CN112390691A - 一种土壤改良剂以及制备方法和应用 - Google Patents

一种土壤改良剂以及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及土壤改良技术领域，特别是一种土壤改良剂以及制备方法和应用。本发明所用改良剂由竹炭粉和有机肥组成，所述竹炭粉与有机肥按重量比例为1:2.4‑14。本发明所提供的土壤微生物群落改良剂，可以有效的改善土壤中微生物的生物总量以及微生物的群落构成比例，相对于现有技术，利用本发明所提供的改良剂对土壤进行改良后，细菌总量提高了37.3％，真菌总量平均提高了99.4％，放线菌总量平均提高了82.8％，总生物量提高了33.5％，更重要的是真菌与细菌总量的比值提高了36.3％，微生物菌群结构更加合理，土壤板结等现象有所缓解，土壤更加健康。

Description

一种土壤改良剂以及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，特别是一种土土壤改良剂以及制备方法和应用。
背景技术
蔬菜种植在保障市场供应和促进农民增收方面发挥着积极的作用，但是目前由于我国蔬菜生产偏向于集约化，栽培种类较单一，多以茄果类和瓜类蔬菜为主，加上生产者对高经济利益的追求，连作现象严重，导致了土壤环境逐渐恶化，土传病害逐年加重，土壤中微生物种群结构失衡，农药残留富集，蔬菜病虫害严重，产量和品质降低等问题严重制约蔬菜生产的可持续发展。
土壤微生物作为组成土壤生物群落的重要类群，是土壤有机质和土壤养分转化和循环的动力，对土壤肥力的形成和转化起着积极作用。它们参与土壤中有机质的分解、腐殖质的形成等过程，是土壤养分循环的主要驱动者，也是土壤生物多样性的重要组成部分。土壤微生物数量和多样性的大小是土壤肥力状况的重要生物学指标，是表征土壤有效养分变化的敏感指标之一，对于土壤生态环境的动态监测也具有重要的指示作用。在土壤食物网中土壤微生物占有重要的生态位，它的变化会直接或间接地影响食物网其他生态位的分布、数量、丰富度、群落结构及多样性，在土壤生态系统中发挥着重要作用。
生物炭指植物或动物来源的生物质材料在限氧或缺氧条件下经高温热解炭化而产生的一类具有高度芳香化结构的难溶性有机物。它具有较高的碳氮比、孔隙结构丰富、比表面积大、理化性质稳定、具有高的吸附能力、CEC、弱碱性和低密度等性质，能够提高土壤pH及有机碳含量，增强土壤保肥和保水功能，可作为土壤改良剂而促进作物生长发育。改善土壤微生态环境从而有益于土壤中微生物栖息和活动，为土壤有益微生物提供保护，特别是菌根真菌，促进有益微生物繁殖及活性，增强泡囊丛枝菌根菌(vesicular-arbuscularmycorrhizae，VAM)对植物的侵染等特点。由于生物炭自身特殊的性质，可以为真菌提供“避难”场所，从而避免了种内竞争，细菌能够吸附到生物炭的表面而不易被淋洗，因此对微生物群落结构产生一定影响。目前，国内外有关添加竹炭基生物炭对土壤微生物抑制园艺病土中病原生物的土壤生态学过程报道较少。本发明采用温室中连作障碍严重的土壤进行盆栽试验，研究竹炭不同施入量对土壤微生物群落结构及生物量的影响，探讨竹炭施入量与土壤微生物群落结构及组成的相互关系，为连作病土的生态修复提供理论基础。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何改善土壤微生物的数量和群落结构，解决土壤板结、贫瘠的问题。
为了解决上述技术问题本发明提供一种土壤改良剂，改良剂由竹炭粉和有机肥组成，所述竹炭粉与有机肥按重量比例为1:2.4-14。
进一步的，所述改良剂的用量为每千克土壤中加入0.64-1.60g竹炭粉和3.846-8.974g有机肥，竹炭粉的目数为80目。
优选的，所述改良剂的用量为每千克土壤中加入1.28g竹炭粉和6.41g有机肥。
本发明提供了一种土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)竹材干燥：将竹材放入炭化炉内，温度150℃，放置3d；
(2)竹材预炭化：炭化炉内升温至250℃，保温6h；
(3)竹材炭化：炭化炉内逐渐升温，升温速度10℃/min，升温至900℃，保温4h；
(4)冷却阶段：炭化炉内逐渐降温，降温速度100℃/h，降温至50℃出炭；
(5)改良剂的制备：将制好的竹炭粉碎过筛得竹炭粉，筛目80目，将竹炭粉与有机肥按重量比例混合均匀得到改良剂。
进一步的，所述竹炭粉与有机肥按重量比例为1:2.4-14。
进一步的，所述改良剂的用量为每千克土壤中加入0.64-1.60g竹炭粉和3.846-8.974g有机肥。
本发明提供了一种土壤微生物群落改良剂，应用于改善土壤微生物的数量和群落结构。
本发明相对于现有技术的有益技术效果为：本发明所提供的土壤微生物群落改良剂，可以有效的改善土壤中微生物的生物总量以及微生物的群落构成比例，相对于现有技术，利用本发明所提供的改良剂对土壤进行改良后，细菌总量提高了37.3％，真菌总量平均提高了99.4％，放线菌总量平均提高了82.8％，总生物量提高了33.5％，更重要的是真菌与细菌总量的比值提高了36.3％，微生物菌群结构更加合理，土壤板结等现象有所缓解，土壤更加健康。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
