农业废弃物作为酸性土壤改良剂的筛选和利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于土壤改良与环境保护技术领域，具体涉及一种农业废弃物作为酸性土 壤改良剂的筛选和利用方法。
【背景技术】
[0002] 在自然界中，酸性土壤占全球没有冰川覆盖土壤的30%。人类各种不合理生产活 动可加速土壤的酸化，从20世纪80年代早期开始至今，中国几乎所有类型土壤的pH都下 降了 0. 13-0. 80 (陈绍荣等，2013)。尤其在热带地区，雨热同季，终年均可进行农业生产，人 类生产活动对土壤生态系统的干扰更大，土壤加剧酸化的潜在风险更大。因此，延缓和修复 土壤酸化是热区农业可持续发展中亟待解决的问题之一。
[0003] 农业废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质。热带地区可终年进 行农业生产，以至终年均有大量农业废弃物产生。以海南为例，海南植物纤维性废弃物年产 不少于1000万吨，主要包括粮食作物秸杆、冬季瓜菜茎杆、香蕉茎杆、甘蔗叶、苷蔗渣、菠萝 叶、林产品加工下脚料、蔬菜加工下脚料、水果加工下脚料等（李志刚等，2009)。
[0004] 由于农业废弃物中包含丰富的碱金属钾和碱土金属钙和镁，其与水作用可形成强 碱或中强碱，从而被土壤胶体或多孔隙结构的生物炭吸附，而余下的氢氧根离子则可中和 土壤中的氢离子，从而降低土壤酸度。因此，近年来，有不少利用农业废弃物作为酸性土壤 改良剂的报道。
[0005] 例如，公开号CNI01565622A的发明专利，直接粉碎植物秸杆，然后添加双氰胺抑 制有机物的转化；公开号CN101691489A的发明专利，将植物秸杆制作为生物炭进行酸性土 壤的改良。同时，有报道表明，在一些土壤上，某些农业废弃物的利用不但不能提高土壤PH， 反而使土壤pH呈下降趋势，例如，黄棕壤加入紫云英处理会降低土壤的pH(王宁等，2009)。
[0006] 因此，在不同土壤条件下，如何科学合理的选用适合的农业废弃物，以及，如何确 定农业废弃物的施用量和施用时间等，从而达到既提高酸性土壤PH，改良土壤，同时又增产 的效果，具有重要意义。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种农业废弃物作为酸性土壤改良剂的筛 选和利用方法，可有效解决上述问题。
[0008] 本发明采用的技术方案如下：
[0009] 本发明提供一种农业废弃物作为酸性土壤改良剂的筛选和利用方法，包括以下步 骤：
[0010] 步骤1 :收集并制备得到多种单一农业废弃物；
[0011] 步骤2 :对于制备得到的每种所述单一农业废弃物，测定所述单一农业废弃物的 基本理化性质；其中，所述农业废弃物的基本理化性质包括质子消耗容量和C/N值；
[0012] 步骤3 :根据所述单一农业废弃物的C/N值，对多种单一农业废弃物进行组合，获 取C/N值在设定范围的多种单一农业废弃物或混合农业废弃物；
[0013] 步骤4 :对于步骤3选取的每种农业废弃物，设定酸性土壤的pH改良/提高目标， 针对不同土壤特性的酸性土壤进行室内培养试验，具体为：
[0014] 步骤4. 1 :采集多类不同土壤特性的土壤，测定土壤的基本理化性质；其中，所述 土壤的基本理化性质包括：土壤质地、土壤pH和土壤潜性酸度；
[0015] 将土壤质地和土壤pH相同或属于设定范围的土壤作为同一类土壤特性的土壤；
[0016] 步骤4. 2 :对于步骤3所选取的每种农业废弃物，根据设定的酸性土壤的pH改良/ 提高目标，依据下式，计算其对于步骤4. 1得到的每类土壤的初步施用量：
[0017] 农业废弃物初步施用量（g/kg土壤）~（土壤潜性酸度/质子消耗容量）*系数； 系数值为1〇3~10 2;
