CN108003888A - 一种用于山体自修复的土壤修复剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及生态修复技术领域，特别是涉及一种用于山体自修复的土壤修复剂及制备方法，所述用于山体自修复的土壤修复剂，包括以下重量份的物质：农用废弃物100~180重量份、钙质材料30~50重量份、复合发酵菌5~15重量份、多糖3~12重量份、有机聚合物10~18重量份、无机盐3~8重量份、乙二酸5~12重量份、腐殖酸2~8重量份、动物粪便5~45重量份、水藻15~35重量份、交联剂3~12重量份、水20~120重量份。本发明采用农用废弃物和钙质材料与发酵菌进行复合，将该复合物喷洒在裸露的上体上，可以使乳酸菌种在农用废弃物的载体上快速繁殖，并蚕食钙质碳酸钙和乳酸钙，使活性的钙离子深入表层结合成石灰石膜层，从而使裸露的上体表层不断愈合修复。

Description

一种用于山体自修复的土壤修复剂及制备方法

技术领域

本发明具体涉及生态修复技术领域，特别是涉及一种用于山体自修复的土壤修复剂及制备方法。

背景技术

水土流失是指在水力、风力、重力等外营力的作用下，山区、丘陵区及风沙区水土资源和土地生产力的破坏和损失。水土流失是当前我国最突出的生态环境问题，是国家和地方经济发展的重大障碍。目前，我国水土流失日趋严重，全国水土流失面积己达367万km²，每年新增流失面积1．5万km²，每年流失土壤厚度平均为0.01～2cm，土壤侵蚀总量达50亿吨。我国的西北、西南、华南等广大地区水土流失都十分严重。造成我国水土流失的重要原因除了自然因素之外，还有毁林开荒、毁草开荒、陡坡种粮等不合理的土地利用过程。长期以来，由于黄河、长江上中游地区毁林开荒，陡坡耕种，使之成为世界上水土流失最严重的地区之一，黄河和长江的年输沙量分别占世界9大河流的第1位和第4位。水土流失是自然因素和社会经济因素共同作用的结果．影响水土流失的自然因素有水文、气象、地形、植被、土壤及其成土母质等。社会经济因素主要是人口过度增加产生的对土地资源的掠夺性开发利用。在自然状态下，土壤侵蚀一般比较缓慢，土壤侵蚀从土壤的自然形成过程取得补偿，土壤系统基本处于平衡状态。而人类不合理的经济活动尤其是对植被的破坏，导致自然生态系统失去平衡，加速了水土流失过程，是水土流失的根本原因。根据造成水土流失的动力不同，我国的水土流失可分为水蚀、风蚀、重力侵蚀、泥石流和冻融侵蚀等。

水土流失不仅造成土地资源的破坏，导致农业生产环境恶化，生态平衡失调，水灾旱灾频繁，而且影响国民经济健康发展，具体表现在以下几方面。1.蚕食和破坏耕地。耕地是最基本的农业生产资料，水土流失导致土层变薄和土体结构劣化，使表层的腐殖质层和淋溶层逐渐变薄甚至消失，耕地质量下降。据资料统计，建国以来全国因水土流失毁掉耕地266．7多万km²，平均每年6．67万km²以上，土壤流失总量50多亿吨，数以亿吨的氮、磷、钾等养分流失。2.泥沙淤积水塘、水库、河道等水域和水利设施。水土流失使大量泥沙下泄，淤积下游河道、水库、湖泊，缩短了水利设施寿命，降低其综合利用功能。3.增加了旱涝灾害的发生频率和危害程度。由于水土流失破坏了地面植被和土壤结构，使土壤层的蓄水能力减弱，导致干旱灾害频繁发生。水土流失严重的地区，植被和土壤系统的蓄水能力减弱，大雨过后，很快形成径流，极易产生洪灾。4.生态失调和限制社会经济发展。水土流失是当今头号环境问题，它破坏了土壤、土地资源，使目前已十分紧张的人多地少矛盾更加严峻，水土流失强烈的地区，新开垦的陡坡耕地几年后就会失去农业利用价值．水土流失与贫困互为因果，据统计全国87％的贫困县分布在严重水土流失的地区。水土流失还会使水土资源利用效率降低，影响航道运输，加剧风沙灾害等。

