CN108409406A - 一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法，将50~70份改性生物炭、10~20份发酵液和1~3份水性丙烯酸树脂混合均匀，干燥得到土壤调理剂。有益效果为：改性生物炭对发酵液中各种营养成分、活性物质和水的吸附能力高，提高了土壤的持肥力和持水力。发酵液不仅富含氮、磷、钾三种大量元素，钙、镁、硫等中量元素，锌、铁、硒等微量元素，天冬氨酸、甘氨酸、异亮氨酸等氨基酸，还含有各种有益菌和活性物质。其中，活性物质通过抑制根细胞中的生长素来杜绝植物“翘根”现象。改性生物炭、发酵液和水性丙烯酸树脂相互作用，改善了土壤的微生态，降低植物根部病害发生概率。

Description

一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法

技术领域

本发明涉及土壤调理领域，具体是一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法。

背景技术

贵州属于低山丘陵地区，土层较薄、喀斯特地质化严重等问题，大量降雨导致土壤淋溶严重，很容易造成肥料施入后养分无法积累、大量流失等现象的发生，这对农业生产来说是一大难题。黄壤是贵州省面积最大的地带性土壤，面积共738.4万hm2，占全省土壤总面积的46.4％，目前pH小于5.5的强酸性黄壤面积占黄壤总面积41.2％，而酸性黄壤的酸(铝毒害)和瘦(养分缺乏和有效性低)已成为限制当地农业生产和影响环境质量的主要因素之一。高值特色农业，如茶叶、蔬菜、水果等在贵州农业经济中占有重要地位，然而长期大量施用化肥，加上集约化种植下不合理的施用化学肥料，更加重了土壤的酸化，致使土壤养分不均衡问题凸显，土传病害的发生严重等。如贵州修文地区大面积集约化种植的甘蓝容易发生根肿病，乌当、安顺等地酸性土壤种植的玉米苗期开始发现缺磷严重，导致发苗不整齐等现象，直接影响了当地农业经济的发展。

土壤过酸时，一方面，高浓度的氢离子会使作物根系中的蛋白质凝固或者溶解，使酶钝化；另一方面，土壤过酸会使土壤活性铝、铁、锰等元素的数量增加，影响作物根系细胞分裂和呼吸作用，严重的引起植株中毒等症状，而且大量的活性铝、铁、锰等元素造成磷酸被固定而缺磷，同时，一价或二价阳离子如钾、钙、镁等被氢离子从胶体上取代到土壤溶液中，并因其流失而缺乏，造成作物幼苗死亡，影响作物的产量和品质等问题。在酸性土壤上，豆科蔬菜由于根菌瘤生长弱而发育不良，十字花科蔬菜容易生根肿病，番茄，茄子易感青枯病，蔬菜品质受到明显影响。可见，集约经营下土壤酸化和土壤酸化衍生的地力障碍以及土传病害已成为贵州主要经济作物可持续发展的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备方法简单的用于贫瘠土壤调理剂的制备方法。制备得到的土壤调理剂可快速补充植物所需大量元素、中量元素、微量元素及各种营养物质，增加团聚体，提高土壤孔隙度，提高土壤持水能力，改善土壤中微生态环境并杜绝植物“翘根”现象。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

改性生物炭的制备：在限氧条件下焙烧贝壳粉，焙烧的温度变化为100~120℃煅烧5~10min；200~220℃煅烧10~15min；400~420℃煅烧10~15min；600~620℃煅烧100~120min；400~420℃煅烧40~50min；200~220℃煅烧20~30min；100~120℃煅烧30~40min；贝壳粉中含有1~3%硼酸锌、1~3%氢氧化镁和0.1~0.3%醋酸锰。焙烧后的贝壳粉在干燥环境下自然冷却，加入10~15%盐酸溶液进行改性，在60~80℃条件下反应2~3h，离心取沉淀，用清水洗涤所得沉淀至中性，干燥得到改性生物炭。上述改性生物炭具有足够的磁性并且富有H⁺的活性炭表面、含有丰富的羧基、酚羟基等活性官能团，这些官能团能通过静电作用、络合作用和离子交换增强阳离子的吸附能力。其中硼酸锌、氢氧化镁和醋酸锰在焙烧过程中与贝壳粉产生物理化学反应，大大提高了生物炭表面羧基活性基团的数量，最终提高了改性生物炭对发酵液中各种营养成分、活性物质和水的吸附能力，提高了土壤的持肥力和持水力。

