CN111253948A

CN111253948A - 促进盐碱土壤盐分淋洗的方法

Info

Publication number: CN111253948A
Application number: CN202010125947.0A
Authority: CN
Inventors: 李玉义; 张宏媛; 逄焕成; 王婧; 刘娜; 冀宏杰
Original assignee: Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of CAAS
Current assignee: Institute of Agricultural Resources and Regional Planning of CAAS
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-06-09

Abstract

本发明公开了促进盐碱土壤盐分淋洗的方法。本发明提供了一种土壤改良产品，由包括如下步骤的方法制备得到：(1)将胶冻样芽孢杆菌接入发酵培养基中培养，得到胶冻样芽孢杆菌发酵液；(2)将园林废弃物进行堆肥，经过分解腐熟后得到园林废弃物堆肥；(3)将所述园林废弃物堆肥、膨润土和所述胶冻样芽孢杆菌发酵液按比例混合，即得到所述土壤改良产品。本发明提供的土壤改良产品结合促进盐碱土壤盐分淋洗的方法，有助于改善土壤肥力和土壤物理结构，利于灌溉水洗盐，抑制地表返盐。

Description

促进盐碱土壤盐分淋洗的方法

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，特别地涉及促进盐碱土壤盐分淋洗的方法。

背景技术

由于特殊的地理环境和气候条件，我国西北地区盐渍土面积较大且分布较广泛，在这些地区以大水洗盐作为主要改良措施，但往往由于配套不健全的灌排系统，极易导致地下水位上升，造成土壤次生盐渍化。在盐碱耕地资源的开发利用过程中，在合理灌排的基础上，通过科学合理的土壤耕作管理措施，可以为作物生长发育创造适宜的土壤环境。内蒙古河套灌区自然地理条件特殊，水盐问题复杂，迄今该区仍有盐碱地34.53万hm²，盐荒地27.50万hm²，盐碱地面积大、盐渍程度重，成为影响当地农业经济、生态环境和社会发展的突出问题。

向日葵秸秆是生物量巨大的农业废弃物，主要由纤维素、半纤维素、木质素和蛋白质组成，硬度高，不宜腐解，非常适合作为物理隔层改良盐碱地。但是，大量向日葵秸秆并未作为一种资源被利用，而是被随意丢弃，造成巨大浪费，甚至一部分地区采用焚烧的方式对向日葵秸秆进行处理，从而使“资源”变成“污染源”，对生态环境造成极大影响。因此，开辟向日葵秸秆新的利用方式刻不容缓。

胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)通常又称之为硅酸盐细菌，其重要特性是能够分解长石、云母等矿物，释放出钾和硅，也能分解磷灰石，释放出磷，还能够分泌出植物生长刺激素及多种酶。为了提高该菌株在盐碱土壤中的存活率，通常采用泥炭、蛭石、菌糠、草炭以及草炭与褐煤的混合物等来作为接种载体。

膨润土是一种层状结构的硅酸盐粘土矿物。膨润土由于其特殊的结构特点，具有阳离子交换和吸附性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供促进盐碱土壤盐分淋洗的方法，有助于改善土壤肥力和土壤物理结构，利于灌溉水洗盐，抑制地表返盐。

本发明提供了一种土壤改良产品。

本发明提供的土壤改良产品，由包括如下步骤的方法制备得到：

(1)将胶冻样芽孢杆菌接入发酵培养基中培养，得到胶冻样芽孢杆菌发酵液；

(2)将园林废弃物进行堆肥，经过分解腐熟后得到园林废弃物堆肥；

(3)将所述园林废弃物堆肥、膨润土和所述胶冻样芽孢杆菌发酵液按比例混合，即得到所述土壤改良产品。

所述步骤(1)的发酵培养基由如下浓度的物质组成：蔗糖5.0g/L、Na₂HPO₄ 2.0g/L、MgSO₄·7H₂O 0.5g/L、CaCO₃ 0.1g/L、FeCl₃·6H₂O 5mg/L、琼脂18.0～20.0g/L，pH 7.5～8.5。

所述步骤(1)的培养的条件为：于30℃、160r/min条件下摇床震荡培养4～5d。

所述步骤(1)中所述胶冻样芽孢杆菌发酵液的有效活菌数为6～8亿cfu/ml。

所述步骤(2)中将所述园林废弃物进行堆肥前先将园林废弃物粉粹至粒径1～2cm的颗粒。

所述步骤(2)中所述堆肥是放置在堆肥发酵池中进行堆肥，按照堆体质量的0.5％添加外源微生物菌剂，同时按照堆体质量3％添加鸡粪，堆肥的初始条件是将堆体的含水率调节至55％～60％之间，并且调节C/N比至25。