公开号为CN107254421A的中国专利申请公开了一种修复含油土壤的生物制剂及修复方法与应用。它是将三个不同地区的土壤与三种油混合成含油量10%的含油土壤，检测土壤的pH，土壤pH呈碱性，调节土壤pH到6-8。生物制剂由微生物菌种a、b、c按照菌量比1:1:1的比例混合制成。与水按不同的配比稀释，在常温和40℃温度下处理pH 6-8和原pH的含油土壤。处理48h-4周后，检测样品土壤中含油量。现有的护坡方式主要采用种植植物和使用护坡砖，种植植物难以对陡坡的土壤固定，而护坡砖由于很难与土壤形成整体的连接，因此防止泥石流有限，同时阻碍了植物的自修复功能。

发明内容

针对现有陡坡难以固定，做护坡难度大的缺陷，本发明提供了一种用于山体自修复的土壤修复剂及制备方法，它能够在土壤表层结合成石灰石膜层，从而使裸露的上体表层不断愈合修复。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于山体自修复的土壤修复剂，包括以下重量份的物质：农用废弃物100~180重量份、钙质材料30~50重量份、复合发酵菌5~15重量份、多糖3~12重量份、有机聚合物10~18重量份、无机盐3~8重量份、乙二酸5~12重量份、腐殖酸2~8重量份、动物粪便5~45重量份、水藻15~35重量份、交联剂3~12重量份、水20~120重量份。

本发明中，采用农用废弃物和钙质材料与发酵菌进行复合，将该复合物喷洒在裸露的上体上，可以使乳酸菌种在农用废弃物的载体上快速繁殖，并蚕食钙质，使活性的钙离子深入表层结合成石灰石膜层，从而使裸露的上体表层不断愈合修复。其使用方便，直接喷洒，从而使上体自修复，克服了修筑护坡破坏生态的缺陷。为了进一步提高山体修复剂的修复效果，本发明还在修复剂中添加了多糖、无机盐和动物粪便等无机肥，有助于植物的生长，可以促进植物在山体上生长繁殖，通过植物修复的方式进一步提高山体修复的效果。

根据本发明，优选条件下，为了进一步优化所述用于山体自修复的土壤修复剂对山体的修复效果，所述的用于山体自修复的土壤修复剂，包括以下重量份的物质：农用废弃物120~150重量份、钙质材料35~45重量份、复合发酵菌8~12重量份、多糖6~10重量份、有机聚合物12~15重量份、无机盐5~6重量份、乙二酸6~10重量份、腐殖酸3~6重量份、动物粪便20~40重量份、水藻20~30重量份、交联剂6~10重量份、水60~100重量份。

根据本发明，本发明对农用废弃物的种类没有特殊的要求，可以为所述领域人员所知，例如可以为所述农用废弃物选自秸秆、树枝、树叶、果实外壳、藤蔓中的至少一种，更具体的，所述农用废气物可以为稻草、玉米秸秆、小麦秸秆、棉杆、油料作物秸秆、豆类秸秆、薯类秸秆、树叶杂草、瓜藤、水果渣、果实外壳、干蔗渣、稻壳、麦麸、玉米芯、锯末、树皮、酒糟渣、中药渣、花生壳等中的一种。

根据本发明，钙质材料可以在微生物存在的条件下进行分解，产生钙离子，然后进入土壤中，在土壤表层形成保护层，防止水土流失，优选条件下，所述钙质材料选自乳酸钙、磷酸钙、氯化钙、硫酸钙中的至少一种。

根据本发明，优选条件下，所述复合发酵菌选自乳酸菌、醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌、巨大芽孢杆菌、胶冻芽孢杆菌、粪肠球菌、双岐菌、光合细菌、放线菌中的至少一种。

根据本发明，多糖可以为所述复合发酵菌提供营养物质，促进复合发酵菌的繁殖，优选条件下，所述多糖为淀粉、乳糖、纤维素、糖原、阿拉伯胶、壳聚糖、菊糖、果胶中的至少一种。

