CN109181702A - 一种茶叶种植专用土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

一种茶叶种植专用土壤改良剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于茶叶种植技术领域，具体涉及一种茶叶种植专用土壤改良剂及其制备方法。本发明结合硅藻土、棉秆生物炭和稻壳生物炭的多孔结构，吸附有益菌冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌，制备得到的茶叶种植专用土壤改良剂可改善土壤酸化、板结的问题，使土壤团粒结构良好、疏松，降低土壤中重金属的生物有效性。促进作物根系发达和生长健壮，增强作物抗寒、抗旱、抗病和抗逆能力，提高茶叶产量并改善茶叶品质。

Description

一种茶叶种植专用土壤改良剂及其制备方法
技术领域
本发明属于茶叶种植技术领域，具体涉及一种茶叶种植专用土壤改良剂及其制备方法。
背景技术
茶叶是著名的保健品，茶属于山茶科，为常绿灌木或小乔木植物，茶树喜欢润湿的气候，茶树叶子制成茶叶，泡水后使用。茶树种植3年就可以采摘叶子，一般清明前后采摘长出4～5个叶的嫩芽，制作茶叶质量非常好，属于珍品。茶与可可、咖啡并称世界三大无酒精饮料。
现代科学大量研究证实，茶叶确实含有与人体健康密切相关的生化成分，茶叶不仅具有提神清心、消热解暑、消食化痰、去腻减肥、清心除烦、解毒醒酒、生津止渴、降火明目、止痢除湿等药理作用，还对现代疾病，如辐射病、心血管疾病、癌症等疾病，具有一定的药理功效。可见，茶叶药理功效之多，作用之广，是其他饮料无可替代的。茶叶中所含的成份很多，主要有咖啡碱、茶碱、可可碱、胆碱、黄嘌呤、黄酮类及甙类化合物、茶鞣质、儿茶素、萜烯类、酚类、醇类、醛类、酸类、酯类、芳香油化合物、碳水化合物、多种维生素、蛋白质和氨基酸。氨基酸有半胱氨酸、蛋氨酸、谷氨酸、精氨酸等。茶中还含有钙、磷、铁、氟、碘、锰、钼、锌、硒、铜、锗、镁等多种矿物质茶叶具有药理作用的主要成分是茶多酚、咖啡碱、脂多糖等。
土壤是茶树生长的基础，为获得高产优质的无公害茶叶，茶园的土壤性质与品质至关重要。茶园土壤污染主要集中在土壤酸化及重金属含量超标等，而其中土壤的酸化会增强重金属的迁移性，增大了重金属向茶叶中富集的风险。目前，治理土壤重金属污染的策略主要有两种:一是从土壤中去除重金属；二是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定，降低其在环境中的迁移性和生物有效性。其中前一种策略所采取的方法有植物修复法、电动力学修复法、淋滤法等，能较彻底去除重金属，但费用高，难度较大，往往难以实施，并且去除的重金属存在后处理等一系列问题；而第二种策略则为重金属的钝化，如玻璃化法和矿物钝化法，不能彻底去除土壤重金属污染，当外界条件发生变化时，可能会引起二次污染。许多地区的耕地由于几十年的掠夺式耕作，养分流失，耕地质量遭到严重破坏。过于依赖化肥的使用，使耕地普遍出现土壤退化、耕层变浅、耕性变差、土壤贫瘠等现象。化肥的诞生在一定的时间里给农民带来了丰收的希望，然而长期使用化肥产生的弊端随之而来，土地板结、化学元素残留、环境污染等等一系列问题浮出水面。化肥已经不能满足可持续发展的需要，更不能成为绿色农业的支柱。因此，如何有效改良劣质土壤，充分利用有限的土地资源，是农业生产、生态建设与环境保护需要迫切解决的重大问题。
土壤改良针对土壤的不良性状和障碍因素，采取相应的物理或化学措施，改善土壤性状，提高土壤肥力，增加作物产量，以及改善人类生存土壤环境的过程。土壤改良工作一般根据各地的自然条件、经济条件，因地制宜地制定切实可行的规划，逐步实施，以达到有效地改善土壤生产性状和环境条件的目的。
茶树适宜生长的土壤是沙质酸性土壤，pH值为4.5～6.5。茶树主根可以伸入地下一米以上且四散分布侧根，茶树体内所需的营养物质，除部分由叶从空气中吸收外，大部分都是从土壤中吸收。土壤是茶树生长发育的场所，疏松的土壤，透气及排水性能良好，根系发达，枝繁叶茂，适合茶树生长；黏重土壤通气性差，排水不良，根系发育受阻，导致树冠发育不良，从而影响茶叶的生长。
发明内容
本发明的目的是提供一种茶叶种植专用土壤改良剂及其制备方法。分别将棉秆和稻壳在无氧条件下高温裂解制备得到棉秆生物炭和稻壳生物炭，取石灰、硅藻土、棉秆生物炭和稻壳生物炭混合粉磨成多孔物料，将冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌负载于上述多孔材料，然后与粉煤灰、磷酸氢二钾和草木灰混合均匀得到茶叶种植专用土壤改良剂。
