本发明涉及一种土壤调理剂及其应用，具体涉及一种保水供肥改酸型多功能红壤调理剂及其应用。
背景技术：
红壤主要分布在我国南部的湖南、江西、福建、广西等省份，耕地面积约占全国总耕地面积的28％，是我国南方主要土壤资源。然而，由于长期的集约化利用，加之现代农业化学化趋向等人为因素的影响，使得南方红壤区农田耕地资源、农业生产和生态环境的脆弱性逐渐凸显，主要表现为酸性强，保水性差，而且土壤的阳离子代换量较低，养分保存性能差，给作物生长带来不利影响，严重威胁着我国的粮食安全和农业可持续发展。
在农业生产中农民常常采用施用稻壳的方法来解决土壤保水性较差的问题，不但费工而且效果不理想，还不足以解决供肥性差和抑制土壤进一步酸化的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种保水供肥改酸型多功能红壤调理剂，所述红壤调理剂集保水性、供肥性与土壤酸度调节性能于一体，具有明显的保水效果，能够明显提高土壤钙镁等养分含量，改良土壤酸度，增加作物产量38％以上，具有十分广阔的推广应用前景。
本发明所提供的保水供肥改酸型多功能红壤调理剂，其质量百分比组成如下：
人畜粪便40％；
褐煤灰20％；
海泡石25％；
珍珠岩15％。
本发明红壤调理剂中，所述海泡石为一种富镁硅酸盐粘土矿物，其中sio2含量54～60％，mgo21～25％，比表面积较大，主要产于湖南、江西等地。本发明采用粉末状的海泡石，优选粒径为0.177mm的粉末状海泡石。
本发明红壤调理剂中，所述珍珠岩系高温焙烧而成，呈蜂窝泡沫状颗粒结构，具有无数不规则密闭小孔，两三个小孔相连而成较大空隙；这种结构具有透气性、吸附、保墒保肥等优良特性。此外，所述珍珠岩本身还含有钾、磷、硅、钙等营养元素。本发明采用粉末状的珍珠岩，优选粒径为0.25mm的粉末状珍珠岩。
本发明红壤调理剂中，所述人畜粪便具体可为猪粪，更优选为干猪粪，即质量含水率不高于10.0％。
本发明所述红壤调理剂可按照如下方法进行制备：按照所述质量百分比，将所述人畜粪便、所述褐煤灰、所述海泡石和所述珍珠岩混合搅拌均匀即得。
使用本发明红壤调理剂改善红壤的方法包括如下步骤：将所述红壤调理剂作为基肥施用于红壤中；
所述红壤调理剂的施用量可为150～200kg/亩。
对于小麦、苏丹草等播种前需要耕翻土壤的作物，施用量为200kg/亩，施用时间为春季土壤耕地前一次性施用，施用方式为条施后耕翻；
对于辣椒、莴笋等进行移栽的蔬菜种植体系，施用量为150kg/亩，施用方式为穴施，按照每亩4000株的栽培密度进行挖穴，穴深40cm，穴直径40cm，将改良剂施用在穴的底部，然后覆土1～2cm深度，以便与根系保持安全距离，避免“烧根”等不良影响。
本发明红壤调理剂可应用于改善红壤中，具体可表现为如下几个方面：
1)提高红壤的保水能力；
本发明红壤调理剂能够显著提高红壤的含水量。
2)提高红壤的ph值；
本发明具体实施方式的田间试验表明，本发明红壤调理剂能够改良土壤酸性，提高土壤ph，能够降低土壤酸度，相比于对照处理提高幅度高达1.0个单位，改土培肥效果显著。
3)提高红壤中交换性钙和交换性镁的含量；
本发明具体实施方式的田间试验表明，本发明红壤调理剂能够提高土壤中交换性钙和交换性镁的含量，提高幅度分别为50％和112％，显著弥补红壤中钙、镁的不足。
4)提高红壤种植作物的产量。
本发明具体实施方式的田间试验表明，本发明红壤调理剂能够明显提高农作物的产量，如小麦生物产量增加6倍，苏丹草生物产量增加27倍，显著增加了小麦和苏丹草的生物产量。
本发明具体实施方式的田间试验表明，本发明红壤调理剂能够明显提高蔬菜的产量，如辣椒和莴笋的产量增加幅度分别达到38.7％和133％。
与现有技术相比，本发明红壤调理剂具有以下优点：
本发明保水供肥改酸型多功能红壤调理剂具有较好的保水作用，充分吸水后，其膨胀容积达到42ml/g，另外还能疏散土壤，能防止土壤板结；本发明具体实施方式的田间试验表面施用本发明调理剂后的土壤含水量比对照高20.1％，保水结果明显。本发明保水供肥改酸型红壤调理剂具有良好的供肥改酸作用，如本发明具体实施方式种植小麦和牧草的田间试验表明，施用本发明调理剂能够提高土壤ph，提高幅度达1.0个单位，同时提高了土壤中交换性钙和交换性镁的含量，提高幅度分别为50％和112％，因此，该调理剂不仅能够降低土壤酸度，而且还显著弥补红壤中钙、镁的不足。本发明保水供肥改酸型红壤调理剂对作物具有增产作用，本发明具体实施方式中的田间试验表明，施用土壤调理剂后，小麦生物产量增加6倍，苏丹草生物产量增加27倍，显著增加了小麦和苏丹草的生物产量；施用土壤调理剂后辣椒和莴笋的产量增加，增加幅度分别达到38.7％和133％。
具体实施方式
