CN114561217A - 一种粉煤灰土壤改良剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粉煤灰土壤改良剂，包括组分如下：粉煤灰、污泥、活性炭、生物肥、复合营养元素、腐殖酸、生物质、复合发酵菌、原生土，其中各组分的质量份数为：粉煤灰2‑15份，污泥20‑45份，活性炭1‑6份，生物肥15‑20份，复合营养元素1‑2份，腐殖酸2‑5份，生物质15‑30份、复合发酵菌5‑15份、原生土25‑30份，所述粉煤灰可选择高钙粉煤灰，钙含量(以CaO计)＞6％，优选＞10％，粉煤灰平均粒径＜12μm，孔隙度＞70％。本发明的土壤改良剂可以用于土壤改良，复耕复垦等领域，施加土壤改良剂后可以获得性能优良的土壤土质，提高经济和社会价值。

Description

一种粉煤灰土壤改良剂及其应用

技术领域

本发明涉及土壤改良和生态修复，具体为采用粉煤灰改良土质。

背景技术

燃煤发电是中国最主要的煤炭利用方式，每年燃煤电厂会产生大量的粉煤灰。粉煤灰是燃煤发电厂最多的副产物。粉煤灰本身是一种能源生产的副产品，如果不能被有效的利用，就成为一种环境污染物，但如果粉煤灰利用得当，就会成为一种极有价值的资源。

粉煤灰是煤粉在电厂燃煤锅炉中1200-1700℃的高温环境下生成的，煤粉中的有机质基本被完全燃烧，煤中主要的无机物质及少量的未然碳留存下来。由于煤中无机质的复杂性，所以煤燃烧生产的粉煤灰的元素构成和矿物组成也极其复杂。煤中含有的种类繁多的矿物质自身在高温环境中会转变成别的矿物，并且矿物之间也会相互反应形成新的矿物。大约有 316种独立矿物和188种矿物组合可以在粉煤灰中被发现。粉煤灰中主要的元素组成是si、 Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti等，同时还有不同含量的含碳物质。以氧化物形式来表示各元素在粉煤灰中的含量大小，通常为SiO₂＞Al₂O₃＞Fe₂O₃＞CaO＞MgO＞K₂O＞Na₂O＞TiO₂，但是对于不同地区，甚至同一地区不同煤层生成的粉煤灰中的主要元素含量会有不同。

一般来说，次烟煤和褐煤燃烧生成的粉煤灰相对于煤化程度较高的烟煤和无烟煤，含有较高的CaO、MgO等碱金属和碱土金属，而其SiO₂和Al₂O₃较低。对于CaO含量低10％的烟煤和褐煤，通常主要含有硅铝酸盐玻璃相，而含有钙的结晶物质较少；当氧化钙超过15％时，粉煤灰中矿物组成有钙硅铝酸盐玻璃相，也含有很大比例的钙结晶相，包括C3A、C4A3S、cs和CaO。含硅矿物是飞灰颗粒的重要组成部分，硅元素在煤中通常是以石英和粘土矿物形式存在，而粘土矿物在煤燃烧过中的演化过程非常复杂，并且其演化规律还不是十分清楚。石英(SiO₂)是煤中最普遍的矿物之一，它在煤中的含量有时可以占到总矿物含量的60％以上。煤灰中的石英大多数是来自于煤中未发生反应的原生石英矿物，还有一部分来自于粘土矿物的分解生成的次生石英矿物。在煤燃烧过程中，硅质矿物会与煤中其他物质相互反应，随着温度升高，石英可以与煤中绿泥石、白云母、伊利石、蒙脱石，碱性长石和硫酸盐等矿物反应，转化成熔融的混合物质从而使煤灰熔点降低，石英在高温下也可以单独转化为鳞石英和方石英。当煤中同时含有CaO、FeO和K₂O时，石英很容易形成玻璃相硅酸盐，造成含硅矿物更易挥发出来(<1300℃)。

