一种通过在土壤中形成类水滑石改良苏打盐碱地的方法

摘要

本发明提供了一种通过在土壤中形成类水滑石改良苏打盐碱地的方法，该方法通过矿化剂将碱基(氢氧根)和盐基(碳酸根)原位超稳矿化形成含有碳酸根插层的层状双金属复合氢氧化物(LDHs)，这种结构具有极高的矿化度和极低的溶度积(Ksp)，即具有极低的溶解度，使氢氧根和碳酸根的溶出非常难，即大幅降低了苏打盐碱土壤中的碱度和盐含量，从而可以长期维持土壤的低盐碱状态，同时形成的类水滑石结构可以提高土壤保水保肥能力，进而提高苏打盐盐碱土出苗率、增加植株产量、减轻生态环境恶化等问题；该方法针对性强，效果显著，可进行大规模应用。通过改良将寸草不生的盐碱地变成能正常种植植物植株的土地具有显著的经济效益和社会效益。

说明书

技术领域：

本发明涉及盐碱土壤改良领域，具体涉及一种通过在土壤中形成类水滑石对苏打盐盐碱地进行改良的方法。

背景技术：

面积较大的苏打盐碱土壤，即含有大量可溶性碳酸根，导致土壤碱化度较高，发生板结、孔隙度减小、通透性差、土壤养分与有机质含量低等问题，使植株不能正常出苗，造成农作物的品质和产量下降，这已经成为阻碍农业经济发展的重要因素。由于土壤可溶性盐浓度过高，碱性过大，导致作物根系无法有效吸收土壤中的水分、养分，出现缺素症状，表现为植株长势弱、发黄、发蔫、根系不牢等症状，严重时根系死亡，导致整株枯死。同时影响植株正常的呼吸作用，免疫力降低。而且土壤盐碱化能引起土地荒漠化、耕地退化现象，对土壤质量、土地综合利用以及生态环境保护等方面均起到严重的制约作用。

目前常见的盐碱地改良方法通常是使用三种以上的矿物、肥料和化学药品制成的土壤修复剂对盐碱土进行改良。

中国专利CN112779020A公开了一种盐碱地土壤的修复方法。该方法是按照重量比将腐殖酸、海泡石、木质磺酸钠、木醋液和硼酸进行混合，得到混合料；往混合料中添加复合菌剂进行混合，得到酸性的土壤修复剂；将土壤修复剂添加至待处理的盐碱地土壤中进行混合后，再进行养护。该方法通过采用含腐殖酸、海泡石、木质磺酸钠、木醋液、硼酸和复合菌剂的土壤修复剂对盐碱地土壤进行修复，可以降低土壤的碱化度和含盐量，并且提高土壤的有机质含量。

中国专利CN112759491A公开了一种盐碱地土壤调理剂的制备方法。该方法采用磷矿粉、高品位钾长石粉、棉花秸秆、棉花秸秆灰、糠醛渣混合后，采用微波加热，添加用以辅助后续发酵腐熟的发酵菌种微生物菌剂发酵腐熟，将腐熟完成的发酵物取料后，在搅拌釜内搅拌添加保水剂，装袋包装，加工制备完成调理剂。此调理剂施加到盐碱土壤后，通过离子交换作用及化学作用，降低土壤的交换性Na

中国专利CN112724985A公开了一种苏打盐碱地土壤调理剂、制备方法及使用方法。该方法采用钙离子含量高的缓释钙源物质多年持续置换碱化土壤中的有害交换性钠离子。苏打盐碱地土壤调理剂由磷石膏、复合肥、腐熟羊粪、硅肥、锌肥和硼肥制成。在春季泡田之前，将苏打盐碱地土壤调理剂均匀撒在水田表面，旋耕，泡田排水洗盐脱碱，再次放水泡田洗盐脱碱，用旋耕机耙地整平沉降后排干水分即可插秧，插秧后的本田管理按当地常规方法进行，直至水稻收获。该方法降低了苏打盐碱地的碱化度，提高了水稻出苗率。

以上发明技术对盐碱地的改良有一定的效果。但所用的矿物、肥料以及化学药品种类和用量都较多，改良成本较高；改良原理大多数利用酸性物质中和土壤的碱性，少部分需要施加大量的缓释钙源物质来置换钠离子。改良原理没有从根本上降低碳酸根的含量，对苏打盐碱地缺少针对性；且与泡田实验等物理方法结合，耗费大量人力物力，耗时较长。

本发明意在提供一种针对苏打盐碱地的改良方法，此方法可以通过改变土壤中碳酸根的溶解程度，将其从可溶于水的状态转化为不溶于水的状态，从根本上降低土壤中的可溶性苏打盐含量，从而达到长期降低土壤碱性的效果，本方法用料种类少，成本低，同时不会对土壤造成污染，破坏生态平衡。

发明内容：

本发明的目的在于，针对现存苏打盐碱地改良方法的不足，提供一种通过在土壤中形成类水滑石的改良苏打盐碱地的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种通过在土壤中形成类水滑石的改良苏打盐碱地的方法，包括以下步骤：

A.在5～6月份环境最高气温达到20℃以上时，在盐碱地上均匀播撒抗板结剂，控制每亩播散质量为50～130kg，较优的播撒量为每亩90～110kg；再深翻、平整土地，控制深翻土地深度为25～45cm。

