CN109503290A - 一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂，包括甘蔗锅炉碳灰550‑800份、作物秸秆200‑450份、生物菌剂4‑8份、草炭20‑50份。制备步骤：步骤一，将作物秸秆和草炭进行粉碎后，加入腐熟菌剂进行发酵，在65度的条件下发酵20天，发酵物料，每1‑3天翻堆一次，充分腐熟后，即得腐熟物料，晾干，备用；步骤二，将腐熟物料加入到甘蔗锅炉碳灰中，再加入有益功能微生物菌剂，搅拌混合后，进行喷雾、烘干、造粒。本发明充分利用甘蔗锅炉碳灰中的丰富养分，与作物秸秆、草炭以及生物菌剂进行复配，制造工艺简单，实现了工业废弃物的资源化利用，同时也能改善土壤团粒结构、调节土壤酸碱度、培肥地力，协调土壤微生态环境，改善作物品质及提高作物产量。

Description

一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂及其制备方法 和应用

技术领域

本发明涉及土壤改良剂领域，尤其涉及一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂及其制备方法和应用。

背景技术

中国是一个农业大国，农业的发展在我国的社会发展中起到至关重要的作用，而土壤是地球上作物生长过程中最重要的资源，也扮演着重要的角色。随着种植程度的加深，中国南方出现土壤酸化现象，且这种现象越演越烈，给作物的生长发育、产量和品质带来不利的影响，因此目前迫切需要采取有效措施进行土壤改良。

此外，中国是甘蔗种植大户，2014年国家统计局调查发现，云、桂、粤、琼四个省份的甘蔗种植面积都超过150万公顷。其中甘蔗渣和甘蔗灰分别约占甘蔗产量的23％和0.6％，广西一年的蔗渣和蔗渣灰分别大约为1700万吨和44万吨，造成大量的工业废弃物滞留。蔗渣虽然是一种重要的生物质资源，主要用于燃烧发电。但在燃烧的过程中存留下来的锅炉碳灰若处理不当，会对环境造成污染。甘蔗锅炉碳灰偏碱性，富含各种矿物元素如钙、镁、钾、钠、硅、磷、硫、铁、铝等的氧化物及微量元素，但糖厂往往是将其丢弃填埋或让农户拉走，不仅对环境造成一定的影响，也浪费了资源，这也是目前面临的严峻问题。

国外对甘蔗锅炉碳灰的研究多集中在建筑领域，而国内的研究主要集中在甘蔗渣上，对甘蔗锅炉碳灰的研究几乎没有，有学者用甘蔗渣进行改性处理，作为吸附剂用于处理环境污水问题。2016年12月30日国家环保部颁布的《制糖工业污染防治技术政策》中，明确指出“蔗渣锅炉炉灰宜用作土壤改良剂回施耕地。”但目前还没有以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料制备的土壤改良剂的相关专利，目前都局限于用单一的甘蔗灰或配合石灰等来改良酸性土壤。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂及其制备方法和应用，本发明所制的土壤改良剂含有大量有机质和微量元素，能够改良土壤团粒结构，培肥地力，具备固氮、解磷、解钾的功效，有利于提高根际土壤微生物活性，改善土壤微生态环境。此外，原料属于工业废弃物，工艺简单，具有高效、无毒害的优点。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂，其特征在于：它包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰550-800份、作物秸秆200-450份、微生物菌剂4-8份、草炭20-50份；

微生物菌剂为苏云金芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌等质量比复配；

所述苏云金芽孢杆菌的保藏号为CGMCC No.15846；

所述解淀粉芽孢杆菌的保藏号为CGMCC No.15851；

所述作物秸秆为玉米秸秆、油菜秸秆、水稻秸秆中的一种或多种。

一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将作物秸秆和草炭进行粉碎后，过60-80目筛，加入腐熟菌剂进行发酵，在65度的条件下发酵20天，发酵物料每1-3天翻堆一次，充分腐熟后，即得腐熟物料，晾干，含水量(质量百分比)为28-32％，备用；