本发明的技术方案为：
一种茶叶种植专用土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取棉秆去除杂物，然后粉碎细化为原料颗粒，置于碳化炉内350℃-500℃且无氧或低氧条件下碳化8-10小时，冷却后粉碎、过筛，制备得到棉秆生物炭；
(2)取稻壳去除杂物，置于碳化炉内250℃-350℃且无氧或低氧条件下碳化10-12小时，冷却后粉碎、过筛，制备得到稻壳生物炭；
(3)将硅藻土、棉秆生物炭和稻壳生物炭混合后粉磨、过筛，得到多孔粉末材料；
(4)将经过驯化的冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌接种至由蛋白胨、果糖和去离子水构成的混悬液中，培养得到菌悬液；
(5)将多孔粉末材料与菌悬液混合后搅拌、静置、风干，制备得到物料A；
(6)取粉煤灰、石灰、草木灰和磷酸氢二钾混合后粉磨，得到物料B；
(7)将物料A和物料B混合后搅拌均匀，包装，即得到茶叶种植专用土壤改良剂产品。
优选地，步骤(1)中粉碎后过200～300目筛。
优选地，步骤(2)中粉碎后过200～300目筛。
优选地，步骤(3)中硅藻土、棉秆生物炭和稻壳生物炭的重量比为1～3:5～9:4～8，粉磨后过200～300目筛。
优选地，步骤(4)中混悬液构成为：0.2～0.8重量份蛋白胨、0.3～1重量份果糖、97～99重量份去离子水。
优选地，步骤(4)中所述培养的温度为10～20℃，培养时间为3～5d，所述菌悬液的OD600值为0.5。
优选地，步骤(5)静置时间控制为2～3d，使冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌吸附到多孔粉末材料上。
优选地，步骤(6)中粉煤灰、石灰、草木灰和磷酸氢二钾的重量比为35～45:14～22:24～35:5～8。
优选地，步骤(7)中物料A与物料B的重量比为1～2:3～5。
上述方法制备得到的茶树种植专用土壤改良剂。
本发明原理如下：
硅元素对植物根系的健康生长必不可少，仅管硅藻土组成中的无定型二氧化硅在土壤中绝大多数是不溶的，但仍有少量可溶性硅，它可以缓慢释放并被植物根系吸收，从而可大大提高植物免疫力，增强植物抵抗疾病的能力，硅藻土是天然的多孔性矿物，因此具有保水保肥和缓释功效，其呈现不规则轻质多孔颗粒状，能降低土壤密度，疏松土壤、减少板结，利于植物根系的空气渗透、循环和流动。本发明利用硅藻土的多孔结构吸附有益菌，促进有益菌的繁衍生息。
棉秆生物炭的多孔结构能够通过吸附或共沉淀作用将土壤中重金属进行固定，降低土壤中重金属的生物有效性。稻壳生物炭能够降低土壤的酸性。棉秆生物炭和稻壳生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效地保存水分和养料，提高土壤肥力。同时本发明利用棉秆生物炭和稻壳生物炭的多孔结构吸附有益菌，促进有益菌的繁衍生息。
胶冻样芽孢杆菌在代谢过程中会产生赤霉素、吲哚乙酸、细胞分裂素、等多种生理活性物质和蛋白质氨基酸类物质，可同比增加作物叶绿素含量16～18％，显著增强作物光合作用，促进作物根系发达和生长健壮，增强作物抗寒、抗旱、抗病和抗逆能力，提高作物产量并改善产品品质。
灰色链霉菌代谢过程中产生的缬氨霉素会抑制病虫的虫卵及幼虫活性，同时，代谢产生的生物蛋白酶具有有极强的蛋白水解作用，对于难以降解的大分子蛋白和粗纤维具有高效降解性能、稳定强，可以高效环保快速地分解各种纤维素、大分子蛋白，形成富含有益微生物、有机质、氮、磷、钾及微量元素的高效有机肥。
光和细菌能刺激土壤中固氮菌和放线菌增殖,提高放线菌与真菌之比值,还可提高土壤有机质含量,改善了土壤理化性质,使土壤团粒结构良好、疏松，提高土壤阳离子交换量,增加了土中全N、全P及碱解N、速效P和速效K等含量。
本发明的有益效果如下：
本发明结合硅藻土、棉秆生物炭和稻壳生物炭的多孔结构，吸附有益菌冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌，制备得到的茶叶种植专用土壤改良剂可改善土壤酸化、板结的问题，使土壤团粒结构良好、疏松，降低土壤中重金属的生物有效性。促进作物根系发达和生长健壮，增强作物抗寒、抗旱、抗病和抗逆能力，提高茶叶产量并改善茶叶品质。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