所述步骤(3)中所述园林废弃物堆肥、膨润土按质量比例5:1混合，得到混合物；然后按每500kg混合物添加胶冻样芽孢杆菌发酵液12.5L～18.3L，充分拌匀。

所述土壤改良产品的质量含水量为18％～20％，有效活菌数达到0.20～0.22亿cfu/g。

本发明还提供了促进盐碱土壤盐分淋洗的方法，包括如下步骤：

(1)将作物秸秆施入地表下40～45cm深层，构建3～5cm厚度的秸秆隔层；

(2)将所述土壤改良产品与地表下0～40cm土壤混合，回填至原土层。

所述步骤(1)的作物秸秆是切割成5～10cm段状的压扁后的向日葵秸秆；所述作物秸秆横向平铺于土壤40～45cm深层。

本发明改良盐碱地的机理是：①将向日葵秸秆横向平铺于土壤40-45cm深层，构建3～5cm厚度的秸秆隔层，该措施通过延缓水分入渗，促进盐分充分溶解，可以增加盐分淋洗，同时切断土壤毛管结构，减少盐分向上运移，使盐分主要聚集在隔层以下。②胶冻样芽孢杆菌剂具有溶磷、释钾、固氮和释放可溶性钙的作用，园林废弃物堆肥、膨润土以及胶冻样芽孢杆菌剂混施于0～40cm，形成疏松多孔的结构、巨大的表面积和较高的养分含量，促使大团聚体形成，改善土壤肥力和土壤物理结构，利于灌溉水洗盐，抑制地表返盐。

附图说明

为了说明而非限制的目的，现在将根据本发明的优选实施例、特别是参考附图来描述本发明，其中：

图1为促进盐碱土壤盐分淋洗综合系统的基本结构，其中1-土壤改良层，2-秸秆隔层，3-土壤层。

图2为入渗结束后不同处理不同土层水分含量变化。

图3为入渗结束后不同处理不同土层盐分含量变化。

图4为不同处理对不同土层有机质含量的影响。

具体实施方式

胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)，编号ACCC10013，购自中国微生物菌种保藏管理委员会农业微生物中心(中国农业微生物菌种保藏管理中心，AgriculturalCulture Collection of China，简称ACCC，地址：北京市海淀区中关村南大街12)。

膨润土购自四川省仁寿宏瑞泰膨润土科技有限公司，产品目录号为1302-78-9；

外源微生物菌剂为有机肥起爆菌剂，由江阴市联业生物科技有限公司生产，其菌种主要为解淀粉芽孢杆菌、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、哈茨木霉等。

实施例1、促进盐碱土壤盐分淋洗的方法

本发明基本结构如图1所示，在中度盐碱土壤的作物种植播种前，用机械将0-45cm土层土壤开沟，将切割后5-10cm段状的压扁后的向日葵秸秆平铺于土壤40-45cm深层，形成厚度为3-5cm的秸秆隔层2；将土壤改良产品与0-40cm土层土壤混合均匀，用机械回填，形成土壤改良层1，土壤层3位于秸秆隔层2下方。

秸秆隔层通过包括如下步骤的方法实现：

该技术通过机械将向日葵秸秆切割为5-10cm长度段状，将其压扁后，横向平铺于土壤40-45cm深层，形成厚度为3-5cm的秸秆隔层。

制备土壤改良产品，包括如下步骤的方法：

(1)筛选胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)编号ACCC10013。制备发酵培养基(g/L)：蔗糖5.0g，Na₂HPO₄ 2.0g，MgSO₄·7H₂O 0.5g，CaCO₃ 0.1g，FeCl₃·6H₂O 5mg，琼脂18.0～20.0g，蒸馏水1.0L，制备得到的发酵培养基由如下浓度的物质组成：蔗糖5.0g/L、Na₂HPO₄ 2.0g/L、MgSO₄·7H₂O 0.5g/L、CaCO₃ 0.1g/L、FeCl₃·6H₂O 5mg/L、琼脂18.0～20.0g/L，pH 7.5～8.5。将胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)编号ACCC10013接入发酵培养基中培养，于30℃、160r/min条件下摇床震荡培养4～5d，胶冻样芽孢杆菌发酵液菌数为6～8亿cfu/ml。

(2)制备园林废弃物堆肥：园林废弃物包括在绿化期间收集的落叶、剪下的草屑及树枝等，用粉碎机将园林废弃物粉粹至粒径约1～2cm左右的颗粒，放置在堆肥发酵池中进行堆肥，按照堆体质量的0.5％添加外源微生物菌剂，同时按照堆体质量3％添加鸡粪，堆肥的初始条件是将堆体的含水率调节至55％～60％之间，并且调节C/N比至25，经过约50天的发酵分解腐熟后使用。最终园林废弃物堆肥的物理和化学性质如表1所示。

