CN104761416A - 一种能改良盐碱土的生化调理剂及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能改良盐碱土的生化调理剂及其制作方法，属于肥料生产领域。本发明把羊粪、糠醛渣粉碎、发酵加功能菌，烘干、分筛得生物改良剂。把硫酸铵、脱硫石膏、腐植酸，粉碎、烘干、分筛得化学改良剂，将生物改良剂和化学改良剂分装后得了生化调理剂。本发明采用生物、化学相结合，施后能显著降低盐碱土的全盐量、pH值和碱化度，提高土壤有机质含量、培肥地力，改善土壤水、肥、气、热理化性状，从而使盐碱地“盐、碱、痩、死、板、冷”不良特性得以改良，具有养分含量高，有机质含量 25≥%，有益菌 ≥1亿个/克，氮、磷、钾总养分 9≥%。改良效果显著，成本低，使用时只需播前做种肥或基肥一次性施入，省工省时，不污染环境。

Description

一种能改良盐碱土的生化调理剂及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种肥料及其制作方法，具体说涉及一种能改良盐碱土的生化调理剂及其制作方法，属于肥料生产领域。

背景技术

盐碱土资源是重要的中低产田土壤资源之一，开发、改良盐碱土对于保护人类环境、促进国土综合治理，保障国家粮食安全具有十分重要的现实意义。

河套灌区是全国著名的一首制灌区、由于气候、自然和人为因素综合作用的结果，人为因素主要是大水漫灌，有灌无排，排灌不配套，致使该地区盐碱化程度高，中低产田比例大，成为农业生产主要的障碍因素。据调查，巴彦淖尔市盐碱地总面积358.21万亩，近一半的耕地发生盐碱化、其中原生盐化型、次生盐化型和各种碱化型分布分别占总面积的52%、40%和8%。而且盐碱地大部分分布在地势平坦、土层深厚、靠近黄河、总干渠、干渠两侧的地势低凹地区。

近年来国家加大资金投入力度，开展大规模中低田改造，土地整理，农业综合开发和高标准粮田建设，采取以水利为中心的综合治理措施，排灌配套，渠道衬砌，节水灌溉，平地缩地，降低地下水位，这是治理盐碱土的治本之策，采取以水利为中心的治理措施，使全市盐碱土耕地面积逐年加重的趋势达到有效遏制。

河套地区的盐碱土中的可溶性盐主要包括钠（Na⁺）钙（Ca²⁺）镁（Mg^2﹢）钾（K⁺）等的硫酸盐、氯化物、碳酸盐和重碳酸盐、大多数可溶盐灌水后随水淋溶，从排干排出，而Na⁺和土壤胶体结合，无法随灌水排出，还需采取生物的、化学的综合改良措施，才能得到有效改良和治理。

巴彦淖尔市有大型发电厂、糠醛厂和大型养殖场、发电厂的副产品脱硫石膏、糠醛厂的副产品糠醛渣，大型养殖场的羊粪如不及时处理，对当地的生态环境会造成很大的负面影响。脱硫石膏、糠醛渣、羊粪是盐碱土改良生化调理剂很好的原料，变废为宝，充分利用当地资源生产一种能够改良盐碱土的生化调理剂，既能为作物生长提供养分，又能改良盐碱土，还可解决工农业副产品对环境造成的污染，是一项一举多得，利国利民的好事。根据五原县农业技术推广中心三年的田间试验示范，施用盐碱土改良生化调理剂，可以迅速降低土壤的全盐量，PH值和碱化度，改善土壤的理化性状，大幅度提高作物的保苗率，从而提高作物的产量和品质，其改良原理是：利用阳离子、有机酸螯合物的融合增溶作用，提高土壤中caso₄、caco₃的溶解度，激活土壤中被固化的ca²⁺，被激活的ca²⁺通过离子交换作用大量置换与土壤胶体吸附的Na^﹢，被置换出来的Na^﹢与负价的官能团结合成溶于水的融合物，随灌水进入耕层以下或者被作物吸引。

