CN109134153A - 一种基于发酵床养鸡场废弃物为原料的滩涂盐碱地土壤改良剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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柏彦超
邵宏波
陆海鹰
戚维聪
沈志荣
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/80—Soil conditioners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
    • C05D3/00—Calcareous fertilisers

Abstract

本发明涉及一种基于发酵床养鸡场废弃物为原料的滩涂盐碱地土壤改良剂及其制备方法与应用，按重量份计，所述土壤改良剂包括如下成分：发酵床养鸡场废弃物75‑85份，作物秸秆5‑15份，生石灰2份，石膏1份，蚯蚓粪7份。本发明有效的解决了发酵床养鸡场废弃物资源化利用及滩涂盐碱地土壤快速改良的技术瓶颈：应用发酵床养鸡场废弃物，与作物秸秆、蚯蚓粪相结合，可有效促进滩涂土壤团聚体的形成，抑制土壤返盐，降低土壤pH，增加土壤有机质，及N、P等养分，有效促进滩涂盐碱地土壤结构改良和培肥，为增加我国农业耕地后备资源提供保证。

Description

一种基于发酵床养鸡场废弃物为原料的滩涂盐碱地土壤改良 剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于发酵床养鸡场废弃物的资源化利用与土壤改良领域，具体涉及一种基于发酵床养鸡场废弃物为原料的滩涂盐碱地土壤改良剂及其制备方法与应用。
背景技术
我国东部沿海滩涂土地资源面广、量大，可作为重要的后备耕地资源，其主要分布在北起辽宁、南至广东、广西和海南的海滨地带，总面积约为217.04万hm2。近50年来，滩涂围垦作为实现“耕地占补平衡”的有效手段得到了迅速发展，我国通过滩涂围垦新增了110-120万hm2土地。按照目前我国入海河流泥沙的淤积速率，到2050年可再围垦100-150万hm2土地。
然而，沿海滩涂土壤属于特殊原始土壤，与农业耕地最重要的区别是土壤表层的含盐量和土壤肥力之间的差异，前者决定了围垦滩涂能否进行作物生产，后者则决定作物生产是否具有可持续性，且土壤培肥包括土壤结构的改良，还具有巩固降盐成果及抑制土壤返盐的作用。以增加有机质为主导的“土壤培肥”，是滩涂土壤快速改良的关键环节：其一可通过改善土壤的理化性状，改变土壤盐分运动状况，促进土壤脱盐，抑制土壤返盐，中和土壤碱度，从而减轻盐分对作物的危害，提高作物产量，达到改良滩涂土壤的目的；其二可为土壤提供肥力物质，与土壤养分含量的增加有密切的联系，可不断地供给作物所需的各种营养、改善作物营养水平。加快新围垦滩涂土壤培肥进程，排除不利于农业生产的障碍因子，提高土地产出率和经济效益。
发酵床养殖技术是综合利用微生物学、生态学、发酵工程学原理，以活性功能微生物作为物质能量“转换中枢”的一种生态养殖模式(CN200810188255.X)。目前主要有湿式发酵和干式发酵两种，无论哪种方式都需使用生物质(例如秸秆、锯末等)和发酵菌剂，需定期对其进行更换，因此会产生大量发酵床养殖废弃物。目前，发酵床技术多用于养猪，通过改造，发酵床也可用于饲养肉牛、奶牛和肉鸡等(CN201711427771.9)。国内外学者在发酵床养殖对畜禽舍环境卫生、畜禽生长性能、畜禽舍周边环境污染、发酵接种剂的应用效果、垫料选择等方面的作用做了较多研究。但是，对于发酵床养殖废弃垫料基本成分、理化性质、废弃垫料农田土壤利用的适宜性、垫料作为有机肥料使用的可行性，以及无害化处理和资源化应用技术等目前尚缺乏系统研究。本发明提供一种基于发酵床养鸡场废弃物为原料的滩涂盐碱地土壤改良剂及其制备方法与应用。
