本發明屬于土壤改良和調理方法的技術領域，具體涉及一種調節土壤酸度的組合物及其應用。

背景技術：

由于高溫多雨的氣候條件，強烈的淋溶作用導致我國南方熱帶和亞熱帶地區土壤一般呈酸性（趙其國等，2002.科學出版社）。近年來，酸沉降和農業生產中銨態氮肥過量施用導致土壤酸化速度大大加快(guoetal.,2010.science,327:1008–1010.)。土壤加速酸化導致的低ph和鋁毒嚴重危害該類土壤上作物生長，導致作物生長不良、產量和品質均下降。目前，針對土壤酸度的危害，傳統的改良方法是施用石灰等堿性物質中和土壤酸度，提高土壤ph值，這一方法雖然有效，但消耗大量的礦產資源。另一方面，由于酸沉降對土壤酸化的影響長期存在，農業生產中銨態氮肥仍將大量施用，因此酸性土壤即使施用石灰改良劑提高土壤ph，過一段時間仍會發生復酸化問題，需要頻繁施用石灰改良劑。如能在改良酸度的同時，提高土壤酸緩沖容量，可以提高土壤對外源酸的抵抗能力，有效減緩農田土壤的復酸化。南方紅壤的酸緩沖容量低，其抗酸化能力有很大的提升空間，但需要研發提升土壤抗酸化能力的關鍵技術。

除酸度外，南方紅壤風化程度高，土壤黏土礦物以1:1型高嶺石為主。強烈的淋溶作用使土壤鹽基離子大量淋失。高溫多雨的氣候條件促使土壤有機質快速分解，不易積累。因此，酸性土壤的肥力水平一般較低，這是影響該地區農業生產的另一個不利因素。在改良土壤酸度的同時，提高土壤肥力水平，才能充分利用南方熱帶和亞熱帶地區豐富的水熱資源，使土壤的生產潛力最大化，保障該地區農業的可持續發展。

針對上述問題，本發明利用堿渣、有機肥和農作物秸稈制備的生物質炭為原料，研制一種能改良土壤酸度，并同步提升土壤肥力和土壤抗酸化能力的長效綜合方法。

技術實現要素：

解決的技術問題：本發明的目的是針對我國南方酸性土壤的酸害、鋁毒、低肥力、易復酸化等問題，設計一種以低成本的工業副產品和農業廢棄物為原料，既改良土壤酸度，又提升土壤肥力，同時提高土壤抗酸化能力的調節土壤酸度的組合物及其應用，從而提高該類土壤的綜合生產力，降低酸性土壤改良成本。

技術方案：一種調節土壤酸度的組合物，由秸稈生物質炭、堿渣和有機肥組成，其中秸稈生物質炭、堿渣和有機肥的質量比例為（80~100）:（6~15）:50。

優選的，所述秸稈為花生秸稈，花生收獲后將花生秸稈干燥、粉碎，之后放入炭化爐中，在400℃的溫度下加熱炭化3小時后自然冷卻制得。

優選的，所述堿渣為氨堿法生產純堿過程中產生的副產品。

優選的，所述有機肥為畜禽糞經腐解生產的商品有機肥。

上述調節土壤酸度的組合物的應用，對第四紀紅黏土、玄武巖和板頁巖等母質發育的黏質酸性土壤，花生秸稈炭的施用量為15000kg/ha；ph<4.5時，堿渣施用量為2250kg/ha；5.0>ph>4.5時，堿渣施用量為1500kg/ha。對花崗巖和砂巖母質發育的砂質土壤，花生秸稈炭施用量為12000kg/ha；ph<4.5時，堿渣施用量為1500kg/ha；5.0>ph>4.5時，堿渣施用量為900kg/ha。所有酸性土壤，有機肥施用量為7500kg/ha；對ph<4.5的酸性土壤，按上述計量連續施用2年，每年1次，之后可間隔4年再次施用；對5.0>ph>4.5的酸性土壤，按上述計量施用1次之后，間隔4年再次施用。

