CN108218565A - 碱性土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了碱性土壤改良剂及其制备方法，碱性土壤改良剂的组成及其重量份为：高粱秸秆活性炭30‑40份、发酵玉米秸秆粉35‑42份、有机生态肥120‑130份、尿素15‑18份、磷酸氢二铵10‑12份、脱硫石膏8‑10份、燃煤烟气脱硫废弃物8‑10份、醋渣20‑25份、酒糟15‑20份、糠醛渣30‑45份、保水剂8‑10份、硫酸铝15‑20份、硫酸锌10‑12份、硫酸亚铁12‑14份、硫磺30‑50份。有益效果为：碱性土壤改良剂能从根源上降低土壤溶液的pH至，改善土壤的碱性特质，其制备方法简单易行，成本低廉，时间短暂，适合对碱性土壤的规模化改良。

Description

碱性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，尤其是涉及碱性土壤改良剂及其制备方法。
技术背景
碱性土壤指土壤pH值大于7的土壤，亦即土壤溶液中的氢氧离子浓度大于氢离子浓度，实用上则指pH值在7.3以上的土壤。一般包括石灰质土、盐土和碱土三类。土壤的碱性反应是在土壤溶液中OH-离子浓度超过H+离子浓度时反映出来的，溶液中OH-离子浓度的大小，表现了土壤碱性的强弱，或者说，pH值愈大，碱性愈强。土壤pH值小于7的为酸性土，土壤pH值大于7的为碱性土。我国土壤酸碱各异，长江以北多为中性，微碱性土；就城市来说有50余个城市有不同程度的盐碱土分布，如天津、德州、盘锦、连云港等市。南花北养的杜鹃、茶花、兰花、含笑、五针松、桅子等都属喜酸性土花卉，不采取改土措施，常常会造成植株生长不良，甚至死亡。碱性土壤是受自然条件和土壤内在因素的综合影响而形成的，其中干旱的气候和丰富的钙质为主要成因；过量地施用石灰和引灌碱质污水以及海水浸渍，也是某些碱性土壤形成原因之一。
目前，关于盐碱土壤的改良技术有很多方法，现有技术如授权公众号为
CN 102559197 B的中国发明专利，公开了盐碱土壤改良剂及其制备方法，该改良剂由氨基酸、尿素、乙酸、复硝酚钠和水混合制成，具有工艺简单、成本低廉的优点，其组分复硝酚钠具备植物细胞赋活功能，氨基酸与尿素具有增加营养功能，只有乙酸具备轻微的碱中和功能，因此其降低土壤溶液 pH值的能力有限，而且该改良剂不具备改良土壤土质的功能，无法降低土壤溶液中盐基离子的浓度，因此无法从根源上有效改善盐碱土壤，不具备推广价值。
发明内容
本发明的目的在于提供碱性土壤改良剂及其制备方法，碱性土壤改良剂能从根源上降低土壤溶液的pH至，改善土壤的碱性特质，其制备方法简单易行，成本低廉，时间短暂，适合对碱性土壤的规模化改良。
本发明中所用到的微生物及其所购买企业为：枯草芽孢杆菌、乳酸菌，沧州市益宏动物保健品有限公司；胶质芽孢杆菌、乳酸菌，山东绿陇生物技术有限公司。
本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：碱性土壤改良剂，其组成及其重量份为：高粱秸秆活性炭30-40份、发酵玉米秸秆粉35-42份、有机生态肥120-130份、尿素15-18份、磷酸氢二铵10-12份、脱硫石膏8-10份、燃煤烟气脱硫废弃物8-10份、醋渣20-25份、酒糟15-20份、糠醛渣30-45份、保水剂8-10份、硫酸铝15-20份、硫酸锌10-12份、硫酸亚铁12-14份、硫磺30-50份；土壤改良剂不仅可以增强土壤的固碳、持水作用，还可以有效增加土壤养分持留、减少土壤容重、增大土壤孔隙度，而且改良剂中富含的二三价金属离子的代换能力大于盐基离子钠离子、钾离子的离子代换能力，盐碱地胶体表面的盐基离子被代换到土壤溶液中，使盐基离子随灌溉水淋溶到底土层，因而降低了盐碱地土壤全盐含量，降低土壤溶液的pH值，从根源上改善土壤的碱性特质。
碱性土壤改良剂的制备方法，包括：磷酸活化、蒸汽活化、发酵玉米秸秆、堆肥、复配改良剂，具体包括以下步骤：