中国专利公开号CN10162 4523A，公开日2010年1月13日的发明专利公开了一种盐碱土壤改良剂，其主要成分为硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸镁，在碱土和碱化土上施用，通过离子代换把土壤胶体吸附的Na⁺置换出来，形成Na₂SO4，随水排出，降低土壤碱性能起到一定的作用，某种程度上又增加了土壤中的含盐量，在河套灌区该种盐碱土壤改良剂就不适用，因为河套地区的盐碱土是由Ca²⁺、Mg²⁺、Na+、K⁺和SO4^2-、CI^-、CO3^2-、HCO3^-形成的盐土，盐化土和碱土、碱化土，而且河套地区的盐碱土改良必要条件是在农田建设，排灌配套的基础上，采用农业、生物、化学综合改良措施才能标本兼治，起到有效的治理和改良效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种能改良盐碱土的生化调理剂及其制作方法，该生化调理剂有机质含量高，具有疏松土壤、培肥地力，促进土壤团粒结构的形成，改善土壤理性状，破除板结。

为有效改良河套地区的盐碱土，本发明的第一个目的是提供一种能改良盐碱土生化调理剂，该种生化调理剂有机质含量高，具有疏松土壤、培肥地力，促进土壤团粒结构的形成，改善土壤理性状，破除板结。阻断土壤毛管上升水，防止土壤返盐。养分齐全，为作物生长提供营养，添加CaSO4，水解后，Ca²⁺置换被土壤胶体吸附的Na⁺，生成Na₂SO4，随灌水排出农田，可有效的降低土壤碱化度和PH值，尤其是加入了功能菌，能活化释放出被土壤固定的磷和钾，提高肥料的利用率，同时有益菌在作物根系周围大量繁殖形成有益菌群，以菌克菌，可有效提高作物的抵抗力和免疫力，抑制土传病害。

技术解决方案：

一种能改良盐碱土的生化调理剂，该生化调理剂的组分及其重量份比例为：羊粪25-30%、糠醛渣5-10%、腐植酸10-15%、硫酸铵30-35%、脱硫石膏15-20%、发酵菌0.1‰、功能菌1-2‰。

所述功能菌为胶冻样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌。

所述硫酸铵的含氮量≥21%，羊粪有机质含量≥25%，糠醛渣有机质含量≥40%，脱硫石膏含硫酸钙≥80%。

一种能改良盐碱土的生化调理剂的制备方法如下：

（1）分别将羊粪、糠醛渣粉碎，过40目筛，除去羊粪及糠醛渣中难以粉碎的杂质。

（2）按重量份取25-30%分筛后的羊粪加入分筛后5-10%的糠醛渣中，加入发酵菌0.1‰，然后充分搅拌，且保持水分在40-50%。

（3）将上述搅拌后的物料堆积在发酵槽内加温发酵10-20天，期间当温度升至60℃时进行翻刨，以利于充分发酵。翻刨后继续发酵，直到物料颜色均为灰褐色且酱香味的时候，物料发酵成熟。

（4）物料发酵成熟后，将经过发酵的物料烘干、粉碎后加入1-2‰的功能菌进行扩培，扩培3-5天后再进行制粒、抛光、烘干、分筛后制得生物改良剂。

（5）将脱硫石膏粉碎、过40目筛，加入30-35%硫酸铵，10-15%腐植酸，充分搅拌混匀，且水分保持在2%，再进行制粒、抛光、烘干、分筛后便制得化学改良剂。

（6）然后将生物改良剂和化学改良剂分袋包装，使用时将生物改良剂和化学改良剂按2:3比例充分混合后，便制得了改良盐碱土的生化调理剂，随配随用，做基肥和种肥施用，亩施用量50-75公斤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、治表与治本相结合，治表是该生化调理剂含有大量羊粪、糠醛渣、腐植酸、这些有机肥在土壤中分解时产生大量的有机酸，酸碱中和可以明显降低土壤的PH值。

