CN114031451B - 一种保水保肥的土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种保水保肥的土壤改良剂及其制备方法。质量份数计，包括以下原料：泥炭80‑120份、羧甲基纤维素30‑40份、粉煤灰20‑30份、禽畜粪便10‑25份、微生物菌剂1‑5份、氮磷钾肥10‑20份、微量元素1‑3份。本发明使用泥炭、粉煤灰、禽畜粪便搭配微生物发酵菌剂和微生物菌剂以及适量的氮磷钾速效肥料，在起到保水保肥改良土壤状况的同时为保证农作物提供速效肥料，提高农作物产量。

Description

一种保水保肥的土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种保水保肥的土壤改良剂及其制备方法。

背景技术

土壤改良，是指运用土壤学、生物学、生态学等多学科的理论与技术，排除或防治影响农作物生育和引起土壤退化等不利因素，改善土壤性状，提高土壤肥力，为农作物创造良好土壤环境条件的一系列技术措施的统称。其基本措施包括：①土壤水利改良，如建立农田排灌工程，调节地下水位，改善土壤水分状况，排除和防止沼泽化和盐碱化；②土壤工程改良，如运用平整土地，兴修梯田，引洪漫淤等工程措施，改良土壤条件；③土壤生物改良，运用各种生物途径(如种植绿肥)，增加土壤有机质以提高土壤肥力，或营造防护林防治水土流失等；④土壤耕作改良，通过改进耕作方法改良土壤条件；⑤土壤化学改良，如施用化肥和各种土壤改良剂等提高土壤肥力，改善土壤结构，消除土壤污染等。

其中，土壤改良剂可以改良土壤结构、提高肥力、保护耕层土壤、改善土壤保水保肥性、提高粮食产量。因此，施用土壤改良剂对土壤状况进行改善是现有技术中常用的土壤改良方法，尽管现有技术中的土壤改良剂种类众多，但是现有的土壤改良剂仍然不能起到很好的保水透气、保肥的技术效果，存在对土壤改善速度较慢，改良效果不佳的技术问题，不利于提高种植的农作物种植产量。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种保水保肥的土壤改良剂及其制备方法，使用泥炭、粉煤灰、禽畜粪便搭配微生物发酵菌剂和微生物菌剂以及适量的氮磷钾速效肥料，在起到保水保肥改良土壤状况的同时为农作物提供速效肥料，提高农作物产量。

本发明的技术方案之一，一种保水保肥的土壤改良剂，质量份数计，包括以下原料：泥炭80-120份、羧甲基纤维素30-40份、粉煤灰20-30份、禽畜粪便10-25份、微生物菌剂1-5份、氮磷钾肥10-20份、微量元素1-3份。

进一步地，质量份数计，所述微生物菌剂包括拟青霉菌1-3份、枯草芽孢杆菌1-5份、巨大芽孢杆菌1-5份、胶冻样芽孢杆菌1-5份、固氮菌1-5份。

进一步地，所述微生物菌剂中的总有效活菌数≥10⁸cfu/g，所述氮磷钾肥速效氮肥、速效钾肥、速效磷肥按照质量比1：(0.3-0.7)：(0.3-0.7)的比例混合而成，所述微量元素包括铁、镁、锌、钙、锰、硼、钼中的一种或者多种。

本发明的技术方案之二，上述保水保肥的土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将泥炭、粉煤灰、禽畜粪便和微生物发酵菌剂混合得到混合物料，进行厌氧发酵后得到厌氧发酵产物；

(2)将厌氧发酵产物和羧甲基纤维素、微生物菌剂、氮磷钾肥、微量元素混合后造粒得到所述的保水保肥的土壤改良剂。

进一步地，所述步骤(1)厌氧发酵前，调节混合物料含水量至30-50％，所述厌氧发酵温度35-42℃，所述厌氧发酵时间5-10天，发酵过程中，每隔24-48h，翻料一次。

进一步地，质量份数计，所述微生物发酵菌剂包括：枯草芽孢杆菌5-10份、产酸克雷伯氏菌3-5份、胶质芽孢杆菌3-5份；所述微生物发酵菌剂和泥炭、粉煤灰、禽畜粪便总量的质量比为1-5:100。

进一步地，所述步骤(2)具体包括以下步骤：厌氧发酵产物和微生物菌剂、氮磷钾肥、微量元素混合后添加羧甲基纤维素水溶液，继续混匀后造粒得到所述的保水保肥的土壤改良剂。

