CN110156516A - 一种盐碱地土壤改良剂、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤改良技术领域，具体公开了一种盐碱地土壤改良剂、制备方法及其应用，所述改良剂的原料组成包括生物质腐熟料400～600份、木醋液150～242份、生物炭粉200～300份、尿素4～10份及微生物菌剂2～10份，各组分间协同配合，使得本发明的改良剂不仅具有含量丰富的有机质，为作物生长提供了有利条件，还具有改良土壤理化性质和养分缓释特性，提高了肥料利用率和土壤的持水量，并有效降低了土壤的pH值及土壤溶液中盐分含量，延缓返盐，对盐碱地土壤具有良好的改善作用。

Description

一种盐碱地土壤改良剂、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种盐碱地土壤改良剂、制备方法及其应用。

背景技术

盐碱地是盐类集积的一个种类，是指土壤里面所含的盐分影响到作物的正常生长。土壤盐碱化是世界旱作农业区突出的生态环境问题，据不完全统计，全世界盐碱地的面积达10亿公顷，其中我国为9914万公顷，居世界第3位。根据研究发现，当土壤处于中等盐渍土水平(含盐量在0.3％～1.0％之间)时，农作物会减产95％左右，重度盐碱地的种植状况更加严峻。如我国内蒙古河套平原渍区范围内，农作物的死亡比例平均每年达到20％以上，最严重的年份甚至高达30％；而黄淮海平原的数据显示，农作物由于受盐渍土的严重影响，各地平均减产25％左右，严重地区减产达到50％，甚至绝收。纵观耕地面积急剧减少的严峻形势，修复改良盐碱地的生态环境已然成为了增加耕地面积、修复耕地生态的突破口，这对于农业发展、人民生活提高具有重要的现实意义，也是响应国家可持续发展政策的一大战略。

传统的盐碱土壤改良措施主要包括水利和化学改良，水利改良需要建立较大的排灌系统，成本较高；化学方法虽然见效较快，但却易引发二次污染。随着人们环保意识的提高和科学技术的进步，人们发现生物改良措施具有成本低廉、节约资源、改良效果的持续性强、改良污染较小、效果显著、环保节能等优势。目前，盐碱土壤的改良技术已由以水利工程为依托的物理化学手段向生物修复转变。现有的生物改良措施即主要利用耐盐碱植物改善土壤性状、降低土壤盐度、增加有机质和总氮含量、提高土壤微生物的数量、与群落结构，从而实现盐碱土壤的改良。然而，以植物为主体的生物修复技术受到耐盐植物种类、植物生长周期等因素的制约。因此，开发更为高效、广适、易调控的盐碱土壤生物修复技术是实现盐碱地改良的重要途径。

为此，现有技术公开了一种改良滨海盐碱土的生物炭基改良剂，所述改良剂包括生物炭、稀释后的木醋液、花生壳、家畜粪便、蚯蚓粪、堆肥复合微生物菌剂、尿素及保水剂，其通过将原料各成分混合后好氧堆置后风干破碎过筛即得。然而，上述改良剂中的保水剂为高分子聚合物，其成本高，且存在潜在的环境污染问题；另外，上述改良剂需要将木醋液先进行避光静置1～8个月后过滤稀释，再将原料各成分混合后好氧堆置50～100天，生产时间长，效率低，极大限制了上述改良剂在盐碱化土壤修复中的大规模应用。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的盐碱地土壤改良剂存在不经济环保且生产周期长的缺陷，从而提供一种经济环保且制备工艺简单的盐碱地土壤改良剂，其不仅能起到调理土壤的作用，还能起到降低肥料用量的作用。同时，本发明还提供了上述盐碱地土壤改良剂的制备方法及其应用。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种盐碱地土壤改良剂，包括如下重量份的原料：

生物质腐熟料400～600份；木醋液150～242份；生物炭粉200～300份；尿素4～10份；微生物菌剂2～10份。

进一步地，所述生物质腐熟料中碳氮比＜20。

进一步地，所述生物质选自小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、花生壳、甘蔗渣、稻壳或玉米芯中的至少一种。

