CN108251124B - 盐碱地改良剂及盐碱地土壤的改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盐碱地改良剂及盐碱地土壤改良方法，按重量份计，盐碱地改良剂的原料配方包括改性硫化碱渣40～60份、酵母浸出物20～30份以及微生物菌剂20～30份，其中改性硫化碱渣为将硫化碱渣酸化处理后与聚丙烯酰胺反应得到。盐碱地土壤的改良方法包括：将土壤翻耕15～20cm，施撒本发明的盐碱地改良剂。采用本发明改良剂并结合本发明改良方法能够有效实现盐碱地改良，同时本发明成本低，可实现资源再利用，降低环境污染。

Description

盐碱地改良剂及盐碱地土壤的改良方法

技术领域

本发明涉及一种专门针对盐碱地进行改良的改良剂及改良方法。

背景技术

土壤盐碱化是指土壤底层或地下水的盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤中的过程，是易溶性盐分在土壤表层积累的现象或过程。在人类的强烈干扰下，草原退化，沙化和盐碱化日趋严重，生物多样性的丧失速度正在加剧。由于地下水和土壤水分不断蒸发，土壤盐分剧增而产生次生盐碱化或使原生盐碱地的程度加重。因此地下水是土壤发生盐碱化的决定条件。土壤盐碱化的防治措施包括合理灌溉、人工排水等。

土壤盐碱化是一世界性的问题，它遍及世界各大洲的80多个国家。据统计，全世界土壤盐碱化面积达10亿公顷。我国盐碱化土壤分布很广，面积约2000多万公顷。尤其是新疆等地盐碱化程度更为严重。现有的耕地中，盐碱化面积占1/3。土壤盐碱化对土壤理化性质破坏比较大，极不利于许多作物的生长，容易造成作物缺苗或死亡。盐碱地由于含盐量多，有机质量少，酸碱度高，使土壤腐殖质遭到淋失，土壤结构受到破坏，表现为湿时黏，干时硬，土表常有白色盐分积淀，通气、透水不良，严重的会造成植物萎蔫、中毒和烂根死亡。另外，土壤碱性太大，影响到土壤中的磷、铁、锰、硼、锌等营养元素的有效性，易造成大量氮、磷、钾主要元素以及铁、钙、硼等微量元素的缺乏。土壤盐碱化是造成土壤低产和欠收的重要原因之一，严重阻碍着农业生产的发展。在耕地受城市化占地，荒漠化、沙化、盐碱化的侵袭而日益减少的今天，盐碱地改良与治理显得越来越重要。

现有的常用的盐碱地改良方法有化学改良、物理改良、有机肥改良以及生物改良等。土壤改良剂的品种有例如矿物类、有机质、人工合成高分子化合物、有益微生物制剂、硫-膨润土等。这些改良剂多为普通的液体肥料﹑农家肥或有机质，养分含量比较低，虽能为土壤补充一定的养分，但忽略了土壤理化性质的改善，养分不易释放，既不治标也不治本。有益微生物制剂种类繁多，大多数已报道或生产的微生物菌剂的改良效果一般，主要是微生物菌剂在盐碱地土壤环境下难以存活和繁殖从而限制了其作用发挥，有的微生物菌剂虽然效果较好，但是价格昂贵。

申请号为CN201410657643.3的专利公开了一种水溶性的土壤盐碱化改良剂及其制备方法与应用，水溶性的土壤盐碱化改良剂由瓜尔豆胶、非离子型聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、聚硅酸钾、柠檬酸和磷酸一铵组成；其质量比为：5～8：10～16：10～16：8～18：30～50：10～20，该改良剂的制备方法为将瓜尔豆胶、非离子型聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、聚硅酸钾、柠檬酸和磷酸一铵按比例混合，造粒得到。申请号为CN01136114.X的专利公开了一种盐碱化土壤高效改良剂，该种改良剂利用多种复合材料配制而成，能快速有效地降低盐碱化土壤的pH值和有害盐分，并能改善土壤质地和肥力，使用水溶性高分子聚合物和固体酸激活常规能改良盐碱化土壤的硫磺、石膏和有机泥炭，使产品的效能大大提高，因而降低了每亩的用量，又能有效地促进植物在盐碱化土壤上生长。这两种方法中的改良剂组成成分复杂，且都只是从单一的化学方面进行改良。

