[发明专利]一种改良剂及制备方法、在酸性土壤中调节钙形态的应用

说明书

本发明提供了一种改良剂及制备方法、在酸性土壤中调节钙形态的应用。这种改良剂应用于酸性土壤，这种改良剂的制备方法如下：将钙源原料和溶剂混合，得到含钙乳液；将蛋白质原料与含钙乳液混合，搅拌均匀得到混合液；混合液在加热条件下进行反应，反应结束后过滤得到滤液，将滤液浓缩至浓度为20～30％的浓缩液。本发明提供的这种改良剂应用于酸性土壤中，能够促进酸性土壤中交换性钙的生成，增加酸性土壤中钙离子的总含量，且不会出现土壤板结的现象，这有利于酸性土壤的修复，提高植物吸收过程中钙元素的竞争力，起到稳固植物体内的细胞壁等的作用，促进植物的品质提升。

技术领域

本发明涉及污染土壤治理技术领域，具体涉及一种改良剂及制备方法、在酸性土壤中调节钙形态的应用。

背景技术

随着现代工农业的快速发展，土壤重金属污染的形势也越来越严峻，我国重金属污染事件正进入高发期，在众多污染场地中，重金属污染是一个突出的问题。2014年环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％、4.8％，其中以镉污染最为突出。

在自然条件下，土壤酸化是一个相对比较缓慢的过程。但是，在人为干预的条件下，土壤酸化特别是农田土壤酸化已经成为了一个很严重的问题，酸化土壤形成的主要是因为氮肥过度使用的不合理性，在全球范围内，氮肥的添加使土壤pH值平均降低了0.26个单位。根据2005～2011年测土配方施肥902万个土壤样品测试数据统计分析显示，与30年前的第二次土壤普查相比，全国耕地土壤pH下降0.13～1.3，平均下降0.8，我国40％的耕地土壤处于pH 6.5以下。

现有研究表明，不同温度下的红壤、赤红壤和黄壤等酸性土壤类别的镉解析率均在15％以上，显著高于灰漠土和栗钙土等碱性土壤类别的镉解析率(＜10％)。此外，根据2005～2011年测土配方施肥902万个土壤样品测试数据统计分析显示，与30年前的第二次土壤普查相比，全国耕地土壤pH下降0.13～1.3，平均下降0.8，我国40％的耕地土壤处于pH 6.5以下。

钙离子在土壤中有着重要作用，国内外的许多研究表明钙元素与土壤粒度结构会影响土壤酸化程度。并且钙离子作为土壤中重要的盐基离子，对土壤的盐基饱和度有着极大影响，Ca²⁺可以通过螯合作用稳定土壤的团粒结构。此外，钙元素为植物不可或缺的重要元素，其在维持细胞结构，调节细胞膜通透性，参与细胞内信息传递及有丝分裂的调控方面有着重要作用。而且，钙元素的吸收，同时还可以抑制植物对于重金属元素的吸收。

因此，钙元素对于土壤和植物均具有非常重要的作用。目前来说，向土壤中添加钙元素的方法主要为添加生石灰或石灰石，生石灰或石灰石不仅能够提供大量的钙源，而且还可以提高酸性土壤的pH。但是生石灰或石灰石均为不易溶于水的块状或者粉末固体，施加土壤中不会非常均匀，部分位置可能会出现pH过高的现象，引起烧根现象；并且过高的钙环境也会抑制微生物的活性。此外，长期施加生石灰会导致土壤板结，土壤质量变差，不利于长期的循环耕种，而且在下雨天或者灌溉的情况下生石灰或石灰石极易流失。而且，最近的研究表明，施加石灰石反而会加速土壤酸化的过程，这是由于施用石灰石后，增加了HCO₃^-的活性，加速了有机质的分解和还原态N、S的释放，以及增加了秸秆和籽粒所带出的Ca离子，这会导致土壤中Ca元素的进一步流失。

此外，向土壤中添加钙元素的还可以选用可溶于水的硝酸钙，但是硝酸钙同时亦为氮肥，氮肥的施加会造成酸性土壤的进一步酸化，不利于土壤的可持续发展；而且硝酸钙还无法与大部分肥料一起施用，否则会硝酸钙的作用会被极大削弱。而且研究发现，硝酸钙中的氮的吸收利用率要远高于钙，因此，并无法起到良好的补钙效果。

除此之外，在土壤中施加钙肥或者生石灰等，其中的钙元素很容易被土壤固定住，并不利于植物的吸收，成本的提高不能得到实际的收获，所以单纯地向土壤中添加钙元素并不是一种行之有效的方法。