CN115073243A - 一种水热炭基土壤改良剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents

一种水热炭基土壤改良剂及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

一种水热炭基土壤改良剂及其制备方法和使用方法，它涉及一种土壤改良剂及其制备方法和使用方法。本发明的目的是要解决现有不存在预防土壤盐碱化的改良剂。一种水热炭基土壤改良剂由水热炭粉、粉状有机肥和复合微生物菌剂制成，复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和棕色固氮菌复合而成。制备方法：一、称量；二、造粒，得到水热炭基土壤改良剂。使用方法：按照100kg/亩～300kg/亩施加，改良处理30d～45d。优点：水热炭的孔隙度大、有机肥的吸附缓冲的特点能够明显改善土壤的理化性质，改善土壤的持水能力，减少水分蒸发，降低含盐量，进而避免土壤盐碱化。本发明主要用于制备水热炭基土壤改良剂。

Description

一种水热炭基土壤改良剂及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及一种土壤改良剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
随着肥料和农药的大量使用，大量耕地土壤出现板结情况，使土壤的持水能力降低，导致水分大量蒸发，进而使土壤的含盐量大大提升，形成盐碱地，致使农作物产量严重下降，且可使用耕地面积也这个正在快速较少。为了恢复耕地，现有出现多种多样盐碱地改良方法，如中国已公开专利《一种改良苏打盐碱地水田的泡田期灌排水方法》(授权公告号：CN105144893B)中，利用灌排方法将土壤中的盐碱成分通过水洗出，该方法不仅会浪费大量的水，形成大量含盐废水，造成环境的二次污染。
出于人们认知的问题，大都是“得病治病”，其实预防才是最佳的上策，但是现有不存在预防土壤盐碱化的改良剂。
发明内容
本发明的目的是要解决现有不存在预防土壤盐碱化的改良剂，而提供一种水热炭基土壤改良剂及其制备方法和使用方法。
一种水热炭基土壤改良剂按重量份数由80～120份水热炭粉、15～25份粉状有机肥和复合微生物菌剂制成，所述水热炭基土壤改良剂中活菌数为1.0×1010CFU/g～2.0×1010CFU/g；所述复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和棕色固氮菌复合而成。
一种水热炭基土壤改良剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、称量：按照重量份数称取80～120份水热炭粉和15～25份粉状有机肥；
二、造粒：将水热炭粉、粉状有机肥和复合微生物菌剂进行混合，然后置于造粒机中造粒，得到水热炭基土壤改良剂；所述水热炭基土壤改良剂中活菌数为1.0×107CFU/g～2.0×107CFU/g；所述复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和棕色固氮菌复合而成。
一种水热炭基土壤改良剂的使用方法，具体是按以下步骤施加的：先对待改良土壤进行旋耕，并按照100kg/亩～300kg/亩的施加量将水热炭基土壤改良剂均匀撒在待改良土壤中，经过30d～45d的改良处理，即完成土壤改良。
本发明优点：
一、本发明水热炭基土壤改良剂中以水热炭粉作为土壤改良剂基质，水热炭粉具有良好的土壤调节剂潜力，水热炭化产物具有pH值较低、离子含量较低、有机质含量较高的特点，尤其适用于改良苏打盐碱地，添加的有机肥不仅能够通过有机质、腐殖质等提高土壤养分，由于水热炭的孔隙度大、有机肥的吸附缓冲的特点能够明显改善土壤的理化性质，改善土壤的持水能力，减少水分蒸发，降低含盐量，进而避免土壤盐碱化。
二、本发明水热炭基土壤改良剂中添加粉状有机肥和复合微生物菌，复合微生物菌可以补充盐碱化土地中脆弱的微生物菌群结构，而水热炭粉的孔隙结构与有机肥的营养物质为复合微生物菌提供了良好的栖息环境，促进微生物繁殖，利用微生物的活动和消化作用，降低土壤的盐碱性，避免土壤板结。
三、本发明水热炭基土壤改良剂可以改善土壤理化结构，促进团粒结构形成，增加保水性透气性，补充作物所需营养物质，提高土壤肥力，防止土壤盐碱化和有机质退化，有效避免土壤盐碱化，有助于黑土地高标准农田建设。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种水热炭基土壤改良剂，它按重量份数由80～120份水热炭粉、15～25份粉状有机肥和复合微生物菌剂制成，所述水热炭基土壤改良剂中活菌数为1.0×107CFU/g～2.0×107CFU/g；所述复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和棕色固氮菌复合而成。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述水热炭粉的具体制备过程如下：
①、粉碎混合：以废弃玉米秸秆和木耳菌糠为原料，将废弃玉米秸秆与木耳菌糠分别进行预处理通风烘干，并去除杂物，然后用粉碎机进行混合粉碎，粒径小于30mm，得到玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末；所述废弃玉米秸秆与木耳菌糠的质量比为3:(1～1.5)；