CN103320137B公开了一种复合微生物菌素盐碱地改良剂，所述的改良剂包括微生物、有机液及基质。所述的微生物包括枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)和巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)，所述的枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的重量份数比为：枯草芽孢杆菌60～80；巨大芽孢杆菌20～40，所述枯草芽孢杆菌为所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌CGMCC7296、枯草芽孢杆菌CGMCC7297、枯草芽孢杆菌CGMCC7298的混合物；所述巨大芽孢杆菌为CGMCC 7337。所述的有机液中包括所述的微生物菌剂发酵产生的蛋白酶，脂肪酶，α-淀粉酶，氨基酸。所述的基质包括鸡粪或牛粪、褐煤、磷矿粉、麦饭石。所述的鸡粪或牛粪经过200～400℃高温灭菌；所述的褐煤含20％的腐殖酸；所述磷矿粉、麦饭石均在300目以上。该专利配方复杂，生产不便，添加了大量微生物生长需要的营养物质，成本较高，且盐碱地的板结环境下，微生物生长和繁殖受限，治理效果不佳。

另已知，硫化碱渣为利用原料煤和芒硝(硫酸钠)生产硫化钠时产生的废渣，主要成分为硫化钠、二氧化硅、硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁及未燃烧的碳。硫化碱渣是极强碱，其堆放之处寸草不生。该废渣的产量约占硫化钠产量的14％左右，产量大，处理难度大，废弃物堆积造成很大的环境压力。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种新的盐碱地改良剂，该改良剂制备和使用简单，修复效果好，成本低。

本发明的目的之二是提供一种经济、高效、可实现废弃资源再利用的盐碱地改良方法。

本发明为实现上述目的，本发明采取的一种技术方案如下：

一种盐碱地改良剂，按重量份计，其原料配方包括改性硫化碱渣40～60份、酵母浸出物20～30份以及微生物菌剂20～30份，其中改性硫化碱渣为将硫化碱渣酸化处理后与聚丙烯酰胺反应得到。

进一步地，所述的硫化碱渣为用煤和芒硝生产硫化钠过程中产生的废渣，其pH为8～10。

根据本发明，所述硫化碱渣酸化处理可以使硫化碱渣的孔隙率大大提高，吸附性能大大增强，在改性后与聚丙烯酰胺混合，就可以通过物理和化学反应吸附大量聚丙烯酰胺，从而获得优异的保湿保水能力。所述的酸化处理可以采用本领域常用的酸，例如盐酸、硝酸、硫酸、磷酸等，没有特别限制。作为本发明的一个优选方面，采用硝酸来进行所述酸化处理。更优选地，采用浓度10wt％～20wt％的硝酸水溶液来进行酸化处理。酸化处理可以在常温下进行或者在控制的高于环境温度的温度下进行。

根据本发明的一个具体且优选方面，所述改性硫化碱渣通过以下步骤制得：将硫化碱渣研磨成颗粒状或粉状，然后与浓度10wt％～20wt％的硝酸水溶液混合，搅拌反应，之后与浓度为30wt％～50wt％的聚丙烯酰胺水溶液混合，搅拌反应，最后烘干，即得改性硫化碱渣。

进一步地，与硝酸水溶液混合后的搅拌反应在常温下进行，反应时间为1～2天。

进一步地，与聚丙烯酰胺水溶液混合后的搅拌反应在常温下进行，反应时间为2～3天。

根据本发明，所述酵母浸出物为酵母浸粉和/或酵母浸膏。

根据本发明，所述的盐碱地改良剂优选为由所述原料按配方比例混合并研磨而成的颗粒物或粉末。

根据本发明，所述微生物菌剂可以是已被报道用于盐碱地改良的微生物菌剂或它们的组合。作为本发明的一个优选方案：所述的微生物菌剂为多种微生物菌剂构成的复合微生物菌剂，且其中至少包含枯草芽孢杆菌或胶冻样芽孢杆菌。

