CN105110926A - 一种提高土壤有机碳的土壤调理剂及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高土壤有机碳的土壤调理剂及制备方法，属于土壤调理剂制备与利用技术领域。土壤调理剂由下列质量比的组分组成：腐植酸22-35%，牛粪5-12%，烟末4-12%，草煤8-20%，过磷酸钙1-6%，尿素1-5%，硫酸钾2-6%，钙镁磷肥9-19%，硫酸锰0.5-2.5%，硫酸亚铁0.5-2.5%，硫酸锌1-4%，钼酸铵0.5-2.5%，硼酸3-7%，BFA菌剂1-3%，膨润土2-5%，上述各组分的总和为100%。本发明提供的提高土壤有机碳的土壤调理剂，以有机养分腐植酸为主，含有丰富的有机质,可有效增加土壤中有机质的含量，提高土壤有机碳库，维持土壤养分平衡，改善土壤微环境，刺激作物根系生长，提高作物品质与产量。

Description

一种提高土壤有机碳的土壤调理剂及其生产方法

技术领域

本发明属于土壤调理剂及其制备及应用技术领域，具体涉及一种能提高土壤有机碳库的腐植酸型土壤调理剂及其生产方法。

背景技术

土壤有机碳库(SOC)是土壤生物化学碳循环研究的主要内容,在组成上它包括植物、动物及微生物的遗体、排泄物、分泌物及其部分分解产物和土壤腐殖质。一方面土壤有机碳是土壤有机质的重要组成部分，是衡量土壤肥力的重要指标，也是影响土壤结构稳定性和土壤生产力的主要因素；另一方面，土壤有机碳是生物圈和大气碳循环的重要组成部分，土壤有机碳是土壤作为大气的源和汇，影响着大气中CO₂的浓度，与陆地碳循环之间存在复杂的相互反馈机制，是决定陆地生态系统碳平衡的主要因子。

土壤有机碳的平衡主要取决于土壤有机物料的输入和输出，一般来说，土壤有机碳的输入方式主要有动植物遗体的分解、土壤有机质的水解、根系分泌物、土壤微生物本身及其代谢产物等；土壤有机碳的输出方式主要为植物的吸收、土壤微生物和植物产生的呼吸作用。但在农业生产中，仅以收获植物的经济器官为主要目的，且在不断提高收获指数,碳量返回土壤少之又少,加上对土壤不断进行耕作，破坏了大量的稳定性有机碳，致使土壤的有机碳大量损失，严重影响了土壤的肥力和生产力，因此，补充土壤有机碳、培肥土壤，并建立起土壤有机碳库，已成为提高农业经济收入的前提。

农业生产中常通过施用化肥、有机肥及其他新型肥料来提高土壤有机碳，并试图建立土壤有机碳库，但长期施用化肥会破坏土壤团粒结构，导致土壤板结、土壤酸化，降低土壤微生物数量，影响土壤的可持续利用；虽然有机肥能有效改善土壤的理化性质，但不能及时满足植物生长所需的营养元素。因此，很难建立稳定的土壤有机碳库。

发明内容

本发明为了能提高土壤有机碳，并在土壤中建立起稳定可靠的有机碳库，提供一种腐植酸型土壤调理剂。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案完成：一种提高土壤有机碳的土壤调理剂，由下列质量比的组分组成：

腐植酸22-35％，牛粪5-12％，烟末4-12％，草煤8-20％，过磷酸钙1-6％，尿素1-5％，硫酸钾2-6％，钙镁磷肥9-19％，硫酸锰0.5-2.5％，硫酸亚铁0.5-2.5％，硫酸锌1-4％，钼酸铵0.5-2.5％，硼酸3-7％，BFA菌剂1-3％，膨润土2-5％，上述各组分的总和为100％。

所述草煤是云南省德宏州当地所产的煤，是低湿地带生长的植物残体经过长期的嫌气分解所形成的一种松软堆积物，含有木质素、纤维素、有机质。

所述烟末是烟厂中的残余烟杆、烟叶经粉碎得到的物质。

所述腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BFA菌粉、膨润土均为市购农用级产品。

本发明的另一个目的在于提供一种提高土壤有机碳的土壤调理剂的制备方法，经过下列步骤：

步骤(1)，按下列质量比的组分备料：

腐植酸22-35％，牛粪5-12％，烟末4-12％，草煤8-20％，过磷酸钙1-6％，尿素1-5％，硫酸钾2-6％，钙镁磷肥9-19％，硫酸锰0.5-2.5％，硫酸亚铁0.5-2.5％，硫酸锌1-4％，钼酸铵0.5-2.5％，硼酸3-7％，BFA菌剂1-3％，膨润土2-5％，上述各组分的总和为100；

