本發明涉及土壤改良領域，具體涉及一種用于潛育化土壤的復合改良劑及其應用。
背景技術：
潛育化水稻土是在長期淹水條件下發育形成的還原性水稻土，由于長期淹水，造成土壤團聚體結構破壞，土壤通透性能惡化，根際環境多呈缺氧狀態，還原性有毒物質大量積累。本類土壤生產力低下，是我國主要的低產水稻土類之一。在潛育化稻田土壤上栽培水稻，會導致水稻根系發育不良、生長緩慢，嚴重影響水稻產量。研究表明，強潛育化稻田的水稻產量僅為非潛育化稻田的一半左右甚至更低。我國潛育化稻田面積達4.0×106hm2以上，其中沿河湖岸區域以原生潛育化為主，平原山丘灌溉網絡以次生潛育化為主，大面積的潛育化稻田嚴重影響國家糧食安全。探討潛育化稻田土壤的改良途徑，充分發揮其增產潛力，對于大力發展糧食生產、保障國家糧食安全具有重要意義。
有關潛育化稻田土壤的改良技術研究是國家農業部重點支持的科研課題。目前對潛育性稻田的改良主要以水利工程措施和耕作措施為主。水利工程措施主要包括開挖排水溝、埋設暗溝、暗管等，通過排除田間積水、降低地下水位，從而逐漸減輕稻田土壤的潛育化程度；耕作措施主要是通過改變或改進耕作措施，如水旱輪作、冬耕曬垡等措施，改變潛育化稻田的水分供應狀況，改善土壤結構、增加土壤通透氣性、減少還原性物質累積，從而減輕潛育化稻田的毒害作用。以上方法的共同不足是：費時、費工、成本較高，而且受田塊的周邊環境影響較大，實施難度大。目前也有部分學者嘗試應用土壤改良劑進行改良，比如利用石灰、脫硫灰、生物碳、粉煤灰、過氧化鈣等無機材料消減還原性物質、減低土壤潛育化程度；或利用秸稈、枯餅、米糠等有機材料改善土壤養分供應狀況和土壤物理結構，改良潛育化稻田。但是其均是以單一材料或一、兩種材料配合進行改良，改良效果不明顯。中國專利文獻CN105493677公開了一種潛育化稻田的改良方法，先將稻田秸稈堆漚物分散于潛育化稻田，再撒施養分活化劑、酸度調理劑和無機肥料混合物，以達到改良潛育化稻田的目的，但是上述方法僅僅能夠減少土壤還原性物質的總量和提高潛育化稻田的pH值，但是對于改良土壤的理化性質、改善土壤團聚體結構、提高土壤的通透性方面效果并不顯著。
技術實現要素：
因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有潛育化稻田改良方法中對于土壤團聚體結構及土壤通透性等改良效果差的缺陷，從而提供一種效果更好的用于潛育化土壤的復合改良劑。
本發明要解決的另一個技術問題在于提供一種上述的復合改良劑在改良潛育化土壤中的應用方法。
為此，本發明采用的技術方案為：
一種用于潛育化土壤的復合改良劑，包括如下重量份的組分：
生石灰5-10份，為直接從農用石灰店購買的生石灰，為白色粉末；
粉煤灰20-30份，為火力發電廠利用原煤發電后產生的廢渣或其他途徑燃燒原煤后產生的廢渣；
發酵腐熟的牛糞50-60份；
發酵腐熟的油菜籽枯餅10-15份。四種組分混合均勻，制成復合改良劑。
所述的用于潛育化土壤的復合改良劑中，所述發酵腐熟的牛糞的制備方法如下：
將鮮牛糞、谷糠和尿素按重量比為600-700:300-350:5-10混合均勻，然后添加混合物總重量0.5％的發酵菌劑，再調節水分含量為50％-60％，堆置發酵，每間隔2-3天翻堆一次，15-20天后腐熟，晾干后備用。
所述的用于潛育化土壤的復合改良劑中，所述發酵腐熟的油菜籽枯餅的制備方法如下：
將油菜籽枯餅和谷糠按重量比為750-850:200-250混合均勻，然后添加混合物總重量0.5％的發酵菌劑，再調節水分含量為50％-60％，堆置發酵，每間隔2-3天翻堆一次，15-20天后腐熟，晾干后備用。
所述的用于潛育化土壤的復合改良劑中，所述發酵菌劑具體為有機物料腐熟劑，為北京世紀阿姆斯生物技術有限公司生產。
所述的用于潛育化土壤的復合改良劑中，所述粉煤灰的pH值為9-10。
本發明采用的另一技術方案為：
上述任一復合改良劑在改良潛育化土壤中的應用。
