[发明专利]一种酸化土壤改良剂组合物及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明涉及农业用新材料技术领域，主要是土壤改良。更具体地，本发明涉及一种水溶性有机酸土壤改良剂组合物及其制备与应用。所述的土壤改良剂组合物含有植酸、植酸酶、枸橼酸、氨基酸、衣康酸和渗透剂，尤其适用于酸化所致障碍性土壤的修复和改良。

背景技术

一、土壤酸化

我国长江以南广泛地分布着大面积的酸性土壤，主要集中在浙江、江西、福建、广东、广西、海南、云南和贵州等南方省份，总面积约为2亿hm²。大部分酸性土壤的pH值小于5.5，其中很大一部分小于5.0，甚至更低。而且随着我国社会经济的进一步发展，我国酸性土壤面积和土壤酸化程度还有进一步增加的趋势。中国农业大学资源与环境学院教授张福锁团队从对过去20多年来的中国农田土壤pH值变化的研究中发现，高达90％的农田土壤均发生不同程度的酸化现象，土壤pH值平均下降约0.5个单位，相当于土壤酸量在原有基础上增加了2.2倍。相关论文《中国主要农田发生显著酸化》发表在国际顶级学术刊物《科学》上。

土壤酸化铝毒害是全世界范围普遍存在的严重农业生产问题，影响着世界40％耕地面积的作物生产。土壤中的铝主要以固定态的形式存在，这种固定态的铝对植物和环境没有毒害作用，只有游离态的铝才会对植物和环境产生影响。

近年来，全球范围酸沉降日益严重以及酸性肥料在农业生产中的大量使用，大大加速了土壤和沉积物中铝的释放，从而影响植物对营养和水分的吸收。我国南方分布着大面积的酸性土壤，占全国土地总面积的21％，铝毒已成为酸性土壤中抑制植物生长的主要因素之一。目前，酸性土壤中减缓铝毒危害的主要措施是施用石灰，提高土壤的pH值，但作用时间短且成本较高，还会产生如降低土壤磷、锌的有效性，造成土壤板结，复酸化等不良影响。

二、土壤酸化的原因？自然因素和人为因素：

自然因素主要有：

①植物根系活动及土壤中有机质的分解产生的有机酸和大量的CO₂，还有某些微生物产生的矿质酸，都是土壤溶液中的H⁺的来源；

②当土壤胶体上吸附H⁺达到一定数量后，黏粒矿物的晶格遭到破坏，使黏粒矿物中铝被溶解出来，溶液中出现了活性铝，水解后释放出H⁺；

③胶体吸附的H⁺和Al³⁺被其他置换到溶液中而使土壤呈酸性。

人为因素主要是：

①酸性气体的大量排放，导致酸沉降的增加。排放到空气中的SO₂和NOx。有一部分直接渗入地表形成干沉降，另一部分经过一系列的化学反应最后形成强酸H₂SO₄和HNO₃，雨水pH值随之下降形成酸雨。土壤酸化始于活性质子(H⁺)，由于氢质黏土不稳定，当土壤有机矿质复合体或铝硅酸盐黏粒矿物表面吸附的氢离子达到一定限度后，这些粒子的晶格结构就会遭到破坏，铝氧八面体会解体，是铝离子脱离了八面体晶格的束缚，转变成交换性铝离子。土壤交换性铝的水解使土壤表现出酸度特征，依据水解程度的不同，一个(Al³⁺)水解可以产生1～3个H⁺氢离子。结果导致土壤耕作层可给性营养元素(钾、钠、钙、镁等)的损失及某些毒性元素，如重金属镉(Cd)的释出和活化。

②长期过量单纯的使用化肥使土壤酸化：

比如硫酸铵[(NH₄)₂SO₄其有营养的部分在含氮(N)的铵(NH₄⁺)阳离子，则植物将大量吸收铵离子而不吸收没有营养的硫酸根离子(SO₄)^2-，在吸收的离子交换过程中大量排出氢离子(H⁺)，致使土壤酸化。

土壤酸化与危害：

①土壤酸化后，土壤中含铝的原生和次生矿物风化加速而释放大量铝离子，形成植物可吸收形态的铝化合物。植物过量的吸收铝，不仅会降低作物产品品质，还会对植物体特别是植物根系生长产生极大影响，导致植物过量吸收铝(Al⁺)中毒死亡。

②土壤酸化还使土壤对磷酸根和钼酸根的固定作用增强，土壤磷和钼的有效性降低，大量沉积于土壤中导致土壤板结贫脊化，影响植物正常生长和发育。

③土壤酸化还会引起土壤中有毒重金属元素的活化，不仅影响作物生长，还会通过食物链危害人体或动物体的健康。