CN111171840B - 一种适用于半干旱气候区的盐碱土壤修复剂、其制备方法、应用及土壤修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盐碱土壤修复剂，包括以下重量份的组分：植物秸秆600～900份，底泥300～500份，葵花油粕20～30份，沸石15～25份。还包括微生物菌剂15～25份。所述微生物菌剂包括等重量的微生物菌剂a和微生物菌剂b，微生物菌剂a由酵母菌、乳酸菌、木霉菌按重量1:1:1组成，微生物菌剂b由链霉菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、固氮菌按重量1:0.5:0.5:1组成。本发明的盐碱土壤修复剂，可用于修复盐碱土壤，适用于半干旱气候区。本发明中盐碱土壤修复剂，修复过程中不存在二次污染，避免了成本过高，治标不治本等问题。本发明的修复方法操作简单，弥补了操作复杂、周期长的缺陷。

Description

一种适用于半干旱气候区的盐碱土壤修复剂、其制备方法、应 用及土壤修复方法

技术领域

本发明涉及一种适用于半干旱气候区的盐碱土壤修复剂，及其在修复盐碱土中的应用，属于土壤修复技术领域。

背景技术

盐碱土是民间对盐土和碱土的统称，土壤中含盐量在0.1％-0.2％以上，或者土壤胶体吸附一定数量的交换性钠，碱化度在15％-20％以上，有害于作物正常生长的属盐碱土类型，或称盐渍土。中国主要分布在华北、东北和西北的内陆干旱、半干旱地区，东部沿海包括台湾省、海南省等岛屿沿岸的滨海地区也有分布。在我国东北的半干旱气候区内，蒸发蒸腾量明显超过年降水量，土体上部水分亏缺持续时间可长达6个月以上，造成了盐碱土内盐分的大量积聚。土壤盐碱化极其严重，一些土地被迫成为荒地。盐碱土中的高含量水溶性盐通过渗透胁迫或者离子毒害影响植物的生长发育，或是造成土壤中离子失衡，使植物无法利用营养物质，抑制生长发育。全球盐碱土约占陆地总面积的25％，约10亿hm²。近年来的研究表明，全球盐碱化土壤数量不断增多、程度日益加剧。盐碱地的改良修复是确保增加耕地面积，实现可持续发展，保持耕地总量动态平衡的重要手段。

盐碱土地的改良修复一直是世界性的难题。目前，针对盐碱污染土壤，国内外公认的主要改良方法有农业法、化学法，生物法等。农业法主要通过适时翻耕平整土地，合理利用有机肥，改善土壤的物理结构调控水盐运动情况；存在工程量大，需要大型器械平整土地，治标不治本等不足之处。化学法主要通过腐殖酸或者化学改良剂调节土壤的可溶盐成分以及酸碱度；存在容易产生毒副作用，且大面积施用成本高等不足之处。生物法主要是种植耐盐植物或者使用微生物菌肥；存在操作复杂、耗时长等不足之处。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种盐碱土壤修复剂，其可对盐碱土地进行有效改良修复，绿色环保，成本低廉，适用于半干旱气候区。本发明还提供了一种盐碱土地的修复方法。本发明对改善盐碱土地区的生态环境以及现代农业的可持续发展有重要意义。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种盐碱土壤修复剂，其制备原料包括以下重量份的组分：植物秸秆600～900份，底泥300～500份，葵花油粕20～30份，沸石15～25份，微生物菌剂15～25份，所述微生物菌剂包括等重量的微生物菌剂a和微生物菌剂b，微生物菌剂a由酵母菌、乳酸菌、木霉菌按等比例组成，微生物菌剂b由链霉菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、固氮菌按1:0.5:0.5:1组成(这些菌均为现有技术中已有的常规菌种，可购自有机肥发酵剂生物科技有限公司)。

进一步地，微生物菌剂含有多种分泌性胞外酶类，微生物菌剂的作用是改善土壤通气性，加速秸秆腐败，降低有机物热量，抑制土壤病菌传播，改善土壤pH值，转化秸秆、有机物中的有机物为有效氮、磷、钾。优选的，所述微生物菌剂由相应菌悬液混合而成，微生物制剂中各菌的活菌数量不低于10⁹/g。

进一步地，所述植物秸秆，选自玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆等中的任意一种或两种以上。