根据本发明，优选条件下，所述动物粪便选自鸡粪、鸭粪、鹅粪、猪粪、牛粪等中的至少一种。

根据本发明，优选条件下，所述水藻选自绿藻门、裸藻门、轮藻门、金藻门、黄藻门、硅藻门、甲藻门、蓝藻门、褐藻门和红藻门中的至少一种。

根据本发明，优选条件下，所述交联剂选自环氧氯丙烷、三氯氧磷、三偏磷酸钠中的至少一种。

根据本发明，优选条件下，所述有机聚合物选自聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇中的至少一种。

根据本发明，优选条件下，所述无机盐选自铁盐、钠盐、钾盐、镁盐、锰盐、铵盐、锌盐中的至少一种，进一步优选的，所述无机盐选自上述阳离子的磷酸盐、磷酸氢盐、硝酸盐、亚硝酸盐中的至少一种，例如所述铁盐可以为硝酸铁、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸氢铵、磷酸氢钾、磷酸钾、硝酸锌、硝酸铵、硝酸锰、硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、亚硝酸钠、亚硝酸钾等中的至少一种。

本发明还提供一种所述的用于山体自修复的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将农业废弃物切碎，过20目筛；

（2）将农业废弃物与复合发酵菌、多糖、无机盐和腐殖酸混合均匀，然后在温度为18-30℃，湿度为40-70%的条件下封闭发酵5~7天，得到发酵物；

（3）将上述发酵物与钙质材料、有机聚合物、乙二酸、动物粪便、水藻和交联剂在水中混合均匀，然后在35~55℃下搅拌1~2h，然后静置10~24h，即得到用于山体自修复的土壤修复剂。

本发明一种用于山体自修复的土壤修复剂及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

本发明中，采用农用废弃物和钙质材料与发酵菌进行复合，将该复合物喷洒在裸露的上体上，可以使乳酸菌种在农用废弃物的载体上快速繁殖，并蚕食钙质，使活性的钙离子深入表层结合成石灰石膜层，从而使裸露的上体表层不断愈合修复。其使用方便，直接喷洒，从而使上体自修复，克服了修筑护坡破坏生态的缺陷。为了进一步提高山体修复剂的修复效果，本发明还在修复剂中添加了多糖、无机盐和动物粪便等无机肥，有助于植物的生长，可以促进植物在山体上生长繁殖，通过植物修复的方式进一步提高山体修复的效果。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

实施例1

一种用于山体自修复的土壤修复剂，包括以下重量份的物质：稻草50重量份、花生壳45重量份、麦麸40重量份、碳酸钙20重量份、磷酸钙20重量份、乳酸菌5重量份、枯草芽孢杆菌3重量份、光合细菌2重量份、乳糖8重量份、聚丙烯酸13重量份、磷酸氢铵1重量份、磷酸氢钾1重量份、亚硝酸钾1重量份、硝酸锰1重量份、硝酸锌1重量份、乙二酸8重量份、腐殖酸5重量份、鸡粪20重量份、猪粪10重量份、褐藻门25重量份、环氧氯丙烷8重量份、水90重量份。

所述的用于山体自修复的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将稻草、花生壳、麦麸切碎，过20目筛，得到农业废弃物粉末；

（2）将农业废弃物与乳酸菌、枯草芽孢杆菌、光合细菌、乳糖、磷酸氢铵、磷酸氢钾、亚硝酸钾1重量份、硝酸锰、硝酸锌和腐殖酸混合均匀，然后在温度为25℃，湿度为60%的条件下封闭发酵7天，得到发酵物；

（3）将上述发酵物与碳酸钙、磷酸钙、聚丙烯酸、乙二酸、鸡粪、猪粪、褐藻门和环氧氯丙烷在水中混合均匀，然后在45℃下搅拌1.5h，然后静置18h，即得到用于山体自修复的土壤修复剂。

实施例2

一种用于山体自修复的土壤修复剂，包括以下重量份的物质：树叶50重量份、柚子皮50重量份、甘蔗渣50重量份、乳酸钙35重量份、乳酸菌5重量份、醋酸杆菌5重量份、枯草芽孢杆菌2重量份、淀粉6重量份、聚乙二醇15重量份、磷酸钾2重量份、硝酸锌2重量份、硝酸铁1重量份、乙二酸10重量份、腐殖酸6重量份、鸭粪5重量份、鹅粪5重量份、猪粪10重量份、硅藻门30重量份、环氧氯丙烷6重量份、水100重量份。