磷酸活化：称取干燥后的高粱秸秆粉与浓磷酸按照1:0.85-0.92均匀混合，充分搅拌后，使用捏合机在105-108℃温度下捏合30-45分钟，捏合后将样品造粒成直径3.5-4.0mm、长度6.5-8.0mm的柱状颗粒，样品硬化后，在高温炉中进行磷酸活化，待炉温升至500-510℃时放入样品，保温10-12分钟，活化后将样品冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，烘干后即为磷酸活化样；磷酸高温活化可以使高粱秸秆粉表面出现大量的微孔，秸秆粉表面沉积物变少，表面光滑度增加，并形成微孔，具备微吸附作用，为进一步的活化做准备；
蒸汽活化：取磷酸活化样重新置于高温炉中，以20-50mL/min进水量进水，在680-690℃水蒸气气氛下二次活化1.5-2.0小时，活化后将样品冷却至室温，粉碎过180-220目筛即得高粱秸秆生物炭；经过蒸汽活化后，高粱秸秆生物炭的微孔更加发达，平均孔径更小，不仅起到固碳、持水的作用，其总孔容积、水吸附值更高，还能增加土壤养分持留、减少土壤容重、增大孔隙度的作用；
发酵玉米秸秆：取玉米秸秆清洗后烘干粉碎过20-40目筛，称取玉米秸秆粉200-220份、池塘污泥80-100份、平菇食用菌菌渣60-50份，调节含水量50-60%，堆于密闭容器中厌氧发酵18-20天可得发酵玉米秸秆粉；将污泥作为接种物，在厌氧条件下促使玉米秸秆粉高效快速的发酵，污泥中的发酵微生物菌群可以以秸秆中的纤维素为底物，将其酶解为木聚糖，进而降解成木聚寡糖、木三糖和木二糖等，最后降解成木糖，然后再经无氧发酵，将其转化成有机酸，随着有机酸含氨增加，封闭的秸秆发酵容器内氢离子浓度越高，从而导致秸秆的pH值逐步下降，因此污泥接种发酵后的玉米秸秆能更加有效地降低土壤的碱化度、pH值、代换性Na＋，同时提高了土壤有机质的含量，玉米秸秆中的有机阳离子和阴离子、可溶性物质等均对土壤pH值产生调节作用；
堆肥：将130-150份农家牲畜粪肥、42-45份锯末、40-50份草炭、1-4份微生物菌剂、0.02-0.04份促进剂、20-30份麦饭石粉混合堆肥，添加蒸馏水控制含水量为45-55%，采用空气压缩机给堆体以强制通风方式进行供氧，每天通气1-2小时，每2-3天翻堆一次，堆肥18-20天即得有机生态肥；促进剂为重量比为13.6-14.0:1的乙酰柠檬酸三丁酯和（2R，4R）-戊二醇；促进剂中特定配比的乙酰柠檬酸三丁酯和（2R，4R）-戊二醇具有协同增益效果，二者的协同增益作用能够对堆肥中的微生物菌剂的三羧酸循环产生有益作用，增强微生物的三羧酸循环运行效率，进而提高微生物的能量转换效率，促进微生物的生长繁殖，进而有效提高微生物对堆肥的发酵效率，提早完成堆肥，降低时间成本；堆肥完成后其原料全部腐熟，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，为植物提供氮、磷、钾、铁、锌、钙等中微量元素，丰富了土壤的营养成分；
复配改良剂：称取高粱秸秆活性炭30-40份、发酵玉米秸秆粉35-42份、有机生态肥120-130份、尿素15-18份、磷酸氢二铵10-12份、脱硫石膏8-10份、燃煤烟气脱硫废弃物8-10份、醋渣20-25份、酒糟15-20份、糠醛渣30-45份、保水剂8-10份、硫酸铝15-20份、硫酸锌10-12份、硫酸亚铁12-14份、硫磺30-50份在30-35℃温度下均匀搅拌混合然后经干燥粉碎即得碱性土壤改良剂；改良剂中富含的二三价金属离子的代换能力大于盐基离子钠离子、钾离子的离子代换能力，盐碱地胶体表面的盐基离子被代换到土壤溶液中，使盐基离子随灌溉水淋溶到底土层，因而降低了盐碱地土壤全盐含量，同时土壤改良剂还可以增强土壤的固碳、持水作用，能增加土壤养分持留，减少土壤容重，增大土壤孔隙度，是一种高效的碱性土壤改良剂。
