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一种改善重金属活化的酸性红壤的复合土壤调理剂及应用

阅读：536发布：2021-02-25

IPRDB可以提供一种改善重金属活化的酸性红壤的复合土壤调理剂及应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种改善重金属活化的酸性红壤的复合土壤调理剂及应用，所述复合土壤调理剂包括以下重量组分：尿素320-380份，磷酸一铵140-150份，氯化钾130-160份，特贝钙土壤调理剂700-3000份。本发明所使用的复合土壤调理剂可以增加蔬菜产量9.2％-43.8％，降低蔬菜重金属镉(Cd)含量13.3％-68.0％、铅(Pb)含量12.4％-71.1％，并提高蔬菜收获后土壤pH值2.7％-17.6％，降低土壤的交换性氢7.4％-42.2％、交换性铝20.5％-55.4％，同时减少土壤中有效态Cd含量15.6％-66.1％、有效态Pb含量3.6％-34.7％。因此，本发明可以有效治理红壤区酸化土壤，并获得高产优质的蔬菜产品。，下面是一种改善重金属活化的酸性红壤的复合土壤调理剂及应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种改善重金属活化的酸性红壤的复合土壤调理剂，其特征在于，包括以下重量组分：尿素320-380份，磷酸一铵140-150份，氯化钾130-160份，特贝钙土壤调理剂700-3000份。

2.根据权利要求1所述的复合土壤调理剂，其特征在于，所述复合土壤调理剂包括以下重量组分：尿素360份，磷酸一铵144份，氯化钾150份，特贝钙土壤调理剂750-3000份。

3.根据权利要求1所述的复合土壤调理剂，其特征在于，所述尿素中氮元素的含量为

46％；氯化钾中氧化钾的含量为60％。

4.根据权利要求1所述的复合土壤调理剂，其特征在于，所述磷酸一铵中氮元素的含量为10％，五氧化二磷的含量为50％。

5.根据权利要求1所述的复合土壤调理剂，其特征在于，所述特贝钙土壤调理剂中氧化钙的含量大于45％，pH值为8.5-10.5；

所述特贝钙土壤调理剂是福建省玛塔农业发展有限公司生产的土壤调理剂。

6.一种权利要求1-5任一所述的复合土壤调理剂在改善重金属活化的酸性红壤的应用。

7.一种权利要求1-5任一所述的复合土壤调理剂在蔬菜种植上的应用。

8.根据权利要求7所述的复合土壤调理剂在蔬菜种植上的应用，其特征在于，所述应用包括：增加蔬菜产量的应用、提高蔬菜收获后土壤pH值的应用、减少土壤中有效态重金属含量的应用中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的复合土壤调理剂在蔬菜种植上的应用，其特征在于，所述复合土壤调理剂的用量为1404-3654kg/hm2。

10.一种改善重金属活化的酸性红壤的方法，特征在于，包括使用权利要求1-5任一所述的复合土壤调理剂作为基肥施用于红壤整地中的步骤。

说明书全文

一种改善重金属活化的酸性红壤的复合土壤调理剂及应用

技术领域

[0001] 本发明涉及农业种植技术领域，尤其是一种用于改善重金属活化的酸性红壤的复合土壤调理剂及其应用。

背景技术

[0002] 中国南方红壤区总面积达1.2×106km2，约占全国土地总面积的12％，该地区水热资源丰富，生产潜力巨大，在我国农业和经济社会发展中占据着极其重要的地位。

[0003] 然而，由于该地区农田土壤受到自然高温多雨等自然条件和不合理高强度开发等人为因素的双重影响，特别是近年来由于酸沉降危害加剧和生理酸性化肥的大量施用，土壤酸化问题已日趋严重，土壤重金属活化导致农产品重金属污染问题也时有发生，已严重阻碍了该地区农田土壤的可持续高效利用。

[0004] 虽然施用石灰可以缓解土壤酸化问题，但长期施用石灰容易导致农田土壤的板结，不利于农作物的生长。

[0005] 随着科技的进步，为了解决农田土壤酸化、钝化土壤重金属的活性，一系列酸化土壤调理剂涌现出来，但目前土壤调理剂产品普遍存在着制备繁琐、价格昂贵等不足，限制着其大规模量产和大面积推广应用。

