本發(fā)明涉及一種“石灰類物質+有機肥”改良酸化土壤的精準配比方法。
背景技術：
近30年來，我國農田普遍快速酸化，2010年國際著名期刊《science》報道我國農田土壤ph比20世紀80年代平均下降了0.5個單位。農業(yè)部測土配方施肥的統(tǒng)計數(shù)據(jù)也顯示，目前我國ph低于5.5的強酸性耕地高達2.26億畝。酸化改變了土壤物理、化學和生物學性質，導致耕地基礎地力下降，引起農作物產(chǎn)量大幅下降甚至絕產(chǎn)，如果不及時采取合理的措施對酸化土壤進行改良，將嚴重威脅我國糧食安全和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
石灰類物質是具有一定堿度并能夠用于改良酸性土壤的一類物質的統(tǒng)稱。農業(yè)生產(chǎn)上常用的石灰類物質有生石灰、熟石灰、石灰石和白云石等。施用石灰是一項傳統(tǒng)而有效的酸性土壤改良措施，成百上千年以前，在我國就有施用石灰的習慣。但土壤強烈酸化區(qū)域，一次性施用石灰數(shù)量較大，短時間內土壤ph會快速升高，導致土壤生態(tài)環(huán)境急劇變化，還能降低土壤的通透性、減少植物對磷的吸收，連年施用還能導致作物缺鋅。近年來，有大量研究證實在酸性土壤上施用有機肥也能穩(wěn)定甚至逐步提高酸性土壤ph，還能通過絡合作用降低土壤交換性鋁(鋁毒的主要形態(tài))的含量，從長遠來看，能夠持久地緩解土壤酸化，但如果要達到快速提高土壤ph的目的，一次性施用量則遠遠大于石灰數(shù)量。綜上所述，單獨施用石灰或者有機肥都有其優(yōu)點和不足，不能達到快速持久、對土壤無不良影響的目的。因此，將石灰和有機肥搭配施用則是改良酸性土壤的重要技術途徑。
石灰和有機肥混合制成有機無機型酸性土壤改良劑，有機無機性質互補，改良酸性土壤效果顯著，在調節(jié)土壤酸性、改善土壤肥力方面表現(xiàn)出很好的互補性。然而，對于石灰和有機肥如何進行配比？至今仍缺少一套簡單而行之有效的方法。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種“石灰類物質+有機肥”改良酸化土壤的精準配比方法。
本發(fā)明所提供的“石灰類物質+有機肥”改良酸化土壤的精準配比方法，包括下述步驟：
(1)分別計算常用的石灰類物質和有機肥的碳酸鈣當量；
(2)測試待改良土壤的ph值、陽離子交換量和鹽基飽和度，根據(jù)待改良土壤的ph值、陽離子交換量和鹽基飽和度計算石灰施用量；
(3)根據(jù)待改良土壤的ph值，選擇確定有機肥和石灰類物質的適宜搭配比例；
(4)確定擬采用的有機肥和石灰類物質的具體種類，根據(jù)各具體種類對應的碳酸鈣當量，計算得到對于一塊特定的農田所需的有機肥和石灰類物質的實物量。
上述方法步驟(1)中，碳酸鈣當量是指其他能改良酸化土壤的物質(如石灰類物質、有機肥)相當于碳酸鈣的數(shù)量。
常用的石灰類物質和有機肥的碳酸鈣當量見表1。
表1改良酸化土壤常用的石灰類物質和有機肥的碳酸鈣當量
注：碳酸鈣當量calciumcarbonateequivalent，簡寫為：cce；石灰類物質lime,簡寫為：l；有機肥organicfertilizer,簡寫為：of。
碳酸鈣當量不僅可以實現(xiàn)不同種類石灰物質間互相替代的數(shù)量換算，也可以實現(xiàn)石灰與有機肥搭配改良酸化土壤時，用有機肥替代石灰部分的精準換算，總之，碳酸鈣當量是不同石灰類物質之間、不同有機肥之間、以及石灰類物質和有機肥之間互相替代換算的科學依據(jù)。
