改良苏打盐碱土的材料的制作方法

本发明属于农业技术领域。

背景技术：

吉林省西部属平原地貌。能够整理开发为水田的土壤类型主要为不同盐碱化程度的草甸土及盐土和碱土。但要想把盐碱地整理为水田种稻，绝对不是解决了水问题，就能达到水稻丰产目的的。对水田开发和水稻生产而言，西部的盐碱土区，既存在“地势低平，土壤质地粘重，透水性弱，光照充足”等有利的条件。也存在“盐碱含量高、危害强，肥力低下，性质不良等”制约水稻产量限制因子。因此，开发盐碱地种稻既要发挥盐碱土资源的优势，又必须解决脱盐脱碱、淡化表层的创建、养分和水分管理及科学施肥等一系列种稻开发配套的技术问题，否则短时间内不可能形成稳产高产水田，甚至会入不敷出，得不偿失，极大地伤害农民及开发者自信心和积极性。

目前，西部土地整理项目的实施为西部土地大面积集约化种植提供了基础性和必备性条件。但与水稻生产相关的适合大面积集约化种植条件下的土壤“淡化表层”快速培育技术、土壤肥力快速提升技术、水肥资源管理和高效利用技术以及育秧床土调制技术等尚不成熟，需开展专项研究。

现有的几种处理方法存在的缺点：

一、制约盐碱土稻区实施稻草还田的瓶颈是机械配套问题。目前，已有的国产水稻收获机械，一般无稻草粉碎功能，收获后，未粉碎的稻草还田影响整地，因此，农民只好把稻草烧掉。因而也严重制约了稻田土壤有机质的提升。而日本进口的久保田水稻联合收割机，具有稻草粉碎功能，收获的同时可将稻草粉碎还田，不影响春季整地，但其问题是价格较贵，每台约需35万元。

二、有机肥肥源问题。目前，有很多农户和企业将工厂化养殖的鸡粪作为有机肥肥源。由于前处理不到位，鸡粪的含盐量较高，施用后会加剧土壤盐分危害，从而影响利用效果。

三、盐碱地整理为稻田后，土壤条件由氧化态转变为还原态，对各种微量元素的含量及形态有何影响，应如何施肥有待深入研究。

技术实现要素：

本发明的目的是针对吉林省西部地区的苏打盐碱土特性而研制的改良材料，以铝离子改良剂为核心，能够达到水田种植土壤类型的改良苏打盐碱土的材料。

本发明构成有效成分的重量份为：

铝矾土粉40～50、有机肥20～30、惰性有机材料20～30、高岭土3～10、98%硫酸4～5；

其中：将铝矾土经过破碎机破碎后，过20目筛同时除尘；有机肥中有机质含量≥45%，氮磷钾总养分≥5%；高岭土粉碎，过20目筛。

本发明的惰性有机材料采用褐煤粉或秸秆炭。

本发明对于吉林省西部土地整理项目增产目标的实现，提供了有效的技术支撑。可使我省西部盐碱地资源得以充分利用，土地生产力将会得到极大提高，改变西部地区低产耕地个多的局面，使粮食的单产水平不断提高，农民收入增加，农业增效，加快社会主义新农村的建设步伐。同时会带动其他行业的发展，农民耕地增加，生活水平也会大大提高，社会也会更加稳定。本发明的优点是：

（一）阐明了在施用铝离子改良剂条件下，苏打盐碱土种稻具有“交换脱碱”、“湛水压盐”、促进“淡化表层”形成以及促进有机质积累、提升土壤肥力作用。打破了“盐碱地种稻会提升地下水位，加剧表层土壤次生盐渍化作用”的传统观点。

（二）建立了以可溶盐含量、esp及ph等为核心指标的盐碱地水田“淡化表层”定性与定量评价的指标体系及其标准，为盐碱地水田“淡化表层”的创建提供了科学依据。

（三）提出了种稻条件下，以施用铝离子改良剂为核心的盐碱地水田“交换脱碱”、“湛水压盐”的“淡化表层”快速创建技术体系。该项技术可使新开盐碱地水田在3年内，建立起可溶盐含量≤0.30%、esp≤35%、ph≤9.5的“淡化表层”，可使水稻产量稳定在6000kg/hm²以上。