进一步地，所述羧甲基纤维素水溶液中羧甲基纤维素的质量分数为20-50％。

进一步地，所述泥炭、粉煤灰、禽畜粪便在和微生物发酵菌剂进行混合前进行预处理，具体包括以下步骤：泥炭、粉煤灰、禽畜粪便混合后，然后调节含水量至50-80％，超声混匀后在300-500W条件下微波处理30-60min，然后干燥得到预处理物料。

本发明的技术方案之三，上述保水保肥的土壤改良剂在土壤改良中的应用。

进一步地，将所述土壤改良剂按照30-50kg/亩的用量撒施于地表后翻耕。

进一步地，翻耕深度为10-50cm。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

泥炭中含有大量未被彻底分解的植物残体、腐殖质以及矿物质，是一种天然的有机物质，同时其具有较好的保水能力，将其作为土壤改良剂，能够为土壤引入更多的营养物质成分，提高土壤保水保肥性能；粉煤灰是煤粉在锅炉内燃烧后产生的一种粉状颗粒，自身含有多种可被植物利用的营养成分,可以改良土壤养分特性，促进植物生长，同时在粉煤灰的形成过程中，其表面产生大量凹凸不平的空心微珠，微珠上又分布细小的微孔，从而使其具有较大的孔隙度和比表面积，基于自身存在的离子交换作用，在施入土壤中，能够降低土壤的强度，减小土壤膨胀率，防止土壤流失，增加土壤孔隙率，降低容重，改善土壤结构，粉煤灰较大的比表面积和碱性还有助于土壤中的重金属离子沉淀。禽畜粪便是土壤肥料的重要来源，其含有丰富的有机物和氮磷钾等营养成分，能够为农作物供给多种营养物质成分，满足农作物生长需求。在使用泥炭、粉煤灰、禽畜粪便改良土壤结构，提升土壤肥效的同时还添加了氮磷钾肥、微量元素，补充土壤耕种导致的营养物质流失，为农作物生长补充速效肥料，提高农作物产量。微生物菌剂能够在繁殖过程中产生大量的生物酶等复杂成分，提升土壤活力和农作物成活率。羧甲基纤维素具有较强的水吸附能力和成膜性能，在土壤改良剂中添加羧甲基纤维素提方面能够提高土壤的保水性，另一方面，基于其良好的成膜性能和粘附性能，对土壤中的营养物质成分起到一定的固定作用，能够避免土壤中营养物质的流失，从而提高产品的保水保肥效果。

在本发明的技术方案中，为进一步提升上述原料的保水保肥性能以及对土壤的改良效果，将泥炭、粉煤灰和禽畜粪便作为发酵物料，施用微生物发酵菌剂进行预先发酵处理后再和羧甲基纤维素、微生物菌剂、氮磷钾肥、微量元素混合造粒；一方面，微生物发酵菌剂对泥炭、禽畜粪便、粉煤灰进行发酵处理有助于提升泥炭、禽畜粪便的腐熟程度，提高泥炭、禽畜粪便的降解效率，提高其保水保肥的技术效果，发酵过程中还可以固定原料中可能存在的重金属离子，避免废物利用引发新的土壤污染；另一方面，粉煤灰较大的比表面积和微孔结构，为微生物发酵菌剂提供更多的繁殖空间，提高发酵效率；更重要的，微生物发酵菌剂发酵过程中，能够产生多种生物酶活性成分，进一步提升土壤改良剂的营养物质成分。

在进一步地优选方案中，所述泥炭、粉煤灰、禽畜粪便在和微生物发酵菌剂进行混合前进行预处理，在超声条件下混匀，有助于泥炭、粉煤灰、禽畜粪便三者的充分混合，为微生物发酵菌剂提供更为均匀的发酵环境；经过超声处理后的混合物进行微波处理，物料中的水分可以吸收微波辐射，并迅速转化为热能，促使物料中难以降解的大分子物质进行预降解，微波辐射还可以破坏细胞结构，起到消灭物料中病原菌的作用，避免物料自身携带的病原菌对微生物发酵菌剂的影响，提高后续物料的发酵处理效果。

