包括以下步骤：①以重量份计，将沙漠砂1600份均匀撒在土壤表面上，然后深翻一遍，翻耕深度≥35cm，旋耕一遍，旋耕深度15cm；②将沙漠砂400份均匀撒在旋耕后的土壤表面后，再旋耕一遍，旋耕深度15cm；③将马来酸-丙烯酸共聚物20份，阴离子聚丙烯酰胺0.6份，硫酸亚铁90份的水溶液调理剂随着微喷或灌水施入田中，每亩灌水20-25方，灌溉后地表不积水；④2-3天后，再灌溉一次，每亩灌水40-60方，灌溉后地表不积水，得到改良后的粘质石灰性土壤。实施例4一种粘质石灰性土壤改良剂，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：沙漠砂2000份，马来酸-丙烯酸共聚物1份，阴离子聚丙烯酰胺0.1份，硫酸亚铁20份；其改良工艺包括以下步骤：①以重量份计，将沙漠砂1600份均匀撒在土壤表面上，然后深翻一遍，翻耕深度≥35cm，旋耕一遍，旋耕深度15cm；②将沙漠砂400份均匀撒在旋耕后的土壤表面后，再旋耕一遍，旋耕深度15cm；③将马来酸-丙烯酸共聚物1份，阴离子聚丙烯酰胺0.1份，硫酸亚铁20份的水溶液调理剂随着微喷或灌水施入田中，每亩灌水20-25方，灌溉后地表不积水；④2-3天后，再灌溉一次，每亩灌水40-60方，灌溉后地表不积水，得到改良后的粘质石灰性土壤。实施例5一种粘质石灰性土壤改良剂，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：沙漠砂3000份，马来酸-丙烯酸共聚物20份，阴离子聚丙烯酰胺0.6份，硫酸亚铁90份；其改良工艺包括以下步骤：①以重量份计，将沙漠砂2400份均匀撒在土壤表面上，然后深翻一遍，翻耕深度≥35cm，旋耕一遍，旋耕深度15cm；②将沙漠砂600份均匀撒在旋耕后的土壤表面后，再旋耕一遍，旋耕深度15cm；③将马来酸-丙烯酸共聚物20份，阴离子聚丙烯酰胺0.6份，硫酸亚铁90份的水溶液调理剂随着微喷或灌水施入田中，每亩灌水20-25方，灌溉后地表不积水；④2-3天后，再灌溉一次，每亩灌水40-60方，灌溉后地表不积水，得到改良后的粘质石灰性土壤。实施例6一种粘质石灰性土壤改良剂，其特征在于：以重量份计，由以下原料组成：沙漠砂3000份，含羧基的有机酸1份，聚丙烯酰胺0.1份，硫酸亚铁20份；其改良工艺包括以下步骤：①以重量份计，将沙漠砂2400份均匀撒在土壤表面上，然后深翻一遍，翻耕深度≥35cm，旋耕一遍，旋耕深度15cm；②将沙漠砂600份均匀撒在旋耕后的土壤表面后，再旋耕一遍，旋耕深度15cm；③将马来酸-丙烯酸共聚物1份，阴离子聚丙烯酰胺0.1份，硫酸亚铁20份的水溶液调理剂随着微喷或灌水施入田中，每亩灌水20-25方，灌溉后地表不积水；④2-3天后，再灌溉一次，每亩灌水40-60方，灌溉后地表不积水，得到改良后的粘质石灰性土壤。实施例7试验在宁夏银川平原西北部贺兰县暖泉农场进行，试验区位于北纬38.4°，东经106.1°。试验区气候为典型的中温带干旱大陆性气候，土质以盐渍化草甸土为主，土壤中含有碳酸钙，0-20cm表层碳酸钙平均含量为2.94％。试验区种植油用葵花，品种为油葵(306)。试验设6个处理(实施例1-6)，1个对照，3次重复，随机区组设计。小区面积10x20米，按照本专利的改良工艺进行施用。试验期间收获期测定土壤的ph值、全盐量、土壤容重、水溶性阴离子co32-、hco3-、水溶性阳离子ca2+，na+。观测油葵的生长指标(出苗率、生物量、产量)。表1-4为试验数据结果表表1表2表3表40-20cm表层＞5mm/％2-5mm/％＜0.25mm/％对照ck35.5941.5122.91改良后37.3544.4818.17通过表1-4可以看出，施用本专利的土壤改良剂，粘性石灰性土壤理化性质ph值、全盐量、碱化度均比对照ck下降，土壤钠离子下降明显，土壤中活性钙离子增加，土壤容重降低，增加了土壤孔隙度，土壤团粒结构明显改善，作物产量及其构成产量因素的各项指标均有所提高。以上各方面均证明，本发明专利的土壤改良剂及其改良工艺，对粘质石灰性土壤团粒结构的改善、作物产量的提高具有显著的作用，改良效果明显。以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以作出的任何修改、变化或等效，都将落入本发明的保护范围之内。当前第1页12