一种快速诊断土壤碱化程度及测算石膏类改良剂施用量的方法

摘要

本发明公开了一种快速诊断土壤碱化程度及测算石膏类改良剂施用量的方法。本发明方法包括如下步骤：(1)确定待改良地块土壤质地，在相同质地的土壤中随机采集5个或5个以上样品并检测每个样品的pH值和碱化度；(2)对pH值和碱化度进行线性拟合；(3)将相同质地的待改良地块进行网格式划分，单独采集每个网格内的土壤样品并检测其pH值，根据pH值和碱化度的线性方程，得到碱化度；(4)根据公式计算石膏类改良剂施用量。本发明方法解决了土壤碱化度现行测定方法存在耗时长、费用高及石膏类改良剂适宜施用量测算周期长、决策滞后等问题，尤其是在待改良地块面积较大、待测土壤样品数量较多的条件下，本方法可快速决定石膏类改良剂的适宜施用量。

说明书

技术领域

本发明涉及碱化土壤改良领域，尤其涉及一种快速诊断土壤碱化程度及测算石膏类改良剂施用量的方法。

背景技术

碱化土壤的胶体上往往吸附较多的交换性钠离子，因而土壤碱化度普遍在15％以上。土壤溶液中苏打(碳酸钠和重碳酸钠)含量较高，从而呈强碱性反应(pH值8.5以上)。这类土壤胶体高度分散，干时收缩坚硬板结，湿时膨胀泥泞，结构性差，通透性不良，严重抑制植物的正常生长。降低土壤胶体上吸附的交换性钠离子含量，是改良碱化土壤的关键。目前，施用石膏类土壤改良剂成为改良碱化土壤的世界公认的方法，并取得了长足的进展。

由于石膏类土壤改良剂改良碱化土壤的技术原理是离子置换和盐类转化，化学反应的结果往往会导致土壤可溶性盐分(尤其是硫酸盐)含量增加，且施用量过大不但增加改良成本，还会增大土壤盐分对植物的胁迫作用。因此，利用石膏类土壤改良剂改良碱化土壤，必须确定其适宜施用量。这就需要在施用改良剂之前，明确待改良地块的土壤碱化情况。其中，土壤碱化度是判定土壤碱化程度的主要指标之一，也是计算石膏类土壤改良剂适宜施用量的关键指标之一。土壤的碱化度是指土壤胶体上吸附的交换性钠离子含量占阳离子交换量的百分比，确定其大小必须先测定交换性钠离子和阳离子交换量，然后再进行计算。然而，土壤碱化度的现行测试方法耗时长、成本高、操作繁杂，且在野外条件下无法快速获得，导致石膏类土壤改良剂的适宜施用量决策周期长，从而延长了碱化土壤改良时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速诊断土壤碱化程度及测算石膏类改良剂施用量的方法，耗时短、成本低且操作简单，极大的缩短了碱化土壤改良周期。

本发明提供的一种快速诊断土壤碱化程度的方法，包括如下步骤：

(1)确定待改良地块耕层土壤的质地，在相同质地的耕层土壤中随机采集5个或5个以上样品并检测每个样品的pH值和碱化度；

(2)将来自同一质地的耕层土壤的样品的pH值和碱化度进行线性拟合，得到所述质地的耕层土壤对应的pH值和碱化度的线性方程；

(3)将所述相同质地的待改良地块进行网格式划分，得到多个网格单元；以每个网格为检测单元，单独采集每个检测单元内的土壤样品并检测其pH值；根据所述每个检测单元内的土壤样品的pH值和所述质地的耕层土壤对应的pH值和碱化度的线性方程，得到所述检测单元内土壤样品的碱化度。

上述的快速诊断土壤碱化程度的方法，步骤(1)中，所述待改良地块耕层土壤的质地可为壤质砂土、砂质壤土、壤土、粉砂质壤土、砂质粘壤土、粘壤土、粉砂质粘壤土、砂质粘土、壤质粘土、粉砂质粘土或粘土，具体可按照《国际制土壤质地分级标准》(见表1)确定土壤质地。

表1、国际制土壤质地分级标准

上述的快速诊断土壤碱化程度的方法，步骤(1)中，所述pH值检测结束后，读取结果并至少保留一位小数点；

步骤(1)中，所述碱化度通过检测样品的土壤交换性钠离子和阳离子交换量，或检测样品中的土壤交换性钾、钠、钙和镁离子的总和计算得到，具体可采用LY/T1248-1999的方法测定土壤交换性钠离子。

上述的快速诊断土壤碱化程度的方法，步骤(2)中，在本发明的实施例1中，所述待改良地块为吉林省白城市大安市大岗子镇苏打盐碱地，所述质地为粘壤土，所述样品的个数为126个，所述线性方程为y＝20.44x-132.419，其中，y为碱化度，x为pH值；

在本发明的实施例2中，所述待改良地块为内蒙古巴彦淖尔市五原县隆兴昌镇氯化物-硫酸盐型盐碱土壤，所述质地为粉砂质壤土，所述样品的个数为103个，所述线性方程为y＝21.829x-161.54，其中，y为碱化度，x为pH值。

上述的快速诊断土壤碱化程度的方法，步骤(3)中，每个所述网格单元的规格为50～1000m×50～1000m，如50m×50m。

上述的快速诊断土壤碱化程度的方法，步骤(3)中，每个检测单元中采用五点取样法采集，得到混合土壤样品；

步骤(3)中利用便携式pH计、台式pH计或pH试纸等测试方式测定每个检测单元内土壤样品的pH值。

本发明进一步提供一种测算石膏类改良剂施用量的方法，包括如下步骤：

利用上述任一项所述的快速诊断土壤碱化程度的方法得到每个检测单元内的土壤样品的碱化度；

根据所述每个检测单元内的土壤样品的碱化度，按照如下公式(1)计算得到每个检测单元的石膏类改良剂的施用量；

GR＝(15.136×ESP+0.865)×H×D/η×10 (1)

