CN109156110B

CN109156110B - 一种利用虫草发酵液改良盐碱土的方法

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Publication number: CN109156110B
Application number: CN201811178532.9A
Authority: CN
Inventors: 王佳楠
Original assignee: Nankai University Binhai College
Current assignee: Nankai University Binhai College
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: CN109156110A

Abstract

本发明涉及一种利用虫草发酵液改良盐碱土的方法，步骤如下：⑴虫草发酵液进行高温灭活处理；⑵将秸秆或锯末和有机肥料按1:1～5质量比混合均匀后做为固态吸附载体；⑶将固态吸附载体与虫草发酵液按料水质量比1:5～10制成混合物；⑷将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母和绿色木霉菌按1～2:1～3:1～5:1～2质量比混合均匀制成复合菌；⑸将复合菌按照0.01‑0.05％质量比加入到混合物中，进行发酵处理得到土壤改良剂；⑹将步骤⑸得到的土壤改良剂均匀撒到盐碱土壤上并混合均匀，土壤改良剂的施用量为盐碱土壤质量的5～20％。本发明方法进行土壤改良后，不仅可调节土壤pH、降低土壤容重，增加土壤孔隙度和土壤团聚体的比例，还可增加土壤肥力促进盐碱地植物生长和增加作物产量。

Description

一种利用虫草发酵液改良盐碱土的方法

技术领域

本发明属于盐碱土改良领域，涉及虫草发酵液，尤其是一种以虫草发酵液为原料的盐碱土改良剂及其制备方法及其应用。

背景技术

盐碱土包括盐土和碱土两种性质不同的土壤。盐土，主要是指土壤内含有过量水溶性盐分的土壤。碱土，主要是指土壤中含水溶性的碱性盐，呈较强的碱性反应。盐渍化土壤由于盐分多，碱性大，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，通气和透水不良，严重的会造成植物萎蔫中毒和烂根死亡。

土地盐碱化是人类面临的一个世界性问题。全世界约有1/3的土地是盐碱地。对于我国来说，盐碱化土壤总面积约为9913万hm²，占世界盐碱地总面积的26.3％，在滨海和内陆地区都有大面积的分布。而大部分的盐碱土地均处于未开发、待开发或半开发状态，在我国土地资源紧张、生态环境建设急需增强的背景下，盐碱土地成为了宝贵的土地资源。但是，大部分农作物和园林绿化植物在重盐碱地区不能生存，这严重制约了农业、林业和城市生态景观的建设。如何治理、改良盐碱化土壤以降低其对农业生产和绿色生态景观建设带来的危害是目前急需解决的难点问题。

目前常用的盐碱土改良方法为客土更换、排水洗盐、化学改良和土壤调理剂的施加。客土更换、排水洗盐这类物理改良方法造价高，工期长，不能从根本上解决返碱问题，同时，客土移植会对原取土区生态环境造成极大破坏。化学改良措施见效迅速，但成本昂贵，长期使用或用量不当都会对环境造成二次污染。从可持续发展的角度出发看，化学改良在应用范围和适用条件方面也存在一定的局限性。现有的土壤调理剂产品大多存在着价格高、配制方法繁琐、使用区域局限性大、效果不稳定等一种或几种不足。

野生冬虫夏草(Cordyceps sinensis)具有抗肿瘤，抗衰老，抗器官纤维化，增强人体免疫功能等多方面的作用。从野生冬虫夏草中分离出无性型真菌菌株，进而对菌株进行固、液态深层发酵，从而获得冬虫夏草发酵菌丝体和发酵液。菌丝体只占发酵物总量的3％左右,而97％的虫草发酵液往往作一般废液弃去。工业化大规模生产发酵虫草菌丝粉过程中产出的虫草发酵液来源十分丰富，价格十分低廉，若其不能被有效利用，还会因酸性大、高有机质含量、高浊度等特点增加企业的废水处理费用，如直接排放则会对环境造成污染。

本发明提出一种利用食品和农业生产中产生的废弃物虫草发酵液进行盐碱地土壤改良的方法，有效克服了目前盐碱土土壤改良中的成本高、改良工艺繁琐等一系列难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种利用虫草发酵液改良盐碱土的方法，有效克服了目前盐碱土壤改良中的成本高、工艺繁琐、破坏生态环境等一系列难题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种利用虫草发酵液改良盐碱土的方法，步骤如下：

⑴虫草发酵液进行高温灭活处理，冷却；

⑵将秸秆或锯末和有机肥料按1:1～5质量比混合均匀后做为固态吸附载体；

⑶将固态吸附载体与步骤⑴处理后的虫草发酵液按料水质量比1:5～10制成混合物；

⑷将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母和绿色木霉菌按1～2:1～3:1～5:1～2质量比混合均匀制成复合菌；

