CN107446585A - 一种复合生物土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

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CN107446585A CN201710500394.0A CN201710500394A CN107446585A CN 107446585 A CN107446585 A CN 107446585A CN 201710500394 A CN201710500394 A CN 201710500394A CN 107446585 A CN107446585 A CN 107446585A
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赵丽
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Abstract

本发明公开了一种复合生物土壤改良剂及其制备方法，包括以下步骤：1）制备生物炭；2）生物炭的改性；3）发酵畜禽粪；4）生态有机肥的制备；5）复配，土壤改良剂的组成及其重量份为：改性生物炭130‑150份、生态有机肥250‑280份、腐殖酸30‑35份、益生菌5‑8份、活性多肽3‑5份、保水剂32‑38份、助剂190‑220份。有益效果为：土壤改良剂不仅可以增强土壤的持水性，还能改良土壤结构，减少土壤容重，增大孔隙度，增加土壤有机质含量，调节土壤pH值，改善土壤微生物菌群，抑制根系病原菌生长繁殖，络合吸附土壤中的重金属离子，因此是一种安全、高效的复合生物土壤改良剂。

Description

一种复合生物土壤改良剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及土壤改良剂领域，尤其是涉及一种复合生物土壤改良剂及其制备方法。
技术背景
土壤是指地球表面的一层疏松的物质，由岩石风化而成的矿物质、动植物、固相物质、液相物质、气相物质、氧化的腐殖质等组成，固体物质包括土壤矿物质、动植物、有机质和微生物通过光照抑菌灭菌后得到的养料、微生物残体腐解产生的有机质等；液体物质主要指土壤水分；气体则是存在于土壤孔隙中的空气，土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体，它们互相联系，互相制约，为作物提供必需的生活条件，是土壤肥力的物质基础。土壤是人类赖以生存的物质基础，是不可再生的自然资源，也是人类环境的重要组成部分。
凡是妨碍土壤正常功能，降低作物产量和质量，还通过粮食、蔬菜、水果等间接影响人体健康的物质，都叫做土壤污染物。当土壤中含有害物质过多，超过土壤的自净能力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累，通过“土壤→植物→人体”，或通过“土壤→水→人体”间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度，就是土壤污染。土壤改良是针对土壤的不良质地和结构，采取相应的物理、生物或化学措施，改善土壤性状，提高土壤肥力，增加作物产量，以及改善人类生存土壤环境的过程。壤改良工作一般根据各地的自然条件、经济条件，因地制宜地制定切实可行的规划，逐步实施，以达到有效地改善土壤生产性状和环境条件的目的，然而单一的运用一种改良剂收效有限，发展复合土壤改良剂就变得日益重要。
目前，关于复合生物土壤改良剂技术有很多方法，现有技术如授权公众号为