公式(1)中，GR为石膏类改良剂的适宜施用量，单位为t/hm

作为实例，所述石膏类改良剂为脱硫石膏，如燃煤电厂烟气脱硫石膏。

(1)本发明方法解决了土壤碱化度现行测定方法存在耗时长、费用高，以及利用石膏类改良剂改良碱化土壤的适宜施用量测算周期长、决策滞后等问题，尤其是在待改良地块面积较大、待测土壤样品数量较多的条件下，本方法可快速决定石膏类改良剂的适宜施用量，极大地缩短了碱化土壤改良周期。

(2)本发明方法选择同一质地的耕层土壤采样，pH值与碱化度拟合的相关性好，土壤碱化度的测算值和实测值的相关系数高且达到极显著水平，所得到的土壤碱化度及石膏类改良剂的施用量准确度高。

附图说明

图1为本发明实施例1中项目区土壤pH和碱化度实测值的相关性。

图2为本发明实施例1中项目区土壤碱化度测算结果。

图3为本发明实施例2中项目区土壤pH和碱化度实测值的相关性。

图4为本发明实施例2中项目区土壤碱化度测算结果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、松嫩平原苏打盐碱地区

采用本发明方法在吉林省白城市大安市大岗子镇苏打盐碱地改良项目中实施，总面积2970亩，为典型的苏打盐碱土壤发育类型区。操作步骤如下：

S1.土壤质地为粘壤土，从项目区中随机采集了126个土壤样品，采样深度为0～20cm，带回实验室精确测定土壤pH值和碱化度。其中，土壤pH值采用NY/T 1377-2007的方法测定；土壤交换性钠离子采用LY/T 1248-1999的方法测定，阳离子交换量采用LY/T 1243-1999的方法测定，然后再用LY/T 1249-1999的方法计算土壤碱化度。

S2.将步骤S1实测的126个土壤样品的pH值和碱化度进行拟合，得到土壤pH值与碱化度的相关线性方程式y＝20.44x-132.419(图1)，二者显著正相关(R

S3.将研究区划分为50m×50m大小的网格，共计396个。以每个网格为改良单元，采用五点取样法在每个网格单元中采集一个混合土壤样品。将采集的土壤样品按照1:2.5的土水比配置溶液，然后用便携式pH计(梅特勒-托利多F2-Meter)快速测定每个土壤样品的pH值，再根据步骤S2中得到的相关线性方程，计算对应土壤样品的碱化度，计算结果如图2所示。

S4.根据步骤S3计算得到的土壤碱化度，计算石膏类改良剂的适宜施用量。公式如下所示：

GR＝(15.136×ESP+0.865)×H×D/η×10 (1)

公式(1)中，GR为石膏类改良剂的适宜施用量，单位为t/hm

本实施例中，土壤容重平均值为1.50g/cm

S5.根据步骤S4得到脱硫石膏的适宜施用量，采用专用抛撒机将其均匀施撒在对应改良单位的土表，然后用旋耕机将其与耕层(0～20cm)土壤混合均匀，此后根据实际情况进行适时灌溉、排水等常规操作，完成土壤改良工艺流程。

表2、项目区土壤碱化度测算值及其对应的脱硫石膏施用量范围

从图2可以看出，土壤碱化度的测算值和实测值的性关系数较高(R

实施例2：河套平原氯化物-硫酸盐型盐碱地区

采用本发明方法在内蒙古巴彦淖尔市五原县隆兴昌镇盐碱地改良项目中实施，总面积1475亩，为典型的氯化物-硫酸盐型盐碱土壤发育类型区。操作步骤如下：

S1.土壤质地为粉砂质壤土，从项目区中随机采集了103个土壤样品，采样深度为0-20cm，带回实验室精确测定土壤pH值和碱化度。其中，土壤pH值采用NY/T 1377-2007的方法测定；土壤交换性钠离子采用LY/T 1248-1999的方法测定，阳离子交换量采用LY/T1243-1999的方法测定，然后再用LY/T 1249-1999的方法计算土壤碱化度。

S2.将步骤S1实测的103个土壤样品的pH值和碱化度进行拟合，得到土壤pH值与碱化度的相关线性方程式y＝21.829x-161.54(图3)，二者显著正相关(R

S3.将研究区划分为50m×50m大小的网格，共计197个。以每个网格为改良单元，采用五点取样法在每个网格单元中采集一个混合土壤样品。将采集的土壤样品按照1:2.5的土水比配置溶液，然后用便携式pH计(梅特勒-托利多F2-Meter)快速测定每个土壤样品的pH值，再根据步骤S2中得到的相关线性方程，计算对应土壤样品的碱化度，计算结果如图4所示。

S4.根据步骤S3计算得到的土壤碱化度，计算石膏类改良剂的适宜施用量。公式如下所示：

GR＝(15.136×ESP+0.865)×H×D/η×10 (1)

公式(1)中，GR为石膏类改良剂的适宜施用量，单位为t/hm

本实施例中，土壤容重平均值为1.45g/cm

S5.根据步骤S4得到脱硫石膏的适宜施用量，采用专用抛撒机将其均匀施撒在对应改良单位的土表，然后用旋耕机将其与耕层(0～20cm)土壤混合均匀，此后根据实际情况进行适时灌溉、排水等常规操作，完成土壤改良工艺流程。

表3、项目区土壤碱化度测算值及其对应的脱硫石膏施用量范围

从图4可以看出，土壤碱化度的测算值和实测值的相关系数较高(R

以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。