⑸将步骤⑷制得的复合菌按照0.01-0.05％质量比加入到步骤⑶得到的混合物中，加入1％的葡萄糖，进行发酵处理；发酵7-15天后得到土壤改良剂；

⑹将盐碱土壤进行翻耕20～30cm得到耕层，平整后用水浇透，静置5～10天；

⑺将步骤⑸得到的土壤改良剂均匀撒到盐碱土壤上并混合均匀，土壤改良剂的施用量为盐碱土壤质量的5～20％；

⑻改良后立刻进行耕种及浇水灌溉。

而且，所述的虫草发酵液为人工培养虫草发酵废弃液。

而且，所述的人工培养虫草发酵废弃液为以大豆粉蔗糖或玉米浆蔗糖为培养基，采用液体深层发酵培养蝙蝠蛾拟青霉的发酵液。

而且，所述的有机肥料为粪肥与豆渣按1∶1～10质量比混合制成。

而且，所述的粪肥为牛粪、猪粪或鸡粪中一种或两种以上的混合物。

1、而且，步骤⑴所述的虫草发酵液进行高温灭活处理的具体条件是保持120℃高温15min后降温冷却至室温。

抽样检测结果，虫草发酵液的pH值为4.0，可用来进行碱性土壤的酸碱中和；其含有机质23.4％、全氮0.9％、全钾167mg/L、有效磷7.7mg/L，同时还含有较高的钙、镁、铁、锌等十种农作物生长必需的微量元素，此外还富含多种氨基酸、多种维生素、SOD、虫草素、腺苷、甘露醇、多糖等营养成分。虫草发酵液中含有的可溶性K、Ca、Fe等离子可将土壤中的钠离子从阳离子交换位点上被取代后经过淋洗移除到耕层以下使盐渍化土壤得到改良，同时这些元素也是植物生长所需的必须元素。发酵液中的SOD、甘露醇、多糖等成分可清除活性氧和自由基，提高土壤中微生物及植物根系的抗盐胁迫能力，促进土壤修复。同时，虫草发酵液中不含铅、汞、砷等对人体和环境有害的重金属成分。

本发明辅料均为农业废弃物选用小麦秸秆和锯末，用以增加土壤的通透性，改善土壤结构；选用鸡粪、牛粪等发酵粪肥和豆渣，增加土壤有机质含量和土壤团聚性；选用枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母和绿色木霉菌构成的复合菌剂可提高肥效，促进植物生长，防病抗虫。

本发明的优点和积极效果是：

(1)本发明提出一种利用虫草发酵液改良盐碱土的方法，有效克服了目前盐碱土壤改良中的成本高、工艺繁琐、破坏生态环境等一系列难题。按本发明进行土壤改良后，不仅可调节土壤pH、降低土壤容重，增加土壤孔隙度和土壤团聚体的比例，还可增加土壤肥力促进盐碱地植物生长和增加作物产量。

(2)本发明集中在对盐碱地实施生态修复，改善盐碱土土质状态及生态环境上，与当前常规使用的物理、化学改良方式相比较具有成本低廉，操作简单的优点。本方法应用的土壤改良剂所采用的原料均为食品和农业生产中产生的废料，无毒害作用，施入盐碱地中，不但不会破坏盐碱地的生态环境，还可提高土壤肥力，改良土壤结构，利于土壤微生物的存活和地被植物的生活，从而有效改善盐碱地土壤生态环境。

(3)本发明技术方案中，土壤改良所采用的虫草发酵液、小麦秸秆、锯末、发酵粪肥及豆渣等，均为生物废料，本发明根据这些生物废料的成分特点将其应用于盐碱土改良，物尽其用，将各种物料价值发挥到最大，在改良盐碱土的同时也解决了这些生物废弃物的治理问题，一举多得，降低成本。

(4)通过本发明技术方案可提高盐碱土绿化成活率，改善盐碱土生态环境，提高盐碱地利用率，同时减少了虫草发酵液、秸秆这类生物废弃物的污染治理费用，将有力促进生态产业的协调发展、从而带动经济发展。

附图说明

图1为萝卜苗种植实施组与空白组的长势比较图片；

(左侧实施组、右侧空白组)

图2为菠菜苗种植实施组与空白组的长势比较图片；

(左侧实施组、右侧空白组)

图3为冬小麦种植实施组与空白组的长势比较图片；

(上侧空白组、下侧实施组)

图4为冬小麦空白对照组种植区图片；

图5为冬小麦实施组种植区图片；

图6为黄杨种植区改良前图片；

图7为黄杨种植区改良后图片；

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

在使用上述的物料对盐碱土进行改良时，根据土壤盐碱、板结、贫瘠程度，确定土壤改良剂的施入量，如需种植植物，还应考虑植物的根系深度，适当调节施入量。

实施例1：

地点位于天津市滨海新区大港分区，东临渤海，地势平坦，海岸线34公里，具有丰富的海盐资源，为海浸盐渍区，土壤盐碱化水平高，pH在7.8～8.5之间，含盐量在0.2％～1.7％之间，部分地区含盐量更高，土壤质地黏重；地下水含盐量高，且地下水位浅，因此，土壤的次生盐渍化威胁大。