粉煤灰的资源化利用途径多种多样，很多学者进行了大量的工作研究粉煤灰资源化。例如用于混凝土生产、道路建设、土壤修复、沸石合成以及作为高分子聚合物的填充物。粉煤灰中一般Ca含量3.29％-8.66％，Mg含量2.72％-5.04％，通常可以作为添加剂添加到磷矿粉中生产钙镁磷肥。现有技术中也有用高钙煤与粉煤灰在旋风炉中经过高温煅烧，生产硅钙肥施用。我国粉煤灰主要作为建材等低附加值产品，利用方式主要包括：水泥、混凝土、制砖瓦、铺设道路和路堤。然而，粉煤灰利用仍然不能赶上粉煤灰的生产量。还是有大量粉煤灰作为固体废弃物被存储于灰场、灰池或者飞灰填埋场中，引起环境问题并给当地环境带来很多的危害。在将来，会更严格的限制粉煤灰堆放地点，填埋空间会缩减，而填埋成本会增加。所以，需要提出更多的粉煤灰利用方式，大大提高粉煤灰的利用量。作为高附加值利用方式的粉煤灰土壤修复以及农业和矿物提取也在现有技术有所使用，但占比很少，主要原因在于付出的成本以及获得的经济价值回报不成比例，大规模应用的市场驱动力不足，所以我国粉煤灰的高附加值利用，还有很大的发展前景。

粉煤灰做农业肥料和土壤改良剂的应用主要在以下方面：(1)粉煤灰生产农用肥料：粉煤灰除含有氟、磷、钾之外，还含有锰、铁、钠、硅、钙等元素，可作为复合微量元素肥料，土壤中施用粉煤灰可增加其有效成分，对农作物的生长有良好的促进作用。(2)粉煤灰做土壤改良剂：粉煤灰具有良好的物理化学性质，其中的硅酸盐矿物质和炭粒具有多孔结构，是土壤本身的硅酸盐矿物质所不具备的。将粉煤灰施人土壤，可使土壤颗粒组成发生变化，改善土壤的可耕性、酸碱性、透气性，加入粉煤灰有利于降低土壤容重、增加孔隙、提高地温、缩小土壤膨胀率、提高土壤保水能力，改善土壤的孔隙度和溶液在土壤内的扩散情况，有利于植物根部加速对营养物质的吸收和分泌物的排出，促进植物生长。试验表明，随着粉煤灰用量的增加，土壤容重逐渐下降，土壤孔隙度逐渐增大，其相关系数分别为-0.97和0.98。

但当前粉煤灰用作土壤改良剂还存在种种问题，主要体现在利用手段单一，比如粉煤灰不经加工筛选仅仅简单的与土壤或污泥混合后还田，不仅不能发挥粉煤灰的良好性能，还不具有针对性，粉煤灰在使用时成本与效益之间仍难以达到平衡，粉煤灰的使用范围仍有局限，难以实现大规模应用，不能解决存量粉煤灰和新增粉煤灰的消化，针对不同土质、不同环境条件下土壤的改良效果较差，不能做到因材使用，物尽其用。

发明内容

本发明针对现有技术中粉煤灰使用存在的问题，提出一种适用于规模化消耗粉煤灰且土壤改良效果更优异的土壤改良剂及其在土壤改良中的应用，本发明的改良剂既可以用于低产土改良，矿区复垦复耕，又可以用于现有耕地的土质改良，提高农业种植的产出率。

本发明提供一种粉煤灰土壤改良剂，包括：粉煤灰、污泥、活性炭、生物肥、复合营养元素、腐殖酸、生物质、复合发酵菌、原生土，其中各组分的质量份数为：粉煤灰2-15份，污泥20-45份，活性炭1-6份，生物肥15-20份，复合营养元素1-2份，腐殖酸2-5份，生物质15-30份、复合发酵菌5-15份、原生土25-30份，所述粉煤灰可选择高钙粉煤灰，钙含量(以CaO计)＞6％，优选＞10％，粉煤灰平均粒径<12μm，孔隙度＞70％。