发酵液的制备：10~20份动物骨头、40~50份畜禽粪便、10~20份甘蔗渣和20~30份秸秆粉碎混合均匀，加入10~20份EM菌剂和30~40份废甘蔗水厌氧发酵7~25d，加入2~4份枯草芽孢杆菌中性蛋白酶和10~20份废甘蔗水继续厌氧发酵10~20d，加入150~250份水，充分溶解后过滤，浓缩后的滤液即为发酵液。天冬氨酸二甲酯盐酸盐的组成为90~95%D-天冬氨酸二甲酯盐酸盐和5~10%L-天冬氨酸二甲酯盐酸盐。在上述含量天冬氨酸二甲酯盐酸盐存在的条件下，EM菌剂中的微生物对上述原料进行厌氧发酵，后期菌酶结合酵解，得到的发酵液不仅富含氮、磷、钾三种大量元素，钙、镁、硫等中量元素，锌、铁、硒等微量元素，天冬氨酸、甘氨酸、异亮氨酸等氨基酸，还含有各种有益菌和活性物质。质膜上存在H⁺-ATP酶,发酵液中活性成分可抑制根细胞中的生长素（作为酶的变构效应剂）与H⁺-ATP酶的蛋白质结合,抑制H⁺-ATP酶的活化，减少细胞内H⁺分泌到细胞壁中，稳定细胞壁基质pH，细胞壁可塑性基本不变，从而杜绝植物“翘根”。

土壤调理剂的制备：将50~70份改性生物炭、10~20份发酵液和1~3份水性丙烯酸树脂混合均匀，干燥得到土壤调理剂。调理剂中各成分相互作用，其处理的土壤中细菌多样性较丰富，其中酸杆菌门的相对丰度明显增加，变形菌门的相对丰度下降，GAL15和AD-3门的相对丰度明显下降，绿弯菌门、疣微菌门、芽单孢菌门的相对丰度明显增加，浮霉菌门的相对丰度明显下降，拟杆菌门的相对丰度明显增加，改善了土壤的微生态，降低植物根部病害发生概率。还可快速补充植物所需大量元素、中量元素、微量元素及各种营养物质，增加团聚体，提高土壤孔隙度，提高土壤持水能力，改善土壤中微生态环境并杜绝植物“翘根”现象。

与现有技术相比，本发明的优点在于：改性生物炭对发酵液中各种营养成分、活性物质和水的吸附能力高，提高了土壤的持肥力和持水力。发酵液不仅富含氮、磷、钾三种大量元素，钙、镁、硫等中量元素，锌、铁、硒等微量元素，天冬氨酸、甘氨酸、异亮氨酸等氨基酸，还含有各种有益菌和活性物质。其中，活性物质通过抑制根细胞中的生长素来杜绝植物“翘根”现象。改性生物炭、发酵液和水性丙烯酸树脂相互作用，改善了土壤的微生态，降低植物根部病害发生概率。