发明内容
本发明提供一种土壤改良剂，其特征在于按重量份计，所述土壤改良剂包括如下成分：发酵床养鸡场废弃物75-85份，作物秸秆5-15份，生石灰2份，石膏1份，蚯蚓粪7份。
所述的发酵床养鸡场废弃物，有机质含量(干基)为40-55wt.％，水分≤45wt.％；
所述的作物秸秆为粉碎作物秸秆，粉碎后长度5-10cm；
所述蚯蚓粪，水分≤40wt.％。
本发明的另一实施方案提供一种土壤改良剂，其特征在于按重量份计，所述土壤改良剂包括如下成分：发酵床养鸡场废弃物85份，作物秸秆5份，生石灰2份，石膏1份，蚯蚓粪7份。
本发明的另一实施方案中提供一种制备上述土壤改良剂的方法，其特征在于包括如下步骤：
按重量份计，将发酵床养鸡场废弃物75-85份与生石灰2份、石膏1份混合均匀后，加入作物秸秆5-15份、蚯蚓粪7份，搅拌均匀即得所述土壤改良剂。
本发明的另一实施方案提供上述土壤改良剂在滩涂盐碱地土壤改良中的应用。
本发明的另一实施方案提供上述土壤改良剂在降低滩涂盐碱地土壤EC值中的应用。
本发明的另一实施方案提供上述土壤改良剂对滩涂盐碱地土壤改良与熟化的方法，其特征在于在含盐量<4g/kg的轻度盐碱地，使用土壤改良剂3吨/亩，作为基肥直接撒施；在含盐量4-8g/kg的中度盐碱地，使用土壤改良剂4.5吨/亩，作为基肥直接撒施；在含盐量>8g/kg的重度盐碱地，使用土壤改良剂6吨/亩，作为基肥直接撒施。所述土壤改良剂均匀撒入土壤后，利用旋耕机将基肥与0-20cm土壤混合均匀。
本发明的另一实施方案提供上述土壤改良剂在降低土壤部分重金属活度中的应用，所述部分重金属为铅、镉、铜、锌。
本发明所述的生石灰为氧化钙(CaO)；所述的石膏为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)；所述发酵床养鸡场废弃物为湿式发酵和/或干式发酵床养鸡场废弃物，有机质含量(干基)为40-55wt.％，水分≤45wt.％。
本发明的有益效果：
(1)作物秸秆、生石灰、石膏的有益效果在先前专利CN201610367228.3、CN201610361922.4中已做说明；
(2)发酵床养鸡场废弃物，不仅可提供有机质促进盐碱地土壤团聚体形成，打破传导盐分的毛细管，降低盐碱地表层土壤盐分含量；增加土壤有机质及N、P等养分含量，为植物生长提供养分；而且还含有丰富的微生物菌群可以有效改良盐碱地土壤的性质，降低土壤部分重金属活度；
(3)蚯蚓粪，可增加盐碱地土壤缓冲能力，增加土壤阳离子交换量(CEC)，减少养分淋失，保水保肥；此外，还可与发酵床养鸡场废弃物中丰富的大分子有机物及微生物产生协同效应，促进降低土壤重金属活度。
附图说明
图1：施用不同配方改良剂，对滩涂盐碱地表层土壤EC的对比图。每个数据点为3个试验小区的平均值；J2、J3、S4三个处理的盐碱地0-20cm表层土壤EC降低较为明显，其中J3、S4处理显著低于其他各处理。
图2：施用不同配方改良剂，对盐碱地表层土壤pH的对比图。每个数据点为3个试验小区的平均值；J4处理的盐碱地0-20cm表层土壤pH显著低于其他各处理。
图3：不同用量改良剂，对轻度盐碱地玉米产量的对比图。每个数据点为3个试验小区的平均值；最佳改良剂用量为3吨/亩。
图4：不同用量改良剂，对中度盐碱地玉米产量的对比图。每个数据点为3个试验小区的平均值；最佳改良剂用量为4.5吨/亩。