CN 102391876 B的中国发明专利，公开了一种复合生物土壤改良剂及其应用，该方法运用拟康氏木霉发酵液、枯草芽孢杆菌发酵液、水溶性甲壳素、黄腐酸钾与腐熟有机质复配制得土壤改良剂，具有制作方法简单、产品无公害的优点，但是它仅含量两种微生物，对土壤微生物群落的改善效果不明显，该土壤改良剂中不含有改良土壤物理性质的物质，并且无法调节土壤pH值，因此其对土壤的改良作用有限，不值得推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效的、安全的复合生物土壤改良剂及其制备方法。
本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：一种复合土壤改良剂及其制备方法，其组成及其重量份为：改性生物炭130-150份、生态有机肥250-280份、腐殖酸30-35份、益生菌5-8份、活性多肽3-5份、保水剂32-38份、助剂190-220份，不仅可以增强土壤的持水性，还能改良土壤结构，减少土壤容重，增大孔隙度，增加土壤有机质含量，提高土壤对酸化的缓冲能力，调节pH值，而且有机物料分解利用率高，增加了土壤有效养分，大量活体益生菌施入土壤后，改善了植物根际的微生物菌群，土壤改良剂可以络合土壤中的游离重金属离子，降低了危害，因此是一种安全、高效的复合生物土壤改良剂。
所用微生物及其所购买企业为：放线菌、乳酸菌、酵母菌，沧州旺发生物技术有限公司；地衣芽孢杆菌，山东高龙生物科技有限公司；毛霉菌、木霉菌、曲霉菌、青霉菌，沂源康源生物科技有限公司；胶质芽孢杆菌，沧州市天园牧业有限公司。
作为优选，一种复合土壤改良剂及其制备方法，其制备方法包括：
制备生物炭：将豆科植物秸秆经水洗4-5次去除表面黏附物后，风干36-48小时,并在70-80℃烘箱中过夜干燥，经粉碎，过0.15-0.20mm筛后置于管式炉内，向炉内通入流速为400-450ml/min的氮气以维持炉内缺氧环境，程序控制10-12℃/min的升温速率持续升温至目标温度660-680℃，保持终温热解45-60分钟，停止加热后，冷却至室温取出；将样品浸入2-3倍去离子水中，加热至70-80℃，边搅拌边逐滴加入0.1mol/L盐酸进行酸洗，至pH值呈中性时过滤，于100-105℃烘干即得生物炭；高温导致植物的纤维素被大量破坏，使表面沉积物变少，表面光滑度增加，并形成微孔，具备吸附作用；
生物炭的改性：称取干燥后的生物炭放入到15-20倍的浓盐酸中，充分混合，搅拌2-2.5小时后，放入反应釜于180-200℃温度下加热15-18小时，然后用去离子水清洗4-5次后于100-105℃烘干，即得到改性生物炭；酸的活化导致生物炭比表面积扩大，这样有利于为改性生物炭提供更多的吸附位点；
发酵畜禽粪：称取畜禽粪便230-250份、塘泥30-35份、风化煤12-15份、酒精渣25-30份、草炭40-45份、平菇食用菌菌渣50-60份，调节含水量为40-50%，堆成柱状以薄膜覆盖，每隔2-3天翻堆一次，发酵5-7天可得发酵畜禽粪，原料全部腐熟，恶臭消失，原料中的病源菌、虫卵、草籽等全部杀死；畜禽粪发酵可使有机质含量增加，为生态有机肥的制备做准备；
生态有机肥的制备：称取糠醛渣35-40份，加入4-5%的碳酸氢铵改性，将pH调节到6.5-7.5，然后再加入发酵畜禽粪100-150份、麦饭石40-45份、胶质芽孢杆菌菌液1-1.5份，在25-30℃温度下发酵20-22天即得有机生态肥；有机生态肥可在土壤微生物的分解作用下产生有机酸，联合糠醛渣中的酸液可起到调节土壤pH值的作用；胶质芽孢杆菌具有固氮、解磷、解硅的能力，并可释放出可溶性钙、镁、锌、铁等中微量元素，增加土壤中的营养成分；