一种茶叶种植专用土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取棉秆去除杂物，然后粉碎细化为原料颗粒，置于碳化炉内350℃且无氧条件下碳化10小时，冷却后粉碎、过220目筛，制备得到棉秆生物炭；
(2)取稻壳去除杂物，置于碳化炉内300℃且无氧条件下碳化11小时，冷却后粉碎、过220目筛，制备得到稻壳生物炭；
(3)将2重量份硅藻土、7重量份棉秆生物炭和6重量份稻壳生物炭混合后粉磨、过220目筛，得到多孔粉末材料；
(4)将经过驯化的冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌接种至由0.5重量份蛋白胨、0.8重量份果糖和98重量份去离子水构成的混悬液中，20℃条件下培养3d，得到OD600值为0.5的菌悬液；
(5)将多孔粉末材料与菌悬液混合后搅拌、静置2d，使冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌吸附到多孔粉末材料上，然后风干，制备得到物料A；
(6)取38重量份粉煤灰、21重量份石灰、32重量份草木灰和7重量份磷酸氢二钾混合后粉磨，得到物料B；
(7)将1重量份物料A和5重量份物料B混合后搅拌均匀，包装，即得到茶叶种植专用土壤改良剂产品。
将本实施例制得的土壤改良剂在茶叶种植农田进行大田试验，每亩施加70公斤，施加120天后，与施加等量市售化肥相比，土壤有机质含量提高0.45％，土壤容重降低0.18g/cm3，茶叶增产8.3％。
实施例2
一种茶叶种植专用土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取棉秆去除杂物，然后粉碎细化为原料颗粒，置于碳化炉内380℃且无氧条件下碳化9小时，冷却后粉碎、过200目筛，制备得到棉秆生物炭；
(2)取稻壳去除杂物，置于碳化炉内250℃且无氧条件下碳化12小时，冷却后粉碎、过200目筛，制备得到稻壳生物炭；
(3)将3重量份硅藻土、7重量份棉秆生物炭和6重量份稻壳生物炭混合后粉磨、过200目筛，得到多孔粉末材料；
(4)将经过驯化的冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌接种至由0.7重量份蛋白胨、0.8重量份果糖和98重量份去离子水构成的混悬液中，20℃条件下培养5d，得到OD600值为0.5的菌悬液；
(5)将多孔粉末材料与菌悬液混合后搅拌、静置3d，使冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌吸附到多孔粉末材料上，然后风干，制备得到物料A；
(6)取39重量份粉煤灰、15重量份石灰、32重量份草木灰和8重量份磷酸氢二钾混合后粉磨，得到物料B；
(7)将2重量份物料A和3重量份物料B混合后搅拌均匀，包装，即得到茶叶种植专用土壤改良剂产品。
将本实施例制得的土壤改良剂在茶叶种植农田进行大田试验，每亩施加70公斤，施加120天后，与施加等量市售化肥相比，土壤有机质含量提高0.49％，土壤容重降低0.21g/cm3，茶叶增产8.5％。
实施例3
一种茶叶种植专用土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取棉秆去除杂物，然后粉碎细化为原料颗粒，置于碳化炉内500℃且无氧条件下碳化8小时，冷却后粉碎、过300目筛，制备得到棉秆生物炭；
(2)取稻壳去除杂物，置于碳化炉内300℃且无氧条件下碳化12小时，冷却后粉碎、过300目筛，制备得到稻壳生物炭；
(3)将2重量份硅藻土、9重量份棉秆生物炭和6重量份稻壳生物炭混合后粉磨、过300目筛，得到多孔粉末材料；
(4)将经过驯化的冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌接种至由0.8重量份蛋白胨、0.9重量份果糖和99重量份去离子水构成的混悬液中，15℃条件下培养4d，得到OD600值为0.5的菌悬液；
(5)将多孔粉末材料与菌悬液混合后搅拌、静置2d，使冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌吸附到多孔粉末材料上，然后风干，制备得到物料A；
(6)取45重量份粉煤灰、22重量份石灰、32重量份草木灰和5重量份磷酸氢二钾混合后粉磨，得到物料B；
(7)将1重量份物料A和3重量份物料B混合后搅拌均匀，包装，即得到茶叶种植专用土壤改良剂产品。