进一步地，所述植物秸秆的含水量在10％(重量百分数)以下，具体应用时需要粉碎或者剪切成小段。

进一步地，所述底泥，为自然界存在的物质，通常是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成，富含氮、磷等营养元素的无污染沉积物，富含有机质。表面0至15公分厚之底泥称表层底泥，超过15公分厚之底泥称为深层底泥。比如天然水体底泥，鱼塘底泥。

进一步地，所述沸石的含水率在5％(重量百分数)以下，直径控制在3～5mm。

所述葵花油粕为葵花籽榨油后的副产品，的其作用是增加土壤的有机质含量，为植物生长提供必备的营养物质。

所述植物秸秆、底泥、沸石，均指干重，所述微生物菌剂，指湿重。

所述盐碱土壤修复剂的制备方法为：1、原材料准备：将秸秆、沸石、底泥均分为两部分待用，将培养好的菌剂按照比例配制为菌剂a和菌剂b；2、将第一部分秸秆、沸石、葵花油粕、菌剂a混合均匀，并同时进行超声处理，具体超声参数为频率20～30kHz，功率40-45W，超声温度28℃；3、将超声处理后的混合物与底泥进行搅拌均匀；4、将搅拌均匀后的混合物堆成堆垛，进行厌氧发酵，待堆芯温度达到58℃时，进行翻堆，经两次翻堆至秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，得到土壤修复剂a。5、将第二部分秸秆、沸石、葵花油粕、菌剂b混合均匀，并同时进行超声处理，具体参数为超声频率18～25kHz，功率30-40W，超声温度25℃；6、将超声处理后的混合物与底泥进行搅拌均匀；7、将搅拌均匀后的混合物堆成堆垛，进行厌氧发酵，待堆芯温度达到58℃时，进行翻堆，经两次翻堆至秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，得到土壤修复剂b。

土壤修复方法：将土壤修复剂a与待修复土壤均匀混合、静置并测量土壤的pH值，待土壤的pH为9时，将土壤修复剂b加入，混合均匀后静置。

修复机理：首先，在菌剂与秸秆、沸石、葵花油粕的混合过程中进行超声处理，可以刺激菌剂在后续的发酵过程中提高代谢速率，而且，在混合同时进行超声处理，可以使菌剂在秸秆、沸石、葵花油粕上的分布、附着更均匀，对于发酵效率的提高有促进作用。其次，在修复过程中，先加入土壤修复剂a，土壤修复剂a中的酵母菌在发酵过程中可以将底泥中的有机质分解，同时合成糖、氨基酸等供微生物生长，乳酸菌在发酵过程中产生大量乳酸，木霉菌的代谢过程通过产生小分子的抗生素和大分子的抗菌蛋白或胞壁降解酶来抑制病原菌的生长、繁殖和侵染，通过上述微生物菌剂的代谢作用产生的代谢产物使土壤修复剂a具备初步改善待修复土壤pH值的能力，并改善土壤的营养环境，为后续加入的土壤修复剂b中菌剂的生长、代谢提供适宜环境。土壤的pH为9时加入土壤修复剂b可以进一步使土壤修复剂中菌剂的代谢速率得到提高，由于链霉菌多存在与偏碱性土壤中，利用其能在偏碱性土壤中保持活性的特点，盐碱地的初始pH值很高，在加入土壤修复剂a修复一段时间后pH值可以有效降低，选择pH为9时加入土壤修复剂b，此时土壤修复剂中已含有链霉菌在发酵时的代谢产物有机酸，进一步将土壤的pH降低到适合链霉菌生长的环境，在生长环境有利的情况下，链霉菌的代谢最快，在巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌对于链霉菌的协同促进作用下，进一步加速待修复土壤pH的改善，而且，巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的竞争关系可以加速代谢效率，快速增加有效磷含量，固氮菌则在营养物质充足、pH缓和的环境中加速固氮作用，有效提高土壤中的全氮含量。此外，在秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，可为微生物菌剂b加入后微生物的代谢提供足够的底物，保证代谢产物充足，实现更好的修复效果。

上述盐碱土壤修复剂，可用于修复盐碱土壤，适用于半干旱气候区。

盐碱土地的修复实施例中，向1m×1m×0.2m体积的盐碱土壤中分两步加入上述盐碱土壤修复剂共1000～1500克，混匀。48～72小时后，会体现出明显的修复效果，随着修复时间的增加，土壤中的各项指标趋于稳定。