2、治本的一面是盐碱地在河套地区不施或很少施用有机肥料，该生化调理剂含有25-30%的羊粪、5-10%糠醛渣、10-15%的腐植酸，这些有机物质在分解过程中产生腐殖质，腐殖质是胶体物质，可以把分散的土粒粘合在一起，形成团粒结构，改善土壤通透性，破除板结，增强土壤保水、保肥能力，有利于土壤盐分的淋洗。同时有机物施入土壤中，形成一个隔离层，阻隔土壤毛管上升水，防止返盐。

3、生化调理剂中含有10-15%的腐植酸，腐植酸在土壤中可以和Na⁺结合生成腐植酸钠、腐植酸钠可以被作物吸收，从而从根本上降低了土壤碱化度和PH值，腐植酸是碱化土改良剂，也是一种胶体物质，能够促进土壤团粒结构的形成。

4、生化调理剂添加脱硫石膏（磷石膏）、硫酸钙中的ca²⁺可以置换被土壤胶体吸附的Na⁺，形成硫酸钠，硫酸钠可以随灌水淋溶，排出农田，从而从根本上降低了土壤的碱化度。石膏也是碱化土改良剂。

5、生化调理剂中含有活性胶冻样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，这些有益菌在有机物（羊粪、糠醛渣、腐植酸）营养下，在土壤中大量繁殖、生长、并产生有机酸、荚膜多糖等代谢物，破坏土壤硅铝酸盐的晶状结构，难溶性的磷化合物，分解释放出磷钾元素及钙、镁、硫、铁、锌、铜、锰等中微量元素，对土壤残存的磷和钾的转化率提高5-10%。功能菌所溢出的胞外多糖是土壤团粒结构的粘合剂，能够疏松土壤，破除板结，增强土壤团粒结构，提高保水保肥能力，从而有利于盐碱地的改良。

6、生化调理剂中含有硫酸铵、硫酸铵是生理酸性肥料，水解后MH₄ ⁺被作物吸收，SO4^2-和Ca²⁺结合生成硫酸钙，可以随灌水淋洗，不会造成土壤全盐含量的增加。

2012-2014年五原县农技推广中心曾在巴彦淖尔市五原县复兴镇民生村三恒太圪卜万亩盐碱滩进行盐碱土生化调理剂改良盐碱地对比试验，示范区面积30亩，试验结果表明，亩施用盐碱土生化调理剂75公斤，连续施用三年，使不同程度的盐碱土得到改良，pH值降低了3.7-4.6%，碱化度降低了17.3-23.1%，耕层盐分减少4.8-42.9%，不同盐碱程度地出苗、保苗率提高25-75%，将不抓苗和保苗率为50%以下的低产田变为保苗率达90%以上的高产田。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进行详细的描述：

制备100kg生物改良剂原料的重量份比为：             

羊  粪                    67.75

糠醛渣                    17.5

发酵菌                    0.01

功能菌                    0.15

水                        14.59

制备100kg化学改良剂原料的重量份比为：

腐殖酸                    24

硫酸铵                    50

脱硫石膏                 25

水                         1

制备方法如下：

（1）按上述重量提取羊粪，将羊粪粉碎，分筛（过40目筛）除去羊粪中难以粉碎的杂质。

（2）按重量提取糠醛渣，将糠醛渣粉碎，分筛（过40目筛）除去糠醛渣中难以粉碎的杂质。

（3）将分筛后的羊粪、糠醛渣混匀，再加入0.1‰的发酵菌（发酵类的丝状菌），然后充分搅拌，且保持水分在40-45%。

（4）将上述搅拌后的物料堆积发酵10-20天，期间当温度升至60℃时进行翻刨，每天翻刨一次，以利于充分发酵，直至物料颜色均为灰褐色，松散且散发出酱香味的时候物料发酵成熟，陈化10天，这个阶段是合成腐植酸阶段，不用翻刨。

