CN105693430A - 一种土壤调理剂及其制备方法以及在改善土壤环境中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土壤调理剂，该土壤调理剂含有复合肥、腐殖质、生物质炭和木醋酸，相对于100重量份复合肥，腐殖质的含量为15-20重量份，生物质炭的含量为15-20重量份，木醋酸的含量为5-10重量份。本发明的土壤调理剂中含有生物质炭和腐殖质等有益成分，其中生物质炭有助于改善土壤结构，增加土壤的透气性；腐殖质中有机碳含量丰富，可以为土壤补充有机质，提高肥料利用率，并且腐殖质中的有机碳与生物质炭具有同源性，二者联合使用可以使土壤调理剂具备协同吸附作用，可以吸收土壤中的氮磷钾等肥料并长效缓释，有助于缓解土壤板结情况，改善土壤环境，促进土壤微生物繁殖，增加土壤有机质，从而提高肥料利用率，促进植物生长，达到增产增收的效果。

Description

一种土壤调理剂及其制备方法以及在改善土壤环境中的应用
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，具体地，涉及一种土壤调理剂及其制备方法。
背景技术
近年来，由于农药的大量和不合理使用以及工业废弃物向农田排放等原因造成的土壤问题日益严重，土壤有机质遭到严重破坏，土壤养分流失，释放速度减缓，同时由于土壤板结造成土壤通气性下降，渗透系数降低，土壤中微生物活动性降低，这些土壤问题都直接影响了农作物种植的质量和产量，所以开发高效环保的土壤调理剂迫在眉睫已成为当前我国农业发展急需解决的问题。
目前用作土壤改良调节剂的矿物或岩石主要有石灰石、白云岩、膨润土、泥炭、泥炭蓝铁矿、蛭石、硅藻土、皂石、海泡石等。这些土壤调理剂可以改善土壤pH，结合有害金属元素等。但是现有的土壤调理剂在改善土壤结构和微生物环境、提高土壤透气性方面还有待提高，同时，现有的土壤调理剂不能有效地补充土壤中缺失的有机质和营养元素，并且在提高化肥利用率方面作用有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种土壤调理剂，该土壤调理剂可以解决现有的土壤调理剂无法有效地改善土壤结构和微生物环境、提高土壤透气性和提高肥料利用率的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种土壤调理剂，该土壤调理剂含有复合肥、腐殖质、生物质炭和木醋酸，相对于100重量份复合肥，腐殖质的含量为15-20重量份，生物质炭的含量为15-20重量份，木醋酸的含量为5-10重量份，其中所述腐殖质为通过包含如下步骤的方法制备得到的腐殖质：
(1)使发酵原料在发酵菌的作用下发酵得到发酵产物，所述发酵原料为秸秆和/或木屑；
(2)在所述发酵产物中加入硝酸并混合均匀，得到腐殖质；相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量为0.1-1重量份。
本发明还提供上述土壤调理剂的制备方法，该方法包括：使腐殖质与复合肥、生物质炭和木醋酸混合造粒，得到颗粒状土壤调理剂。
本发明还提供上述土壤调理剂在改善土壤环境方面的应用。
本发明的土壤调理剂中含有生物质炭和腐殖质等有益成分，其中生物质炭有助于改善土壤结构，增加土壤的透气性；腐殖质中有机碳含量丰富，可以为土壤补充有机质，提高肥料利用率，并且腐殖质中的有机碳与生物质炭具有同源性，二者联合使用可以使土壤调理剂具备协同吸附作用，可以吸收土壤中的氮磷钾等肥料并长效缓释，有助于缓解土壤板结情况，改善土壤环境，促进土壤微生物繁殖，增加土壤有机质，从而提高肥料利用率，促进植物生长，达到增产增收的效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种土壤调理剂，该土壤调理剂含有复合肥、腐殖质、生物质炭和木醋酸，相对于100重量份复合肥，腐殖质的含量为15-20重量份，生物质炭的含量为15-20重量份，木醋酸的含量为5-10重量份，其中所述腐殖质为通过包含如下步骤的方法制备得到的腐殖质：
(1)使发酵原料在发酵菌的作用下发酵得到发酵产物，所述发酵原料为秸秆和/或木屑；