（四）以促进“淡化表层”土壤肥力的快速提升为目标，创建了“淡化表层”向“熟化耕层”转化的有机质快速提升技术体系。该项技术可使新开盐碱地水田在5年内，土壤有机质含量达到20g/kg，水稻产量稳定在7500kg/hm²以上，初步建立起“熟化耕层”，使水田开始进入稳产、高产阶段。

（五）建立了适应盐碱地水田土壤性质及供肥特点的“平衡施肥”技术体系。该项技术优于已有传统技术，即可节省肥料投入，又可避免过度施肥带来的危害。

附图说明

图1是不同改良剂配方对水田土壤容重的影响；

图2为不同配方对土壤有机质含量的影响。

具体实施方式

本发明构成有效成分的重量份为：

铝矾土粉40～50、有机肥20～30、惰性有机材料20～30、高岭土3～10、98%硫酸4～5；

其中：将铝矾土经过破碎机破碎后，过20目筛同时除尘；有机肥中有机质含量≥45%，氮磷钾总养分≥5%；高岭土粉碎，过20目筛。采用常规混配方法混合。

本发明改良苏打盐碱土材料的制备方法，将铝矾土经过破碎机破碎后，过筛（20目）同时除尘，放入反应釜中，按重量份组成加入98%的硫酸水剂，沉浸120分钟，反应生成物经阴干后粉碎。再与有机肥、惰性有机材料、高岭土按重量组分混匀，放在圆盘造粒机上造粒，制备出土壤改良材料。

实施例1

本发明构成有效成分的重量份为：

铝矾土粉40、有机肥20、惰性有机材料20、高岭土3、98%硫酸4；

其中：将铝矾土经过破碎机破碎后，过20目筛同时除尘；有机肥中有机质含量≥45%，氮磷钾总养分≥5%；高岭土粉碎，过20目筛。采用常规混配方法混合。

实施例2

本发明构成有效成分的重量份为：

铝矾土粉45、有机肥25、惰性有机材料25、高岭土7、98%硫酸4.5；

其中：将铝矾土经过破碎机破碎后，过20目筛同时除尘；有机肥中有机质含量≥45%，氮磷钾总养分≥5%；高岭土粉碎，过20目筛。采用常规混配方法混合。

实施例3

本发明构成有效成分的重量份为：

铝矾土粉50、有机肥30、惰性有机材料30、高岭土10、98%硫酸5；

其中：将铝矾土经过破碎机破碎后，过20目筛同时除尘；有机肥中有机质含量≥45%，氮磷钾总养分≥5%；高岭土粉碎，过20目筛。采用常规混配方法混合。

本发明的惰性有机材料采用褐煤粉或秸秆炭。

本发明提供一种苏打盐碱土快速形成肥力的孵化器，能快速改良苏打盐碱土，并采用合理配方制成改良盐碱土材料及其制备方法。

本发明的改良材料具有交换土壤中的盐基离子，降低ph值及碱化度等。同时该产品具有快速提升并保持土壤有机质含量的作用，促进土壤微团聚体的形成，改善土壤的结构性，促进水稻根系发育，使苏打盐碱土改良事半功倍，对苏打盐碱土及次生盐渍化土壤的均具有显著的改良效果。本改良材料具有价格低廉、见效快、使用方便等特点。

本发明能将土壤胶体上吸附的钠离子交换到土壤溶液中去，快速降低土壤ph值，降低碱化度。可促进土壤微团聚体凝聚，提高大粒径土壤团聚体含量，改善土壤的结构性和通透性。本产品具有保肥保水作用，可有效提升土壤有机质含量，并能保持土壤肥力。同时，可提供必要的养分元素，供给作物吸收利用。还具有吸附功能，使土壤养分及盐基离子得到保存，达到缓慢释放的目的。