作为优选，微生物菌剂为重量比为3-5:2-4:1-2:1的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、固氮菌、乳酸菌的混合物；微生物菌剂具有解磷、脱氮的功能，还可以大大提高堆肥效率，有效改善土壤微生物微环境。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1）促进剂中特定配比的乙酰柠檬酸三丁酯和（2R，4R）-戊二醇具有协同增益效果，二者的协同增益作用能够对堆肥中的微生物菌剂的三羧酸循环产生有益作用，增强微生物的三羧酸循环运行效率，进而提高微生物的能量转换效率，促进微生物的生长繁殖，进而有效提高微生物对堆肥的发酵效率，提早完成堆肥，降低时间成本；
2）改良剂中富含的二三价金属离子的代换能力大于盐基离子钠离子、钾离子的离子代换能力，盐碱地胶体表面的盐基离子被代换到土壤溶液中，使盐基离子随灌溉水淋溶到底土层，因而降低了盐碱地土壤全盐含量，同时土壤改良剂还可以增强土壤的固碳、持水作用，能增加土壤养分持留，减少土壤容重，增大土壤孔隙度，是一种高效的碱性土壤改良剂。
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：
碱性土壤改良剂，其组成及其重量份为：高粱秸秆活性炭35份、发酵玉米秸秆粉40份、有机生态肥120份、尿素16份、磷酸氢二铵10份、脱硫石膏10份、燃煤烟气脱硫废弃物8份、醋渣24份、酒糟18份、糠醛渣40份、保水剂8份、硫酸铝18份、硫酸锌10份、硫酸亚铁13份、硫磺50份；土壤改良剂不仅可以增强土壤的固碳、持水作用，还可以有效增加土壤养分持留、减少土壤容重、增大土壤孔隙度，而且改良剂中富含的二三价金属离子的代换能力大于盐基离子钠离子、钾离子的离子代换能力，盐碱地胶体表面的盐基离子被代换到土壤溶液中，使盐基离子随灌溉水淋溶到底土层，因而降低了盐碱地土壤全盐含量，降低土壤溶液的pH值，从根源上改善土壤的碱性特质。
实施例2：
碱性土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
1）称取干燥后的高粱秸秆粉与浓磷酸按照1:0.85均匀混合，充分搅拌后，使用捏合机在105℃温度下捏合30分钟，捏合后将样品造粒成直径3.5mm、长度6.5mm的柱状颗粒，样品硬化后，在高温炉中进行磷酸活化，待炉温升至500℃时放入样品，保温10分钟，活化后将样品冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，烘干后即为磷酸活化样；2）取磷酸活化样重新置于高温炉中，以20mL/min进水量进水，在680℃水蒸气气氛下二次活化1.5小时，活化后将样品冷却至室温，粉碎过180目筛即得高粱秸秆生物炭；3）取玉米秸秆清洗后烘干粉碎过20目筛，称取玉米秸秆粉200份、池塘污泥80份、平菇食用菌菌渣60份，调节含水量50%，堆于密闭容器中厌氧发酵18天可得发酵玉米秸秆粉；3）将130份农家牲畜粪肥、42份锯末、40份草炭、1份微生物菌剂、0.02-份促进剂、20份麦饭石粉混合堆肥，微生物菌剂为重量比为3:2:1:1的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、固氮菌、乳酸菌的混合物；添加蒸馏水控制含水量为45%，采用空气压缩机给堆体以强制通风方式进行供氧，每天通气1小时，每2天翻堆一次，堆肥18天即得有机生态肥；促进剂为重量比为13.6:1的乙酰柠檬酸三丁酯和（2R，4R）-戊二醇；4）称取高粱秸秆活性炭30份、发酵玉米秸秆粉35份、有机生态肥120份、尿素15份、磷酸氢二铵10份、脱硫石膏8份、燃煤烟气脱硫废弃物8份、醋渣20份、酒糟15份、糠醛渣30份、保水剂8份、硫酸铝15份、硫酸锌10份、硫酸亚铁12份、硫磺30份在30℃温度下均匀搅拌混合然后经干燥粉碎即得碱性土壤改良剂。
实施例3：
碱性土壤改良剂的制备方法，包括：磷酸活化、蒸汽活化、发酵玉米秸秆、堆肥、复配改良剂，具体包括以下步骤：
