CN112876309A - 一种滨海盐碱土改良剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种滨海盐碱土改良剂，按质量份数包括如下组分：秸秆20‑40份，聚丙烯酰胺10‑20份，腐殖质20‑50份，木醋液2‑5份，微生物菌剂5‑10份以及无机盐5‑10份，所述木醋液由植物蒸馏热解后再次浓缩得到，所述微生物菌剂中包括巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、假单胞菌、酵母菌以及耐盐短杆菌。本发明通过采用天然的腐殖酸基质与木醋液混合，先初步活化其中的腐殖酸养分，再利用复合微生物菌剂对腐殖酸基质进行缓慢而长期的分解，缓慢释放腐殖酸，有效解决了滨海盐碱地砂质土壤不保肥的问题。

Description

一种滨海盐碱土改良剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种滨海盐碱土改良剂及其制备方法。
背景技术
当前，土壤盐碱化已成为一个全球性的资源环境问题。我国现有盐碱地面积约为9900万公顷，其中滨海盐碱地500万公顷，随着东部沿海大开发战略的实施，新围垦滩涂面积还在不断增长中，被誉为我国中东部地区最宝贵的后备土地资源。滨海盐碱地由于成土母质来源以及成壤过程的影响，土壤中含盐量较高，一般新围垦滨海盐碱地土壤含盐量在千分之十几到三十之间；土壤质地板实，结构性和通透性较差，土壤养分含量极低、营养元素严重不足。同时，我国东部沿海地区降水主要集中在夏季、春秋降雨少土壤蒸发量大，土壤中盐分物质极易因毛细作用表聚而返盐。同时，滨海盐碱土壤中盐碱障碍体系较为庞杂，传统单一利用工程淡水洗盐很难将土壤中的有害盐离子彻底去除。经过几代农业学家的研究发现，滨海盐碱地改良需要有机集合改性(结构)→降盐→培肥→才能实现最终改良，再这其中合适的土壤改良剂(材料)的作用就凸显。
现有盐碱地改良剂种类非常繁多，按照性质分可分为结构改良剂、酸碱调节剂与肥效提升剂三种。目前，改良剂整体发展趋势是兼具结构改良，酸碱调节和培肥综合型改良剂越来越多，然而这种“万金油”式的改良剂并不适合一些特定类型的盐碱地。如滨海盐碱地，其土壤偏砂，质地板实黏重，需将结构改良放在首位，同时滨海盐碱土不保水不保肥，大量施用肥料很快又随水流失造成浪费。其次，有些改良剂为了达到某些效果，取材品种较多，制备过程繁杂，不利于产品化推广和应用。如张鸣、蔡文连公布的一种“一种盐碱地土壤改良肥料及其制备方法”(CN 109761711 A)的改良剂选材中选取了到腐殖酸钾、过磷酸钙、海湾泥、螯合锌、根瘤菌菌根、蚯蚓粪、风化煤、偏硅酸等十几种天然或化学合成材料，制作工艺相当复杂；刘晓旭、吴立圣公布的“一种提高土豆产量的土壤改良基质及其制备方法”(CN 111264338 A)所选取的材料包括骆驼粪便、马粪便和兔子粪便，材料较难获取不便于推广。最后，“盐随水来，盐随水去”，淡水淋洗是改良盐碱地的最常规手段。然而，在淋洗的过程中，土壤中的一些有益无机盐也随着易溶盐一起流失掉，目前尚没有针对土壤淋洗造成的有益无机盐流失的定向补充的改良剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种滨海盐碱土改良剂及其制备方法，实现了滨海盐碱地土壤障碍调控和质量提升。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种滨海盐碱土改良剂，按质量份数包括如下组分：秸秆20-40份，聚丙烯酰胺10-20份，腐殖质20-50份，木醋液2-5份，微生物菌剂5-10份以及无机盐5-10份，所述木醋液由植物蒸馏热解后再次浓缩得到，所述微生物菌剂中包括巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、假单胞菌、酵母菌以及耐盐短杆菌。
