本发明涉及农业科学
技术领域：
，特别涉及一种酸性水稻土改良剂。
背景技术：
：土壤酸化是指土壤接受输入其中的h+后，一方面h+与土壤胶体上的盐基性阳离子发生交换反应从而而被吸附在土粒表面，被交换下来的盐基性阳离子进而随渗漏水淋失；另一方面，土粒表面的h+会自发地和矿物晶格表面的铝发生反应，迅速转化为交换性铝。由于土壤酸化是土壤风化成土过程中的一个重要方面，它将导致土壤ph值下降，形成酸性土壤后，影响土壤中生物的活性，改变土壤中养分的形态，降低养分的有效性，促使游离的锰、铝离子等有毒金属元素溶入土壤溶液中，从而对作物产生毒害作用。土壤酸化的原因通常有为自然原因和人为原因，自然原因的土壤酸化过程十分缓慢，降低1个单位的ph在自然条件下至少要50100年时间。研究结果表明主要有两大人为因素加速了土壤酸化，一个是大气污染造成的酸沉降，另一个则是农业生产造成的整个系统的不平衡。就全世界范围内而言，工业污染极大地加速了土壤酸化的进程，尤其是酸沉降导致的环境酸化，北美、西北欧和中国作为世界上最严重的三大酸雨区，这些地区土壤酸化趋势十分明显。而酸性土壤作为土壤中的一个类型，全世界范围内都存在酸性土壤，主要存在于热带、亚热带地区以及温带地区，我国的热带和亚热带地区，广泛分布着各种红色或黄色的酸性土壤，温带地区的酸性土壤主要分布在北欧、北美，以酸性灰化土为主。近几十年来，我国工业快速发展，大量酸性气体排入空气中，酸沉降使得环境受到巨大压力，造成我国南方地区的酸沉降的频率和强度都明显增加。欧洲和北美一直是世界上的两大酸雨区，中国南方的红黄壤地区成为了继这两大酸雨区后的世界第3大酸雨区，目前，我国长江以南广泛地分布着大面积的酸性土壤，主要集中在浙江、福建、江西、广东、云南、广西、海南和贵州等南方省份，总面积约2亿hm2，大部分酸性土壤的ph值小于5.5，其中很大一部分小于5.0，甚至更低，随着我国社会经济的进一步发展，我国酸性土壤面积和酸化程度还有进一步增加的趋势。我国长江以南地区也是重要的水稻种植区域，高产水稻的土壤多为微酸性到中性(ph值6.0～7.0)，ph值小于5.5的土壤可使得水稻植株生长发育不良，导致减产甚至绝收，所以土壤酸化对水稻种植的影响也越来越大。长久以来由于固有的观念影响，科学家们大多关注酸雨对土壤的影响，而新的发现却暴露了施用含氮化肥的一个严重的缺陷:它使得土壤的酸度显著增加，而这又会在长时间后降低它们的支持生命的能力。从对过去20多年来的中国农田土壤ph值变化的研究中发现，高达90％左右的农田土壤均发生不同程度的酸化现象，土壤ph值平均下降约0.5个单位，相当于土壤酸量在原有基础上增加了2.2倍。而土壤的ph值对植物生长至关重要，因为大多数农作物都适应在中性或微酸土壤中生长，一旦土壤ph值下降(酸性增强)，所带来的病虫害将阻碍植物的生长，而强酸环境还会活化有毒金属的活性、加速有毒金属的滤出。这些情况表明我国在对酸性土壤的研究有待进一步的加强，尤其是对于已经酸化的土壤，需要采取有效的措施改良和治理。土壤酸化作为土壤退化的一个重要方面直接影响到土壤质量。近年来，酸雨沉降不断增加、铵态氮肥大量使用等各种不合理的人类活动导致土壤酸化加剧，耕地酸性土壤面积呈增长趋势。土壤的酸化直接影响着土壤的物理、化学及生物学特征，不仅造成土壤矿质营养元素大量流失、养分活性降低、土壤微生物活性受抑制、有毒重金属活化等危害，而且危害土壤和水体生态环境，已经严重制约了农业的可持续发展。因此，研究有效的酸性土壤改良剂，提高土壤质量，对于农业可持续发展具有重要意义。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对目前稻田土壤酸化造成的矿物质营养元素大量流失、养分活性降低、土壤微生物活性受抑制、有毒重金属活化及危害土壤和水体生态环境的问题，本发明可起到显著提升土壤ph值，提高土壤养分，降低土壤中重金属含量，活化微生物的土壤改良作用。