（5）物料发酵成熟后，将经过发酵的物料进行粉碎后过40目筛，加入1-2‰的功能菌（胶冻样芽孢杆菌和枯草芽孢的混合物）进行扩陪，扩陪3-5天后便制得了粉状生物改良剂，再将粉状生物改良剂进行筛分、制粒、磨圆、烘干（＜60℃≤温度≤100℃）制成颗粒状生物改良剂。

（6）按重量提取石膏15-20%，将石膏粉碎、分筛（过40目筛）除去石膏中难以粉碎的杂质。

（7）按重量提取硫酸铵30-35%,将硫酸铵粉碎、分筛（过40目筛）除去硫酸铵中结块。

（8）将粉碎后的石膏、硫酸铵按上述比例混匀再加入10-15%的腐植酸，充分搅拌且保持水分在2%。

（9）再将粉状物料进行制粒、磨圆、烘干（＜60℃≤温度≤100℃）制成颗粒状的盐碱土改良化学制剂。

（10）将生物改良剂和化学改良制剂分别包装，存放在阴凉干燥的地方，施用时将两种改良剂按重量2:3比例充分混匀便制得了盐碱土改良生化调理剂，做种肥和基肥施用，随配随用，做基肥和种肥施用，亩施用量50-75公斤。

所述发酵菌采用发酵力强的丝状真菌或酵母菌。

所述功能菌为枯草芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌

上述一种能改良盐碱土的生化调理剂组成成分及作用说明如下：

羊粪是天然绿色肥料，羊粪中有机质含量24-27%、氮0.7-0.8%、磷0.45-0.6%、钾0.4-0.5%。羊粪含有有机质比其它人畜禽类多，粪质较细、肥分浓厚，羊粪发热介于马粪与牛粪之间，属于热性肥料，通过适当加工就可以成为非常好的有机肥料。

1、改良盐碱土的生化调理剂中含有25-30%的羊粪，羊粪经微生物分解、转化成腐殖质，能提高土壤的缓冲能力，并可和Na₂co₃作用形成腐植酸钠，降低了土壤的碱性。腐殖酸钠还能刺激作物生长，增强抗盐能力，腐殖质可以促进土壤团粒结构形成，从而使土壤空隙度增加，透水性增强，有利于盐分淋洗，抑制返盐。有机质在分解过程中产生大量的有机酸，一方面可以中和土壤的碱性，另一方面可以加速养分的分解，促进速效养分转化，提高磷的有效性，又能使土壤中的钙活化，从而可以使盐碱地的“盐、碱、痩、死、板、冷”等不良特性得到改良，逐步变成高产稳产田。

2、盐碱土改良生化调理剂中含有10-15%腐植酸、腐植酸分子中含有各种官能团，主要是含氧的酸性官能团，包括芳香族和脂肪族结构上的羧基和酚羟基等。由于腐植酸本身是有机胶体，其内部不同直径大小的空洞可吸附一些有机和无机物质。由于腐植酸是具有亲Ca²⁺的特性，可以代换盐碱土中的交换性Na⁺，如腐殖酸钙是一种有机-无机胶体改良物质，具有中和土壤碱性，代换土壤胶体上的钠离子，消除苏打毒害作用。同时腐植酸可以提高土壤有机质含量，增加土壤肥力，一般来说、盐碱土的有机质含量小于0.5%,其不良的理化性状对农业生产来说十分不利。而施入腐植酸不仅可以降低盐碱土的pH、碱化度，还可以大大增加有机质含量，破除土壤板结，通气性差的性状，增强自我修复能力。

3、盐碱土改良生化调理剂中含有15-20 %的脱硫石膏，脱硫石膏是化学改良盐碱土的行之有效的措施。碱化土或碱土中含有苏打及代换性钠，致使碱性强，土粒分散，物理性质恶化，作物难以正常生长，改良这类土壤除了消除多余盐分外，主要应消除土壤胶体上过多的代换性钠和降低碱性，在盐碱土改良生化调理剂中添加脱硫石膏、脱硫石膏通过离子交换及化学作用，降低了交换性钠的饱和度和土壤的碱性，从而改良土壤的理化性状，从而得到改良和提高土壤肥力的目的。