[0006] 因此，研发资源丰富、制备简便、价格合理的酸性土壤调理剂产品仍有待今后进一步加强。

发明内容

[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种含有特贝钙土壤调理剂的复合土壤调理剂，以及该复合土壤调理剂在改善重金属活化的酸性红壤、提高蔬菜产量上的应用。

[0008] 具体方案如下：

[0009] 本发明提供一种改善重金属活化的酸性红壤的复合土壤调理剂，包括以下重量组分：尿素320-380份，磷酸一铵140-150份，氯化钾130-160份，特贝钙土壤调理剂700-3000份。

[0010] 进一步的，所述复合土壤调理剂包括以下重量组分：尿素360份，磷酸一铵144份，氯化钾150份，特贝钙土壤调理剂750-3000份。

[0011] 进一步的，所述尿素中氮元素的含量为46％；氯化钾中氧化钾的含量为60％。

[0012] 进一步的，所述磷酸一铵中氮元素的含量为10％，五氧化二磷的含量为50％。

[0013] 进一步的，所述特贝钙土壤调理剂中氧化钙的含量大于45％，pH值为8.5-10.5；

[0014] 所述特贝钙土壤调理剂是福建省玛塔农业发展有限公司生产的土壤调理剂。

[0015] 本发明还提供一种上述的复合土壤调理剂在改善重金属活化的酸性红壤的应用。

[0016] 本发明还提供一种上述的复合土壤调理剂在蔬菜种植上的应用。

[0017] 进一步的，所述应用包括：增加蔬菜产量的应用、提高蔬菜收获后土壤pH值的应用、减少土壤中有效态重金属含量的应用中的一种或多种。

[0018] 进一步的，所述复合土壤调理剂的用量为1404-3654kg/hm2。

[0019] 本发明还提供一种改善重金属活化的酸性红壤的方法，包括使用上述的复合土壤调理剂作为基肥施用于红壤整地中的步骤。

[0020] 其中：

[0021] 本发明所使用的特贝钙土壤调理剂是福建省玛塔农业发展有限公司生产的酸性土壤调理剂，该特贝钙土壤调理剂是以我国沿海资源异常丰富的海鲜废弃物(牡蛎壳)为原料，采用先进的“保护性烘焙分段活化”生产工艺和粒径分选等深加工过程，制备出的一种新型的土壤调理剂。这种新型土壤调理剂在获取氧化钙的基础上，最大程度地保留了牡蛎壳的有机养分，且具有造粒均匀(0.28mm)、比表面积大等特点，是一种优良的酸性土壤调理剂产品。特贝钙土壤调理剂的CaO含量≥45％，pH在8.5-10.5之间，产品呈强碱性，对土壤酸化的改良有明显的效果。

[0022] 本发明复合土壤调理剂中特贝钙土壤调理剂的含量优选的是750-3000份，具体应用于农作物种植时，特贝钙土壤调理剂施用量在750-3000kg/hm2之间，其原因在于当特贝钙土壤调理剂施用量在750-3000kg/hm2之间，农作物产量大体呈现出随着特贝钙土壤调理剂施用量的增加而增加的趋势，并且，当特贝钙土壤调理剂施用量为2250kg/hm2时，农作物产量总体表现出为达到最高，在蔬菜生产上的应用效果总体上表现也最佳。