对盐碱土地进行修复后，可通过如下方法测定并评价修复效果：

(1)有效磷的测定：I.样品前处理：称取2.5g样品于200ml塑料瓶中，加入(25±1)℃的碳酸氢钠浸提剂(42g/L)50mL，在(25±1)℃条件下，以(180±20)r/min振荡30min后立即用无磷滤纸干过滤，得到提取液待用。II.采用紫外分光光度计绘制磷标准曲线：分别吸取磷标准溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL于25mL容量瓶中，加入碳酸氢钠浸提剂(42g/L)10.00mL，钼锑抗显色剂5.00mL,慢慢摇动，排出CO₂后加水定容，即得含磷0.00mg/L、0.10mg/L、0.20mg/L、0.40mg/L、0.60mg/L、0.80mg/L、1.00mg/L的磷标准系列溶液。在室温高于20℃条件下静置30min后，用1cm光径比色皿在波长880nm处，以标准溶液的零点调零后进行比色测定，绘制标准曲线。III.提取液的测定：吸取试样溶液10.00mL于50mL锥形瓶中，缓慢加入钼锑抗显色剂5.00mL，慢慢摇动，排出CO₂，再加入10.00mL水，充分摇匀，逐净CO₂。在室温高于20℃条件下静置30min后，用1cm光径比色皿在波长880nm处，以标准溶液的零点调零后进行比色测定。IV.结果计算：

土壤样品中有效磷P含量，以质量分数ω计。数值以毫克每千克(mg/kg)计算:

式中：

ρ—从标准曲线求得的显色液中磷的浓度,单位为毫克每升(mg/L)；

ρ₀—从标准曲线求得的空白试样中磷的浓度,单位为毫克每升(mg/L)；

V—显色液体积，单位为毫升(mL)；

D—分取倍数，试样浸提剂体积与分取体积之比；

m—试样质量，单位为克(g)；

1000—将mL换算成L和将g换算成kg的系数。

平行测定结果以算术平均值表示,保留小数点后一位。

(2)土壤有效钾的测定：I.样品前处理：称取通过1mm孔径筛的风干土试样5g(精确至0.01g)于200mL塑料瓶中，加入50.0mL乙酸铵溶液(土液比为1:10)，盖紧瓶塞，在20℃～25℃下，150r/min～180r/min振荡30min,干过滤，得到提取液待用。II.采用火焰光度计绘制钾标准曲线：分别吸取钾标准溶液体积(mL)0.00、3.00、6.00、9.00、12.00、15.00于50mL容量瓶中，用乙酸铵溶液定容，即为浓度(μg/mL)0、6、12、18、24、30的钾标准系列溶液。以钾浓度为0的溶液调节仪器零点，用火焰光度计测定，绘制标准曲线。III.提取液的测定：采用II的方法对提取液进行检测。IV.结果计算：土壤样品中有效钾K含量，以质量分数ω₁计。数值以毫克每千克(mg/kg)计算:

式中：

c₁—查标准曲线或求回归方程而得待测液中钾的浓度数值，单位为微克每毫升(μg/mL)；

V₁—浸提剂体积的数值，单位为毫升(mL)；

m₁—试样的质量的数值，单位为克(g)。

取平行测定结果的算术平均值为测定结果，结果取整数。

(3)土壤全氮的测定：I.样品前处理：称取试样1g，精确到0.1mg，放入凯氏氮消解瓶中，用少量水润湿，再加入4mL浓硫酸，瓶口上盖小漏斗，转动凯氏氮消解瓶使其混合均匀，浸泡8小时以上。使用干燥的长颈漏斗将0.5g还原剂加到凯氏氮消解瓶底部，置于消解器上加热，待冒烟后停止加热。冷却后，加入1.1g催化剂，摇匀，继续在消解器上消煮。消煮时保持微沸状态，使白烟到达瓶颈1/3处回旋，待消煮液和土样全部变成灰白色稍带绿色后，表明消解完全，再继续消煮1h，冷却。将消解液全部转入蒸馏瓶中，并用水洗涤凯氏氮消解瓶4～5次，总用量不超过80mL，连接到凯氏氮蒸馏装置上。在150mL锥形瓶中加入20mL硼酸溶液和3滴混合指示剂吸收馏出液，导管管尖伸入吸收液液面以下。将蒸馏瓶倾斜45°，缓缓沿壁加入20mL氢氧化钠溶液，迅速连接定氮球和冷凝管，摇动蒸馏瓶使溶液混合均匀，开始蒸馏，带馏出液体积约100mL时，蒸馏完毕。得到馏出液待测。II.滴定：用盐酸标准溶液滴定蒸馏后的馏出液，溶液颜色由蓝绿色变为红紫色时停止滴定。III.结果计算：土壤中全氮的含量(mg/kg)计算：