4、盐碱土改良生化调理剂中含有30-35%的硫酸铵，硫酸铵是生理酸性肥料，盐碱土改良生化调理剂施入土壤后，硫酸铵很快在土壤溶液中溶解，并解离成铵离子（NH₄ ^-）和硫酸根（so₄ ^2-），二者均可被作物根系吸收，因为作物对各种营养元素有选择性吸收的特性，吸收NH₄ ⁺多于SO4^2-,因此最后在土壤中残余较多的SO₄ ^2-并与H⁺结合，使土壤变酸，酸碱中和可以降低土壤的pH值。

5、盐碱土改良生化调理剂中富含高活性胶冻样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌，高效活性胶冻样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌可以在土壤中繁殖生长，并产生有机酸，荚膜多糖等代谢产物，破坏硅铝酸盐的晶状结构，难溶性磷钾化合物等，分解释放出磷钾元素及钙、硫、镁、铁、锌、钼、锰等中微量元素，即提高了土壤肥力，又降低了土壤pH值，加速淋盐，抑制返盐，降低土壤表层盐分含量。

6、盐碱土改良生化调理剂中含有5-10%的糠醛渣，糠醛渣是一种呈酸性生物质，有机质含量40%，N＋P2O5＋K2O含量分别为3.4-2.8-1.9，pH值为2，是一种高效有机肥和良好的土壤调节剂。在盐碱土改良生化调理剂中添加一定比例的糠醛渣，能使分散的土壤颗粒聚集到一起，形成团粒状，从而改善土壤结构，降低土壤pH值，增加土壤中的有机质。不仅为农作物副产品资源利用提供技术支撑，而且可修复改良盐碱土，实现工农业经济循环发展。

试验条件及结果：

1、试验地点：项目区位于五原县复兴镇民生村三恒太圪卜，万亩盐碱改良示范区，国家农业综合开发进行渠、沟、路林田配套，种植的作物主要是耐盐碱能力强的向日葵。

2、试验设计：试验设3个处理。考虑到盐碱化土壤分布的插花性和复杂性，试验采用大区试验，小区面积4.5——7.6亩，正中间留出6米宽的对照区。种植作物向日葵，种植方向东西向。试验处理如下：

①改良盐碱土生化调理剂50kg/666.7 m²

②改良盐碱土生化调理剂75 kg /666.7 m²

③对照（CK）二铵20 kg /666.7 m²＋尿素25kg/666.7 m²

3、改良前基本情况

土壤剖面采样测试结果

剖面土壤全盐含量0——5cm较高，分别为6.56g kg^-1、4.72g kg^-1、4.06g kg^-1，达到中度盐化土以上；5厘米以下土层盐化程度逐步减轻，说明土壤盐分积累具有较强的表聚性，作物苗期受土壤盐分危害程度较大。土壤pH值0～10cm土层在8.36～8.98之间，属于弱碱性至强碱性范围。0～10cm土层碱化度在20.04%～67.48%之间，达到中重度碱化土壤以上。说明项目区土壤改良前盐分和碱化双重危害都比较严重。

土壤浅层地下水矿化度测试结果

土壤浅层地下水矿化度很高，水质化学类型属HCO₃ ^1-+SO₄ ^2-+Cl^1- —Na⁺型，与土壤盐分类型相同。因此，调控地下水水质，防止返盐非常重要。见表（1）。

地下水8大离子及矿化度测试值表（1）

   4、结果分析

（1）不同处理对土壤全盐的影响

 通过连续三年的定点试验，结果表明：使用改良盐碱生化调理剂后，两个处理土壤全盐含量下降0.06 g/kg～1.3 g/kg，其中施用改良盐碱土生化调理剂75kg/666.7 m²,全盐量下降1.30g/kg，幅度最大达42.9%，说明改良盐碱土壤生化调理剂降低土壤含盐量的作用较强。（见表2）