[0018] 步骤4. 3 :对于步骤3确定的每种农业废弃物，按照步骤4. 2计算得到的初步施用 量，施加到每类土壤中，分别进行室内培养，并记录得到土壤pH随着培养时间的变化趋势 图，通过分析变化趋势图，一方面，确定与每类土壤对应的最佳农业废弃物；另一方面，对最 佳农业废弃物对该类土壤的初步施用量进行修正，得到最佳农业废弃物对该类土壤的最佳 施用量；再一方面，得到最佳农业废弃物的最佳施用时间；
[0019] 由此得到每类土壤所对应的最佳农业废弃物、最佳农业废弃物的最佳施用量以及 最佳农业废弃物的最佳施用时间；
[0020] 步骤5 :田间判断待改良土壤的土壤类别；
[0021] 步骤6 :根据待改良土壤的土壤类别，获得通过室内培养试验得到的最佳农业废 弃物、最佳农业废弃物的最佳施用量以及最佳农业废弃物的最佳施用时间；
[0022] 根据待改良土壤所在位置的外界环境条件，比对外界环境条件和室内培养实验时 的室内培养条件，对室内培养试验确定的最佳农业废弃物的最佳施用量和最佳施用时间进 行进一步施正，得到最佳农业废弃物的最终施用量和最终施用时间。
[0023] 优选的，步骤2中，所述农业废弃物的基本理化性质还包括农业废弃物养分含量， 包括：氮、磷、钾、钠、钙、镁和/或灰化碱；
[0024] 在步骤6之后，当农业废弃物施用到被改良的土壤后，在施用化肥时，减少施用与 农业废弃物所包含的养分含量和养分类别对应的化肥。
[0025] 优选的，步骤3中，根据农业废弃物的C/N值而选取农业废弃物的原则为：
[0026] 农业废弃物的C/N值决定了其施入土壤后土壤中矿化作用或硝化作用的强弱；其 中，矿化作用产生的NH4+具有质子截留作用，可导致土壤pH的提高；硝化作用会释放质子， 降低土壤pH;
[0027] 具体的，由于C/N值低的农业废弃物施入土壤后，土壤pH前期上升较快，后期下降 也较快；而C/N值高的农业废弃物施入土壤后，土壤pH前期上升较慢，后期变化不明显；因 此，根据不同种类农业废弃物的C/N值，再结合需改良土壤上种植作物的生育期长度，最终 选取农业废弃物。
[0028] 优选的，步骤4. 3中，所选取的特定农业废弃物对特定类土壤的室内培养方法，具 体为：
[0029] (1)样品制备：
[0030] 试验样：称取150g特定类土壤，过2mm筛后放入到塑料杯中，加入对应量的特定农 业废弃物后充分混匀；
[0031] 对照样：称取150g特定类土壤，过2mm筛后放入到塑料杯中，作为对照样；
[0032] (2)培养方案：
[0033] 对于试验样和对照样，均采用相同的培养方法，即：
[0034] (1)用去离子水将土壤含水量调节至土壤田间持水量的70%，塑料杯用塑料保鲜 薄膜封口，并在保鲜薄膜中间留一小孔，以便气体交换并防止水分损失过大；（2)然后，将 塑料杯置于25度恒温条件下培养，每隔3天称重一次并补充水分，以保持土壤含水量恒定； (3)培养实验共持续60天，在培养过程中，不定期取土壤测定pH值；
[0035]由此得到土壤pH随着培养时间的变化趋势图。
[0036] 优选的，步骤4. 3中，所述最佳农业废弃物的最佳施用时间，通过以下方法确定：
[0037] 最佳农业废弃物在最佳施用量条件下对特定土壤进行室内培养，得到变化趋势 图，分析该变化趋势图，土壤pH稳定的时间，即为最佳农业废弃物的最佳施用时间。
[0038] 优选的，步骤5中，田间判断待改良土壤的土壤类别，其中，所述土壤类别包括土 壤质地和土壤pH;
[0039] 田间判断待改良土壤的土壤质地，方法为：
[0040] 在田间取少量土，加水搓成直径为1厘米的土球；加水量以既使土能搓成土球，又 不使土球粘手成泥状为宜；
[0041] 如果不能成球或勉强能成球，但一触即碎，则为沙壤土