具體應用方法為，將堿渣、有機肥和生物質炭均勻撒施于土壤表層，然后通過人工或旋耕機將調理劑與耕層土壤均勻混合，一周后播種或移栽作物。

有益效果：單獨施用堿渣，雖然能夠有效提高土壤ph，但不能提升土壤肥力，解決不了紅壤肥力低下的問題。單施有機肥對土壤酸度的改良效果有限，尤其是對ph<4.5的強酸性土壤。但有機肥通過改善土壤結構、提高土壤有機質含量和土壤養分含量提升了土壤肥力。將堿渣與有機肥配施可以同時解決土壤酸度改良和肥力提升問題。但隨著銨態氮肥的繼續施用，土壤會出現復酸化現象，需要頻繁施用改良劑。秸稈生物質炭能夠提高土壤緩沖容量，從而提高土壤的抗酸化能力。比較不同秸稈炭的效果，發現花生秸稈炭在提升土壤抗酸化能力方面的效果明顯優于稻草炭、玉米秸稈炭和油菜秸稈炭。因此，將花生秸稈炭與堿渣和有機肥配施，可以中和土壤酸度，提升土壤肥力并提高土壤的抗酸化能力，減緩土壤復酸化，從而減少改良劑的施用次數，延長改良劑的作用時間。這可以大大減少施用改良劑消耗的勞動力成本。

本發明所用材料為工業副產品及畜禽糞制備的有機肥和農作物秸稈制備的生物質炭，這為工業和農業廢棄物的資源化利用提供新途徑。當前畜禽糞和農作物秸稈處置仍然是一個難以解決的問題，不合理處置帶來一系列環境問題。這些廢棄物的資源化利用對保護生態環境非常有益。本發明所用堿渣不含有毒和有害物質，其施用不會對農業生產帶來危害。

附圖說明

圖1為安徽紅壤配施堿渣和有機肥與不施調理劑處理油菜產量的比較圖；

圖2為安徽紅壤配施堿渣和有機肥與不施調理劑處理土壤ph和交換性酸的比較圖；

圖3為安徽紅壤配施堿渣和有機肥與不施調理劑處理土壤有機質含量的比較圖；

圖4為不同作物秸稈原料在400℃下燒制3h制備的土壤酸化調理劑的產率比較圖；

圖5為不同作物秸稈原料制備成的土壤酸化調理劑的酸堿自動滴定曲線圖(所用酸為0.2mhno3，初始固液比為1:100)；

圖6江西紅砂土施用不同作物秸稈制備的土壤酸化調理劑土酸緩沖容量的比較圖(生物炭的添加量為5%)；

圖7為江西紅砂土分別施用不同作物秸稈制備的土壤酸化調理劑和ca(oh)2土壤模擬酸化過程比較圖(ph模擬范圍為6.5-4.6)；

圖8為安徽紅壤配施堿渣、有機肥和花生秸稈炭與堿渣、有機肥和ca(oh)2處理土壤的模擬酸化過程比較圖(花生秸稈炭添加比例為3%和5%)。

具體實施方式

實施例1

堿渣與有機肥配施對紅壤酸度、紅壤肥力和油菜產量的影響。

調理劑—堿渣烘干至水分含量低于15%（重量）后粉碎磨細；有機肥為商品有機肥。

田間實驗在安徽皖南酸性土壤上進行，選擇地勢平坦、土質均勻的田塊，實驗小區設置為10m×2m，實驗區周邊留2m寬保護行。實驗設置對照、堿渣、有機肥和堿渣+有機肥等處理，每組處理重復3次，處理按隨機方式排列。將調理劑均勻施入小區土壤表層，翻耕耙勻，一周后播種，按常規方法施肥，且各處理施肥量相同。改良劑用量為堿渣2250kg/ha，有機肥7500kg/ha，隔年施用。油菜成熟后按小區分別收獲，油菜籽粒和秸稈曬干后稱重。收獲后，按小區分別采集耕層（0-20cm）土壤樣品，將樣品風干磨細后測定土壤ph、交換性酸和有機質含量。圖1為各處理油菜產量的結果，與對照相比，施用堿渣、有機肥及兩者配施均顯著提高了油菜秸稈和籽粒的產量，但堿渣和有機肥配施的效果優于兩者單獨施用的效果。圖2為作物收獲后的土壤ph和交換性酸含量，結果表明，單施堿渣顯著提高土壤ph，但單施有機肥提升土壤ph的效果有限，堿渣與有機肥配施提升土壤ph的效果優于但施堿渣。堿渣和有機肥處理降低土壤交換性酸的效果與提升土壤ph的效果一致。圖3結果表明，堿渣與有機肥配施顯著提高土壤有機質含量，與對照相比有機質含量增加6.5%。因此，堿渣和有機肥配合施用能夠在改良土壤酸度的同時提高土壤有機質含量，提升土壤肥力，大大提高酸性土壤上作物產量。

