一种防治土壤复酸化的调控系统、方法及应用

本发明涉及农业，更具体的说是涉及一种防治土壤复酸化的调控系统、方法及应用。

背景技术：

1、红壤是我国南方地区重要的土壤类型之一，总土地面积约218万km2，是重要粮油果产区。然而，近30年来红壤酸化加剧，成为农田土壤退化的主要形式。红壤酸化导致铝、锰等植物毒害元素活性增加，钙、镁等营养元素缺乏，极大地限制了作物生长。长期施用化学氮肥产酸、作物收获带走产酸是引起农田土壤酸化的主要过程。施用石灰是改良土壤酸度和防治土壤酸化的有效方法，然而施用石灰后土壤复酸化严重，土壤ph难以维持稳定。用于计算酸化速率的传统方法是通过酸化前后土壤ph值的差异乘以土壤酸缓冲容量再除以土壤容重，测定指标包括ph、土壤容重和土壤酸碱缓冲容量，这些指标的测定过程复杂且需要专门的理化实验室，种粮大户和小农户不具备测定条件，这就给复酸化速率计算及复酸化防治带来极大的不便，同时也增加了农户防治复酸化的成本。

2、为此，提供一种简单高效，精准度高的土壤复酸化速率调控系统以及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种防治土壤复酸化的调控系统、方法及应用。无需测定过程复杂且需要专门的理化实验室的指标，仅仅通过获取实际添加的石灰用量就可以轻松预测红壤复酸化的速率及石灰用量，并能有效防治土壤复酸化、维持土壤ph稳定。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种预测石灰用量来防治土壤复酸化的调控系统，包括：

4、获取模块：基于基础数据，分别计算生物量与实际石灰用量间的关系、玉米籽粒碱含量和玉米秸秆碱含量与实际石灰用量间的关系、氮肥产酸量与实际石灰用量间的关系；

5、处理模块：将生物量、玉米籽粒碱含量、玉米秸秆碱含量和氮肥产酸量共同与实际石灰用量结合，构建实际石灰用量与土壤复酸化速率的关系；

6、应用模块：构建土壤复酸化速率与防治土壤复酸化每年添加的石灰用量间的关系。

7、上述技术方案达到的有益效果为：本发明充分考虑种粮大户和小农户的资源禀赋和认知，提供了一种简单高效的土壤复酸化速率调控系统以及方法，可以基于农户用于改良强酸性红壤的实际石灰用量直接预测土壤发生复酸化的速率，从而实现农户“零门槛、零费用”的复酸化速率计算与防控；通过与传统方法相比，没有显著性差异，即证明本发明限定的调控系统和预测方法具有较高的准确度。

8、优选的，所述处理模块中实际石灰用量与土壤复酸化速率的公式a为：

9、

10、其中，ar为土壤复酸化速率，单位为kmol(+)/kg/亩/年；

11、x1为实际石灰用量，单位为kg/亩。

12、上述技术方案达到的有益效果为：本发明依据施用化学氮肥产酸、作物收获带走产酸是引起农田土壤酸化的主要过程，即土壤复酸化速率为每年该作物系统产酸量之和，也就是化学氮肥产酸和作物收获带走产酸之和；由此建立复酸化速率与生物量、玉米籽粒碱含量、玉米秸秆碱含量是和氮肥产酸量的关系；而生物量、玉米籽粒碱含量、玉米秸秆碱含量是和氮肥产酸量与实际石灰用量存在一定函数关系，该函数关系由试验获得，从而进一步得出上述计算公式，无需农户进行繁杂测量多种物理量，在仅有一个未知数的基础上，便可具有较高的预测土壤复酸化速率的精准度。

13、优选的，所述石灰为生石灰、熟石灰、石灰石中的任一种；

14、若为生石灰，所述x1为实际生石灰用量；

15、若为熟石灰，所述x1为0.76倍的实际熟石灰用量；

16、若为石灰石，所述x1为0.56倍的实际石灰石用量。

17、优选的，所述应用模块中土壤复酸化速率与防治土壤复酸化每年添加的石灰用量间的公式b为：

18、y=ar÷2×m

19、其中，y为防治土壤复酸化每年添加的石灰用量，单位为kg/亩/年；

20、m为石灰的相对分子质量；

21、石灰若为生石灰，则m为56；

22、若为熟石灰，则m为74；

23、若为石灰石，则m为100。

24、上述技术方案达到的有益效果为：由于石灰中的钙带两个正电荷，本发明利用上述得到的土壤复酸化速率除以2即为防治复酸化采用的石灰用量的摩尔数，再乘以相应石灰的分子量即为防治复酸化采用的石灰用量。该计算公式简单，准确度高。

