CN109593014A - 一种基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂及盐碱地改良方法 - Google Patents

一种基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂及盐碱地改良方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂和改良方法，改良剂的原料配方包括湖泊淤泥、复合微生物菌剂、腐殖酸以及填充剂，其中复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌。复合微生物菌剂、湖泊淤泥在原料配方中的重量百分比分别为1％‑2％和40％‑80％。采用本发明改良剂并结合本发明改良方法能够有效实现盐碱地改良，从根本上解决盐碱地的治理要求，提高盐碱地上种植作物成活率。同时本发明成本低，可实现湖泊淤泥资源再利用，降低环境污染。

Description

一种基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂及盐碱地改良方法
技术领域
本发明涉及一种土壤改良剂，特别涉及一种盐碱地改良剂。
背景技术
盐碱地是指土地受到自然或人为等因素的影响，导致盐类物质逐渐渗透到土壤中去，从而使土壤的含盐和含碱量较多，并造成这类土地无法被使用。我国盐碱地大致分布区域在西北、东北、华北及滨海地区，盐碱地主要形成原因是较为干旱地区的土地在蒸发的作用下，水分被蒸发成水蒸气，并排放至空气中，但水中的盐分却无法排除而留于土壤之中，经过长时间的积累，土壤中盐分逐渐增多，因此而形成盐碱地。由于盐碱地土壤本身所含盐分过高，根据植物细胞渗透作用原理，植物细胞很难吸收到无机营养物质和水分，导致植物因自身缺少无机营养物质和水而死亡，由此又造成盐碱地生态的恶性循环。
1、自然条件形成了盐碱地。在降雨量少于蒸发量的地区。由于降雨量少，施到土壤的肥料不能完全被植物吸收，逐年积累，就形成了盐碱地。这类土壤FH一般都在PH9.5以上，并且随着时间的推移，盐碱会越积累越多，最后将成为不毛之地。它们其主要成分有碳酸铵、二氧化钙及氯化钾、碳酸钾等，另一类土壤PH不详，酸碱度适中，但不能种庄稼，或种上植物也表现生长不良，是因为含硝量过高，当土壤含硝量达到一定程度时，硝就会破坏种子里的蛋白质，使其不能发芽。
2、人为因素形成的盐碱地。长期以来，基本没有按科学施肥，如南方地区主要缺钾，钾元素含量一般在30PPM-50PPM，缺钾相当严重，但钾元素并没有得到大量补充，致使土壤营养更加的不平衡。而由于氮肥的直观效应，施氮肥量是农作物所需的几倍。大量使用氮素化肥，植物吸收不了，通过土壤硝化细菌的作用，转化成硝酸盐的形态积累在土壤中，使土壤更加酸化、盐渍化，其主要成分为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠等。
随着社会经济的发展，人们对土地利用技术要求也越来越高，国家需要大量的耕种土地生产粮食作物以满足国民发展需要，但现有耕地面积逐年减少，同时现有耕地土壤质量下降，土壤退化严重，甚至土壤板结、盐碱化，严重影响了农业生产。在沿海和内陆又有大量的盐碱荒地亟待开发，这些资源现状迫切需要通过人为措施改善土壤质量，消除盐碱化，确保农业种植水平和农作物产品的产量和品质。而与这一形势相对应的是，我国有效的改良剂技术的研发和推广相对不足。市场上可供选择的产品和改良剂生产厂家更是寥寥无几，而且大部分是以无机盐中和土壤中化学成分方法。现有的常用的改良方法有化学改良、物理改良、有机肥改良以及生物改良等。土壤改良剂的品种有矿物类、有机质、人工合成高分子化合物、有益微生物制剂、硫-膨润土等。这些改良剂多为普通的液体肥料﹑农家肥或有机质，养分含量比较低，虽能为土壤补充一定的养分，但忽略了土壤理化性质的改善，养分不易释放，既不治标也不治本。有益微生物制剂种类繁多，大多数已报道或生产的微生物菌剂的改良效果一般，主要是微生物菌剂在盐碱地土壤环境下难以存活和繁殖从而限制了其作用发挥，有的微生物菌剂虽然效果较好，但是价格昂贵。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，该改良剂能够有效实现盐碱地改良，从根本上解决盐碱地的治理要求，同时本发明成本低，变废为宝，解决了湖泊淤泥带来的水体富营养化问题及淤泥处理问题。