式中：

ω_N—土壤中全氮的含量，mg/kg；

V₁—样品消耗盐酸标准溶液的体积，mL；

V₀—空白消耗盐酸标准溶液的体积，mL；

c_HCl—盐酸标准溶液的浓度，mol/L；

14.0—氮的摩尔质量，g/mol；

ω_dm—土壤物品的干物质含量，％；

m—称取土样的质量，g。

(4)土壤酸碱度的测定：I.样品前处理：称取试样10.0g，置于250mL的塑料烧杯中，加入50mL水。将容器密封后，在20℃～25℃下，150r/min～180r/min振荡30min,干过滤，得到提取液待用。II.提取液的测定：将洗干净的电极放入提取液中，待读数平稳后读取pH。

(5)土壤可溶性盐总量的测定：I.样品前处理：称取试样10.0g，置于250mL的塑料烧杯中，加入50mL水。将容器密封后，在20℃～25℃下，150r/min～180r/min振荡30min,干过滤，得到提取液放在100mL已知烘干质量的瓷蒸发皿内，在水浴上蒸干，用滴管沿皿四周加150g/L H₂O₂,使残渣湿润，继续蒸干，如此反复用H₂O₂处理，使有机质完全氧化为止，蒸干后残渣和皿放在105～110℃烘箱中烘干1～2h，取出冷却。II.称重：用分析天平称重，记下质量。III.结果计算：土壤水溶性盐总量

式中：

m₁—烘干残渣质量(g)；

m₂—烘干土样质量(g)。

(6)土壤可溶重金属的测定：I.样品前处理：称取试样10.0g，置于250mL的塑料烧杯中，加入50mL水。将容器密封后，在20℃～25℃下，150r/min～180r/min振荡30min,干过滤，得到提取液待用。II.采用电感耦合等离子体质谱法建测定铜、铅、锌、镍、镉、铬的不同浓度的标准曲线：用1％的硝酸稀释1000μg/mL的母液制成不同浓度的标准溶液：0ng/mL,0.5ng/mL,1.0ng/mL,2.0ng/mL,5.0ng/mL。在此过程中电感耦合等离子体质谱仪主要工作参数为：蠕动泵速：48rpm扫描次数：30次，重复测量次数：5次，样品提升时间：40S，清洗时间：45S，雾化器流量：0.87L/min，等离子体炬功率：1000W。III.提取液的测定：采用II的方法和工作参数对所得到的提取液进行检测。IV.结果分析：根据称取的土壤重量及检测出的提取液的浓度计算出土壤中可溶重金属的含量：