为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：本发明提供一种酸性水稻土改良剂，包含如下重量份的组分：生物质黑炭、白云石、海泡石、石灰石、沸石、蛭石、膨润土、粉煤灰、聚丙烯酰胺、丛枝菌根真菌菌剂、猪粪腐熟物、高吸水性树脂。优选地，一种酸性水稻土改良剂，包含如下重量份的组分：生物质黑炭、白云石、海泡石、石灰石、沸石、蛭石、膨润土、粉煤灰、聚丙烯酰胺、丛枝菌根真菌菌剂、猪粪腐熟物、高吸水性树脂。优选地，所述丛枝菌根真菌菌剂包含摩西球囊霉菌、根内球囊霉菌、变形球囊霉菌中的至少一种，制备方法如下：(1)基质配制：按草碳：蛭石：珍珠岩：沸石(体积比)为1:1:2:1的比例混合，高压蒸汽灭菌备用；(2)分别将含有摩西球囊霉菌、根内球囊霉菌、变形球囊霉菌三种菌根真菌孢子、菌丝体的接种剂先混合，每个菌种的孢子密度≥25个/克，然后再将混合了的接种剂铺在基质上，总接种剂用量为基质体积的7％，再覆盖一层4厘米厚的基质；(3)在接种真菌的基质上均匀播种三叶草和洋葱，培养温度为25～35℃，相对湿度50％～80％，光照强度15000勒克斯，正常管理和施肥；(4)植株生长17～18周后，去除地上部分，刮取表层3㎝基质，将下层基质连通植物根系晾干，粉碎至小于6毫米的颗粒即可。优选地，所述粉煤灰为含沥青的碱性粉煤灰，所述聚丙烯酰胺的分子量为1500万～2000万，所述蛭石的规格为4～10mm，所述沸石为粉末状沸石，粒径150目～250目。优选地，所述猪粪腐熟物的制备方法如下：(1)采用机械脱水将猪粪含水量降至60～80％以下，掺入粉碎后的干燥作物秸秆，秸秆与猪粪重量比为1:1～3:1，控制待发酵物料的含水量在50％～60％，用过磷酸钙调节ph至6.5～7.5；(2)将待发酵物料堆入发酵槽内，添加微生物菌剂后翻抛，冬季每四天翻料一次，夏季每2天翻料一次，发酵时间为冬季25天，夏季20天；(3)将猪粪腐熟物运出发酵槽，继续堆置10天即可。进一步优选地，所述作为秸秆为油菜秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆中的至少一种，长度小于5cm，所述微生物菌剂的添加量为2～5‰。本发明获得的有益效果：本发明通过施用碱性改良剂以及改变改良剂施用方法等措施对酸性土壤的改良效果，可起到显著提升土壤ph值，提高土壤养分，降低土壤中重金属含量，活化微生物的土壤改良作用。以期减少土壤酸害，提高农作物的产量和农产品的质量，不仅在保障耕地质量和农产品安全生产以及保护环境方面具有一定的现实意义，同时也为进一步认识土壤酸化特征及其机理、改良剂的合理应用和深入研究等提供理论依据。具体实施方式下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。实施例1：按如下方法配制土壤改良剂土壤改良剂的组分为：生物质黑炭3份、白云石5份、海泡石10份、石灰石15份、200目粉状沸石6份、4～10mm蛭石10份、膨润土5份、含2％wt沥青的粉煤灰40份、平均分子量1750万的聚丙烯酰胺20份、丛枝菌根真菌菌剂30份，猪粪腐熟物22份、高吸水性树脂3份。配制方法：(1)丛枝菌根真菌菌剂的制备：(a)基质配制：按草碳：蛭石：珍珠岩：沸石(体积比)为2:2:2:1的比例混合，高压蒸汽灭菌备用；(b)分别将含有摩西球囊霉菌、根内球囊霉菌、变形球囊霉菌三种菌根真菌孢子、菌丝体的接种剂先混合，每个菌种的孢子密度65个/克，然后再将混合了的接种剂铺在基质上，总接种剂用量为基质体积的12％，再覆盖一层4厘米厚的基质；(c)在接种真菌的基质上均匀播种三叶草和洋葱，培养温度为25～35℃，相对湿度65％，光照强度12500勒克斯，正常管理和施肥；(d)植株生长15周后，去除地上部分，刮取表层3㎝基质，将下层基质连通植物根系晾干，粉碎至粒径3.5毫米的颗粒即可。