进一步地，所述无机盐按质量百分比包括如下组分：过磷酸钙35％-50％，硫酸铵25％ -35％，硫酸镁3％-8％，氯化铁5％-10％，硫酸亚铁5％-10％，硝酸钙3％-10％，硫酸锌2％ -3％，硼砂2％-3％。
进一步地，所述秸秆为包括小麦、水稻、高粱、玉米、芦苇、田菁等任意一种或多种农业废弃生物质材料。
进一步地，所述聚丙烯酰胺为两性离子型聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺分子量为800-1000。
进一步地，所述腐殖质为风化煤以及褐煤中任意一种或两者的组合。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案是：一种滨海盐碱土改良剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、按质量比称取秸秆、聚丙烯酰胺、腐殖质、木醋液、微生物菌剂与无机盐，将秸秆机械粉碎成碎屑状与腐殖质均匀混合；
S2、将浓缩木醋液按照1:200比例稀释，与秸秆和腐殖质充分均匀混合反应；
S3、再将聚丙烯酰胺溶于水中，均匀喷洒在上述秸秆与腐殖质的混合碎屑上；
S4、添加微生物菌剂和无机盐，混合均匀，造粒，干燥即得所述滨海盐碱土改良剂。
进一步地，所述木醋液由植物蒸馏热解后再次浓缩得到，所述微生物菌剂中包括巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、假单胞菌、酵母菌以及耐盐短杆菌。
进一步地，所述无机盐按质量百分比包括如下组分：过磷酸钙35％-50％，硫酸铵25％ -35％，硫酸镁3％-8％，氯化铁5％-10％，硫酸亚铁5％-10％，硝酸钙3％-10％，硫酸锌2％ -3％，硼砂2％-3％。
进一步地，所述秸秆为包括小麦、水稻、高粱、玉米、芦苇、田菁等任意一种或多种农业废弃生物质材料。
进一步地，所述所述腐殖质为风化煤以及褐煤中任意一种或两者的组合。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1)通过采用天然的腐殖酸基质与木醋液混合，先初步活化其中的腐殖酸养分，再利用复合微生物菌剂对腐殖酸基质进行缓慢而长期的分解，缓慢释放腐殖酸，有效解决了滨海盐碱地砂质土壤不保肥的问题。
2)在补充的无机盐的选取和使用中，摒弃弃了农业上常规大量使用的的钾肥。定向补充的无机盐，外加经过活化的有机养分，土壤结构改良，三者共同实现了滨海盐碱地土壤障碍调控和质量提升。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
一种滨海盐碱土改良剂，按质量份数包括如下组分：秸秆20-40份，聚丙烯酰胺10-20 份，腐殖质20-50份，木醋液2-5份，微生物菌剂5-10份以及无机盐5-10份。选取的主要材料包括秸秆、腐殖质和聚丙烯酰胺。滨海盐碱地土壤质地板实黏重，孔隙度低，选取秸秆碎屑作为基质，其具有较大的比表面积，一方面能够降低土壤容重，增加土壤孔隙度，蓄水保墒能力增强；同时秸秆也是一种非常优质的生物质材料，含有大量的有机质、氮磷钾和有益微量元素，降解腐熟后还能够产生腐殖酸。聚丙烯酰胺是一种重要的絮凝剂和保水剂，本次所选取两性离子(分子量在800-1000)的聚丙烯酰胺吸附性和絮凝性更优，且聚丙烯酰胺结构稳定，不宜分解，其与秸秆一同施用能够促进土壤微团粒结构形成及长久保持，解决滨海盐碱地结构改良的难题，促进土壤中盐分的淋洗。腐植酸是一种天然有机高分子混合物，广泛存在于褐煤和风化煤等的腐殖质基质中，能够增加土壤的肥力，是一种重要的土壤改良剂。