所述污泥可选择富含有机质的污泥，养殖废水处理后的污泥、生活污泥、化粪池污泥、城市污水处理厂排放的生物处理剩余污泥等，含水率<50％。

所述活性炭选择粉末活性炭，优选高比表面积的木质粉末活性炭，目数＞200目。

所述生物肥选择商品肥料，包括但不限于氮肥、磷肥、钾肥等一种或多种肥料，或者商品化的生态复合肥，可根据待改良土壤的肥力适当添加和选择。

所述复合营养元素根据土壤成分分析和种植农作物种类的需要适当添加，包括但不限于氮、磷、钾、钙、镁、铜、硒、铁等植物生长所需的营养元素和微量元素。

所述腐殖酸为生物腐殖酸，可选现有技术已知的任何腐殖酸类型，腐殖酸中含有大量有机酸，是盐碱土壤的良好改良剂，腐殖酸可以对矿质元素进行交换、吸附、络合，使其作为良好的肥料增效剂，腐殖酸中含有的矿物质和氨基酸同样可以促进土壤微生物的生长和增殖，腐殖酸与粉煤灰、秸秆等配合使用可以改善土壤的生物、化学和物理性质，土壤的保墒能力增强，提高植物发芽率和作物品质。腐殖酸的加入使土壤变黑，有利于阳光吸收，加速了土壤微生物的吸收，促使好气性的细菌、放线菌、纤维素分解菌的数量增加，提高有机物质的分解和转化，促进营养元素释放，便于作物吸收养分。

所述生物质为农作物秸秆，包括但不限于玉米、小麦、水稻、豆类、薯类等农作物的秸秆、茎、叶等农业生产的废弃残余物，可根据当地气候、季节等选择不同的农作物秸秆，使用时需粉碎并与所述复合发酵菌掺和发酵，经过发酵的生物质可以进一步提高土壤肥力、增强土壤保水性能，并且还可以吸附、固定土壤中的重金属。

所述复合发酵菌包括纤维素分解菌、固氮菌、木质素纤维素酶、白腐菌、黑曲霉、米曲霉、放线菌等成分中的一种或多种。

所述原生土为当地耕作熟土，复合发酵菌配合熟土中的土著微生物强化生物质发酵，发酵菌可以将生物质中的纤维素等难降解物质分解成易于被土著微生物利用的糖、醇等小分子碳源，同时原生的土著微生物和益生菌等利用改良剂中的污泥、营养元素等组分中富含的有机质、营养成分可以进一步增长繁殖，迅速成长为优势菌种，上述优势菌种配合高吸附性的粉煤灰、活性炭等载体进一步固定生长增殖，进一步达到提高土壤肥效，增强农作物生长的作用。

本发明提供的一种粉煤灰土壤改良剂的制备方法包括以下步骤：

(1)按重量份称取粉煤灰2-15份、活性炭1-6份，腐殖酸0-3份，混合均匀备用。

(2)按重量份称取粉碎好的生物质15-30份，采用蒸汽高温加热30min，冷却后与复合发酵菌5-15份混合均匀，反复翻层30min，然后依次加入污泥20-45份、腐殖酸0-2份、生物肥15-20份、原生土25-30份，每加入一种组分需反复混合搅拌10-20min，混合均匀后，发酵72h后备用。

(3)对待改良土壤进行肥力和成分测定，根据测定结果选择适当的复合营养元素进行搭配，将步骤(1)、(2)制备获得的原料与复合营养元素混合均匀，混合过程优选施加磁场强度为0.4～0.8T的磁场进行强磁处理，经过干燥、造粒处理后即可获得本发明的粉煤灰土壤改良剂。

所述粉煤灰选择电厂高钙粉煤灰并经过研磨过筛处理，获得钙含量(以CaO计)＞6％，平均粒径<12μm，孔隙度＞70％的细粉煤灰，使用前施加磁场进行磁化，然后采用超声改性处理。所述磁化过程施加的磁场强度为0.3-0.5T，磁化时间为3-5min，所述超声处理的超声功率为200-260W，处理时间为10-15min。