(2)猪粪腐熟物的制备方法如下：(a)采用机械脱水将猪粪含水量降至70％，掺入粉碎后的干燥油菜秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆，秸秆长度3厘米，秸秆与猪粪重量比为2：1，控制待发酵物料的含水量在55％，用过磷酸钙调节ph至7.0；(b)将待发酵物料堆入发酵槽内，添加3.5‰wt微生物菌剂后翻抛，冬季每四天翻料一次，夏季每2天翻料一次，发酵时间为冬季25天，夏季20天；(c)将猪粪腐熟物运出发酵槽，继续堆置10天即可。(3)将除高吸水性树脂的其他组分称重后投入农药混合机中充分混合，混合物密封保存。(4)使用前加入高吸水性树脂充分混合后使用。实施例2：按如下方法配制土壤改良剂生物质黑炭1份、白云石1份、海泡石5份、石灰石10份、150目粉状沸石2份、4mm蛭石5份、膨润土2份、含1％wt沥青的粉煤灰30份、平均分子量1500万的聚丙烯酰胺10份、丛枝菌根真菌菌剂10份，猪粪腐熟物15份、高吸水性树脂1份。配制方法：(1)丛枝菌根真菌菌剂的制备：(a)基质配制：按草碳：蛭石：珍珠岩：沸石(体积比)为2:2:2:1的比例混合，高压蒸汽灭菌备用；(b)分别将含有摩西球囊霉菌、根内球囊霉菌、变形球囊霉菌三种菌根真菌孢子、菌丝体的接种剂先混合，每个菌种的孢子密度30个/克，然后再将混合了的接种剂铺在基质上，总接种剂用量为基质体积的8％，再覆盖一层3.5厘米厚的基质；(c)在接种真菌的基质上均匀播种三叶草和洋葱，培养温度为25～35℃，相对湿度50％，光照强度10000勒克斯，正常管理和施肥；(d)植株生长14周后，去除地上部分，刮取表层2cm基质，将下层基质连通植物根系晾干，粉碎至粒径3.5毫米的颗粒即可。(2)猪粪腐熟物的制备方法如下：(a)采用机械脱水将猪粪含水量降至60％，掺入粉碎后的干燥油菜秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆，秸秆长度2厘米，秸秆与猪粪重量比为1：1，控制待发酵物料的含水量在50％，用过磷酸钙调节ph至6.5；(b)将待发酵物料堆入发酵槽内，添加2‰wt微生物菌剂后翻抛，冬季每四天翻料一次，夏季每2天翻料一次，发酵时间为冬季25天，夏季20天；(c)将猪粪腐熟物运出发酵槽，继续堆置10天即可。(3)将除高吸水性树脂的其他组分称重后投入农药混合机中充分混合，混合物密封保存。(4)使用前加入高吸水性树脂充分混合后使用。实施例3：按如下方法配制土壤改良剂生物质黑炭5份、白云石10份、海泡石15份、石灰石20份、250目粉状沸石10份、10mm蛭石15份、膨润土8份、含3％wt沥青的粉煤灰50份、平均分子量2000万的聚丙烯酰胺30份、丛枝菌根真菌菌剂50份，猪粪腐熟物30份、高吸水性树脂5份。配制方法：(1)丛枝菌根真菌菌剂的制备：(a)基质配制：按草碳：蛭石：珍珠岩：沸石(体积比)为2:2:2:1的比例混合，高压蒸汽灭菌备用；(b)分别将含有摩西球囊霉菌、根内球囊霉菌、变形球囊霉菌三种菌根真菌孢子、菌丝体的接种剂先混合，每个菌种的孢子密度100个/克，然后再将混合了的接种剂铺在基质上，总接种剂用量为基质体积的15％，再覆盖一层5.5厘米厚的基质；(c)在接种真菌的基质上均匀播种三叶草和洋葱，培养温度为25～35℃，相对湿度80％，光照强度15000勒克斯，正常管理和施肥；(d)植株生长16周后，去除地上部分，刮取表层4cm基质，将下层基质连通植物根系晾干，粉碎至粒径5毫米的颗粒即可。(2)猪粪腐熟物的制备方法如下：(a)采用机械脱水将猪粪含水量降至80％，掺入粉碎后的干燥油菜秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆，秸秆长度4厘米，秸秆与猪粪重量比为3：1，控制待发酵物料的含水量在60％，用过磷酸钙调节ph至7.5；(b)将待发酵物料堆入发酵槽内，添加5‰wt微生物菌剂后翻抛，冬季每四天翻料一次，夏季每2天翻料一次，发酵时间为冬季25天，夏季20天；(c)将猪粪腐熟物运出发酵槽，继续堆置10天即可。