木醋液由植物蒸馏热解后再次浓缩得到，木醋液是秸秆等农业废弃物转化生物炭过程中经冷凝产生的一种液体物质，呈酸性(pH＝3.4)，常用作土壤杀菌剂，含有大量的有机活性分子，可以促进土壤胶体之间的离子迁移，活化原有固定的养分。微生物菌剂中包括巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、假单胞菌、酵母菌以及耐盐短杆菌。通过采用天然的腐殖酸基质与木醋液混合，先初步活化其中的腐殖酸养分，再利用复合微生物菌剂对腐殖酸基质进行缓慢而长期的分解，缓慢释放腐殖酸，有效解决了滨海盐碱地砂质土壤不保肥的问题。同时，木醋液和复合微生物菌剂还能有效提升滨海盐碱地种植作物的扛逆性能。
无机盐按质量百分比包括如下组分：过磷酸钙35％-50％，硫酸铵25％-35％，硫酸镁3％ -8％，氯化铁5％-10％，硫酸亚铁5％-10％，硝酸钙3％-10％，硫酸锌2％-3％，硼砂2％-3％。针对天然降水和人为淡水洗盐造成的土壤中有益养分缺失的问题，定向补充以过磷酸钙、硫酸铵、硫酸镁、氯化铁为主要成分的无机盐；根据滨海盐碱地K离子富含的特点，在补充的无机盐的选取和使用中，摒弃弃了农业上常规大量使用的的钾肥。定向补充的无机盐，外加经过活化的有机养分，土壤结构改良，三者共同实现了滨海盐碱地土壤障碍调控和质量提升。
本发明提出的一种针对滨海盐碱土障碍调控和质量提升材料，除了上述的土壤物理性状及养分整体质量提升外，还有一项重要目标为便于滨海盐碱地现场大面积推广应用，在工艺选取上制定了现场实施的方案，同时主成分材料的选取上要求具有较大的灵活性。主要成分秸秆为包括小麦、水稻、高粱、玉米、芦苇、田菁等任意一种或多种，腐殖质为风化煤、褐煤任意一种或几种混合，秸秆为农业废弃物材料，较易获取，同时还可以享受到国家农业部门的秸秆还田补贴政策，利国利民。
一种滨海盐碱土改良剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、按质量比称取秸秆、聚丙烯酰胺、腐殖质、木醋液、微生物菌剂与无机盐，将秸秆机械粉碎成碎屑状与腐殖质均匀混合；
S2、将浓缩木醋液按照1:200比例稀释，与秸秆和腐殖质充分均匀混合反应；
S3、再将聚丙烯酰胺溶于水中，均匀喷洒在上述秸秆与腐殖质的混合碎屑上；
S4、添加微生物菌剂和无机盐，混合均匀，造粒，干燥即得滨海盐碱土改良剂。
其现场制备以及施用方法具体包括如下步骤：
A、按田块实施大小，质量比换算称取秸秆、聚丙烯酰胺、腐殖质、木醋液、微生物菌剂与无机盐；将秸秆通过打碎平铺在田块上，施撒腐殖质均匀混合；
B、将浓缩木醋液按照1:200比例稀释，均匀喷洒在秸秆与腐殖质的混合碎屑上；
C、再将聚丙烯酰胺和无机盐溶于定量的水中，均匀喷洒在秸秆与腐殖质的混合碎屑上；
D、使用机械将所有材料翻耕还田15～20cm。
以下结合实施例作具体说明。
实施例1
本实施例中，制备本发明的土壤理化性状改良剂的总量为100kg,具体的步骤为：
S1、按质量比称取30kg秸秆、10kg聚丙烯酰胺、40kg腐殖质、5kg木醋液、10kg微生物菌剂与5kg无机盐，其中无机盐包括1.75kg过磷酸钙,1.75kg硫酸铵,0.4kg硫酸镁,0.5kg氯化铁,0.25kg硫酸亚铁,0.15kg硝酸钙,0.1kg硫酸锌,0.1kg硐砂，将秸秆机械粉碎成碎屑状与腐殖质均匀混合；
S2、将浓缩木醋液按照1:200比例稀释，与秸秆和腐殖质充分均匀混合反应；
S3、再将聚丙烯酰胺溶于水中，均匀喷洒在上述秸秆与腐殖质的混合碎屑上；
S4、添加微生物菌剂和无机盐，混合均匀，造粒，干燥即得滨海盐碱土改良剂。
将实施例1中制得的土壤改良剂施加到滨海盐碱田块进行实验，具体方法为：
步骤一：将欲改良的滨海盐碱田块提前浇灌，土壤进行深耕；
步骤二：在土壤湿润状态下，将改良剂均匀的撒施在田地里，具体施用量为150kg/亩；
步骤三：对土地进行浅耕，将改良剂翻耕入土，对土地进行多次翻耕，保证混合均匀；
步骤四；改良剂施用10天左右可进行淡水淋洗；
步骤五：盐度下降后，进行种植作物；