②、水热：将玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末置于水热反应釜，加入蒸馏水，先搅拌混匀，然后在温度为180～230℃，反应釜内压力小于22MPa，反应时间为240min～300min，通过固液分离装置去除水相，得到固态水热炭；所述玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末与蒸馏水的质量比为1:(10～25)；
③、干燥：在温度为100～105℃下干燥去除固态水热炭中多余水分，得到水热炭，通过研磨机研磨，得到水热炭粉。
其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述粉状有机肥的制备过程如下：对畜禽粪便进行厌氧发酵处理，得到有机肥，经过烘干和粉碎，得到粉状有机肥；所述粉状有机肥的细度为60～80目。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述复合微生物菌剂中枯草芽孢杆菌与解淀粉芽孢杆菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)，枯草芽孢杆菌与地衣芽孢杆菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)，枯草芽孢杆菌与棕色固氮菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述枯草芽孢杆菌的保藏编号为CICC20037；所述解淀粉芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 15732；所述地衣芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 16909；所述棕色固氮菌的保藏编号为ACCC10087。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式是一种水热炭基土壤改良剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、称量：按照重量份数称取80～120份水热炭粉和15～25份粉状有机肥；
二、造粒：将水热炭粉、粉状有机肥和复合微生物菌剂进行混合，然后置于造粒机中造粒，得到水热炭基土壤改良剂；所述水热炭基土壤改良剂中活菌数为1.0×107CFU/g～2.0×107CFU/g；所述复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和褐色固氮菌复合而成。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六的不同点是：步骤一中所述水热炭粉的具体制备过程如下：
①、粉碎混合：以废弃玉米秸秆和木耳菌糠为原料，将废弃玉米秸秆与木耳菌糠分别进行预处理通风烘干，并去除杂物，然后用粉碎机进行混合粉碎，粒径小于30mm，得到玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末；所述废弃玉米秸秆与木耳菌糠的质量比为3:(1～1.5)；
②、水热：将玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末置于水热反应釜，加入蒸馏水，先搅拌混匀，然后在温度为180～230℃，反应釜内压力小于22MPa，反应时间为240min～300min，通过固液分离装置去除水相，得到固态水热炭；所述玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末与蒸馏水的质量比为1:(10～25)；
③、干燥：在温度为100～105℃下干燥去除固态水热炭中多余水分，得到水热炭，通过研磨机研磨，得到水热炭粉。
其他与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七之一不同点是：步骤一中所述粉状有机肥的制备过程如下：对畜禽粪便进行厌氧发酵处理，得到有机肥，经过烘干和粉碎，得到粉状有机肥；所述粉状有机肥的细度为60～80目。其他与具体实施方式六或七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同点是：步骤二中所述复合微生物菌剂中枯草芽孢杆菌与解淀粉芽孢杆菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)，枯草芽孢杆菌与地衣芽孢杆菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)，枯草芽孢杆菌与褐色固氮菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)；所述枯草芽孢杆菌的保藏编号为CICC20037；所述解淀粉芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 15732；所述地衣芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 16909；所述棕色固氮菌的保藏编号为ACCC10087。。其他与具体实施方式六至八相同。