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：

一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

1）改性生物炭的制备：在限氧条件下焙烧贝壳粉，焙烧的温度变化为120℃煅烧6min；200℃煅烧12min；400℃煅烧10min； 620℃煅烧100min；400℃煅烧45min；200℃煅烧25min；100℃煅烧40min；贝壳粉中含有2%硼酸锌、3%氢氧化镁和0.1%醋酸锰。焙烧后的贝壳粉在干燥环境下自然冷却，加入12%盐酸溶液进行改性，在70℃条件下反应2.4h，离心取沉淀，用清水洗涤所得沉淀至中性，干燥得到改性生物炭。上述改性生物炭具有足够的磁性并且富有H⁺的活性炭表面、含有丰富的羧基、酚羟基等活性官能团，这些官能团能通过静电作用、络合作用和离子交换增强阳离子的吸附能力。其中硼酸锌、氢氧化镁和醋酸锰在焙烧过程中与贝壳粉产生物理化学反应，大大提高了生物炭表面羧基活性基团的数量，最终提高了改性生物炭对发酵液中各种营养成分、活性物质和水的吸附能力，提高了土壤的持肥力和持水力；

2）发酵液的制备：15份动物骨头、43份畜禽粪便、15份甘蔗渣和21份秸秆粉碎混合均匀，加入16份EM菌剂和38份废甘蔗水厌氧发酵12d，加入3份枯草芽孢杆菌中性蛋白酶和15份废甘蔗水继续厌氧发酵18d，加入200份水，充分溶解后过滤，浓缩后的滤液即为发酵液。天冬氨酸二甲酯盐酸盐的组成为95%D-天冬氨酸二甲酯盐酸盐和8%L-天冬氨酸二甲酯盐酸盐。在上述含量天冬氨酸二甲酯盐酸盐存在的条件下，EM菌剂中的微生物对上述原料进行厌氧发酵，后期菌酶结合酵解，得到的发酵液不仅富含氮、磷、钾三种大量元素，钙、镁、硫等中量元素，锌、铁、硒等微量元素，天冬氨酸、甘氨酸、异亮氨酸等氨基酸，还含有各种有益菌和活性物质。质膜上存在H⁺-ATP酶,发酵液中活性成分可抑制根细胞中的生长素（作为酶的变构效应剂）与H⁺-ATP酶的蛋白质结合,抑制H⁺-ATP酶的活化，减少细胞内H⁺分泌到细胞壁中，稳定细胞壁基质pH，细胞壁可塑性基本不变，从而杜绝植物“翘根”；

3）土壤调理剂的制备：将60份改性生物炭、15份发酵液和2份水性丙烯酸树脂混合均匀，干燥得到土壤调理剂。调理剂中各成分相互作用，其处理的土壤中细菌多样性较丰富，其中酸杆菌门的相对丰度明显增加，变形菌门的相对丰度下降，GAL15和AD-3门的相对丰度明显下降，绿弯菌门、疣微菌门、芽单孢菌门的相对丰度明显增加，浮霉菌门的相对丰度明显下降，拟杆菌门的相对丰度明显增加，改善了土壤的微生态，降低植物根部病害发生概率。还可快速补充植物所需大量元素、中量元素、微量元素及各种营养物质，增加团聚体，提高土壤孔隙度，提高土壤持水能力，改善土壤中微生态环境并杜绝植物“翘根”现象。

实施例2：

一种用于贫瘠土壤调理剂的最优选制备方法，包括以下步骤：

1）改性生物炭的制备：在限氧条件下焙烧贝壳粉，焙烧的温度变化为100℃煅烧7min；210℃煅烧10min；410℃煅烧10min； 610℃煅烧100min；410℃煅烧40min；200℃煅烧25min；100℃煅烧40min；贝壳粉中含有1%硼酸锌、2%氢氧化镁和0.3%醋酸锰。焙烧后的贝壳粉在干燥环境下自然冷却，加入12%盐酸溶液进行改性，在68℃条件下反应2.5h，离心取沉淀，用清水洗涤所得沉淀至中性，干燥得到改性生物炭。上述改性生物炭具有足够的磁性并且富有H⁺的活性炭表面、含有丰富的羧基、酚羟基等活性官能团，这些官能团能通过静电作用、络合作用和离子交换增强阳离子的吸附能力。其中硼酸锌、氢氧化镁和醋酸锰在焙烧过程中与贝壳粉产生物理化学反应，大大提高了生物炭表面羧基活性基团的数量，最终提高了改性生物炭对发酵液中各种营养成分、活性物质和水的吸附能力，提高了土壤的持肥力和持水力；