所述的用于山体自修复的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将树叶、柚子皮、甘蔗渣切碎，过20目筛，得到农业废弃物粉末；

（2）将农业废弃物粉末与乳酸菌、醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌、淀粉、磷酸钾、硝酸锌、硝酸铁和腐殖酸混合均匀，然后在温度为20℃，湿度为45%的条件下封闭发酵6天，得到发酵物；

（3）将上述发酵物与乳酸钙、聚乙二醇、乙二酸、鸭粪、鹅粪、猪粪、硅藻门和环氧氯丙烷在水中混合均匀，然后在40℃下搅拌2h，然后静置12h，即得到用于山体自修复的土壤修复剂。

实施例3

一种用于山体自修复的土壤修复剂，包括以下重量份的物质：玉米秸秆50重量份、小麦秸秆50重量份、西瓜藤20重量份、乳酸钙45重量份、乳酸菌2重量份、醋酸杆菌3重量份、光合细菌3重量份、壳聚糖10重量份、聚丙烯酸12重量份、亚硝酸钠1重量份、亚硝酸钾2重量份、磷酸氢钠1重量份、磷酸氢铵2重量份、乙二酸6重量份、腐殖酸3重量份、鸭粪20重量份、鹅粪10重量份、牛粪10重量份、黄藻门20重量份、三偏磷酸钠10重量份、水60重量份。

所述的用于山体自修复的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玉米秸秆、小麦秸秆、西瓜藤切碎，过20目筛，得到农业废弃物粉末；

（2）将农业废弃物粉末与乳酸菌、醋酸杆菌、光合细菌、壳聚糖、亚硝酸钠、亚硝酸钾、磷酸氢钠、磷酸氢铵和腐殖酸混合均匀，然后在温度为20℃，湿度为50%的条件下封闭发酵7天，得到发酵物；

（3）将上述发酵物与乳酸钙、聚丙烯酸、乙二酸、鸭粪、鹅粪、牛粪、黄藻门和三偏磷酸钠在水中混合均匀，然后在40℃下搅拌1.5h，然后静置15h，即得到用于山体自修复的土壤修复剂。

实施例4

一种用于山体自修复的土壤修复剂，包括以下重量份的物质：树皮30重量份、大豆秸秆80重量份、棉杆70重量份、磷酸钙30重量份、乳酸钙20重量份、枯草芽孢杆菌5重量份、地衣芽孢杆菌5重量份、沼泽红假单胞菌5重量份、阿拉伯胶3重量份、聚乙烯醇18重量份、磷酸氢钾2重量份、硝酸铵1重量份、乙二酸12重量份、腐殖酸8重量份、鸡粪15重量份、鹅粪15重量份、猪粪15重量份、金藻门15重量份、三偏磷酸钠12重量份、水20重量份。

所述的用于山体自修复的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将树皮、大豆秸秆、棉杆粉碎，过20目筛，得到农业废弃物粉末；

（2）将农业废弃物粉末与枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌、阿拉伯胶、磷酸氢钾、硝酸铵和腐殖酸混合均匀，然后在温度为18℃，湿度为40%的条件下封闭发酵5天，得到发酵物；

（3）将上述发酵物与磷酸钙、乳酸钙、聚乙烯醇、乙二酸、鸡粪、鹅粪、猪粪、金藻门和三偏磷酸钠在水中混合均匀，然后在35℃下搅拌1h，然后静置10h，即得到用于山体自修复的土壤修复剂。

实施例5

一种用于山体自修复的土壤修复剂，包括以下重量份的物质：玉米秸秆100重量份、硫酸钙20重量份、磷酸钙10重量份、胶冻芽孢杆菌2重量份、粪肠球菌3重量份、糖原12重量份、聚乙烯醇10重量份、硝酸锰2重量份、硝酸钠3重量份、磷酸氢钾3重量份、乙二酸5重量份、腐殖酸2重量份、鸡粪5重量份、绿藻门35重量份、三偏磷酸钠3重量份、水120重量份。

所述的用于山体自修复的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玉米秸秆切碎，过20目筛，得到农业废弃物粉末；

（2）将农业废弃物粉末与胶冻芽孢杆菌、粪肠球菌、糖原、硝酸锰、硝酸钠、磷酸氢钾和腐殖酸混合均匀，然后在温度为30℃，湿度为70%的条件下封闭发酵7天，得到发酵物；