进一步地，所述生物炭粉是通过将生物炭粉碎得到。

进一步地，所述生物炭及所述木醋液是通过将所述生物质于400～500℃的限氧条件下经热裂解后分离得到。

进一步地，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌菌剂和地衣芽孢杆菌菌剂，两者质量比为(4～9)：1。

更进一步地，所述微生物菌剂中有效活菌数为200亿/克。

本发明还提供了上述盐碱地土壤改良剂的制备方法，包括如下步骤：

将所述生物质腐熟料、所述木醋液、所述生物炭粉、所述尿素及所述微生物菌剂混匀，即得所述盐碱地土壤改良剂。

进一步地，所述混匀包括如下步骤：

(1)将所述微生物菌剂与所述生物炭粉混匀，得混合物A；将所述尿素和所述木醋液混匀，得混合物B；

(2)将所述混合物A和所述混合物B混匀，再与所述生物质腐熟料混匀。

进一步地，制备所述生物炭前还包括干燥所述生物质至其含水量＜15wt％的步骤。

本发明还提供了上述盐碱地土壤改良剂或根据上述制备方法得到的盐碱地土壤改良剂在改良盐碱地土壤中的应用，其中，在作物播种或施肥前5～7天，将所述改良剂施于所述盐碱地表面，旋耕至10～20cm后再播种或施肥。

进一步地，所述改良剂的用量为0.5～1.5吨/亩。

本发明的技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的盐碱地土壤改良剂，其原料组成包括生物质腐熟料、木醋液、生物炭粉、尿素及微生物菌剂，所述生物质腐熟料是通过将生物质在腐熟剂下经腐熟处理得到，通过腐熟处理，杀死生物质废弃物中的虫卵、病原菌，避免因未腐熟而造成的作物烧根现象，腐熟处理得到的生物质腐熟料中富含碳氮元素，且碳氮比小于20，碳氮比合理，具有改良培肥土壤，降低土壤盐分含量，调节土壤pH值，减轻盐害的效果，促进了作物的生长。所述生物炭比表面积大，富含官能团，可通过对盐基离子的吸附，降低土壤溶液中盐基离子浓度，达到降低土壤pH值的效果，其与生物质腐熟料共同施入土壤后，还可增加土壤有机碳含量，降低土壤容重，促进土壤团粒结构形成，改善土壤水、肥、气、热和结构状况；同时，所述生物炭孔隙丰富，为微生物提供了庇护场所，促进了微生物群落的繁衍生息，而微生物在生命代谢过程中产生的有机酸会中和土壤碱性，进一步达到了降低土壤pH值的效果。所述木醋液主要化学成分为植物有机酸，可迅速有效中和土壤碱性，改良盐碱土。所述微生物菌剂可增加土壤中的微生物数量及种类，促进土壤微生物的生命活动，改善土壤理化性状，微生物新陈代谢活动中产生的有机酸，还可以中和盐碱土的碱度。本发明的盐碱地土壤改良剂，其原料组成包括特定配比的各组分，各组分间协同配合，使得本发明的改良剂不仅具有含量丰富的有机质，为作物生长提供了有利条件，还具有改良土壤理化性质和养分缓释特性，提高了肥料利用率和土壤的持水量，并有效降低了土壤的pH值及土壤溶液中盐分含量，延缓返盐，对盐碱地土壤具有良好的改善作用。

2.本发明提供的盐碱地土壤改良剂，以各类农业废弃物作为生物质原料来制备生物质腐熟料、生物炭粉及木醋液，避免了废弃生物质堆积出现的土壤利用不当、产生有害物质等情况，大大拓宽了生物质资源利用的途径，具有良好的经济、社会效应和环保效应。