[0023] 氮、磷、钾是农作物生长所必需的三大营养元素，是植物需要量和收获时带走量较多的营养元素，而它们通过残茬和根的形式归还给土壤的数量却不多，因此需要大量补充。其中：氮素是每个活细胞的组成部分，氮素的丰缺与叶片中叶绿素含量的关系密切，氮素对植物生长发育的影响是十分明显的，当氮素充足时，植物可合成较多的蛋白质，促进细胞的分裂和增长，因此植物叶面积增长快，叶片大且厚，颜色浓绿，能更有效地促进叶片的光合作用。磷在植物体中的含量仅次于氮和钾，在植物体内参与光合作用、呼吸作用、能量储存和传递、细胞分裂、细胞增大和其他一些过程，提高农产品的品质，增加植物适应外界环境条件的能力，增强一些植物的抗病性，抗旱和抗寒能力。钾是植物的主要营养元素，同时也是土壤中常因供应不足而影响作物产量的三要素之一，其主要功能与植物的新陈代谢有关。钾在植物代谢活跃的器官和组织中分布量较高，具有保证各种代谢过程的顺利进行、促进植物生长、增强抗病虫害和抗倒伏能力等功能。钾能够促进光合作用，缺钾使光合作用减弱。钾的另一特点是有助于作物的抗逆性。钾的重要生理作用之一是增强细胞对环境条件的调节作用。钾能增强植物对各种不良状况的忍受能力，如干旱、低温、含盐量、病虫危害、倒伏等。

[0024] 对于氮、磷、钾三大营养元素，本发明是以尿素、磷酸一铵、氯化钾的方式进行应用：本发明所使用的尿素最优的含量是限定为360份，并且其中氮元素的含量为46％，此时化肥中含纯氮165.6份；本发明所使用的磷酸一铵最优的含量是限定为144份，并且其中氮元素的含量为10％，磷元素的含量以五氧化二磷(P2O5)计为50％，此时化肥中含纯氮11.4份、纯P2O5 72份；本发明所使用的氯化钾最优的含量是限定为150份，并且其中钾元素的含量以氧化钾(K2O)计为60％，此时化肥中含纯K2O 90份。这是因为，根据前期关于普通短期叶类蔬菜对氮磷钾三大营养元素的养分吸收特征的研究结果，当化肥中含纯N 180份、纯P2O5 72份、纯K2O 90份时，即尿素360份，磷酸一铵144份，氯化钾150份时，蔬菜的生长表现最佳。

[0025] 制备本发明的复合土壤调理剂，只需要将尿素、磷酸一铵、氯化钾、特贝钙土壤调理剂按各重量组分称取并充分混合搅拌均匀即可，没有其他复杂的制备工艺，适合推广使用。

[0026] 本发明的复合土壤调理剂可用于增加蔬菜产量、提高蔬菜收获后土壤pH值、减少土壤中有效态重金属含量。其中，当复合土壤调理剂的用量为2904kg/hm2时，可以得到尤为显著的应用效果。

[0027] 有益效果：

[0028] 本发明的原材料尿素、磷酸一铵、氯化钾、特贝钙土壤调理剂等均为常规市售可得，资源丰富，价格合理；制备时，只需将各原材料充分混合搅拌均匀即可，制备简便，易于推广。

[0029] 本发明所使用的复合土壤调理剂可以增加蔬菜产量9.2％-43.8％，降低蔬菜重金属镉(Cd)含量13.3％-68.0％、铅(Pb)含量12.4％-71.1％，并提高蔬菜收获后土壤pH值2.7％-17.6％，降低土壤的交换性氢7.4％-42.2％、交换性铝20.5％-55.4％，同时减少土壤中有效态Cd含量15.6％-66.1％、有效态Pb含量3.6％-34.7％。因此，本发明可以有效治理红壤区酸化土壤，并获得高产优质的蔬菜产品。

具体实施方式

[0030] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

[0031] 实施例1：制备复合土壤调理剂

[0032] 表1实施例1-4各原材料的成分表(单位：kg/hm2)

[0033] 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
尿素 360 380 320 360 354
磷酸一铵 144 140 144 144 150
氯化钾 150 160 130 150 150
特贝钙土壤调理剂 0 724 1500 2250 3000
合计 654 1404 2094 2904 3654

[0034] 其中，所述尿素中氮元素的含量为46％；所述磷酸一铵中氮元素的含量为10％，五氧化二磷的含量为50％；所述氯化钾中氧化钾的含量为60％；所述特贝钙土壤调理剂中氧化钙的含量大于45％，pH值为8.5-10.5；所述特贝钙土壤调理剂是福建省玛塔农业发展有限公司生产的土壤调理剂。