所述腐殖酸的总质量份数为2-5份，在步骤(1)和(2)中的用量之和应满足上述总质量份数要求，优选将腐殖酸分成两部分。

本发明制备获得的粉煤灰土壤改良剂以及本发明要求保护的改良剂制备方法具有以下优点：

(1)本发明的土壤改良剂可以极大改善贫土肥力，有效提高作物产率和品质。

(2)本发明的土壤改良剂对土壤中的重金属具有良好的固定能力，防止土壤中重金属迁移到地下水和植物中。

(3)本发明的土壤改良剂改善土壤理化性能，改善土壤可耕性，提高土壤保水保墒能力，有助于促进植物的生长、提高作物产量。

(4)本发明的土壤改良剂实现了废物的资源化利用，解决了粉煤灰、污泥、秸秆等多种废物的处理和二次污染的问题，降低处理成本，并能获得一定的经济回报。

(5)本发明对土壤改良剂进行磁化处理，有助于提高粉煤灰、活性炭、腐殖酸等具有吸附性能的原料对微生物和营养成分的固定和吸附，维持土壤肥效保持较长时间，防止营养成分的流失。

(6)本发明的土壤改良剂能广泛应用于改造重黏土、生土、酸性土和盐碱土，弥补其酸、瘦、板、黏的缺陷，改善土壤的可耕性，实现复耕复产，用于贫土则可显著提高土壤肥效，提高作物产量和品质。土壤中掺入本发明的改良剂，可变得疏松，使黏粒减少，砂粒增加，可用于酸、碱性土壤，能有效改变土壤酸碱性、改善土壤的透水透气性、促进了土壤的水、热、电的交换。施人土壤后，一般可使土层温度提高I～2℃，而地温提高对土壤养分的转化、微生物的活动、种子萌芽和作物生长发育都有促进作用，利于作物早熟和丰产，本发明改良剂中的硅酸盐矿物与炭粒具有多孔性，能进一步改善土壤的空隙率和溶液在土壤中的扩散情况，从而调节土壤的含水量，有利于植物正常生长。

具体实施方式

以下通过具体的实施例详述本发明。

实施例1：

(一)粉煤灰土壤改良剂的制备：

本实施例改良剂的制备原料以及质量分数为：粉煤灰15份，污泥20份，活性炭1份，生物肥15份，复合营养元素2份，腐殖酸3份，生物质20份、复合发酵菌2份、原生土 25份，所述粉煤灰选择高钙粉煤灰，钙含量(以CaO计)＞10％，粉煤灰平均粒径10μm，孔隙度80％。

选择燃煤电厂堆存的粉煤灰作为原料，通过研磨、过筛等处理，去除杂质和大颗粒，获得平均粒径为10μm的粉煤灰，关于粉煤灰的钙含量，优选高钙粉煤灰，钙含量应＞10％，含钙量低的粉煤灰可通过添加石灰的方式进行调整。通过研磨可破坏粉煤灰表层结构，将粗的粉煤灰颗粒磨成细小的碎粒。粉碎粗大多孔的玻璃体，解除玻璃颗粒粘结，改善了表面特性；另一方面，粗大玻璃体尤其是多孔和颗粒粘连体的破坏，破坏了玻璃体表面坚固的保护膜，比表面积增大，使反应接触面增加，活化分子增加，粉煤灰早期化学活性提高，增加了粉煤灰的密度和孔隙度，提高粉煤灰的吸附性能，通过研磨和补钙调整获得钙含量＞10％(以CaO 重量分计)，平均粒径约为10μm，孔隙度达到80％的细粉煤灰。