所述腐熟菌剂为枯草芽孢杆菌，保藏号为CGMCC No.15844；

步骤二，将腐熟物料加入到甘蔗锅炉碳灰中，再加入有益功能微生物菌剂，搅拌混合后，进行喷雾、烘干、造粒，即得具有活体有益微生物的土壤改良剂。

进一步的，它包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰600份、作物秸秆300份、生物菌剂5份、草炭20份。

进一步的，它包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰700份、作物秸秆400份、生物菌剂6份、草炭35份。

进一步的，它包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰800份、作物秸秆400份、生物菌剂8份、草炭35份。

一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂，其应用在土壤改良剂中。

本发明充分利用甘蔗锅炉碳灰中的丰富养分，根据土壤养分状况及作物养分需求状况，与作物秸秆、草炭以及生物菌剂进行复配，开发出一种具有活体有益微生物的土壤改良剂。此制造工艺简单，实现了工业废弃物的资源化利用，对环境不会造成污染，同时也能改善土壤团粒结构、调节土壤酸碱度、培肥地力，协调土壤微生态环境，改善作物品质及提高作物产量，具有广阔的发展前景。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

1.本发明的土壤改良剂，通过甘蔗锅炉碳灰再辅以其他配料，制备成的土壤改良剂，含有机质、腐植酸、氨基酸以及作物所需的氮、磷、钾等大量元素以及中微量元素等多种营养成分，施用到土壤中，不仅能供给作物所需的养分，还能够起到保水、保肥作用，提高养分利用率，促进作物根系发育，改善土壤团粒结构，从而起到改良土壤的作用，最终实现提高作物产量和品质的目标。

2.本发明的土壤改良剂，因添加了生物菌剂，增加了有益微生物的活性和数量，具备固氮、溶磷解钾的功能，有效改善微生物根际环境，提高作物的抗性。

3.本发明的土壤改良剂，配比合理，并且工艺简单，操作性强。

4.本发明的土壤改良剂，所需的甘蔗锅炉碳灰、作物秸秆都为废弃物，此工艺可有效减轻环境污染以及资源的浪费，是工业废弃物的资源化利用方式，来源广泛，成本低。

附图说明

图1为本发明土壤改良剂的制备工艺流程的结构示意图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。

一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂，包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰550-800份、作物秸秆200-450份、生物菌剂4-8份、草炭20-50份。

糖厂甘蔗锅炉碳灰的养分特点如下表：

检测项目	含量(％)
		灰分	15.210
SiO<sub>2</sub>	60.12
		TiO<sub>2</sub>	0.041
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	1.75
		Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	1.68
MgO	3.84
		CaO	4.67
Na<sub>2</sub>O	0.25
		K<sub>2</sub>O	23.45

制备方法，包括以下步骤：

1.将作物秸秆和草炭进行粉碎后，过60-80目筛，加入腐熟菌剂进行发酵，在高温65度的条件下发酵20天，发酵物料，每1-3天翻堆一次，充分腐熟后,物料产生大量菌丝，无刺鼻气味，堆内温度降至室温时发酵结束，即得腐熟物料，晾干，含水量(质量)达到30％左右,备用。

2.将腐熟物料加入到甘蔗锅炉碳灰中，再加入有益功能微生物菌剂，搅拌混合均匀后，进行喷雾60-80℃低温造粒，颗粒大小为3mm-5mm，经80℃以下温度烘干，即得具有活体有益微生物的土壤改良剂。

作物秸秆为玉米秸秆、油菜秸秆、水稻秸秆中的一种，或多种等质量复配；所述的生物菌剂为腐熟菌剂、有益功能微生物菌剂，均为云南省微生物发酵工程研究中心有限公司提供。

作物秸秆为玉米秸秆、油菜秸秆、水稻秸秆；所述的生物菌剂为腐熟菌剂、有益功能微生物菌剂，均为云南省微生物发酵工程研究中心有限公司提供。所述的腐熟菌剂是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，WSWFJ-4(保藏号：CGMCC No.15844)；所述的有益功能微生物菌剂是苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis，WSWFJ-6，保藏号：CGMCCNo.15846)和解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens，WSWFJ-11，保藏号：CGMCCNo.15851)，组配比为1:1。

下面以具体实施例来说明。

实施例1：

一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂的制备方法，包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰600份、作物秸秆300份、生物菌剂5份、草炭20份。

