一种苏打盐碱地稻田改良剂及一体化均质改良方法

本发明涉及一种改良剂及改良方法。

背景技术：

东北松嫩平原西部是苏打盐碱土在我国的集中分布区，土壤盐分以碳酸钠和碳酸氢钠为主，土壤ph和碱化度高，钠质化严重，治理的难度大，人们在长期的与盐碱斗争中发现种植水稻是改良盐碱地的有效方法。进入21世纪以来，该区在国家增产千亿斤粮食计划的指引下，启动了大规模开发苏打盐碱地种植水稻的工程项目，对增加粮食产量和改善生态环境发挥了重要作用。由于土壤盐碱化程度重，土壤改良成为种植水稻的前提，于是大量土壤改良调理剂应运而生，如脱硫石膏、磷石膏、硫酸铝、腐殖酸、糠醛渣、褐煤粉、蛭石、有机肥、风沙土、生物碳等等，以及各种新型改良调理剂，种类繁多，不胜枚举。虽然各类改良剂对降低土壤盐碱均具有效果，但由于大多改良剂为固体形态，用量大，运输和施用的成本高，一直难以被大面积应用，且苏打盐碱土空间异质性大，经常表现为“一步三换土”，如何实现对盐碱土的均质化改良成为生产上亟待解决的技术难题。

现行的盐碱地稻田主要采用的是全生育期淹水的灌溉模式，如何能科学利用水的流动性将改良剂均匀投送到田块的不同位置，实现对土壤的改良，将极大地节约施用成本。但是，目前市面上应用的盐碱土改良剂多为固体颗粒或粉末，不易溶或溶解度较低，采用灌溉模式显然是不适宜的。还有在盐碱地水稻种植上有部分地方少量应用废硫酸的操作个例，但由于硫酸具有腐蚀性，使用上存在着安全隐患，在运输和施用上都不具有大面积应用价值。

技术实现要素：

本发明为了解决目前苏打盐碱地稻田改良时改良剂运输和施用量大以及均质化效果差的问题，而提供了一种苏打盐碱地稻田改良剂及一体化均质改良方法。

本发明苏打盐碱地稻田改良剂按照重量份数比由4～6份的聚合硫酸铁、1～3份的硫酸铝、1～3份的硝酸钙和0.5～1.5份的微生物菌剂或者菌肥组成。

利用上述苏打盐碱地稻田改良剂进行一体化均质改良方法按照以下步骤进行：

一、改良剂的制备：按照重量份数比称取4～6份的聚合硫酸铁、1～3份的硫酸铝、1～3份的硝酸钙和0.5～1.5份的微生物菌剂或者菌肥混合，混合物按照重量份数比为1:0.8～1.2的比例与水混合得到液态改良剂；

二、灌水泡田：将液态改良剂随灌溉水一起注入旋耕整地后的苏打盐碱地的稻田中，泡田5～10天，液态改良剂的用量为2～6吨/公顷；

三、耙田洗盐：步骤三的稻田进行耙田，沉淀过夜后排水；然后将液态改良剂注入到稻田中进行清洗，即将液态改良剂随着新的灌溉水注入到稻田中，再用耘浆机耙地，沉淀过夜后排水；重复清洗2～4次，每次液态改良剂的用量为2～6吨/公顷；

四、降碱培肥：在耙田洗盐后的稻田中种植稻苗，待水稻处于返青期和分蘖初期分别使用液态改良剂进行灌溉，灌溉次数为2～3次，每次液态改良剂的用量为2～6吨/公顷，灌后封闭1～2天排出，即完成了苏打盐碱地稻田的改良。

本发明包括以下有益效果：

1、本发明的一种盐碱地稻田改良剂，大大降低了改良剂的用量，节约了改良剂人工或机械施用的成本400～500元/公顷；

2、本发明的改良剂完全于水，克服了固定改良剂微溶或难溶于水的缺点，使改良剂中所含的高价阳离子能够大量置换土壤胶体所吸附的钠离子，钠离子游离到土壤溶液中，易于被灌溉水排出稻田，真正起到减盐降碱的作用，同时，高价的铁离子、铝离子有利于土壤大团聚体的形成，促进了盐碱土物理结构的改善；

3、本发明的改良方法中的盐碱地稻田改良剂，可随灌溉水自由移动，既实现了灌溉改良一体化，也便于改良剂自动聚集至土壤盐碱程度重的区域，达到均质化改良的效果；

4、本发明的改良剂的组成安全无毒，运输和使用方便，可操作性强，简便易行，成本低，增效显著，对于苏打盐碱地稻田土壤改良极具应用价值。

附图说明

图1为实施例1试验水稻产量对比结果；

图2为实施例1试验土壤ph对比结果图；

图3为实施例1试验土壤盐分电导率对比结果图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式苏打盐碱地稻田改良剂按照重量份数比由4～6份的聚合硫酸铁、1～3份的硫酸铝、1～3份的硝酸钙和0.5～1.5份的微生物菌剂或者菌肥组成。