粉煤灰粒径不同对土壤的保水性能具有较大影响，发明人通过研究粉煤灰粒径与土壤保水性能之间的关系发现粉煤灰粒径越小土壤持水能力越强，具体测试方式为：将不同粒径的粉煤灰和同样的土壤按相同比例混合均匀。将处理好的样品放在人工气候箱中，设定参数为温度25℃，湿度30％RH，光强6600Lx，光照12h/d。加入100ml自来水后，分别在第1、3、 5、10、15和20天称重，计算土壤相对含水量。关于粉煤灰粒径对土壤改良剂保水性能的的影响参见表1，通过上述数据可以看出，粉煤灰粒径越小，土壤中相对含水量越高，但过小的粉煤灰粒径会增加研磨成本，综合考虑成本和收益，发明人选择10μm粒径的粉煤灰。

表1不同粒径粉煤灰含水率随时间的变化

选定粉煤灰经过磁化和超声处理后，可以进一步提高粉煤灰的吸附性能，本实施例选择施加0.5T的磁场对粉煤灰磁化处理5min，磁化后粉煤灰采用功率为260w的超声处理15min，处理后粉煤灰作为原料备用。

活性炭优选粉末活性炭，材质可以选择椰壳活性炭、木块活性炭、果壳活性炭等，活性炭粒径以＞200目为佳。本实施例选择300目的椰壳活性炭，污泥选择化粪池污泥，需经晾晒风干至含水率<50％。

本发明的腐殖酸可选现有技术已知的任何腐殖酸类型，在改良剂制备时优选将腐殖酸分为两部分，一部分先将腐殖酸与吸附剂粉煤灰和活性炭混合，这样的目的在于增加吸附剂的吸附性能，实现吸附剂的协同增效；另一部分在生物质发酵过程中加入，可以起到促进微生物繁殖、促进营养元素络合吸附，改善生物质发酵产物表面结构并实现微生物固定、营养元素的吸附、交换等作用。

将上述步骤制备获得的粉煤灰原料、活性炭原料和腐殖酸原料混合，具体来说按重量份称取粉煤灰15份、活性炭1份，腐殖酸1份，将上述原料混合搅拌均匀备用，称为组分A。

本实施例的生物肥可以根据待改良土壤的肥力和作物种类选择，本实施例具体选择具有普适性的氮磷复合肥。

本实施例复合营养元素根据土壤成分分析和种植农作物种类的需要适当添加，含有的复合营养元素种类包括镁、铜、硒、铁、锰、锌、硼七种，以上各元素的掺杂重量比例为1∶0.5∶0.1∶1∶0.7∶1∶0.5。

本实施例选择的生物质为水稻和玉米秸秆，首先将其粉碎，过40目筛，通入高温蒸汽加热30mim后，冷却备用。

本实施例采用的原生土选择高产肥沃的稻田熟土，经过初步粗筛，去除石块、根茎等杂质后备用。

本实施例的复合发酵菌组成为固氮菌、木质素纤维素酶、白腐菌、黑曲霉，比例为1∶ 1∶1∶1。发酵时将20份生物质粉末铺设成5cm厚薄层，喷洒复合发酵菌剂，继续铺设生物质粉末，然后喷洒复合发酵菌剂，依次重复进行，直至所有生物质粉末堆叠放置完毕，静止24h后，反复翻层30min将20份生物质和2份复合发酵菌混合均匀，然后依次加入污泥 20份、剩余腐殖酸2份、生物肥15份、原生土25份，每加入一种组分需反复混合搅拌20min，混合均匀后，发酵72h后备用，获得组分B。

将组分A和组分B与2份复合营养元素在容器中混合均匀，并施加磁场强度为0.4T的磁场进行强磁处理10min，然后进行干燥和造粒，即可获得实施例1的粉煤灰土壤改良剂。