(3)将除高吸水性树脂的其他组分称重后投入农药混合机中充分混合，混合物密封保存。(4)使用前加入高吸水性树脂充分混合后使用。本发明的酸性水稻土改良剂对水稻土的改良测试及结果如下：(1)酸性水稻土为板页岩发育的黄泥田，ph值5.0～5.5。(2)采用生石灰作为对照，共设3个处理，分别为:(a)ck，不添加任何物质；(b)施生石灰1.38g/kg土壤；(c)施用实施例1-3中的改良剂，1.38g/kg土壤。每个处理均设12次重复。(3)每个处理称取6.5kg掩过筛土壤于底径20cm、口径26cm、高19cm的塑料钵中，将不同改良剂按设定量加入土样中(改良剂与土壤充分混匀装钵)，并加满农田常用灌溉用水，并保证每个盆钵内淹水的深度一致(高出土层2～3cm)，为防止雨水的影响，用透光膜搭棚遮挡。(4)培养试验定期采集土样，于实验室测量土壤ph值，并于试验开展之前和结束之后，分别采集混合土壤样品，分析土壤有机质、碱解氮、有效磷、交换性钙、交换性镁、交换性铝、交换性钾、交换性钠、土壤交换性盐基离子总量、阳离子交换量(cec),福、铅、水稳性团粒结构等指标。(5)各项指标均采用常规方法分析。土壤ph值采用水土比为1:1，称取l1g通过1mm筛网的风干土样置于25ml烧杯中，加去离子水10ml，搅拌5分钟，静置25分钟后用校正过的ph计的方式测定；有效磷用碳酸氢钠浸提一铝锑抗比色法；交换性钙、镁用nh4oac浸提一原子吸收分光光度法；土壤交换性铝、锰采用中华人民共和国林业行业标准—森林土壤浸提性铁、铝、锰、硅、碳的测定(ly/t1257-1999)；有机质的测定采用重铬酸钾容量法(外加热法)；碱解氮采用碱解扩散法测量；交换性钾、钠采用醋酸钱浸提一火焰光度法；土壤交换性盐基总量采用nh4oac中和滴定法；土壤铅、福采用碘化钾一甲基异丁基甲酮(ki-mibk)萃取火焰原子吸收分光光度法；土壤阳离子交换量采用氯化钡一硫酸法测定；水稳性团粒结构采用干筛法和湿筛法。表1不同土壤改良剂处理对水稻土ph的影响统计分析结果处理0d21d35d49d63dck5.36±0.045.37±0.045.39±0.025.48±0.045.50±0.04生石灰5.34±0.065.93±0.066.02±0.046.10±0.046.19±0.06实施例15.38±0.065.89±0.066.05±0.066.16±0.046.33±0.06实施例25.40±0.065.68±0.065.83±0.045.98±0.046.05±0.06实施例35.36±0.065.83±0.066.00±0.066.04±0.066.12±0.04注：0d为处理前的土壤。使用生石灰和改良剂均能对酸性水稻土的ph有不同程度的提升，与对照ck组比较，生石灰和改良剂在不同时期对ph的提升均能达到0.5个单位以上，对酸性土壤的ph提升有显著作用。经过3个月的土壤改良操作，酸性水稻土的化学形状变化如下表：表2不同土壤改良剂处理对土壤养分含量的影响ck生石灰实施例1实施例2实施例3碱解氮320271364329349有效磷16.318.122.318.620.1有机质4130040500493004330047300cec11.211.410.810.8011.1交换性钠48.355.257.248.355.6交换性钾140.4152.1175.3156.0165.5交换性钙7141202134911561296交换性镁110.4121.2109.1127.88119.8盐基总量5.067.657.997.147.77ca/mg6.46749.917512.36909.040010.8180盐基饱和度45.1867.1174.266.169.9注：其中交换性盐基总量及cec单位为cmol/kg，盐基饱和度为％，除ca/mg外其余指标单位均为mg/kg；表中数值为对应指标的平均值。