复配：称取改性生物炭130-150份、生态有机肥250-280份、腐殖酸30-35份、益生菌5-8份、活性多肽3-5份、保水剂32-38份、助剂190-220份，在20-25℃温度下搅拌均匀混合30-40分钟后烘干粉碎过40-60目筛得复合生物土壤改良剂粉末；活性多肽的氨基酸序列为：SCASRCKSRCRARRVSVFYRGRCYCRCLRC；改性生物炭的微孔结构不仅可以增强土壤的持水性，还能改良土壤结构，减少土壤容重，增大孔隙度；生态有机肥不仅可以增加土壤有机质含量，提高土壤对酸化的缓冲能力，调节pH值，而且有机物料分解利用率高，增加了土壤有效养分，改善土壤结构；活性多肽能络合土壤中的游离重金属离子，在淋洗作用下沉降至土壤底层，不会被植物根系所吸收，降低了危害；大量活体有益微生物菌施入土壤后，改变了植物根际的微生物菌群，有益菌在植物根际生长繁殖，占椐了病原菌的繁殖空间，消耗了病原菌的食源养分，以及有益微生物产生的抗生素类物质抑制了根际病原菌的繁殖，能改善土壤氧化还原条件，降低氮素脱氮和氧化过程，降低硝酸盐含量，确保农产品无公害和减少环境污染，因此本土壤改良剂是一种安全、高效的复合生物土壤改良剂；。
作为优选，所用的益生菌为地衣芽孢杆菌或放线菌或根霉菌或毛霉菌或木霉菌或曲霉菌或青霉菌或乳酸菌或酵母菌中不少于四种，益生菌有助于改良土壤的微生物群落，并且产生的抗生素类物质有抑菌作用。
作为优选，所用的保水剂为聚丙烯酰胺或丙烯酸盐聚合物或淀粉-丙烯酰胺或羧甲基纤维素交联体或纤维素-丙烯酰胺，高聚物类保水剂的保水效果较好，并且对环境友好。
作为优选，所用的助剂为松针土或粉煤灰或硅藻土或蒙脱石或滑石粉，助剂为工业生产副产物或者天然物质，节约了成本。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1）取材天然环保，不仅价格低廉，而且所用原材料均为工农业生产的废弃物，保护了环境；2）不仅可以增强土壤的持水性，还能改良土壤结构，减少土壤容重，增大孔隙度，增加土壤中有机质与微量元素的含量，丰富了土壤的营养，还可以调节土壤的pH；3）活性多肽能络合土壤中的游离重金属离子，在淋洗作用下沉降至土壤底层，不会被植物根系所吸收，降低了危害；4）量活体有益微生物菌施入土壤后，改变了植物根际的微生物菌群，有益菌在植物根际生长繁殖，可以抑制病原菌的繁殖，确保农产品无公害和减少环境污染。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：
实施例1：
一种复合土壤改良剂及其制备方法，其组成及其重量份为：改性生物炭130份、生态有机肥250份、腐殖酸30份、地衣芽孢杆菌2份、放线菌1份、根霉菌1份、乳酸菌1份、活性多肽3份、聚丙烯酰胺10份、丙烯酸钠聚合物10份、淀粉-丙烯酰胺12份、松针土90份、硅藻土100份，其制备方法如下步骤：
1）取200份新鲜大豆秸秆经水洗4次去除表面黏附物后，风干36小时,在70℃烘箱中过夜干燥，粉碎后过0.15mm筛后置于管式炉内，向炉内通入流速为400ml/min的氮气，以10℃/min持续升温至660℃热解45-分钟，停止加热后，冷却至室温取出，将样品浸入2倍去离子水中加热至70℃，边搅拌边逐滴加入0.1mol/L盐酸进行酸洗，至pH值呈中性时过滤，于100℃烘干即得生物炭；2）取100份干燥后的生物炭放入到1500份的浓盐酸中，充分混合搅拌2小时后，放入反应釜于180℃温度下加热15小时，然后用去离子水清洗4次后于100℃烘干，即得到改性生物炭；酸的活化导致生物炭比表面积扩大，这样有利于为改性生物炭提供更多的吸附位点；3）称取畜禽粪便230份、塘泥30份、风化煤12份、酒精渣25份、草炭40份、平菇食用菌菌渣50份，调节含水量为40%，堆成柱状以薄膜覆盖，每隔2天翻堆一次，发酵5天可得发酵畜禽粪；4）称取糠醛渣35份，加入1.4份碳酸氢铵改性，将pH调节到6.5，然后再加入发酵畜禽粪100份、麦饭石40份、胶质芽孢杆菌菌液1份，在25℃温度下发酵20天即得有机生态肥；有机生态肥可起