磷酸活化：称取干燥后的高粱秸秆粉与浓磷酸按照1:0.92均匀混合，充分搅拌后，使用捏合机在108℃温度下捏合45分钟，捏合后将样品造粒成直径4.0mm、长度8.0mm的柱状颗粒，样品硬化后，在高温炉中进行磷酸活化，待炉温升至510℃时放入样品，保温12分钟，活化后将样品冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，烘干后即为磷酸活化样；磷酸高温活化可以使高粱秸秆粉表面出现大量的微孔，秸秆粉表面沉积物变少，表面光滑度增加，并形成微孔，具备微吸附作用，为进一步的活化做准备；
蒸汽活化：取磷酸活化样重新置于高温炉中，以50mL/min进水量进水，在690℃水蒸气气氛下二次活化2.0小时，活化后将样品冷却至室温，粉碎过220目筛即得高粱秸秆生物炭；经过蒸汽活化后，高粱秸秆生物炭的微孔更加发达，平均孔径更小，不仅起到固碳、持水的作用，其总孔容积、水吸附值更高，还能增加土壤养分持留、减少土壤容重、增大孔隙度的作用；
发酵玉米秸秆：取玉米秸秆清洗后烘干粉碎过40目筛，称取玉米秸秆粉220份、池塘污泥100份、平菇食用菌菌渣50份，调节含水量60%，堆于密闭容器中厌氧发酵20天可得发酵玉米秸秆粉；将污泥作为接种物，在厌氧条件下促使玉米秸秆粉高效快速的发酵，污泥中的发酵微生物菌群可以以秸秆中的纤维素为底物，将其酶解为木聚糖，进而降解成木聚寡糖、木三糖和木二糖等，最后降解成木糖，然后再经无氧发酵，将其转化成有机酸，随着有机酸含氨增加，封闭的秸秆发酵容器内氢离子浓度越高，从而导致秸秆的pH值逐步下降，因此污泥接种发酵后的玉米秸秆能更加有效地降低土壤的碱化度、pH值、代换性Na＋，同时提高了土壤有机质的含量，玉米秸秆中的有机阳离子和阴离子、可溶性物质等均对土壤pH值产生调节作用；
堆肥：将150份农家牲畜粪肥、45份锯末、50份草炭、4份微生物菌剂、0.04份促进剂、30份麦饭石粉混合堆肥，微生物菌剂为重量比为5:4:2:1的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、固氮菌、乳酸菌的混合物；添加蒸馏水控制含水量为55%，采用空气压缩机给堆体以强制通风方式进行供氧，每天通气2小时，每3天翻堆一次，堆肥20天即得有机生态肥；促进剂为重量比为14.0:1的乙酰柠檬酸三丁酯和（2R，4R）-戊二醇；促进剂中特定配比的乙酰柠檬酸三丁酯和（2R，4R）-戊二醇具有协同增益效果，二者的协同增益作用能够对堆肥中的微生物菌剂的三羧酸循环产生有益作用，增强微生物的三羧酸循环运行效率，进而提高微生物的能量转换效率，促进微生物的生长繁殖，进而有效提高微生物对堆肥的发酵效率，提早完成堆肥，降低时间成本；堆肥完成后其原料全部腐熟，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，为植物提供氮、磷、钾、铁、锌、钙等中微量元素，丰富了土壤的营养成分；
复配改良剂：称取高粱秸秆活性炭40份、发酵玉米秸秆粉42份、有机生态肥130份、尿素18份、磷酸氢二铵12份、脱硫石膏10份、燃煤烟气脱硫废弃物10份、醋渣25份、酒糟20份、糠醛渣5份、保水剂10份、硫酸铝20份、硫酸锌12份、硫酸亚铁14份、硫磺50份在35℃温度下均匀搅拌混合然后经干燥粉碎即得碱性土壤改良剂；改良剂中富含的二三价金属离子的代换能力大于盐基离子钠离子、钾离子的离子代换能力，盐碱地胶体表面的盐基离子被代换到土壤溶液中，使盐基离子随灌溉水淋溶到底土层，因而降低了盐碱地土壤全盐含量，同时土壤改良剂还可以增强土壤的固碳、持水作用，能增加土壤养分持留，减少土壤容重，增大土壤孔隙度，是一种高效的碱性土壤改良剂。
本发明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。

Claims (9)