所述的復合改良劑在改良潛育化土壤中的應用中，在土壤翻耕前灌淺水層，將所述復合改良劑均勻撒施在土壤表面，然后耕耙均勻，栽插水稻。
所述的復合改良劑在改良潛育化土壤中的應用中，在水稻插秧前不少于兩周撒施所述復合改良劑。
所述的復合改良劑在改良潛育化土壤中的應用中，所述復合改良劑的施用量為3.0-6.0t/hm2，試驗稻田土壤優選為4.5t/hm2。
所述的復合改良劑在改良潛育化土壤中的應用中，所述潛育化土壤為潛育化稻田土壤。
本發明技術方案，具有如下優點：
本發明提供的用于潛育化土壤的復合改良劑，通過將生石灰、粉煤灰、發酵腐熟的牛糞和發酵腐熟的油菜籽枯餅按比例混合制得復合改良劑，發酵腐熟的牛糞和發酵腐熟的油菜籽枯餅保留了牛糞和油菜籽枯餅自身的養分，為水稻生長提供了所需的養分，生石灰和粉煤灰的加入能明顯提高土壤pH值，減輕土壤酸化程度，本申請復合改良劑的四種成分相互配合使土壤的理化性質得到顯著改善，增加了土壤的孔隙度，提高了土壤的通透性，降低土壤容重，使得土壤氣相的百分率得到提高，土壤固相的百分率相應降低，明顯改善了土壤結構，提高了土壤保水保肥性能。
另外，在土壤的上述理化性質得以改善的同時，四種原料協同作用降低了土壤還原性物質含量，提高了氧化還原電位，減輕了土壤中Fe2+等離子的毒害作用，有效地活化了土壤養分，促進土壤養分釋放和作物對養分的吸收利用。實驗表明，施用改良劑處理的土壤其堿解氮、有效磷及速效鉀含量均得到了顯著提升，從而能有效促進水稻根系及地上部的生長，最終達到提高水稻產量的目的。
綜上所述，施用本申請的復合改良劑可以明顯改善土壤質量，提高土壤速效養分含量，從而促進水稻生長發育并提高水稻產量。
下述以實施例1的試驗組和對照組為例證明本發明的復合改良劑的技術效果。
(1)改良條件：
試驗地位于江西省南昌市進賢縣三里鄉三里村，地處鄱陽湖沿岸，屬亞熱帶季風氣候，年均降水量為1600mm，其中近一半雨量集中在夏季，年平均氣溫17.5℃左右，≥10℃積溫5525.6℃。試驗區土壤耕層潛育化明顯，試驗開始前的土壤還原物質總量為5.69cmol/kg，pH為5.26，土壤有機質24.21g/kg，全氮1.405g/kg，堿解氮133.2mg/kg，有效磷15.3mg/kg，速效鉀104.8mg/kg。
試驗從2012開始，連續進行三年，到2014年結束，種植制度為一季晚稻，品種為黃花占。
(2)試驗組和對照組：
試驗組：在水稻插秧前兩周灌淺水層，將復合改良劑均勻撒施在土壤表面，耙耕均勻。復合改良劑組分為生石灰8份；粉煤灰23份，粉煤灰的pH值為9-10；發酵腐熟的牛糞57份；發酵腐熟的油菜籽枯餅12份，四種組分混合均勻，制成復合改良劑。復合改良劑施用量為4.5t/hm2。施肥量為純N 225kg/hm2，P2O5 112.5kg/hm2，K2O 225kg/hm2；氮肥、磷肥、鉀肥種類分別為尿素(含N 46％)、鈣鎂磷肥(含P2O5 12％)、氯化鉀(含K2O60％)；其中氮肥50％作基肥、25％作分蘗肥、25％作穗肥，鉀肥50％作分蘗肥、50％作穗肥，磷肥全部做基肥。在水稻插秧前1天或當天施基肥，然后耕耙均勻，栽插水稻；追肥隨水稻生長期施用。
所述發酵腐熟的牛糞的制備方法如下：
將鮮牛糞、谷糠和尿素按重量比為673:320:7混合均勻，然后添加混合物總重量0.5％的有機物料腐熟劑，再調節水分含量為55％，堆置發酵，每間隔2-3天翻堆一次，15-20天后腐熟，晾干后備用。牛糞(鮮基)養分含量為含N 0.40％、P2O5 0.10％、K2O 0.23％。
所述發酵腐熟的油菜籽枯餅的制備方法如下：
將油菜籽枯餅和谷糠按重量比為780:220混合均勻，然后添加混合物總重量0.5％的有機物料腐熟劑，再調節水分含量為55％，堆置發酵，每間隔2-3天翻堆一次，15-20天后腐熟，晾干后備用。油菜籽枯餅養分含量為含N 5.10％、P2O5 0.85％、K2O 1.11％。