1.实施时间与实施地点土壤概况如下：

实施时间：2015年9月5日，实施地点位于天津市滨海新区大港分区学府路南面一片空地，对土壤进行取样调查，测得该区域土壤pH7.84，含盐量0.39％，土壤为黏土，土壤容重为1.61g/m³，土壤总团聚体为7.62％，有机质含量为2.43％。

2.实施步骤如下：

(1)开垦一块4m*4m的地块作为改良实施地，将实施地盐碱土壤进行翻耕20～30cm，得到耕层，将盐碱土壤表面平整后，用水浇透，静置5～10天。将秸秆或锯末和有机肥料按1:1质量比混合均匀后做为固态吸附载体；将固态吸附载体与处理后的虫草发酵液按料水质量比1:5制成混合物；将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母和绿色木霉菌按1:1:1:1质量比混合均匀制成复合菌；将复合菌按照0.01％质量比加入到混合物中，加入1％的葡萄糖进行发酵处理；发酵10天后得到土壤改良剂；土壤改良剂均匀撒到盐碱土壤上并混合均匀，土壤改良剂的施用量为盐碱土土壤质量的15％；

改良后进行萝卜和菠菜种子的播种并浇水灌溉，播种深度约为1～3cm，每种蔬菜种两垄，灌溉时避免大水直冲，以免将种子冲出土表。

(2)在改良地块间距2米处设置空白对照组，开垦一块4m*4m的地块作为空白对照，将空白对照组盐碱土壤进行翻耕20～30cm，得到耕层，将盐碱土壤表面平整后，用水浇透，静置5～10天。施加与改良组等量的复合肥，再次翻耕厚度为10～20cm，播种萝卜和菠菜种子并浇水灌溉，播种深度约为1～3cm，每种蔬菜种两垄，灌溉时避免大水直冲，以免将种子冲出土表。

(3)对菜地进行日常养护，2015年10月10日收获并计算产量。对实施地点和空白对照组土壤进行取样，分别对土壤pH、土壤含盐量、土壤容重、土壤总团聚体和土壤有机质含量进行测定，结果见表1。其中实施组土壤pH较改良前降低了8.3％，全盐量降低了54％，土壤容重降低了28％，土壤总团聚性提升了15％，土壤有机质含量增加了45％。实施组萝卜苗产量是空白对照组的6.5倍。实施组菠菜产量是空白对照组的39倍。

表1萝卜苗、菠菜种植地实验结果

实施例2：

1.实施时间和实施地点土壤概况如下：

实施时间：2015年10月23日，实施地点位于天津市滨海新区大港分区学府路南面一片空地，对土壤进行取样调查，测得该区域土壤pH8.74，含盐量0.57％，土壤为黏土，土壤容重为1.32g/m³，土壤总团聚体为8.96％，有机质含量为12.73％。

2.实施步骤如下：

(1)开垦一块3m*5m的地块作为改良实施地，将实施地盐碱土壤进行翻耕20～30cm，得到耕层，将盐碱土壤表面平整后，用水浇透，静置5～10天。将秸秆或锯末和有机肥料按1:3质量比混合均匀后做为固态吸附载体；将固态吸附载体与处理后的虫草发酵液按料水质量比1:8制成混合物；将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母和绿色木霉菌按1:3:5:2质量比混合均匀制成复合菌；将复合菌按照0.05％质量比加入到混合物中，加入1％的葡萄糖进行发酵处理；发酵15天后得到土壤改良剂；土壤改良剂均匀撒到盐碱土壤上并混合均匀，土壤改良剂的施用量为盐碱土土壤质量的20％；

改良后进行冬小麦种子的播种并浇水灌溉，播种深度约为1.5～3cm，灌溉时避免大水直冲，以免将种子冲出土表。

(2)在改良地块间距2米处设置空白对照组，开垦一块3m*5m的地块作为空白对照，将空白对照组盐碱土壤进行翻耕20～30cm，得到耕层，将盐碱土壤表面平整后，用水浇透，静置5～10天。施加与改良组等量的复合肥，再次翻耕厚度为10～20cm，播种冬小麦种子并浇水灌溉，播种深度约为1.5～3cm，灌溉时避免大水直冲，以免将种子冲出土表。

(3)对麦地进行日常养护，2016年6月23日收获并计算产量。对实施地点和空白对照组土壤进行取样，分别对土壤pH、土壤含盐量、土壤有机质含量、土壤容重和土壤总团聚体进行测定，结果见表2。其中实施组土壤pH较改良前降低了12％，全盐量降低了51％，土壤容重降低了23％，总团聚性提升了175％，土壤有机质含量下降了16％，考虑是由于小麦生长过程中吸收养分造成的。实施组小麦粒产量是空白对照组的1.5倍。