由于本发明主要是针对吉林省西部地区的盐碱地特性进行的研究，所以，试验就以吉林省西部地区选择。

我国在防治盐碱化的实践中，逐步确立了“因地制宜，综合治理”和“水利工程措施必须与农业生物措施紧密相结合”的方针。随着研究的深入，盐碱地治理和改良的技术措施不断完善，改良方法也很多，近年来采取的措施主要有：水利措施，农业技术措施，生物改良措施，工程措施，化学改良措施。2009年启动的国家公益性行业（农业）科研专项经费项目——盐碱土资源农业高效利用技术模式研究与示范，代表了国内最新的研究成果。其中，以林治安，刘小京等为代表的滨海地区盐碱障碍耕地农业高效利用技术模式研究与示范，主要开展了以下关键技术研究：（1）耐盐优良品种耐盐机理、效果与配套栽培技术研究；（2）盐碱土改良剂研制及抗盐机理与效果研究；（3）利用棉花套种豆科牧草和秸秆还田培肥田间定位试验，开展盐碱地土壤肥力提升技术研究；（4）利用棉花咸水抗旱滴灌、蓄雨淋盐排盐、咸水-雨水联合调度水资源高效利用技术等，开展咸水冻融脱盐与农业措施相结合等盐碱地水资源高效利用技术研究，探讨地膜覆盖条件下盐分在土壤剖面的运移规律，建立盐碱地咸水、雨水高效利用技术体系；（5）探索了雨养旱作增产的途径与机理以及盐碱障碍耕地冬小麦-夏玉米一年两熟均衡增产高效技术研究，突破了冬小麦-夏玉米一体化施肥技术。以李保国，逄焕成等为代表的新疆、甘肃等内陆盐碱地农业高效利用配套技术模式研究与示范，主要开展：（1）结合暗管排盐技术，开展微咸水棉花膜下滴灌试验研究；（2）盐碱地双膜覆盖抑盐增温技术研究；（3）盐碱地作物根际磷营养调控技术研究；（4）探索根区土壤水盐分布以及动态模拟；（5）农作物种子抗盐、抗低温处理技术研究；(6)经济盐生植物筛选研究；（7）铺砂隔盐、表土覆砂等实验研究；（8）盐碱土水肥耦合以及盐碱土土壤改良剂试验研究。提出了以“上膜下秸控抑盐技术”为核心内容的盐碱地农业利用技术模式，达到脱盐增产效果，并被农业部作为主推技术在甘肃酒泉卫星发射基地大力推广；盐碱地棉花双膜抑盐增温技术，现代残余盐土根层土壤生物排盐技术，暗管冲洗排盐技术等在盐碱地的治理发挥了很大的作用，取得了良好效果。黄河三角洲地区的东营市，利用荷兰暗管排碱技术实施盐碱地改良工程，利用专业埋管机械将pvc渗管埋入地下，通过暗管将地下盐水排到明渠中,使得灌区当年地下水位下降0.5m，含盐量可降低0.1%。魏云杰等通过工程实例证明了竖井排灌具有降低地下水位和灌溉的作用。纵观以上成果，无论是滨海盐碱地，还是新疆、甘肃等内陆盐碱地，这些地区的盐渍土类型均属于盐土，而不同于我省西部的苏打盐渍土类型。在各类盐渍土中，苏打盐渍土性质最差，改良难度也最大。这类土壤在发生盐化的同时，发生碱化，既有较高的含盐量，又有很强的碱性，因此通称为“苏打盐碱土”。

关于苏打盐渍土的改良利用，我国是从1953年开始的，在吉林省前郭县进行了苏打盐碱土种稻改良利用试验。当时受国外盐碱土改良理论和经验的影响，一些学者也曾对盐碱地种稻的可行性存有疑虑，担心种稻会加剧盐渍化进程和强度，从而会导致废耕的恶果。但陈恩凤等在我省前郭灌区开展的6年的科研和生产实践证明，在具备必要的排水系统的先决条件下，连年运用淡水灌溉种植水稻，地下水位虽高，而一定厚度的土层及地下水层在灌溉淡水垂直和水平冲洗的作用下，其含盐量及矿化度不仅能维持在一定限度以内，而且有减低趋势，虽然这种趋势不是很稳定，但排水种稻改良苏打盐渍土的良好效益是肯定的。概括起来，当时对苏打盐渍土种稻利用的前提条件一是必须有“排水系统”，二是用“淡水灌溉”；改良的机理是“排水洗盐”的作用。但这一认识很难解释后来人们用地下微咸水（井水）灌溉种稻成功改良苏打盐渍土实例。