實施例2

秸稈生物質炭抗酸化能力比較。

調理劑的制備及性質—將花生秸稈炭曬干粉碎后放入陶瓷坩鍋中，蓋上坩鍋蓋，放入馬弗爐中加熱至400℃，保持溫度恒定3小時，關閉馬弗爐電源，自然冷卻后取出樣品，即制得花生秸稈生物質炭。用同樣的方法以玉米、油菜、稻草秸稈為原料制備生物質炭用以比較研究。圖4秸稈表明，花生秸稈制備的生物質炭產率高于玉米秸稈和油菜秸稈制備的生物質炭，但與稻草制備的生物質炭相近。

調理劑的抗酸化能力—分別稱取不同作物秸稈制備的生物質炭0.6g，加入60ml去離子水后，在通n2條件下，用磁力攪拌器攪拌平衡1h。通過自動滴定儀，用0.2m的hno3將懸液體系ph滴定至2.0。從附圖5可以看出，制備的四種秸稈生物炭中，花生秸稈炭對酸的緩沖能力最強。在相同ph范圍內，能夠消耗更多酸。因此，在4種秸稈生物質炭中，花生秸稈炭的抗酸化能力最強。

實施例3

秸稈生物質炭對紅壤抗酸化能力的影響。

調理劑的制備——秸稈生物質炭的制備同實施例2。

以江西鷹潭第三紀紅砂巖發育的紅壤為例，稱取120g土壤樣品，分別以土重的5%添加不同秸稈制備的生物質炭，充分混合均勻后放入塑料燒杯中，添加去離子水將土壤含水量調節至土壤田間持水量的70%，用保鮮膜封口塑料杯，并在其中間留一個小孔，以便氣體交換并減少水分損失。然后將塑料杯置于25℃的恒溫培養箱中恒溫培養，每隔3天稱重并補充水分，以保持土壤含水量恒定。培養30天后，取出土樣，風干后磨細過0.25mm篩，用酸堿滴定曲線法測定土壤酸緩沖容量(phbc)。附圖6結果表明，添加四種秸稈生物質炭均顯著提高土壤的phbc，但花生秸稈炭對土壤phbc提升效果最好，花生秸稈炭處理的phbc顯著高于其他三種生物質炭處理，約為對照處理的2倍，較其他秸稈炭的處理提高23%-62%。

通過添加ca(oh)2將土壤ph調節至與添加生物質炭相似，然后進行相同的培養實驗，所獲得的土壤樣品用作模擬酸化的對照。分別稱取不同處理土壤樣品4.00g于塑料離心管中，分別添加20ml濃度遞增的hno3溶液，進行模擬土壤酸化實驗，將樣品與酸溶液混合后震蕩2h，靜置24h后測定懸液ph。附圖7的模擬酸化結果表明，雖然添加ca(oh)2與添加秸稈生物質炭處理的初始土壤ph相同，但他們與hno3反應后，土壤ph的下降幅度存在很大差異，添加加ca(oh)2處理的下降幅度最大，添加花生秸稈炭處理土壤ph下降幅度最小，其他3種生物炭處理介于2者之間。這說明秸稈生物炭均提高了土壤的抗酸化能力，花生秸稈炭對土壤抗酸化能力的提升效果最好。因此，由花生秸稈制備的生物質炭能夠更加有效地提高酸性土壤的抗酸化能力，減緩復酸化過程。

實施例4

花生秸稈炭對施用堿渣和有機肥的紅壤的抗酸化能力的提升效果

調理劑的制備——堿渣和有機肥同實施例1，花生秸稈炭同實施例2。

以實施例1中堿渣和有機肥配施小區采集的土壤樣品為例，稱取風干土壤樣品120g，分別添加3%和5%花生秸稈炭，然后按施例2中的方法進行培養實驗。另外，制備添加ca(oh)2土壤樣品進行相同的培養實驗，用作模擬酸化的對照處理。所有處理培養結束后，土壤樣品風干、磨細過60目篩，然后進行模擬酸化實驗。模擬酸化方法與實施例3相同。附圖8結果表明，土壤與酸反應后堿渣+有機肥+花生秸稈炭的處理土壤ph下降幅度小于堿渣+有機肥+ca(oh)2的處理，說明添加花生秸稈炭提高了土壤的抗酸化能力，顯著減緩了酸性土壤的復酸化過程，添加5%花生秸稈炭的效果更好。因此，堿渣+有機肥+花生秸稈炭配施不僅能夠顯著改良土壤酸度，提升土壤肥力，進而增加作物產量，而且能夠延長改良效果，減緩復酸化過程。