(2)在所述发酵产物中加入硝酸并混合均匀，得到腐殖质；相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量为0.1-1重量份。
本发明的土壤调理剂中含有生物质炭和腐殖质等有益成分，其中生物质炭有助于改善土壤结构，增加土壤的透气性；腐殖质中有机碳含量丰富，可以为土壤补充有机质，提高肥料利用率，并且腐殖质中的有机碳与生物质炭具有同源性，二者联合使用可以使土壤调理剂具备协同吸附作用，可以吸收土壤中的氮磷钾等肥料并长效缓释，有助于缓解土壤板结情况，改善土壤环境，促进土壤微生物繁殖，增加土壤有机质，从而提高肥料利用率，促进植物生长，达到增产增收的效果。
根据本发明，为了补充土壤养分、促进植物生长，土壤调理剂中含有复合肥，复合肥的具体种类没有特别的要求，可以为肥料技术领域常规种类的复合肥料，例如复合肥可以为选自氮肥、磷肥和钾肥中的一种或几种。复合肥料可以满足作物生长发育的基本营养需求。
优选情况下，复合肥可以为氮肥、磷肥和钾肥，其中氮肥、磷肥和钾肥的质量比可以为1：(0.3-3)：(0.3-3)。上述种类和含量范围的复合肥有助于促进植物生长发育，提高作物产量。
根据本发明，为了补充土壤中的有机碳、促进土壤微生物繁殖，土壤调理剂中可以含有腐殖质，腐殖质可以由秸秆、木屑等发酵原料在发酵菌的作用下发酵得到，其中发酵菌的种类没有特别的要求，可以为肥料技术领域用于秸秆等农业废弃物发酵的常用菌，例如发酵菌可以为选自霉菌、芽孢杆菌、放线菌、乳酸菌和光合菌中的一种或几种。
根据本发明，发酵菌的用量可以在很大范围内变化，只要满足秸秆等发酵原料可以发酵即可，优选情况下，发酵菌的用量可以为使得每1kg发酵原料中的总活菌数为(2-10)×109cfu。上述用量的发酵菌可以在适宜的条件和速度下完成发酵过程，得到发酵产物。
根据本发明，得到发酵产物后，可以使用硝酸对发酵产物进行处理。其中硝酸的用量只要满足可以调节发酵产物的酸碱性即可。优选情况下，相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量可以为0.1-1重量份，更优选地，硝酸的用量可以为0.2-0.5重量份。在上述优选的用量范围内，硝酸可以使腐殖质具备适宜的酸碱性，有利于土壤调理剂改善土壤的有机碳环境和微生物生长环境。
根据本发明，为了提高土壤孔隙率、改善土壤结构，土壤调理剂中还可以含有生物质炭。生物质炭是生物质在限氧条件下高温热解而成的一种细粒度和多孔的物质，外观类似木炭。生物质炭与腐殖质等成分中的有机碳具有同源性，与有机碳混合时具备协同的吸附作用，可以更有效的吸附土壤中的肥料和养分，并具备更长效的缓释能力，同时生物质炭独特的空隙结构可以帮助提高土壤的透气性，促进植物根系吸收养分。本发明中，生物质炭的粒径可以在很大范围内变化，优选情况下，生物质炭的粒径可以为1-10mm。上述粒径范围的生物质炭可以更有效地改善土壤团粒结构，增加土壤透气性，促进土壤微生物繁殖、肥料缓释和促进作物生长，同时也能将土壤中重金属、农药残留等有害物质吸附固定，提高微生物降解效率。
根据本发明，土壤调理剂中还含有木醋酸，木醋酸又名醋酸液或焦木酸液，是松焦油及木材干馏时得到的不纯的乙酸。其他各种成份大多是微量成份。除乙酸外，还含有甲醇、丙酮、酸类、醇类、酚类、醛类、酮类等200多种有机成份，其中有机物含量7－15％，醋酸占有机物含量的50％左右，可再经加工分离。木醋酸具备促进植物的生长和抑制杂草的生长的作用。本发明使用的木醋酸可以通过商购方式得到，例如，可以为购自武汉合中生化制造有限公司的木醋酸。
本发明还提供上述土壤调理剂的制备方法，该方法包括：使腐殖质与复合肥、生物质炭和木醋酸混合造粒，得到颗粒状土壤调理剂。
其中，混合造粒得到的土壤调理剂粒径可以在很大范围内变化，优选情况下，土壤调理剂的粒径可以为1-4.75mm。上述粒径范围的土壤调理剂有利于造粒和使用，并且有助于改善土壤结构和提高土壤透气性。
本发明还提供上述土壤调理剂在改善土壤环境方面的应用。