本发明的微生物发酵菌剂中，枯草芽孢杆菌生长过程中产生对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用的多种活性物质，能够避免发酵过程受病原菌影响，同时枯草芽孢杆菌菌体自身合成多种酶类，促使泥炭、禽畜粪便中的难降解有机物降解；产酸克雷伯氏菌分泌的活性物质可以产生生物活性酸，能有效中和土壤中碱性成分，促进土壤有益菌的活性，抑制土壤有害菌的活性。胶质芽孢杆菌能够分解利用粉煤灰中的硅、铁、铝、钙、镁、钠、钾、硫的氧化物以及各种微量元素，并分泌能够促进植物生长的刺激素及多种酶，以增强作物对抗病害的抵抗力。经过枯草芽孢杆菌、产酸克雷伯氏菌、胶质芽孢杆菌与分解后的发酵物料和微生物菌剂进行混合，能够提升土壤改良剂保水保肥效果的同时，提高微生物菌剂的成活率。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明以下实施例中所使用的原料均为市场购买，无其他特殊要求。

实施例1

(1)质量份数计，称取以下原料：泥炭80份、羧甲基纤维素30份、粉煤灰20份、禽畜粪便25份(猪粪)、微生物菌剂5份(质量份数计，拟青霉菌3份、枯草芽孢杆菌5份、巨大芽孢杆菌5份、胶冻样芽孢杆菌5份、固氮菌5份混配而成，总有效活菌数10⁹cfu/g)、氮磷钾肥20份(速效氮肥、速效钾肥、速效磷肥按照质量比1：0.3：0.3的比例混合而成)、微量元素3份(硝酸铁、硝酸镁、硝酸锌、磷酸钙、硝酸锰、硼酸钾、钼酸铵按照等质量混合而成)。

(2)将泥炭、粉煤灰、禽畜粪便和微生物发酵菌剂(枯草芽孢杆菌10份、产酸克雷伯氏菌5份、胶质芽孢杆菌5份)混合加水调节含水量至45％(30-50％具有相似的技术效果)得到混合物料，在40±2℃条件下进行厌氧发酵10天(5-10天具有相似的技术效果)后得到厌氧发酵产物，期间每隔2天翻料一次，其中微生物发酵菌剂和泥炭、粉煤灰、禽畜粪便总量的质量比为5:100(微生物发酵菌剂取值1-5具有相似的技术效果)。

(3)将厌氧发酵产物和微生物菌剂、氮磷钾肥、微量元素混合后添加质量分数为35％的羧甲基纤维素水溶液(羧甲基纤维素水溶液中羧甲基纤维素的质量分数为20-50％具有相似的技术效果)，继续混匀后造粒、干燥得到所述的保水保肥的土壤改良剂。

实施例2

同实施例1，区别在于，步骤(2)中，泥炭、粉煤灰、禽畜粪便在和微生物发酵菌剂进行混合前进行预处理，具体步骤如下：泥炭、粉煤灰、禽畜粪便混合后，然后调节含水量至80％(50-80％具有相似的技术效果)，超声混匀后在500W条件下微波处理60min(300-500W处理30-60min具有相似的技术效果)，然后喷雾干燥得到预处理物料。

实施例3

同实施例1，区别在于，省略步骤(2)的厌氧发酵过程，涉及物料直接混匀。

实施例4

同实施例1，区别在于，步骤(2)发酵过程中不加入原料粉煤灰，原料粉煤灰在步骤(3)加入。

实施例5

同实施例1，区别在于，省略原料羧甲基纤维素。

实施例6

同实施例1，区别在于，省略微生物菌剂的加入。

实施例7

同实施例1，区别在于，微生物菌剂在步骤(2)和微生物发酵菌剂一同加入。

实施例8

同实施例1，区别在于，在步骤(2)发酵过程使用等量的微生物菌剂代替微生物发酵菌剂。

效果验证例

(1)选择同一地块(由于长期施用化肥已经导致土壤板结的田地)的土地平均分为9块，标记地块1-9，各地块之间设立隔离保护行，地块1-8分别按照35kg/亩的用量施用实施例1-8制备的土壤改良剂后进行翻耕处理(翻耕深度40cm)，地块9作为空白实验验证，仅进行翻耕处理(翻耕深度40cm)不施用土壤改良剂。3个月后对各个地块土壤进行采样，并进行土壤容重(环刀法测定)、孔隙度、有机质含量(重铬酸钾容量法)检测，结果见表1。