25、优选的，所述生物量包括玉米籽粒和玉米秸秆的产量。

26、优选的，所述石灰的目数为60目-200目。

27、一种预测石灰用量来防治土壤复酸化的方法，包括以下步骤：

28、（1）获取待测土壤的实际石灰用量；

29、（2）将所述实际石灰用量代入公式a，得到土壤复酸化速率：

30、

31、其中，ar为复酸化速率，单位为kmol(+)/kg/亩/年；

32、x1为石灰用量，单位为kg/亩；

33、所述石灰若为生石灰，所述x1为实际生石灰用量；

34、若为熟石灰，所述x1为0.76倍的实际熟石灰用量；

35、若为石灰石，所述x1为0.56倍的实际石灰石用量

36、（3）将步骤（2）所述土壤复酸化速率代入公式b，得到防治土壤复酸化每年添加的石灰用量：

37、y=ar÷2×m

38、其中，y为防治土壤复酸化每年添加的石灰用量，单位为kg/亩/年；

39、m为石灰的相对分子质量；

40、石灰若为生石灰，则m为56；

41、若为熟石灰，则m为74；

42、若为石灰石，则m为100。

43、一种预测石灰用量来防治土壤复酸化的调控系统或方法在强酸性红壤旱地玉米单作系统中的应用。

44、优选的，所述强酸性红壤的酸性范围为：ph<5.0。

45、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

46、本发明限定的调控系统和预测方法适用于强酸性红壤旱地玉米单作系统，土壤ph<5.0，红壤酸度经石灰改良后复酸化的防治情况。农户通过实际添加的石灰用量就可以轻松预测红壤复酸化的速率及石灰用量，并能有效防治土壤复酸化、维持土壤ph稳定。

技术特征：

1.一种预测石灰用量来防治土壤复酸化的调控系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种预测石灰用量来防治土壤复酸化的调控系统，其特征在于，所述处理模块中实际石灰用量与土壤复酸化速率的公式a为：

3.根据权利要求2所述的一种预测石灰用量来防治土壤复酸化的调控系统，其特征在于，所述石灰为生石灰、熟石灰、石灰石中的任一种；

4.根据权利要求1所述的一种预测石灰用量来防治土壤复酸化的调控系统，其特征在于，所述应用模块中土壤复酸化速率与防治土壤复酸化每年添加的石灰用量间的公式b为：

5.根据权利要求1所述的一种预测石灰用量来防治土壤复酸化的调控系统，其特征在于，所述生物量包括玉米籽粒和玉米秸秆的产量。

6.根据权利要求1所述的一种预测石灰用量来防治土壤复酸化的调控系统，其特征在于，所述石灰的目数为60目-200目。

7.一种预测石灰用量来防治土壤复酸化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求1-6任一项所述调控系统或权利要求7所述方法在强酸性红壤旱地玉米单作系统中的应用。

9.根据权利要求8所述的在强酸性红壤旱地玉米单作系统中的应用，其特征在于，所述强酸性红壤的酸性范围为：ph<5.0。

技术总结
本发明公开了一种防治土壤复酸化的调控系统、方法及应用，属于农业技术领域，该系统包括：获取模块：基于基础数据，分别计算生物量与实际石灰用量间的关系、玉米籽粒碱含量和玉米秸秆碱含量与实际石灰用量间的关系、氮肥产酸量与实际石灰用量间的关系；处理模块：将生物量、玉米籽粒碱含量、玉米秸秆碱含量和氮肥产酸量共同与实际石灰用量结合，构建实际石灰用量与土壤复酸化速率的关系；应用模块：构建土壤复酸化速率与防治土壤复酸化每年添加的石灰用量间的关系。通过实际添加的石灰用量就可以轻松预测红壤复酸化的速率及石灰用量，并能有效防治土壤复酸化、维持土壤pH稳定，实现了农户“零门槛、零费用”的复酸化速率计算与防控。

技术研发人员：蔡泽江,张璐,文石林,张文菊,余强毅
受保护的技术使用者：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1