[0035] 根据表1称取实施例1-4的原材料，并将各原材料充分混合搅拌均匀，制备得到实施例1-4的复合土壤调理剂和对比例1的普通肥料。

[0036] 性能测试：对实施例1-4的复合土壤调理剂和对比例1的普通肥料进行性能测试。

[0037] 1.试验地

[0038] 福建省仙游县盖尾镇某蔬菜种植基地，地形地貌以低丘和平地为主，平均海拔40m，南亚热带海洋性季风气候，夏无酷暑，冬无严寒，日照充足，雨量充沛，年平均降水量
1700mm，年平均气温23.1℃。

[0039] 2.试验土壤

[0040] 试验地块土壤类型为灰黄泥菜园土，土壤基本理化性状为：pH 4.5，有机质含量14.26g/kg，全氮含量0.64g/kg，全磷含量0.39g/kg，有效磷含量23.358g/kg，有效钾含量
0.83g/kg，Cd含量0.38mg/kg，Pb含量88mg/kg。

[0041] 3.田间试验

[0042] 对照组(T0)：施对比例1的普通肥料654kg/hm2。

[0043] 实验组1(T1)：施实施例1的复合土壤调理剂1404kg/hm2。

[0044] 实验组2(T2)：施实施例1的复合土壤调理剂2094kg/hm2。

[0045] 实验组3(T3)：施实施例1的复合土壤调理剂2904kg/hm2。

[0046] 实验组4(T4)：施实施例1的复合土壤调理剂3654kg/hm2。

[0047] 测试蔬菜品种及田间管理情况如下：

[0048] 第1茬，上海青(Brassica rapa chinensis，清江白菜)，3月底播种，5月中旬采收、取样并测产；

[0049] 第2茬，空心菜(Ipomoea aquatica，泰国金斧)，5月下旬播种，7月上旬采收、取样并测产。

[0050] 每个测试组的处理面积为20m2，重复3次，随机排列。

[0051] 4.土壤基本理化性状测试方法和数据分析方法

[0052] 土壤基本理化性状测定采用土壤农化常规分析方法：pH值用电位法(土水比1:2.5)测定；有机质用重铬酸钾容量法测定；全氮用半微量开氏法测定；全磷用钼蓝比色法测定；全钾用火焰光度法测定；碱解氮用碱解扩散法测定；有效磷用0.05mol·L-1NaHCO3提取-钼蓝比色法测定；速效钾用火焰光度法测定；蔬菜重金属Cd、Pb含量测定采用HNO3-H2O2微波消解-石墨炉原子吸收分光光度法测定。

[0053] 土壤重金属有效态Cd、Pb含量测定采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法，土壤可交换酸度采用氯化钾提取－滴定法(HJ 649-2013)。

[0054] 样品测定过程中，同时用国家标准物质样品(GBW10014-圆白菜和GBW07405-土壤国家标准物质)对整个消煮和分析测定过程进行质量控制。

[0055] 数据处理采用SPSS11.0统计软件和Microsoft Excel办公软件。

[0056] 5.试验结果与分析

[0057] 5.1不同用量复合土壤调理剂对蔬菜产量的影响

[0058] 试验结果(表2)表明：与对照组(T0)相比，实验组(T1、T2、T3和T4)均可在一定程度上增加蔬菜的产量：对第1茬上海青和第2茬空心菜的产量提高幅度分别11.0％-43.8％和9.2％-41.8％。其中，T3和T4处理对蔬菜的增产效果相对更佳。

[0059] 方差分析的结果表明：对第1茬上海青的增产效果，T3处理极显著地(P<0.01)优于T1和T0处理，并显著地(P<0.05)优于T2处理，但与T4处理之间的差异不显著(P>0.05)。对第2茬空心菜的增产效果，T3处理极显著地(P<0.01)优于T2、T1和T0处理，并显著地(P<0.05)优于T4处理；而T4处理也极显著地(P<0.01)优于T2、T1和T0处理。这说明T3、T4的使用量具有较优效果。