将作物秸秆和草炭进行粉碎后，加入腐熟菌剂进行发酵，在高温65度的条件下发酵20天，充分腐熟后，即得腐熟物料，晾干，备用。

将腐熟物料加入到甘蔗锅炉碳灰中，再加入有益功能微生物菌剂，搅拌混合后，进行喷雾、烘干、造粒，即得具有活体有益微生物的土壤改良剂。

所述的作物秸秆为玉米秸秆、油菜秸秆、水稻秸秆；发酵物料，每1-3天翻堆一次。所述的腐熟菌剂、有益功能微生物菌剂，均为云南省微生物发酵工程研究中心有限公司提供。

实施例2：

一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂的制备方法，包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰700份、作物秸秆400份、生物菌剂6份、草炭35份。

将作物秸秆和草炭进行粉碎后，加入腐熟菌剂进行发酵，在高温65度的条件下发酵20天，充分腐熟后，即得腐熟物料，晾干，备用。

将腐熟物料加入到甘蔗锅炉碳灰中，再加入有益功能微生物菌剂，搅拌混合后，进行喷雾、烘干、造粒，即得具有活体有益微生物的土壤改良剂。

所述的作物秸秆为玉米秸秆、油菜秸秆、水稻秸秆；发酵物料，每1-3天翻堆一次。所述的腐熟菌剂、有益功能微生物菌剂，均为云南省微生物发酵工程研究中心有限公司提供。

实施例3：

一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂的制备方法，包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰800份、作物秸秆400份、生物菌剂8份、草炭35份。

将作物秸秆和草炭进行粉碎后，加入腐熟菌剂进行发酵，在高温65度的条件下发酵20天，充分腐熟后，即得腐熟物料，晾干，备用。

将腐熟物料加入到甘蔗锅炉碳灰中，再加入有益功能微生物菌剂，搅拌混合后，进行喷雾、烘干、造粒，即得具有活体有益微生物的土壤改良剂。

所述的作物秸秆为玉米秸秆、油菜秸秆、水稻秸秆；发酵物料，每1-3天翻堆一次。所述的腐熟菌剂、有益功能微生物菌剂，均为云南省微生物发酵工程研究中心有限公司提供。

实施例4：

一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂的制备方法，包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰550份、作物秸秆450份、生物菌剂8份、草炭50份。

其它步骤与实施例1相同。

实施例5：

一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂的制备方法，包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰800份、作物秸秆200份、生物菌剂4份、草炭20份。

其它步骤与实施例2相同。

对本发明的以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料制成的土壤改良剂进行测试：

测试一本发明实施例1的土壤改良剂对嵩明烤烟生产的影响研究

随着化肥施用量的增加及不合理的施用方式，导致植烟土壤理化性状下降。本研究从土壤保育的角度出发，采用增施保得土壤接种剂、以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料制成的土壤改良剂的方式，进行大田小区试验，以期通过对植烟土壤理化性状的改良和土壤养分的调控来提升烤烟的产质量。

1、材料与方法

1.1试验地点

试验于2018年4月至10月安排在云南省嵩明县阿子营镇的候家营、大竹园、者纳、铁冲、甸头和阿达龙五个村委会的烟田进行，海拔2060m，纬度：25.34，经度：102.78。示范区地势平坦，土壤肥力中等，光照及排灌条件良好。