步骤(2)，将步骤(1)中的牛粪、烟末、草煤混合均匀，得到预混物料；

步骤(3)，将步骤(1)中的腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BF菌粉、膨润土混合均匀后，加入到步骤(2)的预混物料中混合均匀后，自然发酵4-6天，得一次发酵物料；

步骤(4)，将步骤(3)得到的一次发酵物料进行筛分，筛上的大于2cm以上的物料用破碎机粉碎至小于2cm后，在发酵物含水率为55％-65％、碳氮比为24-30、pH值为7-8，堆料高度为100—150cm，环境温度为18℃以上的条件下，进行第二次发酵：当物料升温至50-60℃时翻堆，之后继续发酵，当物料再次超过65℃时，再次翻堆，同时将表面及底部物料翻入堆中，如此进行2-3次，直至物料无任何臭味，并有清淡的氨味和生物发酵后的芳香味，且堆内布满白色菌丝，碳氮比由发酵初期的24-30降到15-20，得到二次发酵物料；

步骤(5)，将步骤(4)得到的二次发酵物料经计量，包装后，得到适宜南方红壤的土壤改良剂。

本发明的土壤调理剂，其有机质含量≥15.0％、总氮≥2.0％、氧化钙≥10.0％、氧化镁≥3.0％、硫≥6.0％、水分含量≤15.0％，pH为6.0-8.5。

本发明的土壤调理剂，施用时的施肥量是：每亩500～1200kg。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

本发明提供的土壤调理剂以腐殖酸为主，并添加动植物遗体和植物生长所必需的各种化学元素后，使其含有大量的易氧化有机质、活性基团、交换性镁，在有效提高土壤有机碳含量的同时，有望建立起可靠稳定的土壤有机碳库，并具有以下优点：可改善土壤的水、气、热等环境因子,提高土壤对养分的吸收，增加土壤团粒聚合体的稳定性，改善土壤团粒结构，平衡土壤矿物质及养分，调节土壤pH，增强土壤中各种酶的活性，有效促进植物根系对养分的吸收，增加土壤微生物数量，促进微生物活动，维持土壤生物的多样性，促进土壤养分的循环和能量的流动，促进作物生长，改善与提高作物的品质和产量，全面提高耕地土壤品质，增加保育土壤肥力。在添加动植物残体和增加土壤有机质的同时，有效利用了废弃物。

本发明的原料来源广泛，方法易行，操作简便，通用性较强；配方合理、科学，使用方便，采用的原料均为固体，对原材料的依托性不强，产品为复混生产，因此无环境污染，易于推广生产。

本发明的土壤调理剂，连续4年在云南省德宏州瑞丽市柠檬产区进行试验，施用后第四年，土壤中的Ph较常规施肥增加0.82个单位、有机质含量是常规施肥的1.94倍、土壤容重比常规施肥减小0.45g/cm³、土壤孔隙度比常规施肥增加9.84％。

附图说明

图1为施用本发明土壤调理剂对土壤pH的影响图；

图2为施用本发明土壤调理剂对土壤有机质的影响图；

图3为施用本发明土壤调理剂对土壤容重的影响图；

图4为施用本发明土壤调理剂对土壤孔隙度的影响图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

实施例1

一种提高土壤有机碳的土壤调理剂的制备方法，经过下列步骤：

步骤(1)，按下列质量组分备料：

上述各组分的总和为100％；

步骤(2)，将步骤(1)中的牛粪、烟末、草煤一起混合均匀，得到预混物料；

步骤(3)，腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BF菌粉、膨润土混合均匀后，加入到步骤(2)得到的预混物料中混合均匀后，自然发酵4天，得一次发酵物料；

步骤(4)，将步骤(3)得到的一次发酵物料进行筛分，筛上的大于2cm以上的物料用破碎机粉碎至小于2cm后，在发酵物含水率为55％、碳氮比为24、pH值为7，堆料高度为100cm，环境温度为18℃以上的条件下，进行下列第二次发酵：当物料升温至50℃以上时翻堆，之后继续发酵，当物料再次超过65℃时，再次翻堆，同时将表面及底部物料翻入堆中，如此进行2次，直至物料无任何臭味，并有清淡的氨味和生物发酵后的芳香味，且堆内布满白色菌丝，碳氮比由发酵初期的24降到15，得到二次发酵物料；