以下实施例所使用的材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规的材料、试剂、方法和仪器，均可以通过商业渠道获得。
本发明所用土壤采自丽水周边农田地块，所用盆栽器皿为大号陶盆，直径25cm、高26cm，每盆装土10kg，每盆定植番茄1株，设计12组实验及1组对照组，每组处理10盆，共计130盆。时间2019年5月25日—10月25日。
实施例1(对照组CK)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌64.1g有机肥(有机肥为市场上普通有机肥，N+P2O5+K2O≥5.0％，有机质≥45％，执行标准：NY525-2012，登记证号：浙农肥(2018)准字0044号)，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。
实施例2(M1B1)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌38.46g有机肥(有机肥为市场上普通有机肥，N+P2O5+K2O≥5.0％，有机质≥45％，执行标准：NY525-2012，登记证号：浙农肥(2018)准字0044号)和6.4g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。
其中竹炭粉的制备包括以下步骤：
(1)竹材干燥：将竹材放入炭化炉内，温度150℃，放置3d；
(2)竹材预炭化：炭化炉内升温至250℃，保温6h；
(3)竹材炭化：炭化炉内逐渐升温，升温速度10℃/min，升温至900℃，保温4h；
(4)冷却阶段：炭化炉内逐渐降温，降温速度50℃/h，降温至50℃出炭；
(5)改良剂的制备：将制好的竹炭粉碎过筛得竹炭粉，筛目80目。
实施例3(M1B2)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌38.46g有机肥和9.6g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
实施例4(M1B3)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌38.46g有机肥和12.8g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
实施例5(M1B4)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌38.46g有机肥和16g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
实施例6(M2B1)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌64.1g有机肥和6.4g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
实施例7(M2B2)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌64.1g有机肥和9.6g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
实施例8(M2B3)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌64.1g有机肥和12.8g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
实施例9(M2B4)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌64.1g有机肥和16g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
实施例10(M3B1)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌89.74g有机肥和6.4g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
实施例11(M3B2)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌89.74g有机肥和9.6g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
实施例12(M3B3)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌89.74g有机肥和12.8g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
实施例13(M3B4)