3.本发明提供的盐碱地土壤改良剂，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌菌剂和地衣芽孢杆菌菌剂，所述芽孢杆菌在恶劣环境条件下可以产生芽孢，耐受能力极强，易存活，在盐分胁迫下，芽孢杆菌可以促进植物对矿质营养的吸收，改变植物体内的离子平衡，增加植物对水分的吸收和利用能力，诱导植物生理代谢发生变化，与植物根际其他微生物协同作用及改善土壤团粒结构等，同时枯草和地衣芽孢杆菌在促进作物生长，增强作物抗病能力，抑制病害等方面均具有较好的效果。

4.本发明提供的盐碱地土壤改良剂的制备方法，将生物质腐熟料、木醋液、生物炭粉、尿素与微生物菌剂混合即得，制备方法简单易行，可操作性强，原料易得，经济性强，便于大规模推广应用，具有良好的市场应用前景。本发明的方法通过将农业生物质废弃物先进行腐熟处理，杀死生物质废弃物中的虫卵、病原菌，避免了因未腐熟而造成的作物烧根现象，腐熟处理得到的生物质腐熟料中富含碳氮元素，且碳氮比小于20，碳氮比合理，具有改良培肥土壤，降低土壤盐分含量，调节土壤pH值，减轻盐害的效果，促进了作物的生长。另外，在混匀步骤中，先将生物炭粉与微生物菌剂混合，充分利用生物炭的孔隙结构为微生物提供庇护场所，抵御盐碱土的恶劣生长环境，提高了微生物的存活率，促进其生长繁殖。

5.本发明提供的盐碱地土壤改良剂的应用，在播种或施肥前5～7天施于盐碱地表面，然后旋耕至10～20cm后再播种或施肥，施用方法简单，可操作性强，其与化肥肥料配施时，至少可降低10％左右的化肥用量，同时，本发明的改良剂具有养分缓释的效果，降低了因施肥造成的盐害加重现象，提高了作物的成活率。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实施例1

本实施例提供了一种盐碱地土壤改良剂，其原料组成为：

生物质腐熟料53kg；木醋液15kg；生物炭粉30kg；尿素1kg；微生物菌剂1kg。

其中，所述微生物菌剂由质量比为9:1的枯草芽孢杆菌菌剂和地衣芽孢杆菌菌剂组成，枯草芽孢杆菌菌剂和地衣芽孢杆菌菌剂中的有效活菌数均为200亿/克。

采用上述原料制备所述盐碱地土壤改良剂的方法，包括如下步骤：

(1)风干玉米秸秆，至其含水量为14wt％；

(2)将玉米秸秆粉碎至长度为3～5厘米，加入0.2％秸秆腐熟剂、0.5％尿素，加水至含水量达到50～60wt％，用翻抛机混匀，堆温度升至50℃时开始翻堆，每隔1～2天用翻抛机翻堆一次，并适时补充水分，发酵7～15天，呈褐色或黑褐色，C/N<20，即得生物质腐熟料；

(3)将玉米秸秆置于炭化炉内，在500℃的限氧条件下热裂解1h，经过分离系统，分别得到生物炭和液体木醋液，粉碎所述生物炭，过100目筛，得到所述生物炭粉；

(4)将所述微生物菌剂与所述生物炭粉混匀，得到混合物A；将所述木醋液与所述尿素混匀，得到混合物B；

(5)将混合物A和混合物B混匀，再与所述生物质腐熟料混匀，即得所述盐碱地土壤改良剂。

实施例2

本实施例提供了一种盐碱地土壤改良剂，其原料组成为：

生物质腐熟料40kg；木醋液24.2kg；生物炭粉30kg；尿素1kg；微生物菌剂1kg。

其中，所述微生物菌剂由质量比为6:1的枯草芽孢杆菌菌剂和地衣芽孢杆菌菌剂组成，枯草芽孢杆菌菌剂和地衣芽孢杆菌菌剂中的有效活菌数均为200亿/克。

采用上述原料制备所述盐碱地土壤改良剂的方法，包括如下步骤：

(1)风干小麦秸秆，至其含水量为12wt％；

(2)将小麦秸秆粉碎至长度为3～5厘米，加入0.2％秸秆腐熟剂、0.5％尿素，加水至含水量达到50～60wt％，用翻抛机混匀，堆温度升至50℃时开始翻堆，每隔1～2天用翻抛机翻堆一次，并适时补水，发酵7～10天，呈褐色或黑褐色，C/N<18，即得生物质腐熟料；