由于盐碱地种稻改良是一项系统工程，因此，从上世纪70年代末期开始，一些土壤及农业工作者围绕水稻育秧床土调酸技术及调酸材料的开发、有机物料及有机肥对盐碱土的培肥效果、盐碱地稻田平衡施肥技术、耐盐碱品种选育、盐碱地稻田节水灌溉技术、稳产、高产栽培技术等开展了大量的研究工作，为西部盐碱地种稻提供了有效的技术支撑。随着盐碱地种稻技术成熟度的逐步提高，自上世纪80年代初开始，开发利用地下水种稻在我省西部逐步兴起，至九十年代中期盐碱地种稻面积已发展到200余万亩，极大地改善了西部种植业结构，促进了农民的增产、增收。从90年代初开始，盐碱地开发利用的主攻目标由轻度盐碱地转向重度盐碱地，为提升改良效果，一些研究者曾先后研究了石膏及磷石膏、糠醛渣、粉煤灰、风化煤等废弃物对盐碱土的改良作用。

本发明团队在前郭县套浩太乡碱巴拉村重度盐碱地上开展了种稻改良攻关试验，经过近十年的试验研究，开发出了铝离子改良剂，建立了一套种稻条件下施用铝离子改良剂改良盐碱土的技术体系，实现了重度盐碱地新开水田当年水稻6000kg/hm²的突破。提出了盐碱地改良实质上是建立“淡化表层”的理论，肯定了盐碱地种稻对土壤的改良作用，阐明了种稻对盐碱土的改良机理。

即：（1）种稻条件下，湛水层的水流属下渗水流，可压制下层土壤盐分的上移，有利于“淡化表层”的形成。（2）水稻根系分泌物及根茬等有机物在土壤中分解的产物——有机酸、腐殖质等酸性物质，对于中和土壤碱度、促进胶体凝聚等具有重要作用，种稻有利于土壤有机质积累。（3）种稻过程中，采取适当的排水洗盐、肥力培育措施，可加速“淡化表层”的建立。

在肯定了前人提出的“排水洗盐”对盐碱地的改良作用的同时，强调了“湛水压盐”对盐碱地“淡化表层”形成的作用，阐明了用地下微咸水（井水）灌溉种稻，也可通过“湛水压盐”的途径成功改良苏打盐渍土的机理。

目前，在中度以下盐碱土上种稻，经过湛水压盐和灌溉冲洗，耕层明显脱盐，当年水稻可以正常生长，3-4年后，耕层才可稳定脱盐，形成淡化耕作层，在正常田间管理下，产量可达400-500公斤/亩。强度盐碱土种稻，脱盐脱碱过程是较为缓慢，种稻初期2-3年，在重施厩肥3万kg/hm²和灌溉冲洗定额1.5-3.0万m³/hm²的条件下，耕作层的脱盐状况虽然可使水稻正常生长，但是土壤脱盐效果不稳。4-5年后，才能形成明显淡化的耕作层。此后，长期种稻，才能逐渐形成淡化表层。脱碱过程则比脱盐过程慢得多，草甸碱土经过20年的种稻改良和有机培肥，0-30cm土层的碱化度（esp）才由91％下降到25％。