式中：

W—为土壤或沉积物样品中重金属的含量，mg/kg；

C—为提取液中重金属的浓度，ng/mL；

V—为提取液的定容体积，mL；

m—为称取土壤的质量，g。

有益效果

在本发明中，采用的秸秆和富含有机质的天然水体底泥均廉价易得，属于自然界存在的物质。在盐碱土治理的过程中不存在二次污染，成本低廉，克服了以往用一般方法治理环境污染中费用偏高，效果不太理想的状况，是一条既不影响发展，又可以有效保护环境的途径。避免了利用常规方法在盐碱土修复过程中出现的成本过高，治标不治本等问题。本发明操作简单，弥补了常规方法操作复杂、周期长的缺陷，本申请中的土壤修复实施例中，修复所需的最短时间为20天，最长为25天，大幅缩短修复土壤所需时间；盐碱土壤经实施例1制备的土壤修复剂修复后的测定结果中，与修复前相比，有效磷的含量增加了223％，有效钾的含量增加了80％，全氮的含量增加了68％，pH值减少了30％，可溶性盐总量减少了74％，Cu离子的含量减少了37％，Pb的含量增加了116％，Zn的含量增加了223％，Ni的含量增加了43％，Cd的含量减少了12％，Cr的含量增加了58％，修复效果显著，极大程度上节约了时间成本以及人力成本，为盐碱地修复提供了高效、低成本的解决的方案。本申请中，通过对于混合菌剂超声参数的优化，确定了最优的超声频率和功率，不仅通过超声处理作用刺激菌剂在后续的发酵过程中提高代谢速率，而且，在混合同时进行超声处理，可以使菌剂在秸秆、沸石、葵花油粕上的分布、附着更均匀，对于发酵效率的提高有促进作用。通过分步加入含有不同菌剂的土壤修复剂，充分利用不同菌剂的特性，提供更有利于菌剂代谢的环境，具体地，针对半干旱气候区盐碱土壤高pH值的特性，创造性地根据菌剂生长特性将菌剂分为两部分a和b，配制得到土壤修复剂a和土壤修复剂b，土壤修复剂a中的酵母菌在发酵过程中可以将底泥中的有机质分解，同时合成糖、氨基酸等供微生物生长，乳酸菌在发酵过程中产生大量乳酸，木霉菌的代谢过程通过产生小分子的抗生素和大分子的抗菌蛋白或胞壁降解酶来抑制病原菌的生长、繁殖和侵染，通过上述微生物菌剂的代谢作用产生的代谢产物使土壤修复剂a具备初步改善待修复土壤pH值的能力，并改善土壤的营养环境，为后续加入的土壤修复剂b中菌剂的生长、代谢提供适宜环境；当待修复土壤的pH降为9时加入土壤修复剂b，可以进一步使土壤修复剂中菌剂的代谢速率得到提高。由于链霉菌多存在于偏碱性土壤中，本申请充分利用了其能在偏碱性土壤中保持活性的特点，盐碱地的初始pH值通常在10以上，在加入土壤修复剂a修复一段时间后pH值可以有效降低，当待修复土壤的pH降为9时加入土壤修复剂b，此时土壤修复剂中已含有链霉菌在发酵时的代谢产物有机酸，进一步将土壤的pH降低到适合链霉菌生长的环境，在生长环境有利的情况下，链霉菌的代谢最快，在巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌对于链霉菌的协同促进作用下，进一步加速待修复土壤pH的改善，而且，巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的竞争关系可以加速代谢效率，快速增加有效磷含量，固氮菌则在营养物质充足、pH缓和的环境中加速固氮作用，有效提高土壤中的全氮含量。此外，在秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，可为微生物菌剂b加入后微生物的代谢提供足够的底物，保证代谢产物充足，实现更好的修复效果。发明人通过不断试验，确定了微生物菌剂重量配比的最佳组合，试验发现，当微生物菌剂a和微生物菌剂b等重量配比，且微生物菌剂a由酵母菌、乳酸菌、木霉菌按等重量比例组成，微生物菌剂b由链霉菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、固氮菌按1:0.5:0.5:1的重量比例组成时，获得的修复效果最佳，究其原因，发明人认为菌剂a和菌剂b等重量配比且酵母菌、乳酸菌、木霉菌按等重量比例组成，使菌剂a中的微生物菌群能够产生对于菌剂b中微生物菌群适量的营养物质、代谢产物，以提供合适的生长环境，并且保证足够的pH改善能力，当巨大芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌各自的菌群数量为链霉菌的一半时，既有利于链霉菌代谢处于优势地位，利用了他们之间的协同作用，而且，当巨大芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌各自的菌群数量处于劣势地位时，巨大芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌间的竞争作用可以保持二者极高的活性，以此使得菌剂整体的生长、代谢速率能够在较长时间内保持最佳状态。本申请独创性地将包含特定组成和比例的微生物菌剂的土壤修复剂根据土壤pH值分步加入待修复土壤中进行修复，相较于现有技术中，将所有微生物菌剂共同与秸秆、泥土等混合，本申请能够获得更短的修复时间以及更好的修复效果，取得了预料之外的技术效果。

