農(nóng)業(yè)廢棄物作為酸性土壤改良劑的篩選和利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于土壤改良與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)業(yè)廢棄物作為酸性土 壤改良劑的篩選和利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在自然界中，酸性土壤占全球沒有冰川覆蓋土壤的30%。人類各種不合理生產(chǎn)活 動(dòng)可加速土壤的酸化，從20世紀(jì)80年代早期開始至今，中國(guó)幾乎所有類型土壤的pH都下 降了 0. 13-0. 80 (陳紹榮等，2013)。尤其在熱帶地區(qū)，雨熱同季，終年均可進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，人 類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的干擾更大，土壤加劇酸化的潛在風(fēng)險(xiǎn)更大。因此，延緩和修復(fù) 土壤酸化是熱區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的問題之一。
[0003] 農(nóng)業(yè)廢棄物是指在整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中被丟棄的有機(jī)類物質(zhì)。熱帶地區(qū)可終年進(jìn) 行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以至終年均有大量農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)生。以海南為例，海南植物纖維性廢棄物年產(chǎn) 不少于1000萬噸，主要包括糧食作物秸桿、冬季瓜菜莖桿、香蕉莖桿、甘蔗葉、苷蔗渣、菠蘿 葉、林產(chǎn)品加工下腳料、蔬菜加工下腳料、水果加工下腳料等（李志剛等，2009)。
[0004] 由于農(nóng)業(yè)廢棄物中包含豐富的堿金屬鉀和堿土金屬鈣和鎂，其與水作用可形成強(qiáng) 堿或中強(qiáng)堿，從而被土壤膠體或多孔隙結(jié)構(gòu)的生物炭吸附，而余下的氫氧根離子則可中和 土壤中的氫離子，從而降低土壤酸度。因此，近年來，有不少利用農(nóng)業(yè)廢棄物作為酸性土壤 改良劑的報(bào)道。
[0005] 例如，公開號(hào)CNI01565622A的發(fā)明專利，直接粉碎植物秸桿，然后添加雙氰胺抑 制有機(jī)物的轉(zhuǎn)化；公開號(hào)CN101691489A的發(fā)明專利，將植物秸桿制作為生物炭進(jìn)行酸性土 壤的改良。同時(shí)，有報(bào)道表明，在一些土壤上，某些農(nóng)業(yè)廢棄物的利用不但不能提高土壤PH， 反而使土壤pH呈下降趨勢(shì)，例如，黃棕壤加入紫云英處理會(huì)降低土壤的pH(王寧等，2009)。
[0006] 因此，在不同土壤條件下，如何科學(xué)合理的選用適合的農(nóng)業(yè)廢棄物，以及，如何確 定農(nóng)業(yè)廢棄物的施用量和施用時(shí)間等，從而達(dá)到既提高酸性土壤PH，改良土壤，同時(shí)又增產(chǎn) 的效果，具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種農(nóng)業(yè)廢棄物作為酸性土壤改良劑的篩 選和利用方法，可有效解決上述問題。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0009] 本發(fā)明提供一種農(nóng)業(yè)廢棄物作為酸性土壤改良劑的篩選和利用方法，包括以下步 驟：
[0010] 步驟1 :收集并制備得到多種單一農(nóng)業(yè)廢棄物；
[0011] 步驟2 :對(duì)于制備得到的每種所述單一農(nóng)業(yè)廢棄物，測(cè)定所述單一農(nóng)業(yè)廢棄物的 基本理化性質(zhì)；其中，所述農(nóng)業(yè)廢棄物的基本理化性質(zhì)包括質(zhì)子消耗容量和C/N值；
[0012] 步驟3 :根據(jù)所述單一農(nóng)業(yè)廢棄物的C/N值，對(duì)多種單一農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行組合，獲 取C/N值在設(shè)定范圍的多種單一農(nóng)業(yè)廢棄物或混合農(nóng)業(yè)廢棄物；
[0013] 步驟4 :對(duì)于步驟3選取的每種農(nóng)業(yè)廢棄物，設(shè)定酸性土壤的pH改良/提高目標(biāo)， 針對(duì)不同土壤特性的酸性土壤進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)，具體為：
[0014] 步驟4. 1 :采集多類不同土壤特性的土壤，測(cè)定土壤的基本理化性質(zhì)；其中，所述 土壤的基本理化性質(zhì)包括：土壤質(zhì)地、土壤pH和土壤潛性酸度；
[0015] 將土壤質(zhì)地和土壤pH相同或?qū)儆谠O(shè)定范圍的土壤作為同一類土壤特性的土壤；
[0016] 步驟4. 2 :對(duì)于步驟3所選取的每種農(nóng)業(yè)廢棄物，根據(jù)設(shè)定的酸性土壤的pH改良/ 提高目標(biāo)，依據(jù)下式，計(jì)算其對(duì)于步驟4. 1得到的每類土壤的初步施用量：
[0017] 農(nóng)業(yè)廢棄物初步施用量（g/kg土壤）~（土壤潛性酸度/質(zhì)子消耗容量）*系數(shù)； 系數(shù)值為1〇3~10 2;