本发明的研究区域设在吉林省前郭县套浩太乡碱巴拉村与红光农场，两个区域相互比邻，均属松嫩平原盐碱土区的南片，是我省开发盐碱地种稻最具代表性和典型性的区域。在气候上，本区属温带半湿润气候向半干旱气候过渡区。年降水量为370～500mm，年蒸发量1200～1400mm，年蒸降比为2.4～3.8，年平均气温为4～5℃，全年≥10℃积温为3000～3200℃。春季（4～5月）降水极少，平均40～50mm，气温上升快，多大风，蒸发量大，是全年水盐运动的积盐期；夏季（6～8月）降水量大，平均为300mm,是土壤脱盐期；秋季（9～10月）降水减少，蒸发稍强，也属弱的地表积盐期；冬季（11月～翌年3月）土壤冻结，深度可达160～180m，水盐运动处于基本停滞状态，但翌年春季土壤解冻时，冻层滞水会促进表土积盐。在地形地貌上，松嫩平原为长白山、大兴安岭和小兴安岭环绕形成的低平原，海拔高度140～180m，相对高度5～10m。本区地下水丰富，地下水位1～3m，矿化度0.5～3.0gl^-1，属碳酸盐性弱矿化水，成土母质为河湖相沉积物。

核心示范区套浩太乡碱巴拉村，是我校上世纪70年代建立的西部半干旱风沙盐碱土区科研和实践教学试验示范基地，也是盐碱地井灌种稻的典型代表区域。该村从1985年开始，将部分退化草原开垦为水田，利用地下水种稻，目前井灌种稻面积已发展至近2000余亩。而红光农场则从解放初期就开始尝试开发盐碱地种稻，是我省引松花江水、开发盐碱地种稻最早的区域，也是目前盐碱地种稻水平最高、单产最高的区域。

试验1

称取本发明改良材料4克，放入烧杯中，加蒸馏水10ml，使土：水=1:2.5，搅拌2分钟，放置30分钟后，测定改良材料ph。

称取盐碱土100克，放入烧杯中，再称取改良材料0.4克（按每亩施用600公斤改良材料计算），混匀，加蒸馏水250ml，使土：水=1:2.5，充分搅拌2分钟，放置1小时后，测定盐碱土溶液的ph及电导率（ec）。同时设置不加改良材料的土壤为对照（ck）。

表1改良材料及盐碱土施用改良材料后的ph及电导率（ec）

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试验2

田间试验表明（见图1），ck处理土壤容重最高达到1.6g/cm³以上，配方3处理土壤容重最低，土壤容重大小排名为ck＞配方1＞配方2＞配方4＞配方3，其中ck处理与其他处理间均呈显著性差异（p＜0.05），配方1与配方2之间差异不显著（p＞0.05），配方3与配方4处理之间差异不显著（p＞0.05），但配方3和配方4处理与其他处理都呈显著性差异（p＜0.05），表明所有处理对土壤容重都有显著的降低效果。

试验3

田间试验表明（见表2），ck处理的交换性钠含量最高，其余处理交换性钠含量均比ck低，降幅分别达到25.2％、29.7％、50.2％、62.7％，与ck存在显著性差异（p＜0.05）；除配方3处理外，其余处理在cec上与ck处理均无显著性差异（p＞0.05），配方3与配方4处理之间差异不显著（p＞0.05），但与配方1和配方2处理之间差异显著（p＜0.05）。交换性钠有很大幅度的降低，cec有一定程度增加，所以esp也有很大幅度的降低，各个处理分别可以降低14.43、16.65、29.9和35.95个百分点，表明各个处理均能有效的降低土壤碱化度。

试验4

土壤有机质变化情况（见图2），收获后所有处理与ck处理相比有机质含量都有一定的提升，每个处理分别提高了0.94％、1.27％、3.84％和3.33％，表明配方3处理最高，但与配方4差异不显著。

试验5

不同改良剂配方对水稻产量构成因素的影响（见表3）。不同改良剂及组合对水稻产量构成因素具有显著影响，配方4处理穗数和千粒重均最高，ck最低，所有处理与ck都存在显著性差异（p＜0.05），表明所有处理均能提高穗数；配方3处理穗粒数最高，配方2最低，但ck、配方1和配方2处理之间无差异性显著（p＞0.05）。从产量上看，配方4最高，为7122kg/ha，其他配方也较ck显著提高水稻产量，产量提高分别为18.62％、25.52％、56.38％和36.11％。