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。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、粉末状海泡石和珍珠岩的粒径的考察
考察粒径分别为0.177mm、0.500mm和1.000mm的海泡石对养分的吸附解析性能，测试结果如表1中所示。
表1不同粒径矿粉对养分吸附解析性能测定结果
表1中的不同粒径的海泡石粉对养分的吸附解析结果表明，粒径越细，对氮磷钾养分的吸附解析效果越好，粒径为0.177mm的海泡石粉对氮素(nh4+)的吸附量可以达到矿粉重量的0.3％，对磷素的吸附量可以达到矿粉重量的0.4％，对钾素的吸附量比氮磷都高，可达到0.7％。用kcl溶液进行解吸，氮磷钾的解吸量可达50～80％。
按照上述测试考察不同细度的珍珠岩对养分的吸附解析性能，结果与海泡石粉对养分的吸附解析结果类似，同时兼顾不同粒径的珍珠岩原料的可获得性和价格，优选为粒径为0.25mm的粉末状珍珠岩。
实施例2、制备本发明的红壤调理剂
按下述质量百分比称取各组分：
干猪粪(质量含水率为9.0％)40％、褐煤灰20％、粉末状海泡石(粒径为0.177mm)25％、粉末状珍珠岩(粒径为0.25mm)15％。
将上述各组分混合均匀即得到本发明红壤调理剂。
实施例3、本发明红壤调理剂的性能测试
将实施例2制备的红壤调理剂用于下述对比试验，本实施例试验在湖南省祁阳县的典型旱地农田进行，该地的红壤的成土母质为第四纪红壤。试验组施用本发明实施例2制备的土壤调理剂，对照组和试验组所施底肥相同，具体施用的底肥为氮磷钾复合肥(氮磷钾的养分含量为n15％、p2o515％和k2o15％)，施用量为40kg/亩。对照区和试验组(施用调理剂)的区域的化肥的用量、施用时间和施用方式均是按照试验地农户的习惯施肥模式进行，其余栽培管理措施也与当地常规方法相同。
对照区和每个试验处理小区的面积为200m2以上，重复3次，在试验区内按照“s”形线进行多点采集表层(0～20cm)的土壤，试验前和试验后土壤样品的采集、制备、检测和保存均按照《土壤农化分析》第三版(鲍士旦主编，2005)进行。
试验地：湖南省祁阳县；
2010～2012年，小麦、苏丹草、辣椒和莴笋，田间试验；
对于小麦、苏丹草等播种前需要耕翻土壤的作物，施用量为200kg/亩，施用时间为春季土壤耕地前一次性施用，施用方式地表均匀撒施后耕翻；
对于辣椒、莴笋等进行移栽的蔬菜种植体系，施用量为150kg/亩，施用方式为穴施，按照每亩4000株的栽培密度进行挖穴，穴深40cm，穴直径40cm，将改良剂施用在穴的底部，然后覆土1～2cm深度，以便与根系保持安全距离，避免“烧根”等不良影响。
一、本发明土壤调理剂具有较好的保水作用
本发明土壤调理剂吸水性较强，充分吸水后，膨胀容积达到42ml/g；另外还能疏散土壤，能防止土壤板结。在玻璃温室内模拟20mm降雨量的情况，1天后，与不施用改良剂的相比，可减少土壤水分蒸发量3.8±0.11％，2天后，可以减少土壤水分蒸发量10.7±0.13％，因此，能够明显减少水分蒸发，保水效果明显。
红壤旱地的田间测定结果表明，条施做基肥，降雨后3天测定土壤的含水量为17.3±0.61％，不施用改良剂的土壤含水量为14.4±0.26％，施用调理剂后的土壤含水量比对照高20.1％，保水效果明显。
二、本发明土壤调理剂具有良好的供肥改酸作用
在红壤旱地耕地前均匀撒施本发明土壤调理剂，种植小麦和牧草，收获后取样测定土壤的养分指标，表2中的结果表明，施用本发明调理剂能够提高土壤ph，提高幅度达1.0个单位；同时提高了土壤中交换性钙和交换性镁的含量，提高幅度分别为50％和112％；表明本发明土壤调理剂不仅能够降低土壤酸度，而且还显著弥补红壤中钙、镁的不足。
表2施用土壤调理剂后对红壤化学性质变化趋势
注：红壤的成土母质为第四纪红壤，“*”表示处理间差异显著，达到p<0.05水平。
三、本发明土壤调理剂对农作物具有增产作用
小麦的品种为湘麦11号，10月播种，第二年4月收获测定生物产量。小麦收获后，播种苏丹草。施用土壤调理剂后，小麦生物产量增加6倍，苏丹草生物产量增加27倍，显著增加了小麦和苏丹草的生物产量，如表3中所示。
表3施用土壤调理剂后农作物生物产量的变化趋势
注：“*”表示处理间差异显著，达到p<0.05水平。
四、本发明土壤调理剂对蔬菜具有增产作用
辣椒是红壤区的主要经济作物之一，在辣椒移栽前，穴施调理剂，本发明土壤调理剂的用量为150kg/亩，4月21日移栽，7月19日收获，以单株的生物产量进行比较；莴笋10月19日移栽，同样是在移栽前穴施调理剂，施用量为150kg/亩，12月19日收获，以单株的生物产量进行比较。表4的产量结果表明，施用调理剂后辣椒和莴笋的产量增加，增加幅度分别达到38.7％和133％。
表4施用土壤调理剂后蔬菜产量的变化趋势
注：“*”表示处理间差异显著，达到p<0.05水平。