步骤(5)，将步骤(4)得到的二次发酵物料经计量，包装后，得到适宜南方红壤的土壤改良剂。

实施例2

一种提高土壤有机碳的土壤调理剂的制备方法，经过下列步骤：

步骤(1)，按下列质量组分备料：

上述各组分的总和为100％；

步骤(2)，将步骤(1)中的牛粪、烟末、草煤一起混合均匀，得到预混物料；

步骤(3)，将步骤(1)中的腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BF菌剂、膨润土混合均匀，加入到步骤(2)的预混物料中混合均匀后，自然发酵6天，得一次发酵物料；

步骤(4)，将步骤(3)得到的一次发酵物料进行筛分，筛上的大于2cm以上的物料用破碎机粉碎至小于2cm后，在发酵物含水率为65％、碳氮比为30、pH值为8，堆料高度为150cm，环境温度为18℃以上的条件下，进行下列第二次发酵：当物料升温至60℃时翻堆，之后继续发酵，当物料再次超过65℃时，再次翻堆，同时将表面及底部物料翻入堆中，如此进行3次，直至物料无任何臭味，并有清淡的氨味和生物发酵后的芳香味，且堆内布满大量白色菌丝，碳氮比由发酵初期的30降到20，得到二次发酵物料；

步骤(5)，将步骤(4)得到的二次发酵物料经计量，包装后，得到适宜南方红壤的土壤改良剂。

实施例3

一种提高土壤有机碳的土壤调理剂的制备方法，经过下列步骤：

步骤(1)，按下列质量组分备料：

上述各组分的总和为100％；

步骤(2)，将步骤(1)中的牛粪、烟末、草煤一起混合均匀，得到预混物料；

步骤(3)，腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BF菌剂、膨润土混合均匀，加入到步骤(2)的预混物料中混合均匀后，自然发酵5天，得一次发酵物料；

步骤(4)，将步骤(3)得到的一次发酵物料进行筛分，筛上的大于2cm以上的物料用破碎机粉碎至小于2cm后，在发酵物含水率为56％、碳氮比为25、pH值为7，堆料高度为105cm，环境温度为18℃以上的条件下，进行下列第二次发酵：当物料升温至52℃时翻堆，之后继续发酵，当物料再次超过65℃时，再次翻堆，同时将表面及底部物料翻入堆中，如此进行2次，直至物料无任何臭味，并有清淡的氨味和生物发酵后的芳香味，且堆内布满白色菌丝，碳氮比由发酵初期的25降到15，得到二次发酵物料；

步骤(5)，将步骤(4)得到的二次发酵物料经计量，包装后，得到适宜南方红壤的土壤改良剂。

实施例4

一种提高土壤有机碳的土壤调理剂的制备方法，经过下列步骤：

步骤(1)，按下列质量组分备料：

上述各组分的总和为100％；

步骤(2)，将步骤(1)中的牛粪、烟末、草煤一起混合均匀，得到预混物料；

步骤(3)，腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BF菌剂、膨润土混合均匀，加入到步骤(2)的预混物料中混合均匀后，自然发酵4天，得一次发酵物料；

步骤(4)，将步骤(3)得到的一次发酵物料进行筛分，筛上的大于2cm以上的物料用破碎机粉碎至小于2cm后，在发酵物含水率为57％、碳氮比为26、pH值为8，堆料高度为110cm，环境温度为18℃以上的条件下，进行下列第二次发酵：当物料升温至54℃时翻堆，之后继续发酵，当物料再次超过65℃时，再次翻堆，同时将表面及底部物料翻入堆中，如此进行3次，直至物料无任何臭味，并有清淡的氨味和生物发酵后的芳香味，且堆内布满白色菌丝，碳氮比由发酵初期的26降到16，得到二次发酵物料；

步骤(5)，将步骤(4)得到的二次发酵物料经计量，包装后，得到适宜南方红壤的土壤改良剂。

实施例5

一种提高土壤有机碳的土壤调理剂的制备方法，经过下列步骤：

步骤(1)，按下列质量组分备料：

上述各组分的总和为100％；

步骤(2)，将步骤(1)中的牛粪、烟末、草煤一起混合均匀，得到预混物料；

步骤(3)，腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BF菌剂、膨润土混合均匀，加入到步骤(2)的预混物料中混合均匀后，自然发酵6天，得一次发酵物料；