本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本发明所表述的含义为准。

附图说明

图1：分步加入微生物菌剂的植物秸秆发酵情况。

图2：共同加入微生物菌剂的植物秸秆发酵情况。

图3：修复前土壤种植大豆的生长情况。

图4：修复后土壤种植大豆的生长情况(对照例)。

图5：修复后土壤种植大豆的生长情况(实施例1)。

图6：修复后土壤种植大豆的生长情况(实施例2)。

图7：修复后土壤种植大豆的生长情况(实施例3)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。

本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。

下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。

制备盐碱土壤修复剂

实施例1

1、取晒干的玉米秸秆(含水量在10％以下)75千克，粉碎，加入天然水体底泥40千克，葵花油粕25千克，沸石2千克和微生物菌剂2千克，微生物菌剂包括等重量的微生物菌剂a和微生物菌剂b，微生物菌剂a由酵母菌、乳酸菌、木霉菌按等比例组成，微生物菌剂b由链霉菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、固氮菌按1:0.5:0.5:1组成，将37.5千克秸秆、1千克沸石、12.5千克葵花油粕、1千克菌剂a混合均匀，并同时进行超声处理，具体超声参数为频率20kHz，功率40W，超声温度26℃；3、将超声处理后的混合物与20千克底泥进行搅拌均匀；4、将搅拌均匀后的混合物堆成堆垛，进行厌氧发酵，待堆芯温度达到58℃时，进行翻堆，经两次翻堆至秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，得到土壤修复剂a。5、将37.5千克秸秆、1千克沸石、12.5千克葵花油粕、1千克菌剂b混合均匀，并同时进行超声处理，具体参数为超声频率18kHz，功率30W，超声温度25℃；6、将超声处理后的混合物与底泥进行搅拌均匀；7、将搅拌均匀后的混合物堆成堆垛，进行厌氧发酵，待堆芯温度达到58℃时，进行翻堆，经两次翻堆至秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，得到土壤修复剂b。所述微生物菌剂由相应菌悬液混合而成，微生物制剂中各菌的活菌数量不低于2×10⁹/g。

所述沸石的含水率在5％(重量百分数)以下，直径控制在3～5mm。

实施例2

1、取晒干的玉米秸秆(含水量在10％以下)60千克，粉碎，加入天然水体底泥50千克，葵花油粕20千克，沸石2千克和微生物菌剂1.75千克，微生物菌剂包括等重量的微生物菌剂a和微生物菌剂b，微生物菌剂a由酵母菌、乳酸菌、木霉菌按等比例组成，微生物菌剂b由链霉菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、固氮菌按1:0.5:0.5:1组成，将30千克秸秆、1千克沸石、10千克葵花油粕、0.875千克菌剂a混合均匀，并同时进行超声处理，具体超声参数为频率25kHz，功率42W，超声温度27℃；3、将超声处理后的混合物与25千克底泥进行搅拌均匀；4、将搅拌均匀后的混合物堆成堆垛，进行厌氧发酵，待堆芯温度达到58℃时，进行翻堆，经两次翻堆至秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，得到土壤修复剂a。5、将30千克秸秆、1千克沸石、10千克葵花油粕、0.875千克菌剂b混合均匀，并同时进行超声处理，具体参数为超声频率20kHz，功率35W，超声温度25℃；6、将超声处理后的混合物与底泥进行搅拌均匀；7、将搅拌均匀后的混合物堆成堆垛，进行厌氧发酵，待堆芯温度达到58℃时，进行翻堆，经两次翻堆至秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，得到土壤修复剂b。所述微生物菌剂由相应菌悬液混合而成，微生物制剂中各菌的活菌数量不低于10⁹/g。

所述沸石的含水率在5％(重量百分数)以下，直径控制在3～5mm。

实施例3

1、取晒干的玉米秸秆(含水量在10％以下)90千克，粉碎，加入天然水体底泥30千克，葵花油粕30千克，沸石2千克和微生物菌剂2.5千克，微生物菌剂包括等重量的微生物菌剂a和微生物菌剂b，微生物菌剂a由酵母菌、乳酸菌、木霉菌按等比例组成，微生物菌剂b由链霉菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、固氮菌按1:0.5:0.5:1组成，将45千克秸秆、1千克沸石、15千克葵花油粕、1.25千克菌剂a混合均匀，并同时进行超声处理，具体超声参数为频率30kHz，功率45W，超声温度26℃；3、将超声处理后的混合物与15千克底泥进行搅拌均匀；4、将搅拌均匀后的混合物堆成堆垛，进行厌氧发酵，待堆芯温度达到58℃时，进行翻堆，经两次翻堆至秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，得到土壤修复剂a。5、将45千克秸秆、1千克沸石、15千克葵花油粕、1.25千克菌剂b混合均匀，并同时进行超声处理，具体参数为超声频率25kHz，功率40W，超声温度25℃；6、将超声处理后的混合物与底泥进行搅拌均匀；7、将搅拌均匀后的混合物堆成堆垛，进行厌氧发酵，待堆芯温度达到58℃时，进行翻堆，经两次翻堆至秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，得到土壤修复剂b。所述微生物菌剂由相应菌悬液混合而成，微生物制剂中各菌的活菌数量不低于10⁹/g。