具体实施方式十：本实施方式是一种水热炭基土壤改良剂的使用方法，具体是按以下步骤施加的：先对待改良土壤进行旋耕，并按照100kg/亩～300kg/亩的施加量将水热炭基土壤改良剂均匀撒在待改良土壤中，经过30d～45d的改良处理，即完成土壤改良。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
采用下述试验验证本发明效果：
实施例1：一种水热炭基土壤改良剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
一、称量：按照重量份数称取100份水热炭粉和20份粉状有机肥；
二、造粒：将水热炭粉、粉状有机肥和复合微生物菌剂进行混合，然后置于造粒机中造粒，得到水热炭基土壤改良剂；所述水热炭基土壤改良剂中活菌数约为1.5×107CFU/g；所述复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和褐色固氮菌复合而成，且所述复合微生物菌剂中枯草芽孢杆菌与解淀粉芽孢杆菌的活菌数量比约为2:1，枯草芽孢杆菌与地衣芽孢杆菌的活菌数量比约为2:1，枯草芽孢杆菌与棕色固氮菌的活菌数量比约为2:1；所述枯草芽孢杆菌的保藏编号为CICC20037；所述解淀粉芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC15732；所述地衣芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 16909；所述棕色固氮菌的保藏编号为ACCC10087。
本实施例步骤一中所述水热炭粉的具体制备过程如下：
①、粉碎混合：以废弃玉米秸秆和木耳菌糠为原料，将废弃玉米秸秆与木耳菌糠分别进行预处理通风烘干，并去除杂物，然后用粉碎机进行混合粉碎，粒径小于30mm，得到玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末；所述废弃玉米秸秆与木耳菌糠的质量比为3:1.2；
②、水热：将玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末置于水热反应釜，加入蒸馏水，先搅拌混匀，然后在温度为200℃，反应釜内压力小于22MPa，反应时间为270min，通过固液分离装置去除水相，得到固态水热炭；所述玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末与蒸馏水的质量比为1:15；
③、干燥：在温度为105℃下干燥去除固态水热炭中多余水分，得到水热炭，通过研磨机研磨，得到水热炭粉。
本实施例步骤一中所述粉状有机肥的制备过程如下：对畜禽粪便进行厌氧发酵处理，得到有机肥，经过烘干和粉碎，得到粉状有机肥；所述粉状有机肥的细度约为70目。
实施例2：一种水热炭基土壤改良剂的使用方法，具体是按以下步骤施加的：先对待改良土壤进行旋耕，并按照200kg/亩的施加量将水热炭基土壤改良剂均匀撒在待改良土壤中，经过40d的改良处理，即完成土壤改良；所述水热炭基土壤改良剂由实施例1制备。
实施例3：本实施例与实施例2的不同点是：按照180kg/亩的施加量将水热炭基土壤改良剂均匀撒在待改良土壤中。其他实施例2相同。
实施例4：本实施例与实施例2的不同点是：按照250kg/亩的施加量将水热炭基土壤改良剂均匀撒在待改良土壤中。其他实施例2相同。
分别对待改良土壤处理前后处理后进行采样，并测量土壤相关指标，记录表1中。
表1
土壤指标 对照组CK 实施例2 实施例3 实施例4
孔隙度％ 53.1 64.5 62.9 68.3
有机质g/kg 8.7 14.2 14.1 16.4
有机碳g/kg 5.06 8.25 8.18 9.50
pH 7.72 6.91 7.13 6.86
全氮g/kg 0.75 1.27 1.07 1.45
有效磷mg/kg 5.4 12.6 10.4 13.3
速效钾mg/kg 54.73 109.60 94.22 126.64
通过表1可知，采用本发明水热炭基土壤改良剂，按照200kg/亩的施加量将水热炭基土壤改良剂均匀撒在待改良土壤中，经过40d的改良处理，土壤的孔隙度提高了21.5％，有机质含量提高了63.2％，有机碳含量提高了63.0％，土壤的pH由7.72下降到6.91，全氮含量提高了69.3％；有效磷含量提高了133.3％，速效钾含量提高了100.3％。

Claims (10)

1.一种水热炭基土壤改良剂，其特征在于水热炭基土壤改良剂按重量份数由80～120份水热炭粉、15～25份粉状有机肥和复合微生物菌剂制成，所述水热炭基土壤改良剂中活菌数为1.0×107CFU/g～2.0×107CFU/g；所述复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和棕色固氮菌复合而成。
2.根据权利要求1所述的一种水热炭基土壤改良剂，其特征在于所述水热炭粉的具体制备过程如下：
①、粉碎混合：以废弃玉米秸秆和木耳菌糠为原料，将废弃玉米秸秆与木耳菌糠分别进行预处理通风烘干，并去除杂物，然后用粉碎机进行混合粉碎，粒径小于30mm，得到玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末；所述废弃玉米秸秆与木耳菌糠的质量比为3:(1～1.5)；