步骤(4)，将步骤(3)得到的一次发酵物料进行筛分，筛上的大于2cm以上的物料用破碎机粉碎至小于2cm后，在发酵物含水率为58％、碳氮比为27、pH值为8，堆料高度为120cm，环境温度为18℃以上的条件下，进行下列第二次发酵：当物料升温至58℃时翻堆，之后继续发酵，当物料再次超过65℃时，再次翻堆，同时将表面及底部物料翻入堆中，如此进行3次，直至物料无任何臭味，并有清淡的氨味和生物发酵后的芳香味，且堆内布满白色菌丝，碳氮比由发酵初期的27降到17，得到二次发酵物料；

步骤(5)，将步骤(4)得到的二次发酵物料经计量，包装后，得到适宜南方红壤的土壤改良剂。

实施例6

一种提高土壤有机碳的土壤调理剂的制备方法，经过下列步骤：

步骤(1)，按下列质量组分备料：

上述各组分的总和为100％；

步骤(2)，将步骤(1)中的牛粪、烟末、草煤一起混合均匀，得到预混物料；

步骤(3)，腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BF菌剂、膨润土混合均匀，加入到步骤(2)的预混物料中混合均匀后，自然发酵6天，得一次发酵物料；

步骤(4)，将步骤(3)得到的一次发酵物料进行筛分，筛上的大于2cm以上的物料用破碎机粉碎至小于2cm后，在发酵物含水率为60％、碳氮比为28、pH值为7，堆料高度为130cm，环境温度为18℃以上的条件下，进行下列第二次发酵：当物料升温至59℃时翻堆，之后继续发酵，当物料再次超过65℃时，再次翻堆，同时将表面及底部物料翻入堆中，如此进行3次，直至物料无任何臭味，并有清淡的氨味和生物发酵后的芳香味，且堆内布满白色菌丝，碳氮比由发酵初期的28降到18，得到二次发酵物料；

步骤(5)，将步骤(4)得到的二次发酵物料经计量，包装后，得到适宜南方红壤的土壤改良剂。

实施例7

一种提高土壤有机碳的土壤调理剂的制备方法，经过下列步骤：

步骤(1)，按下列质量组分备料：

上述各组分的总和为100％；

步骤(2)，将步骤(1)中的牛粪、烟末、草煤一起混合均匀，得到预混物料；

步骤(3)，腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BF菌剂、膨润土混合均匀，加入到步骤(2)的预混物料中混合均匀后，自然发酵5天，得一次发酵物料；

步骤(4)，将步骤(3)得到的一次发酵物料进行筛分，筛上的大于2cm以上的物料用破碎机粉碎至小于2cm后，在发酵物含水率为62％、碳氮比为29、pH值为8，堆料高度为140cm，环境温度为18℃以上的条件下，进行下列第二次发酵：当物料升温至55℃时翻堆，之后继续发酵，当物料再次超过65℃时，再次翻堆，同时将表面及底部物料翻入堆中，如此进行2次，直至物料无任何臭味，并有清淡的氨味和生物发酵后的芳香味，且堆内布满白色菌丝，碳氮比由发酵初期的29降到19，得到二次发酵物料；

步骤(5)，将步骤(4)得到的二次发酵物料经计量，包装后，得到适宜南方红壤的土壤改良剂。

实施例8

一种提高土壤有机碳的土壤调理剂的制备方法，经过下列步骤：

步骤(1)，按下列质量组分备料：

上述各组分的总和为100％；

步骤(2)，将步骤(1)中的牛粪、烟末、草煤一起混合均匀，得到预混物料；

步骤(3)，腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BF菌剂、膨润土混合均匀，加入到步骤(2)的预混物料中混合均匀后，自然发酵6天，得一次发酵物料；

步骤(4)，将步骤(3)得到的一次发酵物料进行筛分，筛上的大于2cm以上的物料用破碎机粉碎至小于2cm后，在发酵物含水率为65％、碳氮比为30、pH值为8，堆料高度为150cm，环境温度为18℃以上的条件下，进行下列第二次发酵：当物料升温至60℃时翻堆，之后继续发酵，当物料再次超过65℃时，再次翻堆，同时将表面及底部物料翻入堆中，如此进行3次，直至物料无任何臭味，并有清淡的氨味和生物发酵后的芳香味，且堆内布满白色菌丝，碳氮比由发酵初期的30降到20，得到二次发酵物料；

步骤(5)，将步骤(4)得到的二次发酵物料经计量，包装后，得到适宜南方红壤的土壤改良剂。

本发明上述实施例1-8的土壤调理剂，其有机质含量≥15.0％、总氮≥2.0％、氧化钙≥10.0％、氧化镁≥3.0％、硫≥6.0％、水分含量≤15.0％，pH为6.0-8.5。