盐基饱和度(bs)＝交换性盐基总量*100％/cecca/mg反映土壤生态过程的变化及钙镁的生物有效性，还会对土壤中其他养分如钠钾等元素的生物有效性产生很大影响，由表2可知实施例1-3的ca/mg比值均比对照要高，说明土壤钙镁离子的生物有效性得到很大提升；与对照组相比，生石灰使得碱解氮含量显著降低，而实施例1-3使得碱解氮、有效磷含量均显著升高、交换性钾含量显著升高，盐基饱和度有大幅度提升，有效提高酸性水稻土的酸缓冲能力，而实施例1-3的土壤理化性质改良效果接近或明显好于生石灰组。土壤团聚体破坏率的计算公式为:团聚体破坏率＝(大于0.25mm干筛团聚体一大于0.25mm湿筛团聚体)/大于0.25mm干筛团聚体×100％表3不同土壤改良剂对土壤团聚体组成及破坏率的影响湿筛法获得的团聚体是土壤中的水稳定性团聚体，水稳定性团聚体与团聚体破坏率反映土壤结构的稳定性，对照处理中＞0.25mm的水稳定性团聚体总量最少，破坏率最高，其中ck处理破坏率显著高于生石灰及实施例1-3，表明生石灰和实施例1-3均能提高水稻土的团聚体稳定性，且实施例1和3效果明显好于生石灰组，高效提升土壤结构稳定性。表4不同土壤改良剂对土壤交换性铝和重金属含量的影响处理交换性铝(mg/kg)总铅(mg/kg)总镉(mg/kg)ck67.444.40.535生石灰35.143.60.342实施例130.829.10.222实施例234.938.80.351实施例332.435.30.299重金属在土壤中以离子形态极其牢固地吸附在土壤交换点和薪土颗粒上，土壤酸度增加会使他们从土壤交换点和薪土颗粒上脱落下来，即土壤重金属的溶出，大量的重金属离子溶出会对作物生长产生毒害作用，且人食用了含有重金属的谷物也会产生中毒反应，影响健康。从表4可以看出，实施例1-3可以显著降低酸性土壤中的交换性铝、总铅及总镉的含量，降低重金属的毒性，改良土壤，利于农作物的生长，提高谷物的品质，降低重金属摄入的风险。本发明的酸性水稻土改良剂在水稻产量提高方面的测试及结果如下：实施步骤如下：施改良剂处理试验设5个处理，分别为:(1)ck，不添加任何物质，栽种常规育秧水稻；(2)施生石灰1.38g/kg土壤十栽种常规育秧水稻；(3-5)施实施例1-3，1.38g/kg土壤+栽种常规育秧水稻；每个处理设置12次重复。称取6.5kg试验土于底径18cm、口径26cm、高21cm的塑料钵中，将不同改良剂按设定量加入土样中(改良剂与土壤充分混匀装钵)，按水稻生长规律按时灌溉农田用水。按盆栽作物对养分的需求，水稻移栽前每盆施尿素1.21g,氯化钾0.88g，水稻移栽后8d，每盆再施尿素0.58g氯化钾0.59g，肥料采用液体施用方式，与土壤充分混匀。于生长期和成熟期测定水稻的干重产量、实粒数、植株高度和有效穗数，结果以平均值表示如下：表5不同土壤改良剂处理对水稻产量、实粒数、植株高度和有效穗数的影响由表5可知，实施例1-3均能提高水稻产量，其中实施例1的产量最高，达到56.69g，也显著高于生石灰组，作物植株高度在一定程度上反应了作物生长和土壤的肥力水平，实施例1、3的植株高度显著高于ck对照组，可见土壤经过改良后可以提升肥力，促进水稻植株的生长，为增产提供保障。综上所述，本发明可以对酸性水稻土进行改良，提高土壤ph值，增加土壤结构稳定性，降低土壤重金属的溶出，提升土壤中营养元素含量，对水稻的生长和增产起到促进作用，为广泛的改良南方酸性水稻土打下基础，具有广阔的应用前景。以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。当前第1页12