其中土壤孔隙度＝(1-土壤容重/土壤比重)×100％。

(2)在经过步骤(1)处理后的9个地块中按照常规方法种植农作物玉米，待收获后，考察各地块的玉米产量，结果见表1。

表1

由表1数据可以得出，使用本发明方法制备的土壤改良剂能够显著降低板结土壤的土壤容重，提升板结土壤的孔隙率，提高有机质含量，提高土壤保水保肥的能力，从而使玉米产量也得以显著提升。而在省略本发明某一原料或者步骤时，均导致最终效果的减弱。另外在进一步地实验验证中发现，将本发明的原料配比选择在以下参数范围内时，能将板结土壤容重由原来的1.54g/cm³降低至1.14g/cm³以下，板结土壤的孔隙率由原来的15.3％提升至45以上，板结土壤的有机质由原来的5.3％提升至19％以上，玉米产量由原来的635kg/亩提升至690kg/亩以上：

原料：泥炭80-120份、羧甲基纤维素30-40份、粉煤灰20-30份、禽畜粪便10-25份、微生物菌剂1-5份、氮磷钾肥10-20份、微量元素1-3份；

微生物菌剂：拟青霉菌1-3份、枯草芽孢杆菌1-5份、巨大芽孢杆菌1-5份、胶冻样芽孢杆菌1-5份、固氮菌1-5份；

氮磷钾肥速效氮肥、速效钾肥、速效磷肥质量比1：(0.3-0.7)：(0.3-0.7)的比例混合而成；

微生物发酵菌剂：枯草芽孢杆菌5-10份、产酸克雷伯氏菌3-5份、胶质芽孢杆菌3-5份；微生物发酵菌剂和泥炭、粉煤灰、禽畜粪便总量的质量比为1-5:100。

另外，对施用本发明土壤改良剂的土壤进行重金属检测，结果均显示未检出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种保水保肥的土壤改良剂，其特征在于，质量份数计，包括以下原料：泥炭80-120份、羧甲基纤维素30-40份、粉煤灰20-30份、禽畜粪便10-25份、微生物菌剂1-5份、氮磷钾肥10-20份、微量元素1-3份；

所述微生物菌剂由以下菌种组成：拟青霉菌1-3份、枯草芽孢杆菌1-5份、巨大芽孢杆菌1-5份、胶冻样芽孢杆菌1-5份、固氮菌1-5份；

所述微生物菌剂中的总有效活菌数≥10⁸cfu/g，所述氮磷钾肥速效氮肥、速效钾肥、速效磷肥按照质量比1：(0.3-0.7)：(0.3-0.7)的比例混合而成，所述微量元素包括铁、镁、锌、钙、锰、硼、钼中的一种或者多种；

所述保水保肥的土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将泥炭、粉煤灰、禽畜粪便和微生物发酵菌剂混合得到混合物料，进行厌氧发酵后得到厌氧发酵产物；

(2)将厌氧发酵产物和羧甲基纤维素、微生物菌剂、氮磷钾肥、微量元素混合后造粒得到所述的保水保肥的土壤改良剂；

所述步骤(1)厌氧发酵前，调节混合物料含水量至30-50％，所述厌氧发酵温度35-42℃，所述厌氧发酵时间5-10天，发酵过程中，每隔24-48h，翻料一次；质量份数计，所述微生物发酵菌剂包括：枯草芽孢杆菌5-10份、产酸克雷伯氏菌3-5份、胶质芽孢杆菌3-5份；微生物发酵菌剂和泥炭、粉煤灰、禽畜粪便总量的质量比为1-5:100；

所述步骤(2)具体包括以下步骤：厌氧发酵产物和微生物菌剂、氮磷钾肥、微量元素混合后添加羧甲基纤维素水溶液，继续混匀后造粒得到所述的保水保肥的土壤改良剂；

所述羧甲基纤维素水溶液中羧甲基纤维素的质量分数为20-50％；

所述泥炭、粉煤灰、禽畜粪便在和微生物发酵菌剂进行混合前进行预处理，具体包括以下步骤：泥炭、粉煤灰、禽畜粪便混合后，然后调节含水量至50-80％，超声混匀后在300-500W条件下微波处理30-60min，然后干燥得到预处理物料。

2.一种根据权利要求1所述的保水保肥的土壤改良剂在土壤改良中的应用。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，将所述土壤改良剂按照30-50kg/亩的用量撒施于地表后翻耕。