(3)将小麦秸秆置于炭化炉内，在400℃的限氧条件下热裂解1h，经过分离系统，分别得到生物炭和液体木醋液，粉碎所述生物炭，过100目筛，得到所述生物炭粉；

(4)将所述微生物菌剂与所述生物炭粉混匀，得到混合物A；将所述木醋液与所述尿素混匀，得到混合物B；

(5)将混合物A和混合物B混匀，再与所述生物质腐熟料混匀，即得所述盐碱地土壤改良剂。

实施例3

本实施例提供了一种盐碱地土壤改良剂，其原料组成为：

生物质腐熟料60kg；木醋液15kg；生物炭粉20kg；尿素0.4kg；微生物菌剂0.2kg。

其中，所述微生物菌剂由质量比为4:1的枯草芽孢杆菌菌剂和地衣芽孢杆菌菌剂组成，枯草芽孢杆菌菌剂和地衣芽孢杆菌菌剂中的有效活菌数均为200亿/克。

采用上述原料制备所述盐碱地土壤改良剂的方法，包括如下步骤：

(1)风干花生壳，至其含水量为10wt％；

(2)将花生壳粉碎至长度为3～5厘米，加入0.2％秸秆腐熟剂、0.5％尿素，加水至含水量达到50～60wt％，用翻抛机混匀，堆温度升至50℃时开始翻堆，每隔1～2天用翻抛机翻堆一次，并适时补水，发酵10～12天，呈褐色或黑褐色，C/N<18，即得生物质腐熟料；

(3)将花生壳置于炭化炉内，在500℃的限氧条件下热裂解1h，经过分离系统，得到生物炭和液体木醋液，粉碎所述生物炭，过100目筛，得到所述生物炭粉；

(4)将所述生物质腐熟料、所述木醋液、所述生物炭粉、所述尿素及所述微生物菌剂混匀，即得所述盐碱地土壤改良剂。

实验例

试验地点：内蒙古自治区巴彦淖尔市杭锦后地区

试验作物：向日葵，品种为SH361(黑版)

试验地土壤基本理化性状：有机质含量：12g/kg，pH：8.7；田间持水量：14％；含盐量：2.7g/kg，土壤容重：1.26g/cm³，全氮：0.75g/kg，有效磷：23mg/kg，速效钾：98mg/kg。

试验方法：在向日葵播种前一周内，分别撒施不同土壤调理剂，撒施后旋耕至10～20cm后播种向日葵，然后分别观察不同土壤调理剂下生育期内向日葵的出苗、成苗情况以及收获期向日葵的产量的品质。在向日葵成熟期时，采集0～20cm土壤样品，进行实验室检测，分别考察不同土壤调理剂对盐碱地土壤理化性质及土壤微生物的影响。试验共设5个组，分别为：

试验组1：当地常规施用化肥量；

试验组2：当地常规施用化肥量+施用腐熟玉米秸秆料(1.0吨/亩)；

试验组3：当地常规施用化肥量+施用脱硫石膏(1.0吨/亩)；

试验组4：90％当地常规施用化肥量+本发明实施例1的盐碱地土壤改良剂(0.5吨/亩)；

试验组5：90％当地常规施用化肥量+本发明实施例1的盐碱地土壤改良剂(1.5吨/亩)；

试验组6：90％当地常规施用化肥量+生物炭粉(0.5吨/亩)；

试验结果分别见下表1-4所示。

表1不同土壤调理剂对生育期向日葵的出苗率和成苗率的影响

试验	出苗数(株/亩)	增长率(％)	成苗数(株/亩)	增长率(％)
					1	1832	/	1749	/
2	1985	8.35	1903	8.81
					3	1928	5.24	1876	7.26
4	2040	11.35	1952	11.61
					5	2119	15.67	2043	16.81
6	2013	9.88	1937	10.75