为验证本发明土壤调理剂的效果，2012-2015年对其进行了对比试验。试验地点：德宏州瑞丽市云南省农科院热带亚热带经济作物研究所柠檬基地进行对比试验；试验材料：尤力克柠檬，品种为云柠1号，2009年定植，柠檬园为缓坡地，土壤类型为红壤；试验方法：选择10亩柠檬果园,2012年10月开始施肥实验，5亩为常规施肥对照，5亩在秋末施基肥时分别添加本发明实施例1-5的土壤调理剂10kg/株,施肥方法为沟施。试验结果如图1-图4。

如图1可知，施用本发明1-5实施例的土壤调理剂能有效改善土壤pH，四年中，施用土壤的pH逐年递增，常规施肥处理则逐年递减。施用土壤调理剂后第二年，土壤pH较常规施肥增加0.25个单位，第三年增加0.49个单位，第四年增加0.82个单位，Ph达5.63。

如图2可知，施用本发明1-5实施例的土壤调理剂能明显提高土壤中有机质的含量，施用后第二年、第三年和第四年分别增加0.69％、1.30％和1.56％，其中，第四年达3.12％，是常规施肥的1.94倍；常规施肥对土壤有机质的含量无明显影响，四年中，其有机质都在1.6％左右。

如图3可知，施用本发明1-5实施例的土壤调理剂后土壤容重逐年减小，常规施肥处理的则是逐年增大，两个处理的差距逐年增大。施用土壤调理剂后第二年、第三年、第四年，其土壤容重分别比常规施肥减小0.1g/cm³、0.3g/cm³、0.45g/cm³，为1.39g/cm³、1.25g/cm³、1.16g/cm³。

如图4可知，土壤孔隙度的变化规律与土壤容重表现为相反的规律，施用土壤调理剂后土壤孔隙度逐年增大，常规施肥处理的则是逐年减小，施用后第二年、第三年、第四年，其土壤孔隙度分别为47.42％、49.68％、51.96％，分别比常规施肥增加3.21％、6.14％、9.84％。

以上显示和描述了本发明主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种提高土壤有机碳的土壤调理剂，其特征在于由下列质量比的组分组成：腐植酸22-35%，牛粪5-12%，烟末4-12%，草煤8-20%，过磷酸钙1-6%，尿素1-5%，硫酸钾2-6%，钙镁磷肥9-19%，硫酸锰0.5-2.5%，硫酸亚铁0.5-2.5%，硫酸锌1-4%，钼酸铵0.5-2.5%，硼酸3-7%，BFA菌剂1-3%，膨润土2-5%，上述各组分的总和为100%。

2.一种提高土壤有机碳的土壤调理剂的制备方法，其特征在于经过下列步骤制备：

步骤（1），按下列质量比的组分备料：

腐植酸22-35%，牛粪5-12%，烟末4-12%，草煤8-20%，过磷酸钙1-6%，尿素1-5%，硫酸钾2-6%，钙镁磷肥9-19%，硫酸锰0.5-2.5%，硫酸亚铁0.5-2.5%，硫酸锌1-4%，钼酸铵0.5-2.5%，硼酸3-7%，BFA菌剂1-3%，膨润土2-5%，上述各组分的总和为100；

步骤（2），将步骤（1）中的牛粪、烟末、草煤一起混合均匀，得到预混物料；

步骤（3），将步骤（1）的腐植酸、过磷酸钙、尿素、硫酸钾、钙镁磷肥、硫酸锰、硫酸亚铁、硫酸锌、钼酸铵、硼酸、BF菌剂、膨润土混合均匀后，加入到步骤（2）的预混物料中混合均匀后，自然发酵4-6天，得一次发酵物料；

步骤（4），将步骤（3）得到的一次发酵物料进行筛分，筛上的大于2cm以上的物料用破碎机粉碎至小于2cm后，在发酵物含水率为55%-65%、碳氮比为24-30、pH值为7-8，堆料高度为100—150cm，环境温度为18℃以上的条件下，进行第二次发酵：当物料升温至50-60℃时翻堆，之后继续发酵，当物料再次超过65℃时，再次翻堆，同时将表面及底部物料翻入堆中，如此进行2-3次，直至物料无任何臭味，并有清淡的氨味和生物发酵后的芳香味，且堆内布满白色菌丝，碳氮比由发酵初期的24-30降到15-20，得到二次发酵物料；

步骤（5），将步骤（4）得到的二次发酵物料经计量，包装后，得到适宜南方红壤的土壤改良剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所得土壤调理剂施用时的施肥量是：每亩500～1200kg。