(二)土壤改良剂在作物种植中的应用试验

将实施例1的土壤改良剂用于低产稻田土中，具体用量为每100kg土中施加土壤改良剂 1kg。

试验采用桶栽种植的方法模拟大田水稻生长状况，整个试验过程在防雨篷内进行。试验桶共15个，均为内径60cm，高70cm的PVC桶。试验桶底部填入10cm的沙石滤层，再将掺杂了土壤改良剂的土壤进行分层填制，试验桶上部留5cm距离作保留水层，各试验桶外部裹一层土工布用作隔热处理，并在试验桶四周绕一圈塑料水管以保证试验桶内土温不会有过大的变化。

水稻采用节水灌溉的灌溉模式，在水稻移栽后至返青期，试验桶中始终保持2.5～5.0cm 的薄水层，此后水稻的其他生育阶段除了生产性要求(例如，施肥、打药、除草等)外，试验桶内不建立灌溉水层，试验施肥与当地农民施肥习惯相同，采用的传统化肥(尿素和复合肥)。其他各项桶栽农艺措施同大田。

水稻收割后进行取样测产，取2-3穴以调查穗粒数、结实率，并测量千粒重。测定水稻的理论产量和样方产量。产量：根据试验桶内的穴数，计算每平方米穴数；计算每穴的穗数，推算每亩有效的穗数。理论产量计算公式：理论产量(kg/hm2)＝15×有效的穗数(穗/亩)×每穗实粒数(粒/穗)×千粒重(g)×10-⁶，样方产量按照各试验桶单打单收，分别装袋，做好标签，晒干后测定重量。对照组设置两组分为d1、d2，试验装置和方法与上述试验相同，桶内填充土壤分别为低产稻田土(可选锈水田、冷浸田、烂泥田中的任一种土壤)和肥沃的高产稻田肥土(与制备改良剂时掺杂的熟土相同)。

实施例1还针对施加土壤改良剂后的土壤肥力进行了的测定，具体测定方式为：水稻移栽前、分蘖期、乳熟期和水稻收割后各采集一次土样，每次利用土钻从每个试验桶内随机采集两钻土样(0-20cm)，并将这两钻土样充分混合待测。将土样被储存在-4℃以下，在限定时间内用于测定部分土壤物化指标。其中土壤理化指标为土壤含水率(烘干法)、土壤水稳性团聚体(湿筛法)、土壤有效磷(碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法)、土壤速效钾(乙酸铵-火焰光度计法)。

实施例2：

实施例2的改良剂制备方法和作物种植的应用试验与实施例1相同，实施例2改良剂的组成为：粉煤灰20份，污泥25份，活性炭2份，生物肥25份，复合营养元素1份，腐殖酸3份，生物质30份、复合发酵菌3份、原生土35份，所述粉煤灰钙含量(以CaO计)＞20％，粉煤灰平均粒径5μm，孔隙度85％。

实施例3：

实施例3的改良剂制备方法和作物种植的应用试验与实施例1相同，实施例3改良剂的组成为：粉煤灰30份，污泥20份，活性炭3份，生物肥20份，复合营养元素3份，腐殖酸3份，生物质35份、复合发酵菌6份、原生土35份，所述粉煤灰钙含量(以CaO计)＞15％，粉煤灰平均粒径10μm，孔隙度75％。

实施例4：

实施例4土壤改良剂的组成与实施例1相同，仅在制备方法上存在区别，实施例4省略了实施例1改良剂最后的强磁处理步骤。其余方法和步骤与实施例1相同。

实施例5：

实施例5土壤改良剂的组成与实施例1相同，在制备方法上存在区别，实施例5延长了粉煤灰的磁化处理时间至15min，省略了实施例1改良剂最后的强磁处理步骤。其余方法和步骤与实施例1相同。