1.碱性土壤改良剂，其特征在于：所述的碱性土壤改良剂的组成及其重量份为：高粱秸秆活性炭30-40份、发酵玉米秸秆粉35-42份、有机生态肥120-130份、尿素15-18份、磷酸氢二铵10-12份、脱硫石膏8-10份、燃煤烟气脱硫废弃物8-10份、醋渣20-25份、酒糟15-20份、糠醛渣30-45份、保水剂8-10份、硫酸铝15-20份、硫酸锌10-12份、硫酸亚铁12-14份、硫磺30-50份。
2.碱性土壤改良剂的制备方法，包括：磷酸活化、蒸汽活化、发酵玉米秸秆、堆肥、复配改良剂，其特征在于：所述堆肥步骤为：将130-150份农家牲畜粪肥、42-45份锯末、40-50份草炭、1-4份微生物菌剂、0.02-0.04份促进剂、20-30份麦饭石粉混合堆肥，添加蒸馏水控制含水量为45-55%，采用空气压缩机给堆体以强制通风方式进行供氧，每天通气1-2小时，每2-3天翻堆一次，堆肥18-20天即得有机生态肥。
3.根据权利要求2所述的碱性土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述堆肥步骤中的促进剂为重量比为13.6-14.0:1的乙酰柠檬酸三丁酯和（2R，4R）-戊二醇。
4.根据权利要求2所述的碱性土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述堆肥步骤中的微生物菌剂为重量比为3-5:2-4:1-2:1的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、固氮菌、乳酸菌的混合物。
5.根据权利要求2所述的碱性土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述磷酸活化步骤为：称取干燥后的高粱秸秆粉与浓磷酸按照1:0.85-0.92均匀混合，充分搅拌后，使用捏合机在105-108℃温度下捏合30-45分钟，捏合后将样品造粒成直径3.5-4.0mm、长度6.5-8.0mm的柱状颗粒，样品硬化后，在高温炉中进行磷酸活化，待炉温升至500-510℃时放入样品，保温10-12分钟，活化后将样品冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，烘干后即为磷酸活化样。
6.根据权利要求2所述的碱性土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述蒸汽活化步骤为：取磷酸活化样重新置于高温炉中，以20-50mL/min进水量进水，在水蒸气气氛下二次活化1.5-2.0小时，活化后将样品冷却至室温，粉碎过180-220目筛即得高粱秸秆生物炭。
7.根据权利要求6所述的碱性土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述蒸汽活化步骤中，水蒸气的温度为680-690℃。
8.根据权利要求2所述的碱性土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述发酵玉米秸秆步骤为：取玉米秸秆清洗后烘干粉碎过20-40目筛，称取玉米秸秆粉200-220份、池塘污泥80-100份、平菇食用菌菌渣60-50份，调节含水量50-60%，堆于密闭容器中厌氧发酵18-20天可得发酵玉米秸秆粉。
9.根据权利要求2所述的碱性土壤改良剂蛋白制备方法，其特征在于：所述复配改良剂步骤为：称取高粱秸秆活性炭30-40份、发酵玉米秸秆粉35-42份、有机生态肥120-130份、尿素15-18份、磷酸氢二铵10-12份、脱硫石膏8-10份、燃煤烟气脱硫废弃物8-10份、醋渣20-25份、酒糟15-20份、糠醛渣30-45份、保水剂8-10份、硫酸铝15-20份、硫酸锌10-12份、硫酸亚铁12-14份、硫磺30-50份在30-35℃温度下均匀搅拌混合然后经干燥粉碎即得碱性土壤改良剂。
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