到调节土壤pH值的作用，并且可以增加土壤中的营养成分；5）称取改性生物炭130份、生态有机肥250份、腐殖酸30份、地衣芽孢杆菌2份、放线菌1份、根霉菌1份、乳酸菌1份、活性多肽3份、聚丙烯酰胺10份、丙烯酸钠聚合物10份、淀粉-丙烯酰胺12份、松针土90份、硅藻土100份，在20℃温度下搅拌均匀混合30分钟后烘干粉碎过40目筛得复合生物土壤改良剂粉末；改性生物炭不仅可以增强土壤的持水性，还能改良土壤结构，减少土壤容重，增大孔隙度，增加土壤有机质含量，调节土壤pH值，改善土壤微生物菌群，络合吸附土壤中的重金属离子，因此是一种安全、高效的复合生物土壤改良剂。
实施例2：
一种复合土壤改良剂及其制备方法，其组成及其重量份为：改性生物炭150份、生态有机肥280份、腐殖酸35份、地衣芽孢杆菌1份、放线菌1份、根霉菌1份、木霉菌1份、乳酸菌2份、酵母菌2份、活性多肽5份、羧甲基纤维素交联体20份、纤维素-丙烯酰胺18份、蒙脱石100份、滑石粉120份，其制备方法如下步骤：
1）制备生物炭：称取150份新鲜蚕豆秸秆经水洗5次去除表面黏附物后，风干48小时,并在80℃烘箱中过夜干燥，经粉碎，过0.20mm筛后置于管式炉内，向炉内通入流速为450ml/min的氮气，控制12℃/min的升温速率持续升温至目标温度680℃，热解60分钟；停止加热后，冷却至室温取出；将样品浸入3倍去离子水中，加热至80℃，边搅拌边逐滴加入0.1mol/L盐酸进行酸洗，至中性时过滤，于105℃烘干即得生物炭；高温导致植物的纤维素被大量破坏，使表面沉积物变少，表面光滑度增加，并形成微孔，具备吸附作用；
2）生物炭的改性：称取干燥后的生物炭120份放入到2400份的浓盐酸中，充分混合，搅拌2.5小时后，放入反应釜于200℃温度下加热18小时，然后用去离子水清洗5次后于105℃烘干，即得到改性生物炭；酸的活化导致生物炭比表面积扩大，这样有利于为改性生物炭提供更多的吸附位点；
3）发酵畜禽粪：称取畜禽粪便250份、塘泥35份、风化煤15份、酒精渣30份、草炭45份、平菇食用菌菌渣60份，调节含水量为50%，堆成柱状以薄膜覆盖，每隔3天翻堆一次，发酵7天可得发酵畜禽粪，畜禽粪发酵可使有机质含量增加，为生态有机肥的制备做准备；
4）生态有机肥的制备：称取糠醛渣40份，加入2份的碳酸氢铵改性，将pH调节到7.0，然后再加入发酵畜禽粪150份、麦饭石45份、胶质芽孢杆菌菌液1.5份，在30℃温度下发酵22天即得有机生态肥；胶质芽孢杆菌具有固氮、解磷、解硅的能力，并可释放出可溶性钙、镁、锌、铁等中微量元素，增加土壤中的营养成分；
5）复配：称取改性生物炭150份、生态有机肥280份、腐殖酸35份、地衣芽孢杆菌1份、放线菌1份、根霉菌1份、木霉菌1份、乳酸菌2份、酵母菌2份、活性多肽5份、羧甲基纤维素交联体20份、纤维素-丙烯酰胺18份、蒙脱石100份、滑石粉120份，在25℃温度下搅拌均匀混合40分钟后烘干粉碎过60目筛得复合生物土壤改良剂粉末；改性生物炭的微孔结构不仅可以增强土壤的持水性，还能改良土壤结构，减少土壤容重，增大孔隙度，增加土壤有机质含量，提高土壤对酸化的缓冲能力，调节pH值，活性多肽能络合土壤中的游离重金属离子，在淋洗作用下沉降至土壤底层，不会被植物根系所吸收，降低了危害；大量活体有益微生物菌施入土壤后，改善了植物根际的微生物菌群，抑制了根际病原菌的繁殖，确保农产品无公害和减少环境污染，因此本土壤改良剂是一种安全、高效的复合生物土壤改良剂。
实施例3：
一种复合土壤改良剂及其制备方法，其组成及其重量份为：改性生物炭150份、生态有机肥260份、腐殖酸32份、放线菌1份、毛霉菌1份、曲霉菌1份、青霉菌1份、乳酸菌1份、酵母菌1份、活性多肽4份、聚丙烯酰胺32份、松针土50份、粉煤灰50份、滑石粉100份，其制备方法如下步骤：