1.2试验材料

供试品种：云烟87。

供试肥料为：烟草专用复合肥(15-8-24)、硝酸钾(13.5-0-43.5)、硫酸钾(氧化钾≥50％)、保得土壤接种剂。

1.3试验设计

试验采取随机区组设计，设3个处理，3次重复，小区面积100m2。其它栽培措施和施肥方式严格按照优质烟叶的标准执行。试验处理为：

T1：亩施土壤改良剂60g/亩

T2：亩施保得土壤接种剂60g/亩

CK：对照，不添加任何东西

保得土壤接种剂、土壤改良剂的施用方法为：移栽时结合定根水，兑水浇施，勿与杀菌剂混用。

1.4调查项目及方法

1.4.1主要生育期记载

记录各处理的移栽期、团棵期、旺长期、现蕾期、封顶期、脚叶成熟期和顶叶成熟期以及全生育期的时间。

1.4.2农艺性状调查

在封顶后，各处理按照“S”型布点，随机选取15株有代表性的烟株，观察测定株高、茎围、叶片数、叶面积系数、叶长和叶宽等。

1.4.3田间长势长相调查

观察记载各处理的田间长势长相，包括：株型、叶色、主脉粗细、田间整齐度、成熟特性、生长势等。

1.4.4病害发生情况调查

在烤烟大田生长期间，对各处理进行常见病害系统调查。

1.4.5经济性状统计

随机选取5户烟农，调查统计其亩产量、亩产值、均价、上等烟比例、中上等烟比例等经济性状。

2、试验结果与分析

2.1田间长势长相

烤烟主要生育期的长势长相调查结果见表1。从表中可以看出，T1、T2的田间整齐度、长势稍好于CK，田间成熟特性都优于CK。

表1田间长势长相调查表

2.2农艺性状

封顶后农艺性状调查结果见表2。从表中可以看出T1和T2的叶片数差别不大，但T1、T2的株高、茎围、节距、最大叶面积均明显好于对照，尤其是T1的效果最好。由此说明，施用土壤改良剂和保得土壤接种剂，都能增加土壤中固氮、解磷、解钾等有益菌的数量和活性，改善根际营养环境，促进烟株的正常生长，其中增施土壤改良剂的处理效果更加显著。

表2封顶后农艺性状

2.3病害发生情况

从下表可以看出，T1与T2的处理与CK相比，都能降低烟株的发病率，

表3主要病害发病率统计

单位：％

处理	花叶病	番茄斑萎病	黑胫病	气候性斑点病
					T1	0.6	0.3	1.4	5.4
T2	0.7	0.3	1.4	6.3
					CK	1.7	0.6	1.8	6.9

2.4经济性状

经济性状的统计结果见表4。从表中可以看出，T1和T2处理的烤后烟叶经济性状优于CK，T1的亩产量、亩产值、均价、上等烟比例和中上等烟比例分别比CK提高23.15％、30.54％、5.99％、5.50％和7.47％。

表4产值量统计表

3结论与讨论

在当地常规施肥的基础上增施土壤改良剂和保得土壤接种剂60g/亩的试验结果表明，施用土壤改良剂和保得土壤接种剂能够促进烟株早生快发，使烤烟提前进入团棵期和旺长期；能够提高烟株的田间整齐度，促进烟株的开片，改善烤烟的农艺性状；减轻烟株的病害发生率。

经济性状统计结果表明，土壤改良剂和保得土壤接种剂能够全面改善烤烟的经济性状，且增施土壤改良剂的处理优于增施保得土壤接种剂的处理。与对照相比，增施土壤改良剂处理的亩产量、亩产值、均价、上等烟比例和中上等烟比例较对照分别提高23.15％、30.54％、5.99％、5.50％和7.47％。

综上所述，本发明制成的土壤改良剂作为植物促生根际细菌类产品，通过调节与改善土壤微生物与根际作物环境，减少土传病害，提高土壤养分供应水平及肥料利用率，能促进烟株根系发育，促使烟株生长旺盛，提高烟株的经济性状。

测试二本发明实施例2的土壤改良剂对水稻生产的影响研究

已知施用的土壤改良剂可以对烤烟产生提质增效的作用，但在其他作物上还未知。故本研究采用具有活体有益微生物的土壤改良剂和当地常用的“施地佳”土壤调理剂进行同田对比试验，结合当地的气候和自然条件，探索其对水稻生产的影响。

1、材料与方法

1.1试验地概况

试验田位于龙陵县龙新乡的田块，前茬作物为小麦，供试土壤为水稻土，肥力中等。

1.2供试材料

本发明的土壤改良剂(云南云叶化肥股份有限公司提供)、土壤调理剂(施地佳，由成都华宏生态农业科技有限公司提供)，供试品种：保粳杂2号

1.3试验设计

试验采取随机区组设计，设置三个处理，3次重复，四周设置保护行。处理1：常规施肥+土壤改良剂；处理2：常规施肥+“施地佳”调理剂；处理3：对照，常规施肥。试验严格按照当地的施肥量进行，处理1和处理2是在常规施肥的基础上，增施土壤改良剂2kg/亩和“施地佳”调理剂2kg/亩，泼浇。