②、水热：将玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末置于水热反应釜，加入蒸馏水，先搅拌混匀，然后在温度为180～230℃，反应釜内压力小于22MPa，反应时间为240min～300min，通过固液分离装置去除水相，得到固态水热炭；所述玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末与蒸馏水的质量比为1:(10～25)；
③、干燥：在温度为100～105℃下干燥去除固态水热炭中多余水分，得到水热炭，通过研磨机研磨，得到水热炭粉。
3.根据权利要求2所述的一种水热炭基土壤改良剂，其特征在于所述粉状有机肥的制备过程如下：对畜禽粪便进行厌氧发酵处理，得到有机肥，经过烘干和粉碎，得到粉状有机肥；所述粉状有机肥的细度为60～80目。
4.根据权利要求3所述的一种水热炭基土壤改良剂，其特征在于所述复合微生物菌剂中枯草芽孢杆菌与解淀粉芽孢杆菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)，枯草芽孢杆菌与地衣芽孢杆菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)，枯草芽孢杆菌与棕色固氮菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)。
5.根据权利要求4所述的一种水热炭基土壤改良剂，其特征在于所述枯草芽孢杆菌的保藏编号为CICC20037；所述解淀粉芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 15732；所述地衣芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 16909；所述棕色固氮菌的保藏编号为ACCC10087。
6.如权利要求1所述一种水热炭基土壤改良剂的制备方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：
一、称量：按照重量份数称取80～120份水热炭粉和15～25份粉状有机肥；
二、造粒：将水热炭粉、粉状有机肥和复合微生物菌剂进行混合，然后置于造粒机中造粒，得到水热炭基土壤改良剂；所述水热炭基土壤改良剂中活菌数为1.0×107CFU/g～2.0×107CFU/g；所述复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和褐色固氮菌复合而成。
7.根据权利要求6所述的一种水热炭基土壤改良剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述水热炭粉的具体制备过程如下：
①、粉碎混合：以废弃玉米秸秆和木耳菌糠为原料，将废弃玉米秸秆与木耳菌糠分别进行预处理通风烘干，并去除杂物，然后用粉碎机进行混合粉碎，粒径小于30mm，得到玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末；所述废弃玉米秸秆与木耳菌糠的质量比为3:(1～1.5)；
②、水热：将玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末置于水热反应釜，加入蒸馏水，先搅拌混匀，然后在温度为180～230℃，反应釜内压力小于22MPa，反应时间为240min～300min，通过固液分离装置去除水相，得到固态水热炭；所述玉米秸秆/木耳菌糠混合粉末与蒸馏水的质量比为1:(10～25)；
③、干燥：在温度为100～105℃下干燥去除固态水热炭中多余水分，得到水热炭，通过研磨机研磨，得到水热炭粉。
8.根据权利要求7所述的一种水热炭基土壤改良剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述粉状有机肥的制备过程如下：对畜禽粪便进行厌氧发酵处理，得到有机肥，经过烘干和粉碎，得到粉状有机肥；所述粉状有机肥的细度为60～80目。
9.根据权利要求8所述的一种水热炭基土壤改良剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述复合微生物菌剂中枯草芽孢杆菌与解淀粉芽孢杆菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)，枯草芽孢杆菌与地衣芽孢杆菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)，枯草芽孢杆菌与褐色固氮菌的活菌数量比为2:(0.5～1.5)；所述枯草芽孢杆菌的保藏编号为CICC20037；所述解淀粉芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 15732；所述地衣芽孢杆菌的保藏编号为CGMCC 16909；所述棕色固氮菌的保藏编号为ACCC10087。
10.如权利要求1所述一种水热炭基土壤改良剂的使用方法，其特征在于它是按以下步骤施加的：先对待改良土壤进行旋耕，并按照100kg/亩～300kg/亩的施加量将水热炭基土壤改良剂均匀撒在待改良土壤中，经过30d～45d的改良处理，即完成土壤改良。
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