2）发酵液的制备：16份动物骨头、44份畜禽粪便、16份甘蔗渣和25份秸秆粉碎混合均匀，加入18份EM菌剂和38份废甘蔗水厌氧发酵15d，加入3份枯草芽孢杆菌中性蛋白酶和15份废甘蔗水继续厌氧发酵18d，加入200份水，充分溶解后过滤，浓缩后的滤液即为发酵液。天冬氨酸二甲酯盐酸盐的组成为95%D-天冬氨酸二甲酯盐酸盐和8%L-天冬氨酸二甲酯盐酸盐。在上述含量天冬氨酸二甲酯盐酸盐存在的条件下，EM菌剂中的微生物对上述原料进行厌氧发酵，后期菌酶结合酵解，得到的发酵液不仅富含氮、磷、钾三种大量元素，钙、镁、硫等中量元素，锌、铁、硒等微量元素，天冬氨酸、甘氨酸、异亮氨酸等氨基酸，还含有各种有益菌和活性物质。质膜上存在H⁺-ATP酶,发酵液中活性成分可抑制根细胞中的生长素（作为酶的变构效应剂）与H⁺-ATP酶的蛋白质结合,抑制H⁺-ATP酶的活化，减少细胞内H⁺分泌到细胞壁中，稳定细胞壁基质pH，细胞壁可塑性基本不变，从而杜绝植物“翘根”；

3）土壤调理剂的制备：将62份改性生物炭、15份发酵液和2份水性丙烯酸树脂混合均匀，干燥得到土壤调理剂。调理剂中各成分相互作用，其处理的土壤中细菌多样性较丰富，其中酸杆菌门的相对丰度明显增加，变形菌门的相对丰度下降，GAL15和AD-3门的相对丰度明显下降，绿弯菌门、疣微菌门、芽单孢菌门的相对丰度明显增加，浮霉菌门的相对丰度明显下降，拟杆菌门的相对丰度明显增加，改善了土壤的微生态，降低植物根部病害发生概率。还可快速补充植物所需大量元素、中量元素、微量元素及各种营养物质，增加团聚体，提高土壤孔隙度，提高土壤持水能力，改善土壤中微生态环境并杜绝植物“翘根”现象。

实施例3：

一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

1）改性生物炭的制备：在限氧条件下焙烧贝壳粉，焙烧的温度变化为120℃煅烧6min；200℃煅烧12min；400℃煅烧10min； 600℃煅烧120min；400℃煅烧45min；210℃煅烧20min；100℃煅烧40min；贝壳粉中含有2%硼酸锌、3%氢氧化镁和0.1%醋酸锰。焙烧后的贝壳粉在干燥环境下自然冷却，加入12%盐酸溶液进行改性，在70℃条件下反应2.4h，离心取沉淀，用清水洗涤所得沉淀至中性，干燥得到改性生物炭。上述改性生物炭具有足够的磁性并且富有H⁺的活性炭表面、含有丰富的羧基、酚羟基等活性官能团，这些官能团能通过静电作用、络合作用和离子交换增强阳离子的吸附能力。其中硼酸锌、氢氧化镁和醋酸锰在焙烧过程中与贝壳粉产生物理化学反应，大大提高了生物炭表面羧基活性基团的数量，最终提高了改性生物炭对发酵液中各种营养成分、活性物质和水的吸附能力，提高了土壤的持肥力和持水力；