图5：不同用量改良剂，对重度盐碱地玉米产量的对比图。每个数据点为3个试验小区的平均值；最佳改良剂用量为6吨/亩。
具体实施方式
为了便于对本发明的进一步理解，下面提供的实施例对其做了更详细的说明。但是这些实施例仅供更好的理解发明而并非用来限定本发明的范围或实施原则，本发明的实施方式不限于以下内容。
实施例1
沿海滩涂重度盐碱地，0-20cm表层土壤EC为6.34ms/cm，土壤pH为8.28。试验地点：江苏省如东市方凌垦区；试验时间：2016年10月-2017年10月。试验地块于2000年围垦，围垦后未进行任何人为垦殖措施。
采用田间随机区组试验，各小区面积均为4.0m×4.0m。试验按不同土壤改良剂配方设6个处理，分别为CK、J1、J2、J3、J4、J5，各处理重复3次。2016年10月将改良剂施入各小区，并利用旋耕机将污泥与0-20cm耕层土壤拌匀，2017年10月采集土壤样品，进行测定和分析。
其中，CK：空白，不施任何改良剂，其他措施完全一致；
J1：生活污泥85份；作物秸秆5份；生石灰2份；石膏1份；蚯蚓粪7份。
J2：发酵床养鸡场废弃物75份；作物秸秆15份；生石灰2份；石膏1份；蚯蚓粪7份。
J3：发酵床养鸡场废弃物80份；作物秸秆10份；生石灰2份；石膏1份；蚯蚓粪7份。
J4：发酵床养鸡场废弃物85份；作物秸秆5份；生石灰2份；石膏1份；蚯蚓粪7份。
J5：牛粪85份；作物秸秆5份；生石灰2份；石膏1份；蚯蚓粪7份。
J1中的生活污泥与在先中国发明专利(申请号：CN201610367228.3)中的生活污泥相同；J5中的牛粪与在先中国发明专利(申请号：CN201610361922.4)中的牛粪相同。
对各处理0-20cm表层土壤EC及pH的测定结果，见图1、图2。各土壤改良剂配方显著降低了0-20cm表层土壤EC及pH。其中，J2、J3、S4三个处理的盐碱地0-20cm表层土壤EC降低较为明显，其中J3、S4处理显著低于其他各处理。J4处理的盐碱地0-20cm表层土壤pH显著低于其他各处理。综合EC及pH数据，适合滩涂盐碱地土壤改良剂最佳配方为J4。考虑到，实际应用过程中，EC含量更重要，因而，J2、J3、J4三个配方都可适用。
以J4配方为例，主要成分包括发酵床养鸡场废弃物、作物秸秆、生石灰、石膏、蚯蚓粪，主要配置环节包括：
(1)将生石灰2份、石膏1份，加入发酵床养鸡场废弃物85份，充分搅拌混匀，备用。
(2)将粉碎后的作物秸秆(5-10cm)5份、蚯蚓粪7份，加入步骤(1)体系，充分搅拌混匀；制得基于发酵床养鸡场废弃物为原料的滩涂盐碱地土壤改良剂。
(3)技术应用方法，针对沿海滩涂轻、中、重度盐碱地，均一次性施用；在含盐量<4g/kg的轻度盐碱地，用量3吨/亩，作为基肥直接撒施；在含盐量4-8g/kg的中度盐碱地，用量4.5吨/亩，作为基肥直接撒施；在含盐量>8g/kg的重度盐碱地，用量6吨/亩，作为基肥直接撒施。土壤改良剂均匀撒入土壤后，利用旋耕机将专用肥与0-20cm土壤混合均匀。施用后即可开展绿肥植物种植。
实施例2
沿海滩涂轻、中、重度盐碱地，0-20cm表层土壤盐分含量分别为2.77g/kg、6.35g/kg、22.19g/kg，土壤pH分别为9.63、9.02、8.28。试验地点：江苏省如东市方凌垦区、江苏省东台条子泥垦区；试验时间：2016年10月-2017年10月。试验地块于2000年围垦，围垦后未进行任何人为垦殖措施。
采用田间随机区组试验，各小区面积均为4.0m×4.0m。试验按不同用量的土壤改良剂J4配方设6个处理，分别为0、1.5、3、4.5、6、9吨/亩，各处理重复3次。2016年10月将改良剂施入各小区，并利用旋耕机将污泥与0-20cm耕层土壤拌匀，2017年6月-2017年10月，每小区种植玉米作物。于2017年10月采集测定玉米产量。