上述方法步驟(2)中，首先測試待改良土壤ph值(即土壤ph現(xiàn)在)、陽離子交換量(cec)和鹽基飽和度(bs)，將土壤ph現(xiàn)在、陽離子交換量和鹽基飽和度代入如下公式計算石灰施用量：
石灰施用量(lr)＝(ph目標-ph現(xiàn)在)╳土壤質量╳cec╳(1-bs)╳cao/2
其中，ph目標：土壤擬提升到的目標ph；
ph現(xiàn)在：土壤當前的ph；
土壤質量：一般每畝20cm耕層土壤質量為150000kg；
cec：土壤陽離子交換量，單位為cmol/kg；
bs：土壤鹽基飽和度，單位為％；
cao：氧化鈣的摩爾質量，數(shù)值為56g/mol。
所述石灰施用量是一個生石灰施用總量的概念，即為，當施用石灰類物質和有機肥搭配改良酸化土壤時，擬施用的石灰類物質和有機肥分別換算為生石灰的總和等于石灰施用量。
上述方法步驟(3)中，對于土壤ph≥5.5的農田，酸性較弱，施用以有機肥為主的改良劑，有機肥和石灰類物質的適宜搭配比例可為：ofratio:lratio>3；
對于土壤4.5<ph<5.5的農田，酸性較強，有機肥與石灰類物質的適宜搭配比例可為：ofratio:lratio＝1～3；
對于土壤ph≤4.5的農田，酸性極強，施用以石灰類物質為主的改良劑，有機肥和石灰類物質的適宜搭配比例可為：ofratio:lratio<1；
其中，ofratio指擬使用有機肥替代的石灰數(shù)量，單位為kg/畝；
lratio指擬使用的石灰類物質的石灰數(shù)量，等于上述公式中的石灰施用量減去ofratio，單位為kg/畝。
舉例說明：
某農田的土壤ph為5.0，cec為10.1cmol/kg，bs為70％，一年內提升一個ph單位，把上述參數(shù)帶入公式：石灰施用量(lr)＝(ph目標-ph現(xiàn)在)╳土壤質量╳cec╳(1-bs)╳cao/2，計算得到所需的石灰用量為127kg/畝。根據(jù)土壤ph所處的范圍，選擇有機肥與石灰類物質的搭配比例-ofratio:lratio＝1，如果有機肥選擇豬糞，石灰類物質選擇生石灰，則生石灰的用量(lr生石灰)計算公式如下：
豬糞的用量(ofr豬糞)計算公式如下：
總之，此地塊需要施用生石灰63.5kg/畝和豬糞1463kg/畝改良酸化土壤。
綜上所述，根據(jù)土壤所在的ph范圍，選擇適宜的有機肥和石灰類物質的搭配比例，再根據(jù)改良物質的碳酸鈣當量，實現(xiàn)有機肥和石灰類物質精準配比，這種經(jīng)過精準搭配的“有機肥+石灰類物質”有機無機復合型酸化土壤改良劑，不僅能夠消除單獨施用石灰對土壤造成的不良影響，而且還能達到穩(wěn)定持久改良酸化土壤的目的，在土壤酸化改良方面具有重要的應用價值。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明并不局限于此。
下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；下述實施例中所用的試劑、材料等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
下述實施例中，土壤的ph值測定均采用電位法，水土比的用量比為50ml去離子水:10g風干土壤。
實施例
試驗時間為2013年10月至2015年6月，試驗地點位于云南曲靖市農戶承包地，土壤類型是酸性紅壤，質地疏松，肥力中下等。土壤基礎理化指標為：土壤ph5.0，土壤有機質21.1g/kg，cec12.2cmol/kg，全氮1.42g/kg，有效磷13.1mg/kg，速效鉀134mg/kg。
供試作物：馬鈴薯(糧食作物)和大白菜(蔬菜作物)