本发明同时还提供一种盐碱地的改良方法，该方法操作方便且可有效实现盐碱地改良。
本发明为实现上述目的，本发明采取的一种技术方案如下：
一种基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，其原料配方包括湖泊淤泥，复合微生物菌剂、腐殖酸以及填充剂，其中复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌。复合微生物菌剂、湖泊淤泥在原料配方中的重量百分比分别为1％-2％和40％-80％。所述的复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌按培养液体积比为1:1-1.5:0.6-0.8:1.1-1.6:0.5-1:0.6-0.9:0.5-0.8组成的混合物。
优选地，复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌按培养液体积比为1：1.2：0.7：1.3：0.8：0.75：0.65组成的混合物。
根据本发明，所述湖泊淤泥为正常淡水湖或者河流底部沉积的淤泥。本发明采用这些湖泊或者河流清淤产生的淤泥来进行盐碱地的改良。经过发明人大量实验研究表明，湖泊淤泥能够很好为所述的复合微生物的繁殖提供良好的生长环境，用含水率为20-50％的湖泊淤泥与微生物混合，能够支持微生物一定的生长，需要额外添加营养物质才能保证微生物的正常生长。
进一步地，本发明所述腐殖酸为畜禽粪便、秸秆、松针、树叶等有机物混合发酵而成，为微生物提供一定的营养。
进一步地，本发明所述填充剂选自羧甲基纤维素、黄原胶、糊精、亚甲基二脲、柠檬酸钙、累托石中的一种或多种的组合。这些钙盐可与盐碱地中碳酸根离子和碳酸氢根离子发生化学反应，生成碳酸钙和碳酸氢钙，其中碳酸钙不溶于水，碳酸氢钙微溶于水，碳酸钙和碳酸氢钙的性质可以促使土壤形成球粒结构，球粒结构可以包裹部分钠离子，同时降低土壤的容重，增加土壤的通水性。
根据本发明，以重量百分比计，所述湖泊淤泥的原料配方如下：湖泊淤泥40-80％，复合微生物菌剂1-2％，腐殖酸10-30％，填充剂5-30％。
本发明还提供一种盐碱地改良方法，其采用本发明上述的基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，且包括如下步骤：
(1)将微生物复合菌剂加入到湖泊淤泥中，控制温度为28-35℃保持3-5周，使微生物繁殖，得到改良剂A组份；
(2)将腐殖酸和选择性的可溶性钙盐和/或矿石等填充剂作为改良剂B组份，将其均匀撒在盐碱地的表面，然后进行翻耕和撒水，保持8-15天；
(3)将改良剂A组份均匀撒在经过步骤(2)处理的盐碱地的表面，并进行翻耕，使混合均匀，保持8-15天；
所述微生物复合菌剂的制备方法为：将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌的菌粉分别经过激活和驯化培养后制成各自的培养液，然后将培养液混合均匀即得。枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌的菌粉均是已知道的，可通过商购获得，激活和驯化培养方法按照并已知的程序或厂家建议的方式进行。
优选地，每克所述改良剂A组份中，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌的活菌数分别大于2.5×108、2.7×108、3.3×108、3.0×108、2.0×108、2.6×108和2.4×108个。
进一步地，步骤(1)中，在保持过程中，每周翻动3-4次通气。且优选保持4周，使淤泥自然干燥。
进一步地，步骤(2)中，翻耕深度为18-25cm，优选为约20cm。优选地，该步骤中保持8-12天。
进一步地，步骤(3)中，翻耕深度为18-25cm，优选为约20cm。优选地，该步骤中保持9-10天。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)湖泊淤泥呈酸性，能够与呈碱性的盐碱地中和，配合微生物的使用，能够有效的降低盐碱地土壤的pH值，同时湖泊淤泥可以为微生物提供繁殖所需要的营养元素。