表2不同改良剂配方对土壤交换性钠

。

表3不同改良剂配方对水稻产量构成因素的影响

。

表4配方中各物质占比为

。

吉林省西部土地整理及生产关键技术研究效益分析报告

一、经济效益分析

（一）粮食生产效益

本发明发明的以铝离子改良剂为核心的“淡化表层”快速创建技术，使新开盐碱地水田第二天即可插秧，不会发生“浮秧”等现象，而农民常规处理需要15天以上，甚至插不上秧。水稻经过一个长季，新开水田即可形成15—20cm的“淡化表层”，水稻长势相当于农民开垦3－4年水田效果。土壤ph显著降低，土壤理化及生物学性状显著好转，“淡化表层”内土壤含盐显著下降，水稻当季产量6000kg/hm²以上。按照目前的市场价格，铝离子改良剂每吨需要900元左右，加上运费，每吨价格在1000元人民币左右。新开重度盐碱地水田一次性施用量为300—1200kg/hm²，需人民币300—1200元，即较农民常规做法增加投入300—1200元。但是铝离子改良剂不需要连年施用，一次适量施用，即可建立起稳定的“淡化表层”。按照试验示范的结果看，施用铝离子改良剂后，水稻产量至少可增加1000—2000kg/hm²以上，新水稻目前的市场价格为2.8—3.0元/公斤，每公顷可增加收入2800—6000元人民币，扣除改良剂成本，每公顷纯效益为1600—5700元人民币。《吉林省增产百亿斤商品粮能力建设总体规划》中，在我省西部盐碱土地区改造和新增水田共405万亩，如推广我们的“以铝离子改良剂为核心的苏打盐碱土利用改良综合技术模式”，农民纯收入可增加4.32—15.39亿元人民币，经济效益是十分巨大的。

对于已开垦一定年限，但仍未建立稳定的“淡化表层”的中度以下苏打盐碱地水田，一次性施用200—300kg/hm²改良剂，即可达到改良的目的，从土地的可持续利用角度出发，其长远的经济效益也是巨大的。

对于盐碱地旱田土壤，“以苏打碱斑为主攻目标的利用改良模式”可增加产量200kg/hm²左右，如果推广100万亩，每年可增产粮食1300万公斤。目前市场上，玉米相对于其他杂粮等经济作物价格最低，约为1.8元/市斤，即便是价格最低的玉米计算，可增加收入2400万元。

（二）节肥效益

通过盐碱地水田环保效益型施肥模式及关键技术的实施，施肥量与农民常规施肥相比可减少140-280kg/hm²。复合肥按市场价格2300元/吨计算，每公顷可节约成本322—644元，405万亩可节约成本0.87—1.74亿元人民币。

（三）节水效益

通过苏打盐碱地水田水资源高效利用模式的实施，可节约用水200~400m³/hm²，节水率达19.05%~32%。这不仅有巨大的经济效益，而且会产生巨大的生态效益。

二、生态效益分析

首先是节约用水将产生巨大的生态效益；其次是通过本项目的推广，可使草原退化造成的盐碱地在较短时间变成良田或恢复植被，可大大抑制西部沙化和碱化的进程，防止沙尘暴的发生。重度盐碱荒地和废弃地转变为良田，其生态环境和景观环境远远优于退化荒地；第三，通过本项目的实施，由废弃盐碱地新开水田，通过赠施有机肥等措施，第一年可使土壤有机质提高3g/kg左右，之后逐年缓慢提升，固碳增汇的生态效益将是十分巨大的；第四，耕地质量的提高，可进一步减轻人口增长带来的草原压力，使草原的生机得以恢复，从而极大地改善我省西部地区的整体生态环境。

三、社会效益分析

通过本项目的推广，可使我省西部盐碱地资源得以充分利用，土地生产力将会得到极大提高，改变西部地区低产耕地个多的局面，使粮食的单产水平不断提高，农民收入增加，农业增效，加快社会主义新农村的建设步伐。同时会带动其他行业的发展，农民耕地增加，生活水平也会大大提高，社会也会更加稳定。

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