在根据本发明的一个尤其优选的实施方案中：以重量份计，所述的复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌15～30份、胶冻样芽孢杆菌20～40份、棕色固氮菌20～30份和巨大芽孢杆菌20～30份组成。这些微生物菌剂相互协调，具有固氮、释磷等作用，同时分泌多种细胞酶，促进植物微量元素的吸收及生长，且酵母浸出物对于这些微生物的生长具有尤其好的促进作用。

所述复合微生物菌剂的制备方法为：将它们的菌粉分别经过激活和驯化培养后制成各自的培养液，然后将培养液混合均匀即得。枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、棕色固氮菌、和巨大芽孢杆菌的菌粉均是已知道的，可通过商购获得，激活和驯化培养方法按照并已知的程序或厂家建议的方式进行。

本发明采取的又一技术方案是：一种盐碱地土壤的改良方法，其包括：将土壤翻耕15～20cm，施撒如本发明所述的盐碱地改良剂。

优选地，按照100～150kg/亩的量施撒所述盐碱地改良剂。

优选地，在翻耕的同时，施撒所述盐碱地改良剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的盐碱地改良剂由改性硫化碱渣、酵母浸出物以及微生物菌剂有机组合而成，其中改性硫化碱渣由硫化碱渣经酸化处理和聚丙烯酰胺反应得到，具有优异的保水保湿能力和硅肥效果。配方中酵母浸粉对微生物的生长具有极大的促进作用。通过施加本发明中的改良剂，能够增加土壤中微生物的数量与种类，改善土壤团里结构，增强土壤保水保肥的能力，对盐碱土壤及贫瘠土壤具有很好的改良的效果，同时还具有作物增产的效果。

本发明的改良剂是同时利用化学和微生物的联合作用进行土壤改良，改良效果好。而且该改良剂具有明显的成本优势，采用的原材料为工业生产废弃物，价格低廉，在改良土壤的同时实现了固体废物的资源化利用，减小了固废对周边环境的影响，降低了环境压力，是一种既高效又经济的土壤改良剂。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中未注明的条件为本领域常规的条件。在述及物质的用量或投加量或含量时，除非特别说明，均指重量。以下实施例中用到的复合微生物菌剂，制备方法如下：微生物菌通过商购获得，分别称量枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、棕色固氮菌和巨大芽孢杆菌(重量比为25：20：25：30)并在使用前按照已知的程序或厂家建议的方式进行激活和驯化培养，然后将枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、棕色固氮菌和巨大芽孢杆菌培养液复配在一起，控制温度在28-32℃即可。以下实施例中采用的硫化碱渣的pH为9.23，含水率18％。

实施例1

将硫化碱渣研磨过100目筛，与15％硝酸混合搅拌，常温下搅拌反应2天；将硝酸改性硫化碱渣与45％聚丙烯酰胺混合，常温下搅拌反应3天，烘干，过100目筛，得到改性硫化碱渣。取50份改性硫化碱渣，20份酵母浸粉，30份微生物物菌剂，研磨混合，过100目筛，得到盐碱地改良剂。

实施例2

将硫化碱渣研磨过100目筛，与20％硝酸混合搅拌，常温下搅拌反应2天；将硝酸改性硫化碱渣与50％聚丙烯酰胺混合，常温下搅拌反应3天，烘干，过100目筛，得到改性硫化碱渣。取60份改性硫化碱渣，30份酵母浸粉，10份微生物物菌剂，研磨混合，过100目筛，得到盐碱地改良剂。