实施例6：

实施例6的土壤改良剂的组成和配比与实施例1相同，但腐殖酸的投加方式不同，实施例6在制备组分A时不投加腐殖酸，腐殖酸的投加不分步使用，而是全部用于组分B的制备。

实施例7：

实施例7的土壤改良剂的组成和配比与实施例1相同，但腐殖酸的投加方式不同，实施例6将腐殖酸全部用于制备组分A，组分B的制备过程不使用腐殖酸。

测量并计算上述实施例1-3，对照组d1、d2，实施例4-7的理论产量和样方产量，试验结果见表2。

表2水稻种植的理论产量

从表2数据可以看出，施加本发明改良剂的低产稻田土(实施例1-7)相比于未施加改良剂的低产稻田土(d1)可以增产13.0％-20.7％，理论产量接近甚至超过了高产稻田土(d2)，从上述实施效果可以看出，改良剂能大大提高作物产量。

进一步的可以看出，本发明土壤改良剂的最后的强磁处理对改良剂的肥力也产生了显著的影响，实施例1相比于实施例4和5的理论产量提高了5.95％、5.51％，发明人发现虽然粉煤灰经过磁化处理后吸附性能会改善，但磁化时间和磁化强度的进一步增加并不会对吸附性能有更大的提高，从实施例4与实施例5的结果看，延长粉煤灰磁化处理时间导致的作物产量提高程度有限，实施例5仅比实施例4提高了23kg，发明人认为最后的磁化处理可能对改良剂组分的表面活性产生了显著影响，粉煤灰与本发明中改良剂组分活性炭、腐殖酸以及生物质发酵后的产物混合后再经过进一步磁化处理会显著改善改良剂的理化性能，进一步影响了组分表面之间多种官能团之间的络合、吸附和键合，提高了组分的活性，对改良剂产生了更深的影响，在应用于土壤改良时会显著提高作物产量和品质。虽然发明人对其作用的机理并不完全清楚，但试验结果表明了强磁处理显著提升了作物的产量。

除此之外，发明人还发现腐殖酸投加方式对作物的产量也有较大影响，从试验结果看，实施例1、实施例6和7，腐殖酸总用量相同，但腐殖酸的投加方式不同，实施例1比实施例6和7的作物产量高出了3.68％、4.48％，而且应用于组分B的制备时带来的提升更好，这可能于生物质发酵过程腐殖酸对生物质发酵带来的影响更明显有关。

对于施加改良剂后土壤的理化指标和生物指标，参见表3。从表3的土壤含水率变化来看，实施例1-7施加改良剂的土壤与d1的土壤在水稻移栽前含水率并无太大差别，实施例1施加改良剂的土壤含水率高于实施例4-7，说明改良剂强磁处理步骤和腐殖酸分步投加对土壤持水性能存在影响。实施例1-7与d1在分蘖期、乳熟期、收割后的土壤含水率差距逐渐增大，这说明施加本发明的改良剂增加了土壤保水性能和持续时间，实施例1与实施例4-7相比土壤含水率保持在更高的水平，这也说明实施例1中的强磁处理步骤和腐殖酸分步投加步骤可以使土壤含水率处于较高的水平，改善了土壤的保水性能。

从表4的结果可以看出，土壤水稳性团聚体含量随着土壤粒径的减小而增加，且团聚体含量的分布以土壤水稳性微团聚体为主(<0.25mm)，施加改良剂的土壤微团聚体含量明显高于d1，与d2相当，土壤团聚体是土壤物理结构的基本单位，其含量主要用于表示土壤的稳定性结构、土壤养分的循环与运移以及土壤的抗蚀能力等，而粉煤灰改良剂对土壤水稳性团聚体的分布状况及其结构稳定性有明显的调节作用，进而有助于提高土壤的抗蚀能力。可能是粉煤灰改良剂中丰富的微生物含量，增加了土壤中微生物的数量和活性，进而促使土壤中有机质的分解，对土壤微团聚体的相对含量产生增加的效果。

从表5的试验结果看，土壤有效磷在水稻种植的不同时期表现出先降后增再降的特征，这与水稻生长周期内肥料的使用相关，但在施肥情况相同的条件下，实施例1-7中土壤有效磷含量均显著高于d1，实施例1的中有效磷在各个阶段的含量也均高于实施例4-7。