一下通过实施例进一步描述本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。在本发明的下述实施例中，生物质炭为购自唐山炬能生物质能技术有限公司的生物质炭，木醋酸为购自济南亿淼化工有限公司的木醋酸液，复合肥购自湖北千穗农资有限公司，发酵菌为购自广州市微元生物科技有限公司的秸秆发酵菌(含有霉菌、芽孢杆菌、放线菌、乳酸菌和光合菌，总活菌数200×108cfu/g)，其余试剂均为商购产品。土壤调理剂的混合造粒是在郑州天赐重工机械有限公司生产的ZG1.8*7型号的转鼓造粒机上实施的上实施的。
实施例1
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂及其制备方法。
(1)取100重量份水稻秸秆加入发酵菌使得每kg水稻秸秆中活菌总数为2×109cfu，经发酵得到发酵产物，加入0.2重量份硝酸混合均匀，得到腐殖质；
(2)取100重量份复合肥(氮磷钾三元复合肥，钾肥，氮肥、磷肥和钾肥的质量比为1：1：2)、15重量份腐殖质、20重量份生物质炭(粒径为1-5mm)和5重量份木醋酸混合均匀并造粒，得到本实施例的土壤调理剂(粒径为1-4.75mm)。
实施例2
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂及其制备方法。
(1)取100重量份水稻秸秆加入发酵菌使得每kg水稻秸秆中活菌总数为10×109cfu，经发酵得到发酵产物，加入0.1重量份硝酸混合均匀，得到腐殖质；
(2)取100重量份复合肥(氮磷钾三元复合肥，钾肥，氮肥、磷肥和钾肥的质量比为1：1：1)、20重量份腐殖质、15重量份生物质炭(粒径为1-5mm)和10重量份木醋酸混合均匀并造粒，得到本实施例的土壤调理剂(粒径为1-4.75mm)。
实施例3
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂及其制备方法。
(1)取100重量份水稻秸秆加入发酵菌使得每kg水稻秸秆中活菌总数为6×109cfu，经发酵得到发酵产物，加入0.8重量份硝酸混合均匀，得到腐殖质；
(2)取100重量份复合肥(氮磷钾三元复合肥，钾肥，氮肥、磷肥和钾肥的质量比为1：1：1)、17重量份腐殖质、18重量份生物质炭(粒径为1-10mm)和6重量份木醋酸混合均匀并造粒，得到本实施例的土壤调理剂(粒径为1-4.75mm)。
实施例4
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂及其制备方法。
(1)取100重量份水稻秸秆加入发酵菌使得每kg水稻秸秆中活菌总数为6×109cfu，经发酵得到发酵产物，加入0.5重量份硝酸混合均匀，得到腐殖质；
(2)取100重量份复合肥(氮磷钾三元复合肥，钾肥，氮肥、磷肥和钾肥的质量比为1：1：2)、18重量份腐殖质、18重量份生物质炭(粒径为1-10mm)和8重量份木醋酸混合均匀并造粒，得到本实施例的土壤调理剂(粒径为1-4.75mm)。
实施例5
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂及其制备方法。
采用与实施例4相同的原料和制备方法，所不同的是硝酸的用量为1重量份。
实施例6
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂及其制备方法。
采用与实施例4相同的原料和制备方法，所不同的是生物质炭的粒径为12-20mm。
对比例1
本对比例用于说明与本发明不同的土壤调理剂及其制备方法。
采用与实施例4相同的原料和制备方法，所不同的是土壤调理剂中不含有生物质炭。
对比例2
本对比例用于说明与本发明不同的土壤调理剂及其制备方法。
采用与实施例4相同的原料和制备方法，所不同的是土壤调理剂中不含有腐殖质。
对比例3
本对比例用于说明与本发明不同的土壤调理剂及其制备方法。
称取凹凸棒石40公斤、风化煤30公斤和尿素30公斤，然后将称取的凹凸棒石、风化煤和尿素混合后粉碎并造粒得到本对比例的土壤调理剂(粒径为1-4.75mm)。
测试实施例