[0018] 步驟4. 3 :對(duì)于步驟3確定的每種農(nóng)業(yè)廢棄物，按照步驟4. 2計(jì)算得到的初步施用 量，施加到每類土壤中，分別進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)，并記錄得到土壤pH隨著培養(yǎng)時(shí)間的變化趨勢(shì) 圖，通過分析變化趨勢(shì)圖，一方面，確定與每類土壤對(duì)應(yīng)的最佳農(nóng)業(yè)廢棄物；另一方面，對(duì)最 佳農(nóng)業(yè)廢棄物對(duì)該類土壤的初步施用量進(jìn)行修正，得到最佳農(nóng)業(yè)廢棄物對(duì)該類土壤的最佳 施用量；再一方面，得到最佳農(nóng)業(yè)廢棄物的最佳施用時(shí)間；
[0019] 由此得到每類土壤所對(duì)應(yīng)的最佳農(nóng)業(yè)廢棄物、最佳農(nóng)業(yè)廢棄物的最佳施用量以及 最佳農(nóng)業(yè)廢棄物的最佳施用時(shí)間；
[0020] 步驟5 :田間判斷待改良土壤的土壤類別；
[0021] 步驟6 :根據(jù)待改良土壤的土壤類別，獲得通過室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)得到的最佳農(nóng)業(yè)廢 棄物、最佳農(nóng)業(yè)廢棄物的最佳施用量以及最佳農(nóng)業(yè)廢棄物的最佳施用時(shí)間；
[0022] 根據(jù)待改良土壤所在位置的外界環(huán)境條件，比對(duì)外界環(huán)境條件和室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí) 的室內(nèi)培養(yǎng)條件，對(duì)室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)確定的最佳農(nóng)業(yè)廢棄物的最佳施用量和最佳施用時(shí)間進(jìn) 行進(jìn)一步施正，得到最佳農(nóng)業(yè)廢棄物的最終施用量和最終施用時(shí)間。
[0023] 優(yōu)選的，步驟2中，所述農(nóng)業(yè)廢棄物的基本理化性質(zhì)還包括農(nóng)業(yè)廢棄物養(yǎng)分含量， 包括：氮、磷、鉀、鈉、鈣、鎂和/或灰化堿；
[0024] 在步驟6之后，當(dāng)農(nóng)業(yè)廢棄物施用到被改良的土壤后，在施用化肥時(shí)，減少施用與 農(nóng)業(yè)廢棄物所包含的養(yǎng)分含量和養(yǎng)分類別對(duì)應(yīng)的化肥。
[0025] 優(yōu)選的，步驟3中，根據(jù)農(nóng)業(yè)廢棄物的C/N值而選取農(nóng)業(yè)廢棄物的原則為：
[0026] 農(nóng)業(yè)廢棄物的C/N值決定了其施入土壤后土壤中礦化作用或硝化作用的強(qiáng)弱；其 中，礦化作用產(chǎn)生的NH4+具有質(zhì)子截留作用，可導(dǎo)致土壤pH的提高；硝化作用會(huì)釋放質(zhì)子， 降低土壤pH;
[0027] 具體的，由于C/N值低的農(nóng)業(yè)廢棄物施入土壤后，土壤pH前期上升較快，后期下降 也較快；而C/N值高的農(nóng)業(yè)廢棄物施入土壤后，土壤pH前期上升較慢，后期變化不明顯；因 此，根據(jù)不同種類農(nóng)業(yè)廢棄物的C/N值，再結(jié)合需改良土壤上種植作物的生育期長(zhǎng)度，最終 選取農(nóng)業(yè)廢棄物。
[0028] 優(yōu)選的，步驟4. 3中，所選取的特定農(nóng)業(yè)廢棄物對(duì)特定類土壤的室內(nèi)培養(yǎng)方法，具 體為：
[0029] (1)樣品制備：
[0030] 試驗(yàn)樣：稱取150g特定類土壤，過2mm篩后放入到塑料杯中，加入對(duì)應(yīng)量的特定農(nóng) 業(yè)廢棄物后充分混勻；
[0031] 對(duì)照樣：稱取150g特定類土壤，過2mm篩后放入到塑料杯中，作為對(duì)照樣；
[0032] (2)培養(yǎng)方案：
[0033] 對(duì)于試驗(yàn)樣和對(duì)照樣，均采用相同的培養(yǎng)方法，即：
[0034] (1)用去離子水將土壤含水量調(diào)節(jié)至土壤田間持水量的70%，塑料杯用塑料保鮮 薄膜封口，并在保鮮薄膜中間留一小孔，以便氣體交換并防止水分損失過大；（2)然后，將 塑料杯置于25度恒溫條件下培養(yǎng)，每隔3天稱重一次并補(bǔ)充水分，以保持土壤含水量恒定； (3)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)共持續(xù)60天，在培養(yǎng)過程中，不定期取土壤測(cè)定pH值；
[0035]由此得到土壤pH隨著培養(yǎng)時(shí)間的變化趨勢(shì)圖。
[0036] 優(yōu)選的，步驟4. 3中，所述最佳農(nóng)業(yè)廢棄物的最佳施用時(shí)間，通過以下方法確定：
[0037] 最佳農(nóng)業(yè)廢棄物在最佳施用量條件下對(duì)特定土壤進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)，得到變化趨勢(shì) 圖，分析該變化趨勢(shì)圖，土壤pH穩(wěn)定的時(shí)間，即為最佳農(nóng)業(yè)廢棄物的最佳施用時(shí)間。
[0038] 優(yōu)選的，步驟5中，田間判斷待改良土壤的土壤類別，其中，所述土壤類別包括土 壤質(zhì)地和土壤pH;
[0039] 田間判斷待改良土壤的土壤質(zhì)地，方法為：
[0040] 在田間取少量土，加水搓成直徑為1厘米的土球；加水量以既使土能搓成土球，又 不使土球粘手成泥狀為宜；
[0041] 如果不能成球或勉強(qiáng)能成球，但一觸即碎，則為沙壤土