施用不同用量改良剂对轻、中、重度盐碱地种植的玉米产量的影响见图3、图4、图5。在轻度盐碱地(含盐量2.77g/kg)条件下，施用3吨/亩改良剂即可获得较高的玉米产量；在中度盐碱地(含盐量6.35g/kg)条件下，施用4.5吨/亩改良剂可获得较高的玉米产量；在重度盐碱地(含盐量22.19g/kg)条件下，需施用6吨/亩改良剂可获得较高的玉米产量。
本发明实施例1-2中所有涉及“发酵床养鸡场废弃物”中有机质含量(干基)为40-55wt.％，水分≤45wt.％；涉及“作物秸秆”为粉碎作物秸秆，粉碎后长度5-10cm；涉及“蚯蚓粪”水分≤40wt.％。
实施例3土壤部分重金属活度变化试验
土壤样品：Pb 0.842mg/kg；Cd 12.795μg/kg；Cu 8.974mg/kg；Zn 2.405mg/kg。
实验方法：取6份20kg样品，向5份样品中分别加入实施例1中J1-J5配方的土壤改良剂(各2kg)，混合均匀，保证质量含水量在40％-60％，另外1份作为空白对照，1个月后，检测土壤部分有效态重金属的含量，结果见下表。
J1、J5组土壤中有效态重金属含量不减反增的主要原因是配方中生活污泥、牛粪中含有一定量的重金属。
在本发明提及的所有文献(包括专利)都在本申请中引用作为参考文献，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域的技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种土壤改良剂，其特征在于按重量份计，所述土壤改良剂包括如下成分：发酵床养鸡场废弃物75-85份，作物秸秆5-15份，生石灰2份，石膏1份，蚯蚓粪7份。
2.权利要求1所述的土壤改良剂，其特征在于所述的发酵床养鸡场废弃物，有机质含量(干基)为40-55wt.％，水分≤45wt.％；
所述的作物秸秆为粉碎作物秸秆，粉碎后长度5-10cm；
所述蚯蚓粪，水分≤40wt.％。
3.权利要求1-2任一项所述的土壤改良剂，其特征在于所述土壤改良剂包括如下成分：发酵床养鸡场废弃物85份，作物秸秆5份，生石灰2份，石膏1份，蚯蚓粪7份。
4.权利要求1-3任一项所述的土壤改良剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
按重量份计，将发酵床养鸡场废弃物75-85份与生石灰2份、石膏1份混合均匀后，加入作物秸秆5-15份、蚯蚓粪7份，搅拌均匀即得所述土壤改良剂。
5.权利要求1-3任一项所述的土壤改良剂在滩涂盐碱地土壤改良中的应用。
6.权利要求1-3任一项所述的土壤改良剂在降低滩涂盐碱地土壤EC值中的应用。
7.权利要求1-3任一项所述的土壤改良剂对滩涂盐碱地土壤改良与熟化的方法，其特征在于在含盐量<4g/kg的轻度盐碱地，使用土壤改良剂3吨/亩，作为基肥直接撒施；在含盐量4-8g/kg的中度盐碱地，使用土壤改良剂4.5吨/亩，作为基肥直接撒施；在含盐量>8g/kg的重度盐碱地，使用土壤改良剂6吨/亩，作为基肥直接撒施。所述土壤改良剂均匀撒入土壤后，利用旋耕机将基肥与0-20cm土壤混合均匀。
8.权利要求1-3任一项所述的土壤改良剂在降低土壤部分重金属活度中的应用。
9.权利要求8所述的应用，其特征在于所述部分重金属为铅、镉、铜、锌。
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