對照組：施肥量為純N 225kg/hm2，P2O5 112.5kg/hm2，K2O 225kg/hm2；氮肥、磷肥、鉀肥種類分別為尿素(含N 46％)、鈣鎂磷肥(含P2O5 12％)、氯化鉀(含K2O 60％)；其中氮肥50％作基肥、25％作分蘗肥、25％作穗肥，鉀肥50％作分蘗肥、50％作穗肥，磷肥全部做基肥。在水稻插秧前1天或當天施基肥，然后耕耙均勻，栽插水稻；追肥隨水稻生長期施用。
(3)施用效果對比：在水稻生育期觀察記載，成熟期測產，連續實施三年，三年后取土樣測定相關指標。具體實驗結果如下：
表1不同處理對水稻產量的影響(t/hm2)
表2不同處理的土壤物理性狀分析
表3不同處理的土壤水穩性團聚體分級(％)
表4不同處理對土壤化學性狀的影響
表1-4中同一列不同字母表示統計學檢驗具有顯著差異，如果標注相同字母則表示差異不顯著。
從表1可以看出，施用復合改良劑能明顯促進水稻增產，和對照組相比，2012-2014年施用復合改良劑處理籽粒增產率分別為13.4％、17.6％、19.1％，秸稈增產率分別為16.5％、22.2％、25.9％，生物量增產率分別為14.8％、19.7％、22.2％，增產效果明顯，而且隨著施用年限增加增產率遞增，說明施用復合改良劑增產效果明顯，而且具有累積效應。
從表2可以看出，施用復合改良劑能顯著增加土壤孔隙度(增加8.94％)，同時能改善土壤的三相比，明顯降低土壤固相百分率(降低8.24％)，并大大提高土壤氣相百分率(提高37.2％)，施用復合改良劑能顯著降低土壤容重(降低9.76％)。可見，施用復合改良劑能顯著改善土壤的物理性質，提高土壤透氣性和改善土壤供水保水保肥等性能。
另外，從表3的團聚體分級結果可以看出，施用復合改良劑能明顯提高土壤大團聚體的含量，其中對粒徑大于2mm和1-2mm粒徑團聚體影響最大，分別提高17.2％和23.6％，同時施用復合改良劑顯著降低小團聚體含量，0.106-0.25mm及小于0.106mm粒徑團聚體含量分別降低20.5％和23.2％，大團聚體增加和小團聚體減少能明顯改良土壤的物理結構，改善土壤的保水保肥性能，對作物的生長具有重要影響。可見，施用復合改良劑對土壤結構等物理性質的改良效果非常明顯。
從表4的土壤化學性狀分析結果可以看出，施用復合改良劑能明顯提高土壤pH值(提高0.54個單位)，減輕土壤酸化程度；能顯著提高土壤氧化還原電位(提高26.5％)，降低土壤還原性物質總量(降低19.7％)，從而減輕Fe2+等還原性離子的毒害作用并促進土壤養分釋放；和對照組相比，施用改良劑處理的土壤堿解氮、有效磷及速效鉀含量分別提升12.57mg/kg(9.14％)、2.22mg/kg(13.1％)、19.00mg/kg(17.5％)，可見，施用復合改良劑及能顯著提高土壤速效養分含量，有利于促進作物對養分的吸收。
綜上，在潛育化稻田土壤上施用本發明的復合改良劑，能顯著增加土壤孔隙度，改善土壤的三相比，降低土壤容重，改善土壤團聚體結構，提高土壤透氣性和改善土壤供水保水保肥等性能；能明顯提高土壤pH值，減輕土壤酸化程度，顯著提高土壤氧化還原電位，降低土壤還原性物質總量，減輕Fe2+等還原性離子的毒害作用，提高土壤堿解氮、有效磷及速效鉀含量。可見，施用本發明的復合改良劑能明顯改善土壤的理化性狀，降低土壤毒害作用，促進土壤養分釋放，促進作物對養分的吸收并達到增產的目的。
具體實施方式
實施例1
一種用于潛育化土壤的復合改良劑，包括如下重量份的組分：
生石灰8份；粉煤灰23份；發酵腐熟的牛糞57份；發酵腐熟的油菜籽枯餅12份。四種組分混合均勻，制成復合改良劑。
所述發酵腐熟的牛糞的制備方法如下：
將鮮牛糞、谷糠和尿素按重量比為673:320:7混合均勻，然后添加混合物總重量0.5％的有機物料腐熟劑，再調節水分含量為55％，堆置發酵，每間隔2-3天翻堆一次，15-20天后腐熟，晾干后備用。牛糞(鮮基)養分含量為含N 0.40％、P2O5 0.10％、K2O 0.23％。