本实施方式聚合硫酸铁为液态聚合硫酸铁，采购自营口兴业化工有限公司，全铁含量≥20.0％，ph为2.0-3.0；硫酸铝为硫酸铝粉末采购自锦州市金宫化工有限公司；硝酸钙为硝酸钙颗粒购自廊坊鹏彩精细化工有限公司，肥料级。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：微生物菌剂为溶磷促生菌剂。其他与具体实施方式一相同。

本实施方式微生物菌剂为溶磷促生菌剂，来自于山东迈科珍生物科技有限公司，其枯草芽孢杆菌≥2.0亿/ml，胞外多糖≥1.0mg/ml。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：微生物菌肥为黄腐酸钾高钾型。其他与具体实施方式一相同。

本实施方式微生物菌肥为黄腐酸钾高钾型，济南众杰生物科技有限公司生产，黄腐酸≥50％，有机质≥70％，有机钾≥10％，100％全溶。

具体实施方式四：具体实施方式一所述的苏打盐碱地稻田改良剂进行一体化均质改良方法按照以下步骤进行：

一、改良剂的制备：按照重量份数比称取4～6份的聚合硫酸铁、1～3份的硫酸铝、1～3份的硝酸钙和0.5～1.5份的微生物菌剂或者菌肥混合，混合物按照重量份数比为1:0.8～1.2的比例与水混合得到液态改良剂；

二、灌水泡田：将液态改良剂随灌溉水一起注入旋耕整地后的苏打盐碱地的稻田中，泡田5～10天，液态改良剂的用量为2～6吨/公顷；

三、耙田洗盐：步骤三的稻田进行耙田，沉淀过夜后排水；然后将液态改良剂注入到稻田中进行清洗，即将液态改良剂随着新的灌溉水注入到稻田中，再用耘浆机耙地，沉淀过夜后排水；重复清洗2～4次，每次液态改良剂的用量为2～6吨/公顷；

四、降碱培肥：在耙田洗盐后的稻田中种植稻苗，待水稻处于返青期和分蘖初期分别使用液态改良剂进行灌溉，灌溉次数为2～3次，每次液态改良剂的用量为2～6吨/公顷，灌后封闭1～2天排出，即完成了苏打盐碱地稻田的改良。

本实施方式步骤一中各组成混合时适当搅拌使硫酸铝和硝酸钙颗粒完全溶解，溶液混匀。

本实施方式步骤二中旋耕整地是按照常规耕作习惯进行，其中重度盐碱地稻田(土壤ph≥9.0)于春季进行旋耕，以浅耕为主，耕翻深度不超过20cm；轻度盐碱地稻田(土壤ph＜9.0)秋翻或春耕，可以适当深翻，耕翻深度不超过30cm为适。

本实施方式步骤二中灌水泡田是将液态改良剂均匀溶于晒水池内，随灌溉水一起注入田内，也可以随水流均匀注入灌溉水中，进行泡田，深翻宜浅灌。

本实施方式步骤三的耙田洗盐所述的耙田是先用水田耙扰动1遍，沉淀1夜后排水洗盐碱；用耘浆机耙地，耙平沉淀后继续排水，视盐碱轻重决定排水洗盐次数，一般轻度1～2次即可；中重度稻田排水洗盐次数3～4次为宜，适当增加并不宜过多。

本实施方式步骤四的降碱培肥所述的在耙田洗盐后的稻田中种植稻苗，是按常规栽培进行施肥、插秧、喷药等进行作业，在返青期和分蘖初期增加含改良剂的灌水、灌后封闭排出，起到洗盐降碱的作用，同时有利于培肥耕层土壤。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一中的微生物菌剂为溶磷促生菌剂。其他步骤及参数与具体实施方式四相同。

本实施方式微生物菌剂为溶磷促生菌剂，来自于山东迈科珍生物科技有限公司，其枯草芽孢杆菌≥2.0亿/ml，胞外多糖≥1.0mg/ml。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤一中的微生物菌肥为黄腐酸钾高钾型。其他步骤及参数与具体实施方式四相同。