全盐含量变化表（2）

（2）不同处理对土壤PH值的影响

施用改良盐碱土生化调理剂2个处理土壤PH值下降0.32-0.42，其中施用改良盐碱土生化调理剂75 kg/666.7 m²，土壤PH值下降0.42以上，说明盐碱土生化调理剂在降低土壤PH值的作用较强。（见表3）

pH值变化表（3）

（3）不同处理对土壤碱化度的影响

施用改良盐碱土生化调理剂2个处理，碱化度下降17.3—23.1%。其中，施用75kg/666.7 m²改良盐碱土壤生化调理剂降低碱化度的作用较强。（见表4）

碱化度变化表（4）

（4）不同处理对向日葵产量影响

从表4可以看出：施用改良盐碱土生化调理剂2个处理增产向日葵48.0kg/666.7 m²——129.4 kg/666.7 m²，增产率达40.4%——67.7%。进一步说明：改良盐碱化土壤生化调理剂不但能够降低全盐量、PH值和碱化度，而且增产作用显著。

不同处理土壤理化性状与产量变化（见表5）

不同处理土壤理化性状与产量变化（5）

5、结论：

（1）五原县项目区盐碱化灌淤土同时受到较高盐分和较高碱化度的双重危害，碱化度较高是主要限制因素，所以生化改良效果显著。

（2）当土壤全盐含量在4.06～6.56 g/kg、pH值在8.36～8.98、碱化度在20.04～67.48范围，施用改良盐碱土生化调理剂能不同程度地降低土壤全盐量、pH值和碱化度。

（3）在农业生产中大面积推广使用时，考虑到肥料成本和改良效果，亩推荐施用五原县润泽生物科技有限责任公司改良盐碱土生化调理剂75kg/666.7 m²。

Claims (5)

1.一种能改良盐碱土的生化调理剂，其特征在于，包括下列组分的其重量份比为：羊粪25-30%、糠醛渣5-10%、腐植酸10-15%、硫酸铵30-35%、脱硫石膏15-20%、发酵菌0.1‰、功能菌1-2‰。

2.根据权利要求1所述的一种能改良盐碱土的生化调理剂，其特征在于，所属发酵菌为发酵类的丝状菌或酵母菌。

3.根据权利要求1所述的一种能改良盐碱土的生化调理剂，其特征在于，所述功能菌为胶冻样芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌按重量份比1：1混合。

4.根据权利要求1所述的一种能改良盐碱土的生化调理剂，其特征在于，所属硫酸铵的含氮量≥21%、羊粪有机质含量≥25%、糠醛渣有机质含量≥40%、脱硫石膏含硫酸钙≥80%。

5.一种能改良盐碱土的生化调理剂的制作方法，其特征在于，按如下步骤进行：

（1）分别将羊粪、糠醛渣粉碎、分筛，过40目筛，除去羊粪中难以粉碎的杂质；

（2）按重量份取25-30%分筛后的羊粪加入分筛后5-10%的糠醛渣中，加入发酵菌0.1‰然后充分搅拌，且保持水分在40-45%；

（3）将步骤2）搅拌后的物料堆积在发酵槽内加温发酵10-20天，期间当温度升至60℃时进行翻刨，以利于充分发酵，翻刨后继续发酵，直到物料颜色均为灰褐色且酱香味的时候，物料发酵成熟；

（4）将步骤3）发酵成熟的物料烘干、粉碎，加入1-2‰功能菌进行扩培，扩培3-5天后再进行制粒、抛光、烘干、分筛后制得生物改良剂；

（5）将脱硫石膏粉碎，过40目筛，加入30-35%的硫酸铵，10-15%腐植酸，充分搅拌混匀，且水分保持在2%，再进行制粒、抛光、烘干、分筛后便制得化学改良剂；

（6）然后将生物改良剂和化学改良剂分袋包装，使用时将生物改良剂和化学改良剂按2:3比例充分混合后，便制得了改良盐碱土的生化调理剂，随配随用，做基肥和种肥施用，亩施用量50-75公斤。