所述沸石的含水率在5％(重量百分数)以下，直径控制在3～5mm。

微生物菌剂分步加入与共同加入的对比

将玉米秸秆剪切成小段后均匀分为两份，其中第一份按照实施例1中菌剂的具体组分及加入顺序，喷洒微生物菌剂后进行发酵，即先喷洒微生物菌剂a，发酵5天后再喷洒微生物菌剂b；第二份将实施例1中的微生物菌剂a和b混合后直接喷洒病发酵。结果：第一份的植物秸秆约10天后发酵(图1)，第二份的植物秸秆约10天后发酵(图2)，充分证明微生物菌剂分步加入对于整体菌剂的代谢速率有明显促进作用。

土壤修复

将采集于某半干旱地区的盐碱土壤制得的土壤样品平均分成6份，编号YN1～YN6，同时将修复后土壤样品(每1m×1m×0.2m体积的盐碱土壤样品中加入实施例1制备的盐碱土壤修复剂1200克，其中土壤修复剂a和土壤修复剂b各600克，分两次加入，将土壤修复剂a与待修复土壤均匀混合、静置并测量土壤的pH值，待土壤的pH为9时，将土壤修复剂b加入，混合均匀后静置,室温放置20天后，测定各指标)平均分成6份，编号XN1～XN6。测定修复前后土壤样品的各指标，测定结果如表1所示。

表1土壤样品的测定结果

其中，相对标准差的计算公式为

和

(式中，n为样品的测量次数；XN_i和YN_i为样品的第i次测量值，i＝1-n，XN_i和YN_i为n次测量的平均值)，加标回收率的计算公式为

通过对土壤样品的测定结果的分析可以得出如下结论：

1、实验分析中对微量组分回收率的要求为(100±10)％，表1所示的加标回收率在94.32-106.59％之间，符合要求，说明测定结果是准确的。

2、盐碱土壤修复后有效磷的含量增加了223％，有效钾的含量增加了80％，全氮的含量增加了68％，pH值减少了30％，可溶性盐总量减少了74％，Cu离子的含量减少了37％，Pb的含量增加了116％，Zn的含量增加了223％，Ni的含量增加了43％，Cd的含量减少了12％，Cr的含量增加了58％，说明修复后的土壤的碱性和有害元素含量均降低，土壤营养物质增多，证明了本发明方法的有效性。

3、按照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)(GB15618-2018)》的要求，修复前后的盐碱土壤中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr、Cd的含量均低于农用地土壤污染风险筛选值，说明修复剂的加入并未对盐碱土壤造成污染。且表1中的相对标准偏差值在0.00～8.97％之间，说明本发明方法的精密度高，仪器测定结果稳定。

修复效果

分别在装有修复前的盐碱土壤、对照例的修复剂修复后的盐碱土壤、实施例1的修复剂修复后的盐碱土壤、实施例2的修复剂修复后的盐碱土壤、实施例3的修复剂修复后的盐碱土壤的花盆内各种植大豆种子8颗，定期(每3～5天)进行灌溉，每周观测、记录植物的出苗和生长情况。其中对照例中其他均与实施例1相同，仅微生物菌剂的加入方式与实施例1不同，对照例中微生物菌剂采取现有技术中的共同加入的方式。其中，修复前盐碱土壤种植的大豆约5～6天出芽，出芽率为10～20％，生长缓慢，出芽后约5周后由于土壤缺少营养物质和水分，大豆苗枯萎并死亡(图3)；对照例的修复剂修复后的盐碱土壤种植的大豆约4～5天出芽，出芽率为15～25％，生长缓慢，出芽后约6周后由于土壤缺少营养物质和水分，大豆苗枯萎并死亡(图4)；实施例1的修复剂修复后的盐碱土壤种植的大豆约3～4天出芽，出芽率为85～100％，出芽后约6周后(图5)大豆苗高约15～22cm。实施例2的修复剂修复后的盐碱土壤种植的大豆约3～4天出芽，出芽率为65～70％，出芽后约6周后(图6)大豆苗高约14～20cm。实施例3的修复剂修复后的盐碱土壤种植的大豆约3～4天出芽，出芽率为75～80％，出芽后约6周后(图7)大豆苗高约15～21cm。说明修复后的盐碱土壤使植物出芽率提高，生长速度加快，植株的存活率明显提高，证明本方法的有效性。

另外，采用实施例1、2、3、对照例制备的修复剂修复土壤，修复方法同上，修复后对土壤进行测定，结果如表2所示，由表2可看出，成分含量不同的土壤修复剂能够实现的修复效果有差异，采用本申请技术方案中的分步加入微生物菌剂的方式实现的修复效果明显优于现有技术中的微生物菌剂共同加入方式带来的技术效果。