本实施例是在陶盆的10kg土壤中均匀搅拌89.74g有机肥和16g竹炭粉，然后在陶盆中移栽番茄秧苗，保证番茄生长正常所需营养及水分。(本实施例所用有机肥和竹炭粉与实施例2的相同)
土样处理及检测：番茄收获后，土样采用破坏性取样，将土样先过2mm筛网，滤去杂质，而后放置于-80℃的超低温冰箱保存，以供微生物磷脂脂肪酸(PLFA)测定所用。通过气相色谱进行检测分析，PLFA测定方法在Kontro等(Kontro M,Korhonen L,Vartiainen T,etal.Selected ion monitoring in quantitativ e gas–liquid chromatographic–massspectrometric detection of fatty acid methyl esters from environmentalsamples.Journal of chromatography B.2006,831(1):281-287)人的方法上加以改进，进行脂类提取和磷脂脂肪酸分析。本发明所用检测是通过Agilent 6850气相色谱进行色谱分析，色谱柱为ULTRA-2(25.0m×200μm×0.33mm)，载气为氢气。该Agilent 6850气相色谱带有MIDI SherloT0软件(Vision 6.0B,MIDIInc.，Newark,DE)，程序按MIDI SherloT0软件自动进行(内标为C19:0)。
研究发现，磷脂脂肪酸的组成可以指示微生物群落结构及生物量，脂肪酸的命名格式为X:YωZ(c/t)，其中：X为碳原子总数；Y代表不饱和烯键的数目；ω表示甲基末端；Z为烯键或环丙烷链的位置，前缀a(anteiso)和i(iso)分别代表支链的反异构和异构；“cy”代表环丙基支链，后缀“c”和“t”分别代表顺式和反式同分异构体。10Me表示一个甲基团在距分子末端第10个碳原子上。下表为估算微生物生物量的脂肪酸。
Figure BDA0002809665780000071
将上述实施例1-13的土样进行生物菌群分析检测制得下表：
Figure BDA0002809665780000081
G+/G-(革兰氏阳性细菌对革兰氏阴性细菌的比值)用于指示环境变化和微生物群落结构变化的重要指标，其比值越低，土壤越肥沃。从上表可以看出，相较于对照组，加入同等质量竹炭粉的情况下，G+/G-的比值随有机肥的增加而逐渐减小；而加入同等质量有机肥的情况下，G+/G-的比值在竹炭粉加入量为1.28g/kg时最低。
F/B(真菌数量/细菌数量)比值越高，暗示农田土壤生态系统更为持续稳定，从表中可以看出，加入竹炭粉的F/B比值均高于对照组，说明加入竹炭粉使土壤生态系统更为持续稳定。其中，从表中的数值也看出，同样的条件下F/B的比值在竹炭粉加入量为1.28g/kg时最高，环境稳定性最好。
土壤微生物压力指数，作为评价土壤微生物群落对环境适应程度的具体指标。生物炭自身具备疏松多孔隙、大比表面积结构等特征，可如海绵一样保持与空气和水分的共通性，其施入土壤后对土壤容重、孔隙度、含水量等都产生一定影响，从而直接或间接地影响土壤微生态环境。如表所示，实验组的比值均低于对照组，说明竹炭粉有效改善了土壤微生态环境。
好氧/厌氧比值，反应土壤的疏松程度、孔隙度等方面，好氧/厌氧比值高说明土壤环境质量优，利于作物生长，如表所示，有机肥和竹炭粉添加量为6.41g/kg及1.28g/kg时好氧/厌氧比值最高。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种土壤改良剂，其特征在于：改良剂由竹炭粉和有机肥组成，所述竹炭粉与有机肥按重量比例为1:2.4-14。
2.根据权利要求1所述的改良剂，其特征在于：所述改良剂的用量为每千克土壤中加入0.64-1.60g竹炭粉和3.846-8.974g有机肥，竹炭粉的目数为80目。
3.根据权利要求2所述的改良剂，其特征在于：所述改良剂的用量为每千克土壤中加入1.28g竹炭粉和6.41g有机肥。
4.一种权利要求1-3任一所述的土壤改良剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)竹材干燥：将竹材放入炭化炉内，温度150℃，放置3d；
(2)竹材预炭化：炭化炉内升温至250℃，保温6h；
(3)竹材炭化：炭化炉内继续升温，升温速度10℃/min，升温至900℃，保温4h；
(4)冷却阶段：炭化炉内逐渐降温，降温速度100℃/h，降温至50℃出炭；
(5)改良剂的制备：将制好的竹炭粉碎过筛得竹炭粉，筛目80目，将竹炭粉与有机肥按重量比例混合均匀得到改良剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述竹炭粉与有机肥按重量比例为1:2.4-14。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述改良剂的用量为每千克土壤中加入0.64-1.60g竹炭粉和3.846-8.974g有机肥。
7.一种权利要求1-3任一所述的土壤改良剂的应用，其特征在于，应用于改善土壤微生物的数量和群落结构。
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