对比例1

本例提供一种盐碱地改良剂，其由70份改性硫化碱渣，10份酵母浸粉，20份微生物物菌剂，研磨混合，过100目筛，得到，其中改性硫化碱渣同实施例1。

对比例2

本例提供一种盐碱地改良剂，其制备基本同实施例1，不同的是，其中硫化碱渣不进行改性。

对比例3

本例提供一种盐碱地改良剂，其制备基本同实施例1，不同的是，其中硫化碱渣仅进行酸化处理，不与聚丙烯酰胺反应。

对比例4

本例提供一种盐碱地改良剂，其制备基本同实施例1，不同的是，其中微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌按重量比为25：25：30组成。

实施例3

利用实施例1-2以及对比例1-4的改良剂进行盐碱地改良试验，具体如下：

1.实验盐碱地土壤情况：实验区土壤为砂壤土，有机质含量4.34g/kg，全盐量2.03g/kg全氮含量0.31g/kg，全钾含量19.1g/kg，有效磷含量11.3g/kg，其pH值为8.74，将盐碱地划分出7个同样大小的区域，每个区域0.05亩。

2.供试作物：白菜(庆丰1号)，于2017年3月份进行种植，每个区域种植大白菜种子60颗；每隔10天浇水一次，每隔一天统计一次发芽数，至发芽数不再增加为止。白菜种植结束后检测土壤有机质、含水率、pH等指标。

3.供试方法：先对6个区域的盐碱地进行改良，然后在改良后的土地上种植作物，改良方法如下：对盐碱地进行翻耕约18cm，同时按每亩120kg的量分别施撒按照实施例1-2以及对比例1-4的方法制备的改良剂，施撒完毕后，保持1天，检测检测土壤各项指标。结果参见表1。对第7个区域的盐碱地，仅进行翻耕，不添加改良剂，作为空白对照实验组CK。

表1改良后土壤各项指标检测结果

进一步对改良完成后的土壤进行常规白菜种植和施肥管理，地间管理和水分管理按日常操作，期间观察并记录白菜的发芽数，生长20天后收割白菜，并进行地上生物量的统计，结果参见表2，其中发芽数为种子种植后第10天观察。

表2白菜发芽数和生物量统计

以上试验结果表明，采用本发明的改良剂及改良方法成功实现对盐碱地的改良，改良效果显著。

Claims (6)

1.一种盐碱地改良剂，其特征在于：按重量份计，所述盐碱地改良剂的原料配方包括改性硫化碱渣40~60份、酵母浸出物20~30份以及微生物菌剂20~30份，其中所述改性硫化碱渣为将硫化碱渣酸化处理后与聚丙烯酰胺反应得到，所述改性硫化碱渣通过以下步骤制得：将硫化碱渣研磨成颗粒状或粉状，然后与浓度10wt%~20wt%的硝酸水溶液混合，搅拌反应，之后与浓度为30wt%~50wt%的聚丙烯酰胺水溶液混合，搅拌反应，最后烘干，即得所述改性硫化碱渣，其中与硝酸水溶液混合后的搅拌反应在常温下进行，反应时间为1~2天；与聚丙烯酰胺水溶液混合后的搅拌反应在常温下进行，反应时间为2~3天;

以重量份计，所述的微生物菌剂由枯草芽孢杆菌15~30份、胶冻样芽孢杆菌20~40份、棕色固氮菌20~30份和巨大芽孢杆菌20~30份组成。

2.根据权利要求1所述的盐碱地改良剂，其特征在于：所述的硫化碱渣为用煤和芒硝生产硫化钠过程中产生的废渣，其pH为8~10。

3.根据权利要求1所述的盐碱地改良剂，其特征在于：所述酵母浸出物为酵母浸粉和/或酵母浸膏。

4.根据权利要求1所述的盐碱地改良剂，其特征在于：所述的盐碱地改良剂为由所述原料按配方比例混合并研磨而成的颗粒物或粉末。

5.一种盐碱地土壤的改良方法，其特征在于：将土壤翻耕15~20cm，施撒如权利要求1至4中任一项权利要求所述的盐碱地改良剂。

6.根据权利要求5所述的改良方法，其特征在于：按照100~150kg/亩的量施撒所述盐碱地改良剂。