[0060] 表2不同用量特贝钙土壤调理剂对蔬菜产量的影响

[0061]

[0062] 注：表中同列数值后面的不同大、小写字母分别表示差异达极显著(P<0.01)和显著水平(P<0.05)水平，下同。

[0063] 5.2不同用量复合土壤调理剂对蔬菜重金属含量的影响

[0064] 试验结果(表3)表明：与对照组(T0)相比，实验组(T1、T2、T3和T4)均可在一定程度上降低蔬菜的重金属Cd和Pb含量：对第1茬上海青的重金属Cd和Pb含量降低幅度分别13.3％-54.9％和12.4％-49.3％；对第2茬空心菜的重金属Cd和Pb含量降低幅度分别
25.4％-68.0％和24.7％-71.1％。其中，T3和T4处理对蔬菜重金属Cd和Pb含量的降低效果总体上表现更佳。

[0065] 方差分析的结果表明：对第1茬上海青重金属Cd和Pb含量的降低效果，T3和T4处理均可极显著地(P<0.01)优于T2、T1和T0处理，而T3和T4处理间的差异不显著，T2处理也极显著地优于T1和T0处理；对第2茬空心菜重金属Cd含量的降低效果，T3和T4处理均可极显著地优于T2、T1和T0处理，而T3和T4处理间的差异不显著；对第2茬空心菜重金属Pb含量的降低效果，T4、T3和T2处理均可极显著地优于T1和T0处理，但三者之间的差异不显著。

[0066] 表3不同用量特贝钙土壤调理剂对蔬菜重金属含量的影响

[0067]

[0068] 5.3不同用量复合土壤调理剂对蔬菜收获后土壤pH和可交换酸度的影响[0069] 试验结果(表4)表明：与对照组(T0)相比，实验组(T1、T2、T3和T4)均可在一定程度上提高2茬蔬菜收获后土壤的pH值，提高幅度为2.7％-17.6％；并降低土壤的可交换性氢和可交换性铝的含量，降低幅度分别为7.4％-42.2％和20.5％-55.4％。其中，T3和T4处理对提高蔬菜收获后土壤的pH值和降低土壤可交换性铝的效果最佳。

[0070] 方差分析的结果表明：T3和T4处理极显著地(P<0.01)优于其他处理，而T3和T4处理之间的差异不显著；对降低蔬菜收获后土壤的可交换性氢含量的降低效果，T4和T3处理均可极显著地(P<0.01)优于其他处理，同时T4处理显著地(P<0.05)优于T3处理。

[0071] 表4不同用量特贝钙土壤调理剂对2茬蔬菜收获后土壤pH和可交换酸度的影响[0072]

[0073] 5.4不同用量复合土壤调理剂对蔬菜收获后土壤重金属有效态含量的影响[0074] 试验结果(表5)表明：与对照组(T0)相比，实验组(T1、T2、T3和T4)均可在一定程度上降低2茬蔬菜收获后土壤的有效态Cd和有效态Pb含量，降低幅度分别为15.6％-66.1％和3.6％-34.7％。其中，T3和T4处理对降低2茬蔬菜收获后土壤的有效态Cd和有效态Pb含量的效果最佳。

[0075] 方差分析的结果表明：T3和T4处理极显著地(P<0.01)或显著地(P<0.05)优于其他处理，而T3和T4处理之间的差异不显著。

[0076] 表5不同用量特贝钙土壤调理剂对2茬蔬菜收获后土壤重金属有效态含量的影响[0077]

[0078] 从以上测试结果可以看出，本文采用田间小区试验方法，通过连续种植2茬蔬菜(上海青和空心菜)，研究了施用不同用量的复合土壤调理剂对红壤区蔬菜产量、菜体重金属(镉Cd、铅Pb)含量，以及土壤酸度、土壤重金属(Cd、Pb)有效态含量的影响，证明了本发明的复合土壤调理剂可以有效治理红壤区酸化土壤，并获得高产优质的蔬菜产品。

[0079] 尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

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