1.4测定的项目

1.4.1土壤肥力的测定

在水稻成熟期分别采取耕层水稻土壤(0-10cm)，风干后，测定土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、酸碱度及土壤容重。

1.4.2水稻性状的测定

在水稻成熟期时，考察和测定水稻的株高、穗长、成穗率、总穗粒数、千粒重、亩基本苗等相关指标。

1.4.3水稻产量和产值的测定

在成熟期，依据穗粒数、结实率和千粒重，计算水稻的产量及产值。

2试验结果

2.1不同处理对土壤肥力的影响

表5为试验后的水稻土壤肥力的状况。从表中可知，处理1和处理2的土壤容重都较对照有所降低，有机质和pH值有所提升，同时碱解氮、有效磷和有效钾都提高。

表5不同处理的土壤肥力状况

从表6可知，处理1和处理2的水稻田间表现性状优于对照。处理1和处理2的株高差异不大，但都显著高于对照；在穗长上处理和对照间差异不显著；从总穗粒上来看，处理1和处理2较对照分别提高了36.73％和30.61％。千粒重以对照最差，处理1最好；各处理的亩基本苗之间无差异。

表6不同处理的水稻性状

从表7可知，处理1和处理2的水稻整体的经济效益优于对照，表现为处理1>处理2>对照，处理1的亩产量和亩产值与对照相比，分别提高了10.22％和13.76％。

表7不同处理水稻经济效益

处理	亩产量(kg)	亩产值(元)
			处理1	750.21	2120
处理2	748.52	2096
			对照	680.65	1864

3结论与讨论

从整体上来看，在同等肥力的情况下，增施本发明的土壤改良剂与市场上的“施地佳”土壤调理剂相比，能有效提高土壤pH和有机质含量，增加水稻千粒重、结实率和总粒数，显著增加水稻的产量和产值。

本发明的具有活体有益微生物的土壤改良剂，原材料偏碱性，含有供给水稻生长所需的养分。此外，成品中还添加了有益微生物菌剂，施用到水稻田里面，能够增加有益微生物数量(如放线菌)，提高土壤微生物活性和土壤通透性，促进水稻根系发育，有利于水稻分蘖和提高水稻的结实率。

显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂，其特征在于：它包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰550-800份、作物秸秆200-450份、微生物菌剂4-8份、草炭20-50份；

微生物菌剂为苏云金芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌等质量比复配；

所述苏云金芽孢杆菌的保藏号为CGMCC No.15846；

所述解淀粉芽孢杆菌的保藏号为CGMCC No.15851；

所述作物秸秆为玉米秸秆、油菜秸秆、水稻秸秆中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，将作物秸秆和草炭进行粉碎后，过60-80目筛，加入腐熟菌剂进行发酵，在65度的条件下发酵20天，发酵物料每1-3天翻堆一次，充分腐熟后，即得腐熟物料，晾干，含水量(质量百分比)为28-32％，备用；

所述腐熟菌剂为枯草芽孢杆菌，保藏号为CGMCC No.15844；

步骤二，将腐熟物料加入到甘蔗锅炉碳灰中，再加入微生物菌剂，在60-80℃，进行喷雾造粒，造粒的颗粒粒径为3mm-5mm，在80℃下，烘干即得具有活体有益微生物的土壤改良剂。

3.根据权利要求1所述的一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂，其特征在于：它包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰600份、作物秸秆300份、生物菌剂5份、草炭20份。

4.根据权利要求1所述的一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂，其特征在于：它包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰700份、作物秸秆400份、生物菌剂6份、草炭35份。

5.根据权利要求1所述的一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂，其特征在于：它包括以下重量份的原料：甘蔗锅炉碳灰800份、作物秸秆400份、生物菌剂8份、草炭35份。

6.根据权利要求1所述的一种以糖厂甘蔗锅炉碳灰为原料的土壤改良剂，其应用在土壤改良剂中。