从表6的试验结果看，水稻在移栽前和收割后及其不同生育阶段，土壤中速效钾含量随着水稻的生长阶段，呈现为先增后减的变化趋势，施加本发明改良剂的土壤和未施加改良剂的土壤相比有效钾含量在各个阶段均存在明显的差异，对改良剂进行强磁处理和分步添加腐殖酸均可以提高土壤中速效钾的含量。

从上述试验结果和土壤理化性能来看，经过本发明改良剂改良后的低产稻田土显著提高了作物种植的产量和收益，土壤的理化指标也有了显著改善，本发明的改良剂可以明显提高土壤含水率、土壤有效磷和速效钾的含量，调节土壤水稳性团聚体的分布结构，改善土壤的通气度、田间持水保水能力、基本物理结构的稳定性等，改良剂中的有益微生物菌落催化土壤中的生化反应，导致土壤孔隙度和通气度的增加，进而改善了土壤理化性能，提高土壤肥力。

本发明的土壤改良剂除用于上述实施例的土质改良外，还可用于污染土壤的修复，采矿区复垦复耕等领域，上述实施例仅用于说明本发明的土壤改良剂，并不对其使用范围进行限制。

表3土壤含水率指标

表4土壤水稳性团聚体相对含量的分布

表5土壤有效磷成分

表6土壤速效钾成分

Claims (10)

1.一种粉煤灰土壤改良剂，包括以下组分：粉煤灰、污泥、活性炭、生物肥、复合营养元素、腐殖酸、生物质、复合发酵菌、原生土，其中各组分的质量份数为：粉煤灰2-15份，污泥20-45份，活性炭1-6份，生物肥15-20份，复合营养元素1-2份，腐殖酸2-5份，生物质15-30份、复合发酵菌5-15份、原生土25-30份。

2.如权利要求1所述的土壤改良剂，其中粉煤灰可选择高钙粉煤灰，钙含量(以CaO计)＞6％，优选＞10％，粉煤灰平均粒径＜12μm，孔隙度＞70％。

3.如权利要求1所述的土壤改良剂，所述污泥可选择富含有机质的污泥，含水率＜50％。

4.如权利要求1所述的土壤改良剂，所述活性炭选择粉末活性炭，目数＞200目。

5.如权利要求1所述的土壤改良剂，所述生物肥选择商品肥料，包括但不限于氮肥、磷肥、钾肥等一种或多种肥料，或者商品化的生态复合肥，可根据待改良土壤的肥力适当添加和选择。

6.如权利要求1所述的土壤改良剂，所述复合营养元素根据土壤成分分析和种植农作物种类的需要适当添加，包括但不限于氮、磷、钾、钙、镁、铜、硒、铁等植物生长所需的营养元素和微量元素。

7.如权利要求1所述的土壤改良剂，所述生物质为农作物秸秆，包括但不限于玉米、小麦、水稻、豆类、薯类等农作物的秸秆、茎、叶等农业生产的废弃残余物。

8.如权利要求1所述的土壤改良剂，所述复合发酵菌包括纤维素分解菌、固氮菌、木质素纤维素酶、白腐菌、黑曲霉、米曲霉、放线菌等成分中的一种或多种。

9.如权利要求1-8任一项所述土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份称取粉煤灰2-15份、活性炭1-6份，腐殖酸0-3份，混合均匀备用。

(2)按重量份称取粉碎好的生物质15-30份，采用蒸汽高温加热30min，冷却后与复合发酵菌5-15份混合均匀，反复翻层30min，然后依次加入污泥20-45份、腐殖酸0-2份、生物肥15-20份、原生土25-30份，每加入一种组分需反复混合搅拌10-20min，混合均匀后，发酵72h后备用。

(3)将步骤(1)、(2)制备获得的原料与复合营养元素混合均匀，混合结束后经干燥、造粒即可获得所述粉煤灰土壤改良剂。

10.如权利要求9所述制备方法，其中所述步骤(3)混合过程中施加磁场强度为0.4～0.8T的磁场进行强磁处理。