本实施方式微生物菌肥为黄腐酸钾高钾型，济南众杰生物科技有限公司生产，黄腐酸≥50％，有机质≥70％，有机钾≥10％，100％全溶。

具体实施方式七：本实施方式苏打盐碱地稻田改良剂进行一体化均质改良方法按照以下步骤进行：

一、改良剂的制备：按照重量份数比称取5份的聚合硫酸铁、2份的硫酸铝、2份的硝酸钙和1份的微生物菌肥混合，混合物按照重量份数比为1:1的比例与水混合得到液态改良剂；

二、灌水泡田：将液态改良剂随灌溉水一起注入旋耕整地后的苏打盐碱地的稻田中，泡田7天，液态改良剂的用量为2～6吨/公顷；

三、耙田洗盐：步骤三的稻田进行耙田，沉淀过夜后排水；然后将液态改良剂注入到稻田中进行清洗，即将液态改良剂随着新的灌溉水注入到稻田中，再用耘浆机耙地，沉淀过夜后排水；重复清洗4次，每次液态改良剂的用量为5吨/公顷；

四、降碱培肥：在耙田洗盐后的稻田中种植稻苗，待水稻处于返青期和分蘖初期分别使用液态改良剂进行灌溉，灌溉次数为3次，每次液态改良剂的用量为5吨/公顷，灌后封闭2天排出，即完成了苏打盐碱地稻田的改良。

本实施方式步骤一中各组成混合时适当搅拌使硫酸铝和硝酸钙颗粒完全溶解，溶液混匀。其中，本实施方式聚合硫酸铁为液态聚合硫酸铁，采购自营口兴业化工有限公司，全铁含量≥20.0％，ph为2.0-3.0；硫酸铝为硫酸铝粉末采购自锦州市金宫化工有限公司；硝酸钙为硝酸钙颗粒购自廊坊鹏彩精细化工有限公司，肥料级；本实施方式微生物菌肥为黄腐酸钾高钾型，济南众杰生物科技有限公司生产，黄腐酸≥50％，有机质≥70％，有机钾≥10％，100％全溶。

本实施方式步骤二中旋耕整地是按照常规耕作习惯进行，其中所述的稻田为重度盐碱地稻田(土壤ph≥9.0)，在春季进行旋耕，以浅耕为主，耕翻深度不超过20cm。

本实施方式步骤二中灌水泡田是将液态改良剂均匀溶于晒水池内，随灌溉水一起注入田内，也可以随水流均匀注入灌溉水中，进行泡田，深翻宜浅灌。

本实施方式步骤三的耙田洗盐所述的耙田是先用水田耙扰动1遍，沉淀1夜后排水洗盐碱；用耘浆机耙地，耙平沉淀后继续排水，中重度稻田排水洗盐次数4次。

本实施方式步骤四的降碱培肥所述的在耙田洗盐后的稻田中种植稻苗，是按常规栽培进行施肥、插秧、喷药等进行作业，在返青期和分蘖初期增加含改良剂的灌水、灌后封闭排出，起到洗盐降碱的作用，同时有利于培肥耕层土壤。

2019年在中国科学院大安碱地生态试验站，采用本实施的方式对稻田土壤进行了改良，改良前的稻田土壤ph为9.5左右，盐分电导率为0.68ms/cm，属于重度苏打盐碱土，改良后稻田土壤ph降至8.8左右，盐分电导率降至0.35-0.40ms/cm，稻谷增产达20％-50％。本实施方式很好的实现了重度苏打盐碱土的改良，达到了一体化均质改良的目的。

具体实施方式八：本实施方式苏打盐碱地稻田改良剂进行一体化均质改良方法按照以下步骤进行：

一、改良剂的制备：按照重量份数比称取5份的聚合硫酸铁、2份的硫酸铝、2份的硝酸钙和1份的微生物菌剂混合，混合物按照重量份数比为1:1的比例与水混合得到液态改良剂；

二、灌水泡田：将液态改良剂随灌溉水一起注入旋耕整地后的苏打盐碱地的稻田中，泡田7天，液态改良剂的用量为2～6吨/公顷；

三、耙田洗盐：步骤三的稻田进行耙田，沉淀过夜后排水；然后将液态改良剂注入到稻田中进行清洗，即将液态改良剂随着新的灌溉水注入到稻田中，再用耘浆机耙地，沉淀过夜后排水；重复清洗4次，每次液态改良剂的用量为5吨/公顷；

四、降碱培肥：在耙田洗盐后的稻田中种植稻苗，待水稻处于返青期和分蘖初期分别使用液态改良剂进行灌溉，灌溉次数为3次，每次液态改良剂的用量为5吨/公顷，灌后封闭2天排出，即完成了苏打盐碱地稻田的改良。