表2修复后土地样品的测定结果

样品编号	YN平均	实施例1	实施例2	实施例3	对照例
						有效磷(mg/kg)	4.25	13.76	6.91	8.54	5.2
有效钾(mg/kg)	85.33	153.67	96.48	125.68	100.27
						全氮(mg/kg)	11.71	19.64	13.46	16.44	15.04
pH	10.34	7.24	7.58	7.36	8.63
						可溶性盐总量(g/kg)	3.865	0.989	2.514	1.577	2.84
Cu(mg/kg)	0.221	0.140	0.190	0.203	0.205
						Pb(mg/kg)	0.015	0.033	0.023	0.032	0.026
Zn(mg/kg)	0.084	0.272	0.243	0.143	0.181
						Ni(mg/kg)	0.215	0.307	0.279	0.271	0.278
Cd(mg/kg)	0.0040	0.0035	0.0039	0.0035	0.0038
						Cr(mg/kg)	0.033	0.053	0.035	0.045	0.044

土壤中各指标测定结果趋于稳定所需的时间如表3所示，由表3可知，采用分步加入微生物菌剂的本申请实施例与采用共同加入微生物菌剂的现有技术相比，本申请技术方案可明显缩短土壤修复所需时间。

表3土壤中各指标测定结果趋于稳定所需的时间

实施例编号	1	2	3	对照例
					所需时间(天)	20	25	22	30

给本领域技术人员提供上述实施例，以完全公开和描述如何实施和使用所主张的实施方案，而不是用于限制本文公开的范围。对于本领域技术人员而言显而易见的修饰将在所附权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种盐碱土壤修复剂，其特征在于：其制备原料包括以下重量份的组分：植物秸秆600～900份，底泥300～500份，葵花油粕20～30份，沸石15～25份，微生物菌剂15～25份；所述微生物菌剂由等重量的微生物菌剂a和微生物菌剂b组成，微生物菌剂a由酵母菌、乳酸菌、木霉菌按重量1:1:1组成，微生物菌剂b由链霉菌、巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、固氮菌按重量1:0.5:0.5:1组成；所述盐碱土壤修复剂的制备步骤包括：1、原材料准备：将秸秆、沸石、底泥均分为两部分待用，将培养好的菌剂按照比例配制为菌剂a和菌剂b；2、将第一部分秸秆、沸石、葵花油粕、菌剂a混合均匀，并同时进行超声处理，具体超声参数为频率20～30kHz，功率40-45W，超声温度28℃；3、将超声处理后的混合物与底泥进行搅拌均匀；4、将搅拌均匀后的混合物堆成堆垛，进行厌氧发酵，待堆芯温度达到58℃时，进行翻堆，经两次翻堆至秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，得到土壤修复剂a；5、将第二部分秸秆、沸石、葵花油粕、菌剂b混合均匀，并同时进行超声处理，具体参数为超声频率18～25kHz，功率30-40W，超声温度25℃；6、将超声处理后的混合物与底泥进行搅拌均匀；7、将搅拌均匀后的混合物堆成堆垛，进行厌氧发酵，待堆芯温度达到58℃时，进行翻堆，经两次翻堆至秸秆、底泥尚未彻底腐熟时暂停发酵，得到土壤修复剂b。

2.根据权利要求1所述的盐碱土壤修复剂，其特征在于：所述微生物菌剂由相应菌悬液混合而成，微生物制剂中各菌的活菌数量不低于10⁹个/g。

3.根据权利要求1所述的盐碱土壤修复剂，其特征在于：所述植物秸秆，选自玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆中的任意一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的盐碱土壤修复剂，其特征在于：所述沸石的含水率在5％以下，直径控制在3～5mm。

5.根据权利要求1所述的盐碱土壤修复剂，其特征在于：是由以下重量份的组分组成的：植物秸秆750份，天然水体底泥400份，葵花油粕25份，沸石20份，微生物菌剂20份。

6.权利要求1～5中任一项所述的盐碱土壤修复剂的用途，其特征在于，应用于修复半干旱气候区的盐碱土壤。

7.一种盐碱土地的修复方法，其特征在于：向1m×1m×0.2m体积的盐碱土壤中加入权利要求1～5中任一项所述的盐碱土壤修复剂1000～1500克，混匀，具体为：将土壤修复剂a与待修复土壤均匀混合、静置并测量土壤的pH值，待土壤的pH为9时，将土壤修复剂b加入，混合均匀后静置。

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