(2)本发明经过实验研究发现，将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌按特定比例混合后，可以在湖泊淤泥存在下，在盐碱地的环境中达到协同生长和繁殖，这几种菌剂的复配，能够提高其协同耐抗碱能力，能够在盐碱地土壤中很好的发酵，支持在盐碱地上植物的生长。
(3)本发明配方中添加腐殖酸，一方面可以降低盐碱地土壤的PH，另一方面可以改善微生物在盐碱地的生存环境，同时也可以为微生物和植物的生长提供大量的生长元素。
(4)本发明中所使用的湖泊淤泥为湖泊清淤过程中产生的废物，用作盐碱地改良，变废为宝，不仅节约了成本，还保护了环境，达到了废物利用的效果。湖泊淤泥含有大量植物生长需要的元素，有效的改善了盐碱地的微环境。
(4)本发明所使用的全部原料物质或直接提供营养元素或最后均转化为能够为植物生长提高营养元素的产物，不会造成土壤的二次污染，实现了资源再利用，有助于减少环境污染。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中未注明的条件为本领域常规的条件。在述及物质的用量或投加量或含量时，除非特别说明，均指重量。以下实施例中用到的复合微生物菌剂，制备方法如下：微生物菌通过商购获得，并在使用前按照已知的程序或厂家建议的方式进行激活和驯化培养，然后将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌培养液按照体积比1：1.2：0.7：1.3：0.8：0.75：0.65复配在一起，控制温度在28-32℃即可。
实施例1
本例提供一种盐碱地改良剂，以重量百分比计，其原料配方包括湖泊淤泥40％，复合微生物菌剂1.5％，腐殖酸26％，羧甲基纤维素3.5％以及柠檬酸钙24％，其中湖泊淤泥含水量约为30-35％。
实施例2
本例提供一种盐碱地改良剂，以重量百分比计，其原料包括湖泊淤泥55％，复合微生物菌剂1.2％，腐殖酸25％，羧甲基纤维素3.8％，多硫化钙15％，，其中湖泊淤泥含水量约为30-35％。
实施例3
本例提供一种盐碱地改良剂，以重量百分比计，其原料包括湖泊淤泥65％，复合微生物菌剂1.5％，腐殖酸20％，羧甲基纤维素3.5％，多硫化钙10％，其中湖泊淤泥含水量约为30-35％。
实施例4
本例提供一种盐碱地改良剂，以重量百分比计，其原料包括湖泊淤泥80％，复合微生物菌剂1.6％，腐殖酸10％，羧甲基纤维素3.4％，多硫化钙10％，，其中湖泊淤泥含水量约为30-35％。
实施例5
本例提供一种盐碱地改良剂，以重量百分比计，其原料配方包括湖泊淤泥55％，复合微生物菌剂0.8％，腐殖酸9.2％，黄原胶5％，亚甲基二脲20％，累托石10％，其中湖泊淤泥含水量约为30-35％。
实施例6
本例提供一种盐碱地改良剂，以重量百分比计，其原料配方包括湖泊淤泥65％，复合微生物菌剂1.5％，腐殖酸20％，糊精3.5％，柠檬酸钙10％，其中湖泊淤泥含水量约为30-35％。
实施例7
本例提供一种盐碱地改良剂，以重量百分比计，其原料配方包括湖泊淤泥65％，复合微生物菌剂1％，腐殖酸12％，糊精7％，柠檬酸钙15％，其中湖泊淤泥含水量约为30-35％。
利用实施例1-7的改良剂进行盐碱地改良试验，具体如下：
1.实验盐碱地情况：湖南省常德市中度盐碱土壤，其pH值在8.5左右，将盐碱地划分为7个等面积区域，每个区域0.1亩。
2.供试作物：水稻，2016年4月下旬播种，8月下旬收获。
3.供试方法：先对盐碱地进行改良，然后在改良后的土地上种植作物，其中改良方法如下：将各配方中的微生物复合菌剂加入到废白土中，控制温度为约30-32℃保持4周，得到改良剂A组份；将各配方中的腐殖酸和可溶性钙盐和/或矿石填充剂作为改良剂B组份，将其均匀撒在盐碱地的表面，然后进行翻耕20cm，保持10天，然后将改良剂A组份均匀撒在盐碱地的表面，并进行翻耕，使混合均匀，保持12天，土地改良即完成。检测土壤各项指标，结果参见表1。
表1土壤指标情况
进一步对改良完成后的土壤按照常规的作物进行常规种植和施肥管理，在玉米播种前，结合整地，一次性穴施市售普通有机肥20-30公斤/亩，田间管理和水分管理按日常操作，对作物的各项指标进行检测，结果参见表2。
表2作物指标情况
序号 株高(cm) 有效穗(粒) 亩产量(kg)
空白土壤 40.5 120 372
实施例1 46.3 159 536