制备生物炭：称取200份新鲜大豆秸秆经水洗4次去除表面黏附物后，风干48小时,并在75℃烘箱中过夜干燥，经粉碎，过0.20mm筛后置于管式炉内，向炉内通入流速为450ml/min的氮气以维持炉内缺氧环境，程序控制10℃/min的升温速率持续升温至目标温度680℃，保持终温热解60分钟；停止加热后，冷却至室温取出。将样品浸入3倍去离子水中，加热至75℃，边搅拌边逐滴加入0.1mol/L盐酸进行酸洗，至pH值呈中性时过滤，于105℃烘干即得生物炭；高温导致植物的纤维素被大量破坏，使表面沉积物变少，表面光滑度增加，并形成微孔，具备吸附作用；
生物炭的改性：称取100份干燥后的生物炭放入到1600份的浓盐酸中，充分混合搅拌2小时后，放入反应釜于200℃温度下加热18小时，然后用去离子水清洗4次后于100℃烘干，即得到改性生物炭；酸的活化导致生物炭比表面积扩大，这样有利于为改性生物炭提供更多的吸附位点；
发酵畜禽粪：称取畜禽粪便240份、塘泥32份、风化煤14份、酒精渣28份、草炭40份、平菇食用菌菌渣55份，调节含水量为45%，堆成柱状以薄膜覆盖，每隔2天翻堆一次，发酵6天可得发酵畜禽粪，原料全部腐熟，恶臭消失，原料中的病源菌、虫卵、草籽等全部杀死；畜禽粪发酵可使有机质含量增加，为生态有机肥的制备做准备；
生态有机肥的制备：称取糠醛渣36份，加入1.8份的碳酸氢铵改性，将pH调节到7.0，然后再加入发酵畜禽粪120份、麦饭石40份、胶质芽孢杆菌菌液1.2份，在28℃温度下发酵21天即得有机生态肥；有机生态肥可在土壤微生物的分解作用下产生有机酸，联合糠醛渣中的酸液可起到调节土壤pH值的作用；胶质芽孢杆菌具有固氮、解磷、解硅的能力，并可释放出可溶性钙、镁、锌、铁等中微量元素，增加土壤中的营养成分；
复配：称取改性生物炭150份、生态有机肥260份、腐殖酸32份、放线菌1份、毛霉菌1份、曲霉菌1份、青霉菌1份、乳酸菌1份、酵母菌1份、活性多肽4份、聚丙烯酰胺32份、松针土50份、粉煤灰50份、滑石粉100份，在25℃温度下搅拌均匀混合40分钟后烘干粉碎过50目筛得复合生物土壤改良剂粉末；改性生物炭的微孔结构不仅可以增强土壤的持水性，还能改良土壤结构，减少土壤容重，增大孔隙度；生态有机肥不仅可以增加土壤有机质含量，提高土壤对酸化的缓冲能力，调节pH值，而且有机物料分解利用率高，增加了土壤有效养分，改善土壤结构；活性多肽能络合土壤中的游离重金属离子，在淋洗作用下沉降至土壤底层，不会被植物根系所吸收，降低了危害；大量活体有益微生物菌施入土壤后，改变了植物根际的微生物菌群，有益菌在植物根际生长繁殖，占椐了病原菌的繁殖空间，消耗了病原菌的食源养分，以及有益微生物产生的抗生素类物质抑制了根际病原菌的繁殖，能改善土壤氧化还原条件，降低氮素脱氮和氧化过程，降低硝酸盐含量，确保农产品无公害和减少环境污染，因此本土壤改良剂是一种安全、高效的复合生物土壤改良剂。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 浦江县元寿农业科技有限公司
<120> 一种复合土壤改良剂及其制备方法
<130> 1
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 30
<212> PRT
<213> 人工合成
<400> 1
Ser Cys Ala Ser Arg Cys Lys Ser Arg Cys Arg Ala Arg Arg Val Ser
1 5 10 15
Val Phe Tyr Arg Gly Arg Cys Tyr Cys Arg Cys Leu Arg Cys
20 25 30

Claims (9)