通过上述实验，施用改良剂后10天，共进行淡水淋洗3次，根据对照田块土壤盐度及土壤容重变化，详见表1。经过3次淋洗，土壤盐度有14‰降低至3.5‰，土壤容重由1.56g/cm3降低至1.34g/cm3，对照空白地块，效果对比明显。说明施用改良剂可以有效促进土壤团粒结构形成，促进土壤中有害盐离子的排出，最终实现土壤结构改良和降盐。
表1改良剂使用前后土壤性质变化
Figure BDA0002931659020000051
实施例2
本实施例中，制备本发明的土壤理化性状改良剂的总量为100kg,具体的步骤为：
S1、按质量比称取40kg秸秆、20kg聚丙烯酰胺、20kg腐殖质、4kg木醋液、6kg微生物菌剂与10kg无机盐，其中无机盐包括5kg过磷酸钙,2.5kg硫酸铵,0.4kg硫酸镁,0.5kg氯化铁, 0.5kg硫酸亚铁,0.5kg硝酸钙,0.3kg硫酸锌,0.3kg硐砂，将秸秆机械粉碎成碎屑状与腐殖质均匀混合；
S2、将浓缩木醋液按照1:200比例稀释，与秸秆和腐殖质充分均匀混合反应；
S3、再将聚丙烯酰胺溶于水中，均匀喷洒在上述秸秆与腐殖质的混合碎屑上；
S4、添加微生物菌剂和无机盐，混合均匀，造粒，干燥即得滨海盐碱土改良剂。
将实施例2中制得的土壤改良剂分别进行施加实验，具体方法为：
步骤一：将欲改良的滨海盐碱田块提前浇灌，土壤进行深耕；
步骤二：在土壤湿润状态下，将改良剂均匀的撒施在田地里，具体施用量为150kg/亩；
步骤三：对土地进行浅耕，将改良剂翻耕入土，对土地进行多次翻耕，保证混合均匀；
步骤四；改良剂施用10天左右可进行淡水淋洗；
步骤五：盐度下降后，进行种植作物；
通过上述实验，施用改良剂后10天，共进行淡水淋洗2次，根据对照田块土壤盐度及土壤容重变化，详见表2。经过2次淋洗，土壤盐度由13.98‰降低至5.01‰，土壤容重由1.43/cm3 降低至1.30g/cm3。对照空白地块，效果对比明显。说明施用改良剂可以有效促进土壤团粒结构形成，促进土壤中有害盐离子的排出，最终实现土壤结构改良和降盐。
表2改良剂使用前后土壤性质变化
Figure BDA0002931659020000061
实施例3
本实施例中，制备本发明的土壤理化性状改良剂的总量为100kg,具体的步骤为：
S1、按质量比称取20kg秸秆、15kg聚丙烯酰胺、50kg腐殖质、2kg木醋液、5kg微生物菌剂与8kg无机盐，其中无机盐包括2.88kg过磷酸钙,2.24kg硫酸铵,0.24kg硫酸镁,0.64kg氯化铁,0.8kg硫酸亚铁,0.8kg硝酸钙,0.2kg硫酸锌,0.2kg硐砂，将秸秆机械粉碎成碎屑状与腐殖质均匀混合；
S2、将浓缩木醋液按照1:200比例稀释，与秸秆和腐殖质充分均匀混合反应；
S3、再将聚丙烯酰胺溶于水中，均匀喷洒在上述秸秆与腐殖质的混合碎屑上；
S4、添加微生物菌剂和无机盐，混合均匀，造粒，干燥即得滨海盐碱土改良剂。
将实施例3中制得的土壤改良剂分别进行施加实验，具体方法为：
步骤一：将欲改良的滨海盐碱田块提前浇灌，土壤进行深耕；
步骤二：在土壤湿润状态下，将改良剂均匀的撒施在田地里，具体施用量为150kg/亩；
步骤三：对土地进行浅耕，将改良剂翻耕入土，对土地进行多次翻耕，保证混合均匀；
步骤四；改良剂施用10天左右可进行淡水淋洗；
步骤五：盐度下降后，进行种植作物；
通过上述实验，施用改良剂后10天，共进行淡水淋洗2次，根据对照田块土壤盐度及土壤容重变化，详见表3。经过2次淋洗，土壤盐度由22.78‰降低至7.08‰，土壤容重由1.46g/cm3降低至1.31g/cm3。对照空白地块，效果对比明显。说明施用改良剂可以有效促进土壤团粒结构形成，促进土壤中有害盐离子的排出，最终实现土壤结构改良和降盐。
表3改良剂使用前后土壤性质变化
Figure BDA0002931659020000071