在同一試驗地塊進行多個生長季作物(6個月以上)的效果試驗，其中：第一生長季供試作物為馬鈴薯，品種是“利薯6號”；第二生長季供試作物為大白菜，品種是“魯春白1號”，一年兩茬輪作，品種均為適宜當?shù)胤N植的優(yōu)良品種。生長季作物輪作時，相同處理的試驗小區(qū)排布、土壤調理劑施用量及施用方法與上季作物一致，采用豐產(chǎn)栽培管理措施。
采用隨機區(qū)組排列試驗設計，設5個處理3次重復，小區(qū)面積20.0m2(5.0m×4.0m)。白菜株行距20cm×40cm，定植每小區(qū)250株。馬鈴薯畝播2100株。試驗地四周設置保護行。
各處理除土壤調理劑施用不同外，其他田間管理措施一致。試驗處理具體如下：
表2田間試驗每個處理所用改良劑及用量
注：經(jīng)測定計算，本試驗使用的商品有機肥的碳酸鈣當量為131.3g/kg，表1未列出。
石灰用量計算方法如下：該農田的土壤ph5.0，cec12.2cmol/kg，bs32％，擬一年內提升0.2個ph單位，把上述參數(shù)帶入公式：石灰施用量(lr)＝(ph目標-ph現(xiàn)在)╳土壤質量╳cec╳(1-bs)╳cao/2＝0.2╳150000╳12.2╳0.01╳0.68╳0.028＝70kg/畝，因此，該田塊所需的石灰用量為70kg/畝。
根據(jù)計算所得石灰用量70kg/畝，再依據(jù)表1的碳酸鈣當量進行不同石灰類物質和有機肥之間的換算。表2具體改良劑用量按照下列公式進行計算：
處理3：采用商品有機肥部分替代石灰，在石灰用量選擇35kg/畝的前提下，則商品有機肥的用量(ofr商品有機肥)計算公式如下：有機肥和石灰的搭配比例為：ofratio:lratio＝35:35＝1
處理4：采用商品有機肥部分替代石灰，而且石灰的用量要高于用來替代有機肥的那部分，即石灰用量選擇53kg/畝的前提下，則商品有機肥的用量(ofr商品有機肥)計算公式如下：有機肥和石灰的搭配比例為：ofratio:lratio＝53:17≈3
處理5：采用草木灰完全替代處理7中的石灰，即把53kg/畝的石灰全部替換成草木灰，則草木灰的用量(lr草木灰)計算公式如下：
田間試驗的改土增產(chǎn)效果：
從表3可以看出，連續(xù)施用不同石灰類物質和有機肥搭配的酸性土壤改良劑2年后，土壤ph與處理1相比皆提高，提高幅度為0.48～0.50個單位，平均為0.49個單位，相當于1年提升土壤ph0.24個單位，因此，采用石灰類物質和有機肥搭配改良酸化土壤時，碳酸鈣當量是實現(xiàn)在不同石灰類物質和有機肥之間換算的橋梁。而且酸性土壤改良劑中含有一定比例的有機肥，還能較大幅度的提升土壤cec含量，與對照相比，增加幅度為12.5％～13.7％，因此，對于土壤4.5<ph<5.5的農田，用石灰類物質和有機肥進行搭配改良酸化土壤的效果要優(yōu)于單獨施用石灰，有機肥與石灰類物質的適宜搭配比例在1～3之間。
表3連續(xù)2年施用改良劑土壤性質的變化趨勢
從表4和表5可以看出，不論是施用石灰還是石灰類物質和有機肥搭配皆可以不同程度的增加大白菜的株高，特別是施用石灰類物質和有機肥搭配的酸性土壤改良劑2年后，大白菜葉色濃綠，長勢更好。
大白菜和馬鈴薯的增產(chǎn)率都高于單獨施用石灰，大白菜的增產(chǎn)率為4.18％-8.10％，馬鈴薯的增產(chǎn)率為5.82％-6.72％，而且增產(chǎn)率是單獨施用石灰3倍左右。因此，石灰類物質和有機肥搭配作為改良劑能顯著增加蔬菜和糧食作物產(chǎn)量。
表4施用改良劑大白菜生物學指標的變化趨勢
表5施用改良劑作物產(chǎn)量的變化趨勢