所述發酵腐熟的油菜籽枯餅的制備方法如下：
將油菜籽枯餅和谷糠按重量比為780:220混合均勻，然后添加混合物總重量0.5％的有機物料腐熟劑，再調節水分含量為55％，堆置發酵，每間隔2-3天翻堆一次，15-20天后腐熟，晾干后備用。油菜籽枯餅養分含量為含N 5.10％、P2O5 0.85％、K2O 1.11％。
上述的復合改良劑用于改良潛育化土壤時的使用方法為，在水稻插秧前兩周灌淺水層，將所述復合改良劑均勻撒施在土壤表面，然后耕耙均勻。復合改良劑施用量為4.5t/hm2。
實施例2
一種用于潛育化土壤的復合改良劑，包括如下重量份的組分：
生石灰5份；粉煤灰30份；發酵腐熟的牛糞50份；發酵腐熟的油菜籽枯餅15份。四種組分混合均勻，制成復合改良劑。
所述發酵腐熟的牛糞的制備方法如下：
將鮮牛糞、谷糠和尿素按重量比為645:350:5混合均勻，然后添加混合物總重量0.5％的有機物料腐熟劑，再調節水分含量為55％，堆置發酵，每間隔2-3天翻堆一次，15-20天后腐熟，晾干后備用。牛糞(鮮基)養分含量為含N 0.44％、P2O5 0.13％、K2O 0.28％。
所述發酵腐熟的油菜籽枯餅的制備方法如下：
將油菜籽枯餅和谷糠按重量比為750:250混合均勻，然后添加混合物總重量0.5％的有機物料腐熟劑，再調節水分含量為55％，堆置發酵，每間隔2-3天翻堆一次，15-20天后腐熟，晾干后備用。油菜籽枯餅養分含量為含N 5.18％、P2O5 0.89％、K2O 1.06％。
上述的復合改良劑用于改良潛育化土壤時的使用方法為，在水稻插秧前兩周灌淺水層，將所述復合改良劑均勻撒施在土壤表面，然后耕耙均勻。復合改良劑施用量為3.0t/hm2。
將本實施例的復合改良劑應用于改良潛育化稻田土壤，連續實施三年，每年水稻成熟期測產，三年后取土樣測定相關指標。具體實驗結果如下：
表5不同處理對水稻產量的影響(t/hm2)
表6土壤物理性狀分析
表7土壤水穩性團聚體分級(％)
表8不同處理對土壤化學性狀的影響
表5-8中同一列不同字母表示統計學檢驗具有顯著差異，如果標注相同字母則表示差異不顯著。
從表5可以看出，施用復合改良劑能明顯促進水稻增產，和對照組相比，2012-2014年施用復合改良劑處理籽粒增產率分別為10.5％、12.2％、13.9％，秸稈增產率分別為11.2％、12.1％、17.0％，生物量增產率分別為10.8％、12.2％、15.4％，增產效果明顯，而且隨著施用年限增加增產率遞增，說明施用復合改良劑增產效果明顯，而且具有累積效應。
從表6可以看出，施用復合改良劑能顯著增加土壤孔隙度(增加6.24％)，同時能改善土壤的三相比，明顯降低土壤固相百分率(降低5.08％)，并大大提高土壤氣相百分率(提高14.7％)，施用復合改良劑能顯著降低土壤容重(降低5.69％)。可見，施用復合改良劑能顯著改善土壤的物理性質，提高土壤透氣性和改善土壤供水保水保肥等性能。
另外，從表7的團聚體分級結果可以看出，施用復合改良劑能明顯提高土壤大團聚體的含量，其中對粒徑大于2mm和1-2mm粒徑團聚體影響最大，分別提高11.3％和10.9％，同時施用復合改良劑顯著降低小團聚體含量，0.106-0.25mm及小于0.106mm粒徑團聚體含量分別降低14.6％和15.3％，大團聚體增加和小團聚體減少能明顯改良土壤的物理結構，改善土壤的保水保肥性能，對作物的生長具有重要影響。可見，施用復合改良劑對土壤結構等物理性質的改良效果非常明顯。
從表8的土壤化學性狀分析結果可以看出，施用復合改良劑能明顯提高土壤pH值(提高0.57個單位)，減輕土壤酸化程度；能顯著提高土壤氧化還原電位(提高23.6％)，降低土壤還原性物質總量(降低14.8％)，從而減輕Fe2+等還原性離子的毒害作用并促進土壤養分釋放；和對照組相比，施用改良劑處理的土壤堿解氮、有效磷及速效鉀含量分別提升14.63mg/kg(10.6％)、1.89mg/kg(11.2％)、15.70mg/kg(14.4％)，可見，施用復合改良劑及能顯著提高土壤速效養分含量，有利于促進作物對養分的吸收。