实施例2 47.7 156 521
实施例3 55.6 173 680
实施例4 49.4 152 490
实施例5 42.7 141 530
实施例6 52.9 172 640
实施例7 47.8 140 544
以上试验结果表明，采用本发明配方的改良剂及改良方法成功实现对盐碱地的改良，改良效果显著。
以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，其特征在于：其原料配方包括湖泊淤泥、复合微生物菌剂、腐殖酸和填充剂，所述湖泊淤泥为常见湖泊河流清淤产生的淤泥，所述的复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌组成的混合物；所述复合微生物菌剂与所述湖泊淤泥在所述原料配方中的重量百分比分别为1％-2％和40％-80％。
2.根据权利要求1所述的基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，其特征在于：所述的湖泊淤泥为淡水湖泊或者河流底部自然沉积的淤泥，按重量百分比计含水量为20-50％。
3.根据权利要求1所述的基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，其特征在于：所述的复合微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌按培养液体积比为1:1-1.5:0.6-0.8:1.1-1.6:0.5-1:0.6-0.9:0.5-0.8组成的混合物。
4.根据权利要求3所述的基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，其特征在于：所述的复合微生物菌剂最优选的配方为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌按培养液体积比为1：1.2：0.7：1.3：0.8：0.75：0.65组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，其特征在于：所述腐殖酸为畜禽粪便、秸秆、松针、树叶等有机物混合发酵而成。
6.根据权利要求1所述的基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，其特征在于：所述填充剂选自羧甲基纤维素、黄原胶、糊精、亚甲基二脲、柠檬酸钙、累托石中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，其特征在于：以重量百分比计，所述湖泊淤泥的原料配方如下：湖泊淤泥40-80％，复合微生物菌剂1-2％，腐殖酸10-30％，填充剂5-30％。
8.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，其特征在于：以重量百分比计，所述湖泊淤泥的原料配方如下：湖泊淤泥65％，复合微生物菌剂1.5％，腐殖酸20％，填充剂13.5％。
9.一种盐碱地改良方法，其特征在于：该方法采用如权利要求1至6中任一项权利要求所述的基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂，且包括如下步骤：
(1)将微生物复合菌剂加入到湖泊淤泥中，控制温度为28-35℃保持3-5周，使微生物繁殖，得到改良剂A组份；
(2)将腐殖酸和选择性的可溶性钙盐和/或矿石作为改良剂B组份，将其均匀撒在盐碱地的表面，然后进行翻耕和撒水，保持8-15天；
(3)将改良剂A组份均匀撒在经过步骤(2)处理的盐碱地的表面，并进行翻耕，使混合均匀，保持8-15天。
10.根据权利要求7所述的盐碱地改良方法，其特征在于：所述改良剂A组份中，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽胞杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、根瘤菌的活菌数分别大于2.5×108、2.7×108、3.3×108、3.0×108、2.0×108、2.6×108和2.4×108个。
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