本实施方式步骤一中各组成混合时适当搅拌使硫酸铝和硝酸钙颗粒完全溶解，溶液混匀。其中，本实施方式聚合硫酸铁为液态聚合硫酸铁，采购自营口兴业化工有限公司，全铁含量≥20.0％，ph为2.0-3.0；硫酸铝为硫酸铝粉末采购自锦州市金宫化工有限公司；硝酸钙为硝酸钙颗粒购自廊坊鹏彩精细化工有限公司，肥料级；微生物菌剂为溶磷促生菌剂，来自于山东迈科珍生物科技有限公司，其枯草芽孢杆菌≥2.0亿/ml，胞外多糖≥1.0mg/ml。

本实施方式步骤二中旋耕整地是按照常规耕作习惯进行，其中所述的稻田为重度盐碱地稻田(土壤ph≥9.0)，在春季进行旋耕，以浅耕为主，耕翻深度不超过20cm。

本实施方式步骤二中灌水泡田是将液态改良剂均匀溶于晒水池内，随灌溉水一起注入田内，也可以随水流均匀注入灌溉水中，进行泡田，深翻宜浅灌。

本实施方式步骤三的耙田洗盐所述的耙田是先用水田耙扰动1遍，沉淀1夜后排水洗盐碱；用耘浆机耙地，耙平沉淀后继续排水，中重度稻田排水洗盐次数4次。

本实施方式步骤四的降碱培肥所述的在耙田洗盐后的稻田中种植稻苗，是按常规栽培进行施肥、插秧、喷药等进行作业，在返青期和分蘖初期增加含改良剂的灌水、灌后封闭排出，起到洗盐降碱的作用，同时有利于培肥耕层土壤。

实施例1

2019年在中国科学院大安碱地生态试验站进行了稻田土壤不同改良方式的对比试验，改良前稻田土壤ph为9.5左右，盐分电导率为0.68ms/cm，属于重度苏打盐碱土，试验栽培的水稻品种统一为当地主推耐盐碱品种东稻4号，统一栽培和田间管理。

第一组为处理组，即采用具体实施方式八的方法改良土壤并种植水稻。

第二组为对比改良组a，采用磷石膏30t/ha于稻田旋耕前均匀撒施于地表(所用磷石膏为辽宁东洋特肥厂生产磷肥的副产物，用量为当地常规推荐用量)，随耕翻和耙地均匀混入耕层土壤，不使用本发明的改良剂，与具体实施方式五进行等次的灌排水。

第三组为对比改良组b，采用硫酸铝1.5t/ha于稻田泡田时均匀撒施于田块内，随耙地混入耕层并溶解，不使用本发明的改良剂，与具体实施方式五进行等次的灌排水。

第四组为对照组(不改良土壤直接种植水稻)，不加入本发明的改良剂，其它田间栽培及管理的操作与具体实施方式五相同。

这四组试验分别进行3次重复，每个重复为一块独立的稻田，面积不小于667m²，按具体面积计算各自改良剂用量，各试验处理随机排列，统一实施改良和田间栽培操作。水稻成熟后，进行统一测产，并取不同试验处理的耕层土壤进行土壤盐碱化程度分析，对水稻增产和土壤脱盐碱的效果进行评估。

试验水稻产量对比结果如图1所示，处理组(第一组)为采用具体实施方式五改良的水稻产量结果，对比组a和对比组b分别为采用磷石膏和硫酸铝改良的水稻产量结果，对照组为不改良的水稻产量结果，处理组产量显著高于对比组a、对比组b以及对照组，分别较后面3个处理增产稻谷19.7％、20.5％和52.3％。经过本发明方法改良稻田土壤后水稻产量提升效果显著。

试验土壤ph对比结果如图2所示，采用具体实施方式五的改良方法，经过种植水稻1季后，稻田耕层土壤ph较种植水稻前下降0.66个单位，与对比组a和对比组b的改土效果相当，显著低于对照组。与对照组相比，改良后土壤ph分别下降了6.7％、6.1％和4.5％，利用本发明方法改良稻田土壤，ph下降显著。

试验土壤盐分电导率对比结果如图3所示，采用具体实施方式五的本发明的改良方法(处理组)，水稻种植季后耕层土壤盐分电导率下降了约0.2ms/cm，脱盐效果略低于对比组a，显著好于对比组b和对照组。

从图1～图3的试验效果来看，本发明的改良剂综合效果优良，达到均质化改良的效果。利用本实施例1改良稻田土壤的方法，显著地降低了耕层土壤的盐碱化程度，提高了稻谷产量，并且每公顷盐碱地稻田改良用工成本降低400～500元；本发明实现了苏打盐碱地稻田改良与灌溉一体化操作，方法可操作性强，简便易行，极大的降低了运输和使用成本，增效显著，对于苏打盐碱地种稻和土壤改良具有重要的推广应用价值。