表1园林废弃物堆肥的理化性质

理化性质	数值
		pH值	6.61
电导率(ms/cm)	1.62
		容重(g/cm3)	0.34
总碳(％)	78.13
		总氮(％)	3.57
有效磷(mg/kg)	518.26
		速效钾(mg/kg)	1098.65

(3)将上述园林废弃物堆肥、膨润土按比例混合，得到混合物；然后按每500kg混合物(亩用量)添加胶冻样芽孢杆菌发酵液12.5L～18.3L，充分拌匀，使含水量达到20％左右，有效活菌数达到0.20～0.22亿cfu/g。

(4)在中国农业科学院安排了室内土柱模拟实验，模拟中重度盐碱地表层土壤含盐量高、容重小，下层土壤含盐量低、容重大的特点，土柱0～20cm按含盐量10g/kg、土壤容重1.3g/cm，>20～40cm按含盐量6g/kg、土壤容重1.4g/cm，>45～100cm层次按含盐量4g/kg、土壤容重1.4g/cm分别装填过2mm筛的风干土壤。将5-10cm长度的压扁后的向日葵秸秆横向平铺于土壤40-45cm深层，构建3-5cm厚度的秸秆隔层，同时将上述土壤改良产品与0-40cm土壤充分混合，回填至原土层。填土后在土柱上部留有30cm积水层，以便模拟大田漫灌方式。获得了入渗过程所耗时间(表2)、入渗结束后水分(图2)、盐分分布(图3)数据支持和验证。同时根据上述田间实施实例1描述的方法，安排了田间试验，获得了田间试验土壤有机质(图4)数据的验证，其结果表明：

在灌溉水入渗结束后，与没有采取任何措施(CK)处理相比，秸秆隔层结合土壤改良产品(SL+MF)处理降低了水分入渗速度(表2)，其0～40cm的耕层土壤含水量显著提高了4.39％(图2)，盐分含量降低了9.76％(图3)，0～40cm有机质含量平均提高了111.20％(图4)。

表2不同处理入渗过程所耗时间情况

总之，相比于没有采取任何措施(CK)，采用在40～45cm土层构建向日葵秸秆隔层结合0～40cm土层混施土壤改良产品改善土壤结构的方法具有较强的保蓄养分和水分的能力，促进了土体的盐分淋洗，并为微生物生长提供可利用的微生态环境。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种土壤改良产品，由包括如下步骤的方法制备得到：

2.根据权利要求1所述的土壤改良产品，其特征在于：所述步骤(1)的发酵培养基由如下浓度的物质组成：蔗糖5.0g/L、Na₂HPO₄ 2.0g/L、MgSO₄·7H₂O 0.5g/L、CaCO₃ 0.1g/L、FeCl₃·6H₂O 5mg/L、琼脂18.0～20.0g/L，pH 7.5～8.5。

3.根据权利要求1所述的土壤改良产品，其特征在于：所述步骤(1)的培养的条件为：于30℃、160r/min条件下摇床震荡培养4～5d。

4.根据权利要求1所述的土壤改良产品，其特征在于：所述步骤(1)中所述胶冻样芽孢杆菌发酵液的有效活菌数为6～8亿cfu/ml。

5.根据权利要求1所述的土壤改良产品，其特征在于：所述步骤(2)中将所述园林废弃物进行堆肥前先将园林废弃物粉粹至粒径1～2cm的颗粒。

6.根据权利要求1所述的土壤改良产品，其特征在于：所述步骤(2)中所述堆肥是放置在堆肥发酵池中进行堆肥，按照堆体质量的0.5％添加外源微生物菌剂，同时按照堆体质量3％添加鸡粪，堆肥的初始条件是将堆体的含水率调节至55％～60％之间，并且调节C/N比至25。

7.根据权利要求1所述的土壤改良产品，其特征在于：所述步骤(3)中所述园林废弃物堆肥、膨润土按质量比例5:1混合，得到混合物；然后按每500kg混合物添加胶冻样芽孢杆菌发酵液12.5L～18.3L，充分拌匀。

8.根据权利要求1所述的土壤改良产品，其特征在于：所述土壤改良产品的质量含水量为18％～20％，有效活菌数达到0.20～0.22亿cfu/g。

9.促进盐碱土壤盐分淋洗的方法，包括如下步骤：

(2)将权利要求1～8任一所述的土壤改良产品与地表下0～40cm土壤混合，回填至原土层。

10.根据权利要求9所述的促进盐碱土壤盐分淋洗的方法，其特征在于：所述步骤(1)的作物秸秆是切割成5～10cm段状的压扁后的向日葵秸秆；所述作物秸秆横向平铺于土壤40～45cm深层。