2）发酵液的制备：12份动物骨头、40份畜禽粪便、13份甘蔗渣和20份秸秆粉碎混合均匀，加入17份EM菌剂和38份废甘蔗水厌氧发酵20d，加入3份枯草芽孢杆菌中性蛋白酶和15份废甘蔗水继续厌氧发酵18d，加入200份水，充分溶解后过滤，浓缩后的滤液即为发酵液。天冬氨酸二甲酯盐酸盐的组成为95%D-天冬氨酸二甲酯盐酸盐和8%L-天冬氨酸二甲酯盐酸盐。在上述含量天冬氨酸二甲酯盐酸盐存在的条件下，EM菌剂中的微生物对上述原料进行厌氧发酵，后期菌酶结合酵解，得到的发酵液不仅富含氮、磷、钾三种大量元素，钙、镁、硫等中量元素，锌、铁、硒等微量元素，天冬氨酸、甘氨酸、异亮氨酸等氨基酸，还含有各种有益菌和活性物质。质膜上存在H⁺-ATP酶,发酵液中活性成分可抑制根细胞中的生长素（作为酶的变构效应剂）与H⁺-ATP酶的蛋白质结合,抑制H⁺-ATP酶的活化，减少细胞内H⁺分泌到细胞壁中，稳定细胞壁基质pH，细胞壁可塑性基本不变，从而杜绝植物“翘根”；

3）土壤调理剂的制备：将60份改性生物炭、16份发酵液和2份水性丙烯酸树脂混合均匀，干燥得到土壤调理剂。调理剂中各成分相互作用，其处理的土壤中细菌多样性较丰富，其中酸杆菌门的相对丰度明显增加，变形菌门的相对丰度下降，GAL15和AD-3门的相对丰度明显下降，绿弯菌门、疣微菌门、芽单孢菌门的相对丰度明显增加，浮霉菌门的相对丰度明显下降，拟杆菌门的相对丰度明显增加，改善了土壤的微生态，降低植物根部病害发生概率。还可快速补充植物所需大量元素、中量元素、微量元素及各种营养物质，增加团聚体，提高土壤孔隙度，提高土壤持水能力，改善土壤中微生态环境并杜绝植物“翘根”现象。

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。

Claims (6)

1.一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法，其特征在于改性生物炭的制备包括：在限氧条件下焙烧贝壳粉，焙烧的温度变化为100~120℃煅烧5~10min；200~220℃煅烧10~15min；400~420℃煅烧10~15min；600~620℃煅烧100~120min；400~420℃煅烧40~50min；200~220℃煅烧20~30min；100~120℃煅烧30~40min；所述贝壳粉中含有1~3%硼酸锌、1~3%氢氧化镁和0.1~0.3%醋酸锰。

2.根据权利要求1所述的一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述的改性生物炭的制备还包括：焙烧后的贝壳粉在干燥环境下自然冷却，加入盐酸溶液进行改性，在60~80℃条件下反应2~3h，离心取沉淀，用清水洗涤所得沉淀至中性，干燥得到改性生物炭。

3.根据权利要求2所述的一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述的盐酸溶液浓度为10~15%。

4.根据权利要求1所述的一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述的用于贫瘠土壤调理剂的成分及其重量份为50~70份改性生物炭、10~20份发酵液、1~3份水性丙烯酸树脂。

5.根据权利要求4的一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述的天冬氨酸二甲酯盐酸盐的组成为90~95%D-天冬氨酸二甲酯盐酸盐和5~10%L-天冬氨酸二甲酯盐酸盐。

6.根据权利要求1所述的一种用于贫瘠土壤调理剂的制备方法，其特征在于所述的发酵液的制备方法为10~20份动物骨头、40~50份畜禽粪便、10~20份甘蔗渣和20~30份秸秆粉碎混合均匀，加入10~20份EM菌剂和30~40份废甘蔗水厌氧发酵7~25d，加入2~4份枯草芽孢杆菌中性蛋白酶和10~20份废甘蔗水继续厌氧发酵10~20d，加入150~250份水，充分溶解后过滤，浓缩后的滤液即为发酵液。