从上表1中的数据对比可知，施用常规化肥的同时配施其他种类的土壤调理剂，向日葵的出苗数和成苗数均有所提高，其中配施本发明的盐碱地土壤改良剂的效果最为明显，在降低常规化肥施用量的情况下，配施本发明的改良剂仍能明显提高向日葵的出苗数和成苗数。

表2不同土壤调理剂对收获期向日葵的产量百粒重和空壳率的影响

由上表2中的数据对比可知，施用常规化肥的同时配施其他种类的土壤调理剂，均能提高向日葵的产量和品质，其中配施本发明的盐碱地土壤改良剂的效果最为明显，在降低常规化肥施用量的情况下，配施本发明的改良剂仍能明显提高向日葵的产量和品质。

表3不同土壤调理剂对盐碱地土壤理化性质影响

试验	pH	盐分(g/kg)	持水量(％)	土壤容重(g/cm<sup>3</sup>)	有机质(g/kg)
						1	8.6	2.4	16.00	1.25	14.70
2	8.4	2.1	16.50	1.19	16.17
						3	8.2	2.7	16.08	1.23	15.44
4	8.3	1.9	16.62	1.16	16.46
						5	8.2	1.7	17.13	1.14	17.19
6	8.4	2.0	16.87	1.15	16.23

由上表3中的数据对比可知，施用不同的土壤调理剂在一定程度上均能提高土壤持水量及有机质含量，并降低土壤pH及土壤容重，但不一定能降低土壤的盐分，如试验组3添加脱硫石膏后反而会增加土壤的盐分。其中，本发明的盐碱地土壤改良剂相比较其他土壤调理剂，具有更好的提高土壤持水量及有机质含量并降低土壤pH、盐分及土壤容重的效果。

表4不同土壤调理剂对土壤微生物的影响(cfu/g，干土)

由上表4中的数据对比可知，施用不同的土壤调理剂在一定程度上均能提高土壤中细菌、真菌及放线菌的数量，其中，本发明的盐碱地土壤改良剂相比较其他土壤调理剂，在增加土壤中各类菌群数量的作用方面最为明显。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种盐碱地土壤改良剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：

生物质腐熟料400～600份；木醋液150～242份；生物炭粉200～300份；尿素4～10份；微生物菌剂2～10份。

2.根据权利要求1所述的改良剂，其特征在于，所述生物质腐熟料中碳氮比＜20。

3.根据权利要求1或2所述的改良剂，其特征在于，所述生物质选自小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、花生壳、甘蔗渣、稻壳或玉米芯中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的改良剂，其特征在于，所述生物炭粉是通过将生物炭粉碎得到。

5.根据权利要求4所述的改良剂，其特征在于，所述生物炭及所述木醋液是由所述生物质于400～500℃的限氧条件下经热裂解后分离得到。

6.根据权利要求1-5任一所述的改良剂，其特征在于，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌菌剂和地衣芽孢杆菌菌剂，两者质量比为(4～9)：1。

7.一种权利要求1-6任一所述盐碱地土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述生物质腐熟料、所述木醋液、所述生物炭粉、所述尿素及所述微生物菌剂混匀，即得所述盐碱地土壤改良剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混匀包括如下步骤：

(1)将所述微生物菌剂与所述生物炭粉混匀，得混合物A；将所述尿素和所述木醋液混匀，得混合物B；

(2)将所述混合物A和所述混合物B混匀，再与所述生物质腐熟料混匀。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，制备所述生物炭前还包括干燥所述生物质至其含水量＜15wt％的步骤。

10.一种权利要求1-6任一所述盐碱地土壤改良剂或根据权利要求7-9所述制备方法得到的盐碱地土壤改良剂在改良盐碱地土壤中的应用，其特在于，在作物播种或施肥前5～7天，将所述改良剂施于所述盐碱地表面，旋耕至10～20cm后再播种或施肥。

11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述改良剂的用量为0.5～1.5吨/亩。