将本实施例制得的土壤改良剂在茶叶种植农田进行大田试验，每亩施加70公斤，施加120天后，与施加等量市售化肥相比，土壤有机质含量提高0.39％，土壤容重降低0.13g/cm3，茶叶增产7.6％。
实施例4
一种茶叶种植专用土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取棉秆去除杂物，然后粉碎细化为原料颗粒，置于碳化炉内350℃且无氧条件下碳化10小时，冷却后粉碎、过260目筛，制备得到棉秆生物炭；
(2)取稻壳去除杂物，置于碳化炉内320℃且无氧条件下碳化10小时，冷却后粉碎、过260目筛，制备得到稻壳生物炭；
(3)将1重量份硅藻土、5重量份棉秆生物炭和8重量份稻壳生物炭混合后粉磨、过260目筛，得到多孔粉末材料；
(4)将经过驯化的冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌接种至由0.6重量份蛋白胨、0.7重量份果糖和97重量份去离子水构成的混悬液中，20℃条件下培养5d，得到OD600值为0.5的菌悬液；
(5)将多孔粉末材料与菌悬液混合后搅拌、静置3d，使冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌吸附到多孔粉末材料上，然后风干，制备得到物料A；
(6)取42重量份粉煤灰、21重量份石灰、33重量份草木灰和7重量份磷酸氢二钾混合后粉磨，得到物料B；
(7)将1重量份物料A和4重量份物料B混合后搅拌均匀，包装，即得到茶叶种植专用土壤改良剂产品。
将本实施例制得的土壤改良剂在茶叶种植农田进行大田试验，每亩施加70公斤，施加120天后，与施加等量市售化肥相比，土壤有机质含量提高0.41％，土壤容重降低0.15g/cm3，茶叶增产7.9％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种茶叶种植专用土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取棉秆去除杂物，然后粉碎细化为原料颗粒，置于碳化炉内350℃-500℃且无氧或低氧条件下碳化8-10小时，冷却后粉碎、过筛，制备得到棉秆生物炭；
(2)取稻壳去除杂物，置于碳化炉内250℃-350℃且无氧或低氧条件下碳化10-12小时，冷却后粉碎、过筛，制备得到稻壳生物炭；
(3)将硅藻土、棉秆生物炭和稻壳生物炭混合后粉磨、过筛，得到多孔粉末材料；
(4)将经过驯化的冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌接种至由蛋白胨、果糖和去离子水构成的混悬液中，培养得到菌悬液；
(5)将多孔粉末材料与菌悬液混合后搅拌、静置、风干，制备得到物料A；
(6)取粉煤灰、石灰、草木灰和磷酸氢二钾混合后粉磨，得到物料B；
(7)将物料A和物料B混合后搅拌均匀，包装，即得到茶叶种植专用土壤改良剂产品。
2.根据权利要求1所述的一种茶叶种植专用土壤改良的制备方法，其特征在于，步骤(1)中粉碎后过200～300目筛。
3.根据权利要求1所述的一种茶叶种植专用土壤改良的制备方法，其特征在于，步骤(2)中粉碎后过200～300目筛。
4.根据权利要求1所述的一种茶叶种植专用土壤改良的制备方法，其特征在于，步骤(3)中硅藻土、棉秆生物炭和稻壳生物炭的重量比为1～3:5～9:4～8，粉磨后过200～300目筛。
5.根据权利要求1所述的一种茶叶种植专用土壤改良的制备方法，其特征在于，步骤(4)中混悬液构成为：0.2～0.8重量份蛋白胨、0.3～1重量份果糖、97～99重量份去离子水。
6.根据权利要求1所述的一种茶叶种植专用土壤改良的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述培养的温度为10～20℃，培养时间为3～5d，所述菌悬液的OD600值为0.5。
7.根据权利要求1所述的一种茶叶种植专用土壤改良的制备方法，其特征在于，步骤(5)静置时间控制为2～3d，使冻胶样芽孢杆菌、灰色链霉菌和光和细菌吸附到多孔粉末材料上。
8.根据权利要求1所述的一种茶叶种植专用土壤改良的制备方法，其特征在于，步骤(6)中粉煤灰、石灰、草木灰和磷酸氢二钾的重量比为35～45:14～22:24～35:5～8。
9.根据权利要求1所述的一种茶叶种植专用土壤改良的制备方法，其特征在于，步骤(7)中物料A与物料B的重量比为1～2:3～5。
10.权利要求1至9所述的任一种方法制备得到的茶树种植专用土壤改良剂。
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