（3）将上述发酵物与硫酸钙、磷酸钙、聚乙烯醇、乙二酸、动物粪便、水藻和交联剂在水中混合均匀，然后在55℃下搅拌2h，然后静置24h，即得到用于山体自修复的土壤修复剂。

对比例1

一种用于山体自修复的土壤修复剂，包括以下重量份的物质：玉米秸秆100重量份、胶冻芽孢杆菌2重量份、粪肠球菌3重量份、糖原12重量份、聚乙烯醇10重量份、硝酸锰2重量份、硝酸钠3重量份、磷酸氢钾3重量份、乙二酸5重量份、腐殖酸2重量份、鸡粪5重量份、绿藻门35重量份、三偏磷酸钠3重量份、水120重量份。

所述的用于山体自修复的土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玉米秸秆切碎，过20目筛，得到农业废弃物粉末；

（2）将农业废弃物粉末与胶冻芽孢杆菌、粪肠球菌、糖原、硝酸锰、硝酸钠、磷酸氢钾和腐殖酸混合均匀，然后在温度为30℃，湿度为70%的条件下封闭发酵7天，得到发酵物；

（3）将上述发酵物与聚乙烯醇、乙二酸、动物粪便、水藻和交联剂在水中混合均匀，然后在55℃下搅拌2h，然后静置24h，即得到用于山体自修复的土壤修复剂。

抗冲刷实验：

取实施例1～5和对比实施例1所得用于山体自修复的土壤修复剂，喷洒至裸露的山体土壤表面，喷洒量为2.5L/m²，在室温下30天之后模拟降雨强度2.5L/min，倾斜30°进行冲刷实验，实验时间为半小时，计算冲刷率。

冲刷率＝冲蚀的面积与原土壤面积之比，实验结果如表1所示。

Claims (7)

1.一种用于山体自修复的土壤修复剂，其特征在于，包括以下重量份的物质：农用废弃物100~180重量份、钙质材料30~50重量份、复合发酵菌5~15重量份、多糖3~12重量份、有机聚合物10~18重量份、无机盐3~8重量份、乙二酸5~12重量份、腐殖酸2~8重量份、动物粪便5~45重量份、水藻15~35重量份、交联剂3~12重量份、水20~120重量份；所述有机聚合物选自聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的用于山体自修复的土壤修复剂，其特征在于，包括以下重量份的物质：农用废弃物120~150重量份、钙质材料35~45重量份、复合发酵菌8~12重量份、多糖6~10重量份、有机聚合物12~15重量份、无机盐5~6重量份、乙二酸6~10重量份、腐殖酸3~6重量份、动物粪便20~40重量份、水藻20~30重量份、交联剂6~10重量份、水60~100重量份。

3.根据权利要求1所述的用于山体自修复的土壤修复剂，其特征在于，所述农用废弃物选自秸秆、树枝、树叶、果实外壳、藤蔓中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的用于山体自修复的土壤修复剂，其特征在于，所述钙质材料选自乳酸钙、磷酸钙、氯化钙、硫酸钙中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的用于山体自修复的土壤修复剂，其特征在于，所述复合发酵菌选自乳酸菌、醋酸杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、沼泽红假单胞菌、巨大芽孢杆菌、胶冻芽孢杆菌、粪肠球菌、双岐菌、光合细菌、放线菌的至少一种。

6.根据权利要求1所述的用于山体自修复的土壤修复剂，其特征在于，所述无机盐选自铁盐、钠盐、钾盐、镁盐、锰盐、铵盐、锌盐中的至少一种。

7.权利要求1~6中任意一项所述的用于山体自修复的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将农业废弃物切碎，过20目筛；

（2）将农业废弃物与复合发酵菌、多糖、无机盐和腐殖酸混合均匀，然后在温度为18-30℃，湿度为40-70%的条件下封闭发酵5~7天，得到发酵物；

（3）将上述发酵物与钙质材料、有机聚合物、乙二酸、动物粪便、水藻和交联剂在水中混合均匀，然后在35~55℃下搅拌1~2h，然后静置10~24h，即得到用于山体自修复的土壤修复剂。