表2冬小麦种植地实验结果

实施例3：

1.实施时间和实施地点土壤概况如下：

实施时间：2017年4月26日，实施地点位于天津市滨海新区大港分区学府路一片面积为93m²的客土移植绿化区，该区域两年前更换客土并种植黄杨灌木丛，共有361棵黄杨。2017年4月，在周围同品种黄杨均已发芽并生长茂盛的情况下，该区域361棵黄杨仅有63棵黄杨发芽且每棵黄杨上仅有零星小芽，长势孱弱。经土壤指标测定发现是由于该区域土壤的盐碱度上升造成的。测得该区域土壤pH8.1，含盐量0.144％，土壤为黏土，土壤容重为1.53g/m³，土壤总团聚体为8.86％，改良前黄杨发芽率为17.5％。

2.实施步骤如下：

(1)将秸秆或锯末和有机肥料按1:1质量比混合均匀后做为固态吸附载体；将固态吸附载体与处理后的虫草发酵液按料水质量比1:10制成混合物；将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母和绿色木霉菌按2:1:3:1质量比混合均匀制成复合菌；将复合菌按照0.03％质量比加入到混合物中，加入1％的葡萄糖进行发酵处理；发酵5天后得到土壤改良剂；土壤改良剂均匀撒到盐碱土壤上并混合均匀，土壤改良剂的施用量为盐碱土土壤质量的10％；改良后进行浇水灌溉。

(2)对黄杨地进行日常养护，2017年9月10日计算发芽率。对实施地点土壤进行取样，分别对土壤pH、土壤含盐量、土壤容重和土壤总团聚体进行测定，结果见表3。其中实施组土壤pH较改良前降低了15％，全盐量降低了29％，土壤容重降低了30％，总团聚性提升了73％，植株发芽率提升了82.1％。

表3黄杨绿化区实验结果

本发明的目的在于利用食品生产和农业生产中产生的废物对盐碱土进行土壤改良，并适合作物及绿化植物的生长。

本发明具体实施例1、具体实施例2及具体实施例3中，土壤pH、全盐含量、土壤容重、土壤总团聚体及土壤有机质含量的测定方法如下：

采样方法：“蛇形取样法”，取样深度为2～20cm。

土壤pH测定方法：使用玻璃电极法进行测定。

土壤全盐测定方法：使用电导法进行测定。

土壤容重的测定方法：采用环刀法进行测定。

土壤总团聚体测定方法：采用湿筛法进行测定。

土壤有机质含量的测定：采用重铬酸钾容量法进行测定。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种利用虫草发酵液改良盐碱土的方法，其特征在于：步骤如下：

(1)虫草发酵液进行高温灭活处理，冷却；

(2)将秸秆或锯末和有机肥料按1:1~5质量比混合均匀后作为固态吸附载体；

(3)将固态吸附载体与步骤(1)处理后的虫草发酵液按料水质量比1:5~10制成混合物；

(4)将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母和绿色木霉菌按1~2:1~3:1~5:1~2质量比混合均匀制成复合菌；

(5)将步骤(4)制得的复合菌按照0.01-0.05%质量比加入到步骤(3)得到的混合物中，加入1%的葡萄糖进行发酵处理；发酵7-15天后得到土壤改良剂；

(6)将盐碱土壤进行翻耕20～30cm得到耕层，平整后用水浇透，静置5~10天；

(7)将步骤(5)得到的土壤改良剂均匀撒到盐碱土壤上并混合均匀，土壤改良剂的施用量为盐碱土壤质量的5～20％；

(8)改良后立刻进行耕种及浇水灌溉。

2.根据权利要求1所述的利用虫草发酵液改良盐碱土的方法，其特征在于：所述的虫草发酵液为人工培养虫草发酵液。

3.根据权利要求2所述的利用虫草发酵液改良盐碱土的方法，其特征在于：所述的人工培养虫草发酵液为以大豆粉蔗糖或玉米浆蔗糖为培养基，采用液体深层发酵培养蝙蝠蛾拟青霉的发酵液。

4.根据权利要求1所述的利用虫草发酵液改良盐碱土的方法，其特征在于：所述的有机肥料为粪肥与豆渣按1∶1~10质量比混合制成。

5.根据权利要求4所述的利用虫草发酵液改良盐碱土的方法，其特征在于：所述的粪肥为牛粪、猪粪或鸡粪中一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的利用虫草发酵液改良盐碱土的方法，其特征在于：步骤(1)所述的虫草发酵液进行高温灭活处理的具体条件是保持120℃高温15min后降温冷却至室温。