實施例3
一種用于潛育化土壤的復合改良劑，包括如下重量份的組分：
生石灰10份；粉煤灰20份；發酵腐熟的牛糞60份；發酵腐熟的油菜籽枯餅10份。四種組分混合均勻，制成復合改良劑。
所述發酵腐熟的牛糞的制備方法如下：
將鮮牛糞、谷糠和尿素按重量比為690:300:10混合均勻，然后添加混合物總重量0.5％的有機物料腐熟劑，再調節水分含量為55％，堆置發酵，每間隔2-3天翻堆一次，15-20天后腐熟，晾干后備用。牛糞(鮮基)養分含量為含N 0.35％、P2O5 0.09％、K2O 0.19％。
所述發酵腐熟的油菜籽枯餅的制備方法如下：
將油菜籽枯餅和谷糠按重量比為800:200混合均勻，然后添加混合物總重量0.5％的有機物料腐熟劑，再調節水分含量為55％，堆置發酵，每間隔2-3天翻堆一次，15-20天后腐熟，晾干后備用。油菜籽枯餅養分含量為含N 4.92％、P2O5 0.76％、K2O 0.99％。
上述的復合改良劑用于改良潛育化土壤時的使用方法為，在水稻插秧前兩周灌淺水層，將所述復合改良劑均勻撒施在土壤表面，然后耕耙均勻。復合改良劑施用量為6.0t/hm2。
將本實施例的復合改良劑應用于改良潛育化稻田土壤，連續實施三年，每年水稻成熟期測產，三年后取土樣測定相關指標。具體實驗結果如下：
表9不同處理對水稻產量的影響(t/hm2)
表10土壤物理性狀分析
表11不同處理的土壤水穩性團聚體分級(％)
表12不同處理對土壤化學性狀的影響
表9-12中同一列不同字母表示統計學檢驗具有顯著差異，如果標注相同字母則表示差異不顯著。
從表9可以看出，施用復合改良劑能明顯促進水稻增產，和對照組相比，2012-2014年施用復合改良劑處理籽粒增產率分別為12.0％、14.8％、15.6％，秸稈增產率分別為13.7％、15.9％、19.3％，生物量增產率分別為12.8％、15.3％、17.4％，增產效果明顯，而且隨著施用年限增加增產率遞增，說明施用復合改良劑增產效果明顯，而且具有累積效應。
從表10可以看出，施用復合改良劑能顯著增加土壤孔隙度(增加7.34％)，同時能改善土壤的三相比，明顯降低土壤固相百分率(降低7.58％)，并大大提高土壤氣相百分率(提高34.1％)，施用復合改良劑能顯著降低土壤容重(降低7.32％)。可見，施用復合改良劑能顯著改善土壤的物理性質，提高土壤透氣性和改善土壤供水保水保肥等性能。
另外，從表11的團聚體分級結果可以看出，施用復合改良劑能明顯提高土壤大團聚體的含量，其中對粒徑大于2mm和1-2mm粒徑團聚體影響最大，分別提高14.8％和15.5％，同時施用復合改良劑顯著降低小團聚體含量，0.106-0.25mm及小于0.106mm粒徑團聚體含量分別降低8.61％和25.4％，大團聚體增加和小團聚體減少能明顯改良土壤的物理結構，改善土壤的保水保肥性能，對作物的生長具有重要影響。可見，施用復合改良劑對土壤結構等物理性質的改良效果非常明顯。
從表12的土壤化學性狀分析結果可以看出，施用復合改良劑能明顯提高土壤pH值(提高0.35個單位)，減輕土壤酸化程度；能顯著提高土壤氧化還原電位(提高17.5％)，降低土壤還原性物質總量(降低13.3％)，從而減輕Fe2+等還原性離子的毒害作用并促進土壤養分釋放；和對照組相比，施用改良劑處理的土壤堿解氮、有效磷及速效鉀含量分別提升10.80mg/kg(7.85％)、1.76mg/kg(10.4％)、14.80mg/kg(13.6％)，可見，施用復合改良劑及能顯著提高土壤速效養分含量，有利于促進作物對養分的吸收。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。