上述实验中发现，经过一次性施撒上述改良剂后的沿海滩涂新围垦盐碱地，均达到了最终理化结构改良目的，土壤容重降低，团粒结构增多，有利于作物生长；具体为通过在改良剂中加入包含钙、镁、铁、锌、硐、氮等作物生长所必须的元素的无机盐，可以补充因洗盐造成的土壤中大量无机盐的流失，满足作物生长对无机盐的面求。并且该改良剂制备方法及施用方法简单，使用量小、见效快效果持久，适合大面积推广；1至2次施用能够明显改善土壤结构，增加土壤团粒体数量，更能促进土壤中盐分离子的淋洗；同时，聚丙烯酰胺等多种物质还能够增强了土壤的透气性和渗透性能，减少土壤抗腐蚀性能，具有良好的保水、保土、缓释肥料性能，为作物生长提供良好环境。
此外，该改良剂为纯天然绿色改良剂，对土壤不会造成二次污染。聚丙烯酰胺为高分子聚合物，在与土壤结合的形态下不易发生分解，这也是改良效果持久显著的重要原因。即便后期发生分解，分解后的产物有无毒无害，为土壤提供氮和碳元素的来源。改良剂原料秸秆、聚丙烯酰胺等来游广、无毒、价格低廉，极大降低了改良成本，适合在盐碱地改良中大范围推广。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种滨海盐碱土改良剂，其特征在于，按质量份数包括如下组分：秸秆20-40份，聚丙烯酰胺10-20份，腐殖质20-50份，木醋液2-5份，微生物菌剂5-10份以及无机盐5-10份，所述木醋液由植物蒸馏热解后再次浓缩得到，所述微生物菌剂中包括巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、假单胞菌、酵母菌以及耐盐短杆菌。
2.根据权利要求1所述的滨海盐碱土改良剂，其特征在于，所述无机盐按质量百分比包括如下组分：过磷酸钙35％-50％，硫酸铵25％-35％，硫酸镁3％-8％，氯化铁5％-10％，硫酸亚铁5％-10％，硝酸钙3％-10％，硫酸锌2％-3％，硼砂2％-3％。
3.根据权利要求1所述的滨海盐碱土改良剂，其特征在于，所述秸秆为包括小麦、水稻、高粱、玉米、芦苇、田菁等任意一种或多种农业废弃生物质材料。
4.根据权利要求1所述的滨海盐碱土改良剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为两性离子型聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺分子量为800-1000。
5.根据权利要求1所述的滨海盐碱土改良剂，其特征在于，所述腐殖质为风化煤以及褐煤中任意一种或两者的组合。
6.一种滨海盐碱土改良剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按质量比称取秸秆、聚丙烯酰胺、腐殖质、木醋液、微生物菌剂与无机盐，将秸秆机械粉碎成碎屑状与腐殖质均匀混合；
S2、将浓缩木醋液按照1:200比例稀释，与秸秆和腐殖质充分均匀混合反应；
S3、再将聚丙烯酰胺溶于中，均匀喷洒在上述秸秆与腐殖质的混合碎屑上；
S4、添加微生物菌剂和无机盐，混合均匀，造粒，干燥即得所述滨海盐碱土改良剂。
7.根据权利要求6所述的滨海盐碱土改良剂的制备方法，其特征在于，所述木醋液由植物蒸馏热解后再次浓缩得到，所述微生物菌剂中包括巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、假单胞菌、酵母菌以及耐盐短杆菌。
8.根据权利要求6所述的滨海盐碱土改良剂的制备方法，其特征在于，所述无机盐按质量百分比包括如下组分：过磷酸钙35％-50％，硫酸铵25％-35％，硫酸镁3％-8％，氯化铁5％-10％，硫酸亚铁5％-10％，硝酸钙3％-10％，硫酸锌2％-3％，硼砂2％-3％。
9.根据权利要求6所述的滨海盐碱土改良剂的制备方法，其特征在于，所述秸秆为包括小麦、水稻、高粱、玉米、芦苇、田菁等任意一种或多种农业废弃生物质材料。
10.根据权利要求6所述的滨海盐碱土改良剂的制备方法，其特征在于，所述所述腐殖质为风化煤以及褐煤中任意一种或两者的组合。
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