所述的抗板结剂是尿素、聚丙烯酰胺、草酸铵和聚丙烯酸钠中的任意一种或两种；较优的是聚丙烯酰胺和尿素按质量比为3～4:1混合物。

B.将二价金属盐按照每亩35～95kg施加到经过步骤A处理后的土壤中，较优的为每亩 75～85kg；较优的二价金属盐为氯化钙，其作用是中和一部分碱性并为形成二元类水滑石提供二价金属阳离子。

C.将三价金属盐按照每亩地20～70kg施加到经过步骤B处理后的土壤中，较优的为每亩40～60kg；较优的三价金属盐为氯化铁，其作用是中和一部分碱性并为形成二元类水滑石提供三价金属阳离子，与步骤B中的二价金属阳离子在碱性较强的苏打盐碱土环境中，将碱基(氢氧根)和盐基(碳酸根)原位超稳矿化形成含有碳酸根插层的层状双金属复合氢氧化物(LDHs)。

D.将固体腐殖酸播撒到经过步骤C处理过的土壤中，每亩播散的质量为30～60kg，较优的为每亩40～45kg；每隔一个月测定土壤的pH含量；当土壤pH低于8.5时，完成改良可进行正常耕种。实验结果显示形成水滑石的时间需要3～4个月。

本发明的有益效果为：通过矿化剂将碱基(氢氧根)和盐基(碳酸根)原位超稳矿化形成含有碳酸根插层层状双金属复合氢氧化物(LDHs)，这种结构具有极高的矿化度和极低的溶度积(Ksp)，即具有极低的溶解度，使氢氧根和碳酸根的溶出非常难，即大幅降低了苏打盐盐碱土壤中的碱度和盐含量，从而可以长期维持土壤的低盐碱状态，即具有长效性。通过改良将寸草不生的盐碱地变成能正常种植植物植株的土地具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明：

图1是实施例1的盐碱地经改良后pH值随时间变化的曲线图。

图2是实施例2的盐碱地经改良后pH值随时间变化的曲线图。

图3是实施例3的盐碱地经改良后pH值随时间变化的曲线图。

具体实施方式

实施例1

本实施例是对内蒙古自治区通辽市科尔沁左翼中旗盐碱地进行化学改良，该盐碱地pH 值为10.1，碳酸根含量为20.1g/kg，为苏打盐碱土。改良时间开始于6月初，具体步骤如下：

A.在盐碱地上均匀播撒聚丙烯酰胺和尿素的混合物，其中聚丙烯酰胺和尿素的质量比为 4:1；每亩播散质量为100kg。再进行深翻、平整，深翻土地深度为30cm。

B.将固体氯化钙施加到经过步骤A处理后的土壤中，每亩施加的质量为80kg。

C.将固体氯化铁施加到经过步骤B处理后的土壤中，每亩施加的质量为50kg。

D.将固体腐殖酸播撒到经过步骤C处理过的土壤中，每亩播散质量为40kg，后续4个月每隔1个月测定土壤pH值，结果见图1，由图可见2个月后，pH值低于8.5，可进行正常耕种。

实施例2

改良时间及地点同实施例1

A.在盐碱地上均匀播撒聚丙烯酰胺和尿素的混合物，其中聚丙烯酰胺和尿素的质量比为 4:1；，控制每亩播散质量为100kg。再进行深翻、平整，深翻土地深度为30cm。

B.将固体氯化钙施加到经过步骤(B)处理后的土壤中，控制每亩地所施加固体氯化钙的质量为60kg。

C.将固体氯化铁施加到经过步骤(C)处理后的土壤中，控制每亩地所施加固体氯化铁的质量为37.5kg。

D.将固体腐殖酸播撒到经过步骤(D)处理过的土壤中。控制每亩播散质量为40kg。每隔1个月测定土壤pH值，结果见图2，由图可见4个月后，pH值低于8.5，可进行正常耕种。

实施例3

改良时间及地点同实施例1

A.在盐碱地上均匀播撒聚丙烯酰胺和尿素的混合物，其中聚丙烯酰胺和尿素的质量比为 4:1；，控制每亩播散质量为100kg。再进行深翻、平整，深翻土地深度为30cm。

B.将固体硫酸钙施加到经过步骤(B)处理后的土壤中，控制每亩地所施加固体氯化钙的质量为40kg。

C.将固体硫酸铁施加到经过步骤(C)处理后的土壤中，控制每亩地所施加固体氯化铁的质量为25kg。

D.将固体腐殖酸播撒到经过步骤(D)处理过的土壤中。控制每亩播散质量为40kg。每隔1个月测定土壤pH值，结果见图3，由图可见4个月后，pH值低于8.5，可进行正常耕种。

改良效果验证

为了验证改良效果，本发明将上述3个实施例改良4个月后的土地与同一地点未经过处理的盐碱地同时耕种食叶草，种植三个月后统计食叶草的产量，并按照相同的取样条件和测试方法，测定4块土壤样品的pH值和碳酸根含量。结果见表1.

表1

从表1可以看出，实施例1、实施例2和实施例3的土壤的碳酸根含量均有显著降低，说明了碳酸根已经在矿化过程中被固定，这也和pH值的降低相符合。且亩食叶草产量也明显增加。