1.一种复合土壤改良剂，其特征在于：所述的土壤改良剂的组分及其重量份为：改性生物炭130-150份、生态有机肥250-280份、腐殖酸30-35份、益生菌5-8份、活性多肽3-5份、保水剂32-38份、助剂190-220份。
2.根据权利要求1所述的一种复合土壤改良剂，其特征在于：所述的益生菌为地衣芽孢杆菌或放线菌或根霉菌或毛霉菌或木霉菌或曲霉菌或青霉菌或乳酸菌或酵母菌中的不少于四种；所述的保水剂为聚丙烯酰胺或丙烯酸盐聚合物或淀粉-丙烯酰胺或羧甲基纤维素交联体或纤维素-丙烯酰胺；所述的助剂为松针土或粉煤灰或硅藻土或蒙脱石或滑石粉。
3.根据权利要求1所述的一种复合土壤改良剂，其特征在于：所述的活性多肽的氨基酸序列为：SCASRCKSRCRARRVSVFYRGRCYCRCLRC。
4.一种复合土壤改良剂的制备方法，其制备方法包括以下步骤：
1）制备生物炭：以豆科植物高温碳化制备生物炭；
2）生物炭的改性：用浓盐酸对生物炭进行改性；
3）发酵畜禽粪：用农副产物发酵畜禽粪便；
4）生态有机肥的制备：用微生物发酵制备生态有机肥；
5）复配：添加微生物复配土壤改良剂。
5.根据权利要求4所述的一种复合土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述的制备生物炭步骤为：将豆科植物秸秆经水洗4-5次去除表面黏附物后，风干36-48小时,并在70-80℃烘箱中过夜干燥，经粉碎，过0.15-0.20mm筛后置于管式炉内，向炉内通入流速为400-450ml/min的氮气以维持炉内缺氧环境，程序控制10-12℃/min的升温速率持续升温至目标温度660-680℃，保持终温热解45-60分钟，停止加热后，冷却至室温取出；将样品浸入2-3倍去离子水中，加热至70-80℃，边搅拌边逐滴加入0.1mol/L盐酸进行酸洗，至pH值呈中性时过滤，于100-105℃烘干即得生物炭。
6.根据权利要求4所述的一种复合土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述的生物炭的改性步骤为：称取干燥后的生物炭放入到15-20倍的浓盐酸中，充分混合，搅拌2-2.5小时后，放入反应釜于180-200℃温度下加热15-18小时，然后用去离子水清洗4-5次后于100-105℃烘干，即得到改性生物炭。
7.根据权利要求4所述的一种复合土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述的发酵畜禽粪步骤为：称取畜禽粪便230-250份、塘泥30-35份、风化煤12-15份、酒精渣25-30份、草炭40-45份、平菇食用菌菌渣50-60份，调节含水量为40-50%，堆成柱状以薄膜覆盖，每隔2-3天翻堆一次，发酵5-7天可得发酵畜禽粪。
8.根据权利要求4所述的一种复合土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述的生态有机肥的制备步骤为：称取糠醛渣35-40份，加入4-5%的碳酸氢铵改性，将pH调节到6.5-7.5，然后再加入发酵畜禽粪100-150份、麦饭石40-45份、胶质芽孢杆菌菌液1-1.5份，在25-30℃温度下发酵20-22天即得有机生态肥。
9.根据权利要求4所述的一种复合土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述的复配步骤为：称取改性生物炭130-150份、生态有机肥250-280份、腐殖酸30-35份、益生菌5-8份、活性多肽3-5份、保水剂32-38份、助剂190-220份，在20-25℃温度下搅拌均匀混合30-40分钟后烘干粉碎过40-60目筛得复合生物土壤改良剂粉末。
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