将实施例1-6与对比例1-3中的土壤调理剂作为底肥分别施用在9个长10米宽6米的小麦试验田中，在翻耕土地前均匀撒施后覆土。施用量为20kg/亩。另取1个相同面积的试验区不施用土壤调理剂作为对照组，每个试验区间隔设置，除施肥外，其他栽培管理措施相同，小麦播种量10kg/亩，播种后8个月收获记录每个试验区的小麦产量，将实施例1-6和对比例1-3的试验区产量与对照组对比计算增产率，测试结果列于表1中。
表1
试验区产量/kg 增产率/％
实施例1 64.7 15.1
实施例2 63.9 13.7
实施例3 64.1 14.1
实施例4 65.8 17.1
实施例5 63.0 12.1
实施例6 62.2 10.7
对比例1 60.6 7.8
对比例2 60.3 7.3
对比例3 59.5 5.9
对照组 56.2 0
根据表1数据，从实施例1-6与对比例1-3的数据对比可以看出，相比于采用其他组成的土壤调理剂(对比例3)和采用单一有机碳或单一生物质炭的土壤调理剂(对比例1-2)，本发明的土壤调理剂将生物质炭和有机碳联合施用，可以强化土壤调理剂的吸附作用，提高土壤孔隙率，吸收并缓释肥料，有助于植物增产增收。从实施例4与实施例5的数据对比可以看出，在本发明优选的相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量为0.2-0.5重量份的情况下，本发明的土壤调理剂具备更有效地改善土壤环境，促进作物生长的作用；从实施例4与实施例6的数据对比可以看出，在本发明优选的生物质炭的粒径为1-10mm的情况下，本发明的土壤调理剂对改善土壤结构，提高土壤孔隙率更有效果，作物增产增收明显。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种土壤调理剂，其特征在于，该土壤调理剂含有复合肥、腐殖质、生物质炭和木醋酸，相对于100重量份复合肥，腐殖质的含量为15-20重量份，生物质炭的含量为15-20重量份，木醋酸的含量为5-10重量份，其中所述腐殖质为通过包含如下步骤的方法制备得到的腐殖质：
(1)使发酵原料在发酵菌的作用下发酵得到发酵产物，所述发酵原料为秸秆和/或木屑；
(2)在所述发酵产物中加入硝酸并混合均匀，得到腐殖质；相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量为0.1-1重量份。
2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述复合肥为选自氮肥、磷肥和钾肥中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，所述复合肥为氮肥、磷肥和钾肥，氮肥、磷肥和钾肥的质量比为1：(0.3-3)：(0.3-3)。
4.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述发酵菌为选自霉菌、芽孢杆菌、放线菌、乳酸菌和光合菌中的一种或几种。
5.根据权利要求1或4所述的土壤调理剂，其特征在于，发酵菌的用量使得每1kg发酵原料中的总活菌数为(2-10)×109cfu。
6.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，步骤(2)中，相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量为0.2-0.5重量份。
7.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述生物质炭的粒径为1-10mm。
8.权利要求1-7中任意一项所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：使腐殖质与复合肥、生物质炭和木醋酸混合造粒，得到颗粒状土壤调理剂。
9.根据权利要求8所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述颗粒状土壤调理剂的粒径为1-4.75mm。
10.权利要求1-7中任意一项所述的土壤调理剂在改善土壤环境中的应用。
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