CN116355618A - 一种土壤改良剂及其制备方法和在改良酸性土壤中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤改良剂及其制备方法和在改良酸性土壤中的应用，属于土壤改良技术领域；包括第一试剂和第二试剂，所述第一试剂包括生石灰和活性炭；所述第二试剂包括如下重量份组分：30‑40份动物粪便、25‑35份生物炭、50‑60份草木灰、3‑5份微生物菌剂、20‑30份泥炭和35‑50份改性凹凸棒粉；所述第二试剂的制备方法包括如下步骤：S1将所述动物粪便、生物炭、草木灰和微生物菌剂充分混合，并在45‑60℃下发酵40‑45天，得到发酵料；S2将所述发酵料、泥炭和改性凹凸棒粉混合均匀，并粉碎至粒径为80‑100目，即得所述第二试剂；本发明中土壤改良剂能够有效改良强酸性土壤，同时促进小麦生长。

Description

一种土壤改良剂及其制备方法和在改良酸性土壤中的应用

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体是一种土壤改良剂及其制备方法和在改良酸性土壤中的应用。

背景技术

小麦是小麦属植物的统称，是一种在世界各地广泛种植的谷类作物，小麦的颖果是人类的主食之一，磨成面粉后可制作面包、馒头、饼干、面条等食物，发酵后可制成啤酒、酒精、白酒(如伏特加)，或生物质燃料。小麦在种植时对土壤酸碱度要求很高，要求土壤的pH为6.2-7.5。

我国小麦栽培遍及全国，主要有：西南麦区、长江中下游麦区、黄淮海麦区和西北麦区等；然而我国南方地区多雨，降水量大大超过蒸发量，土壤及其母质的淋溶作用非常强烈，土壤溶液中的盐基离子被大量淋失，导致土壤反应大多呈酸性(pH5.0～6.5)至强酸性(pH小于5)，而强酸性土壤会加重活性铝对植物的毒害作用、进一步导致盐基离子的亏缺，从而降低土壤的阳离子交换量(CEC)和盐基饱和度(BS)，进而造成土壤肥力的退化；因此，我国南方土壤多不适合种植小麦，在种植小麦之前，需进行相应改良。

现有技术中，常采用施加生石灰或者熟石灰的方法改良酸性土壤，石灰反应迅速，作用强烈，但后效较短，同时单纯使用石灰不易保持土壤肥力，易导致农作物生长不良，且长期使用导致土壤板结、营养流失等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种土壤改良剂及其制备方法和在改良酸性土壤中的应用，以至少达到改良强酸性土壤、促进小麦生长的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种土壤改良剂，包括第一试剂和第二试剂，所述第一试剂包括生石灰和活性炭；所述第二试剂包括如下重量份组分：30-40份动物粪便、25-35份生物炭、50-60份草木灰、3-5份微生物菌剂、20-30份泥炭和35-50份改性凹凸棒粉。

上述方案中，第一试剂中的生石灰能够对酸性土壤进行初步改良，以快速实现改善pH的目的，通过将活性炭和生石灰混合后，能够使部分生石灰位于活性炭的空隙中，通过活性炭包裹作用，能够使生石灰在释放热量时，对热量进行包裹，减慢热量的释放，进而提高生石灰对于病菌的去除能力；同时通过活性炭的作用，还能够发挥对重金属的吸附作用；因生石灰长期使用，会造成土壤中有机质快速分解流失、腐殖质减少、微量元素被土壤固定以及养分流失，同时造成土壤板结，因此，仅通过第一试剂难以实现对土壤改良的作用；在第一试剂的基础上，施加第二试剂，能够进一步对土壤进行改良，包括进一步改善pH，提高土壤的营养、保水保肥能力等。具体的，在动物粪便、生物炭、草木灰以及微生物菌剂的作用下，能够制得发酵肥料，其含有多种培养基和微量元素、有益菌、有机质及植物所需要的酶等营养物质，能够改善土壤本身或者因加入生石灰而导致的土壤贫瘠、营养不良等问题，还能够补充有益菌剂，克服生石灰作用时将部分有益菌杀灭的缺陷；在此基础上，虽然活性炭具有输送多孔的性质，但是因其加入量需适量，加入过多，会因其极易吸收太阳光，导致土壤温度升高，进而对小麦的根系(小麦根系生长的最适温度为16—20℃，超过28℃则受到抑制)生长产生不良影响，而在活性炭量少的情况下，难以改善土壤保水保肥以及抗板结能力；在此基础上，加入泥炭土，因泥炭土含有充足的养分和丰富的腐殖质，可为小麦生长提供充足的养分，通过其与发酵肥料的共同作用，能够进一步增强土壤的营养，此外，其具有很强的保水保肥能力，能够保持土壤的湿润度以及延长肥效。然而，加入泥炭土后，会进一步导致土壤板结，从而对小麦的生长产生不良影响，在此基础上，加入改性凹凸棒粉，其富含植物生长发育所需的Na、Ca、Fe、Al等各种中微量元素，能够弥补土壤自身的养分短板，有效提升农作物品质和产量；同时，其具有独特棒状晶体结构，能够扰乱高度聚集的土壤结构，有效改善因加入生石灰、泥炭土等导致的土壤板结问题；此外，其具有良好的保水保肥性，以及对土壤养分的长期吸附和对养分流失的阻滞，使得凹凸棒石缓释肥料在下茬作物上表现出明显的增产现象。进一步的，通过发酵肥料、泥炭土和凹凸棒粉的共同作用，能够克服活性炭吸收辐射后导致土壤温度升高的缺陷，同时在发酵肥料、泥炭土、凹凸棒粉和活性炭的共同作用，能够在土壤上形成保温层，有效抵挡热辐射，避免温度上升过高，导致土壤温度过高，以对小麦根系产生不良影响，同时，保温作用还能够降低温差变化，促进小麦生长。

优选的，所述第二试剂包括如下重量份组分：32-38份动物粪便、26-30份生物炭、55-59份草木灰、3.2-4份微生物菌剂、22-27份泥炭和40-45份改性凹凸棒粉。

优选的，所述改性凹凸棒粉的制备方法如下：将天然凹凸棒石粘土粉碎，其后加水并搅拌，待搅拌充分后过滤，得到滤渣，其后将所述滤渣在850℃～1000℃的马弗炉中焙烧2～3h，冷却后研磨至粒径为80-100目，即得所述改性凹凸棒粉。

上述方案中，通过对凹凸棒粉进行改性，能够进一步提高其保水保肥透气性，同时进一步提高抗板结性能，以及对土壤的修复性能。

优选的，所述生石灰和活性炭的质量比为50：4-7。

此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种土壤改良剂的制备方法，其中，所述第二试剂的制备方法包括如下步骤：

S1将所述动物粪便、生物炭、草木灰和微生物菌剂充分混合，并在45-60℃下发酵40-45天，得到发酵肥料；

S2将所述发酵肥料、泥炭和改性凹凸棒粉混合均匀，并粉碎至粒径为80-100目，即得所述第二试剂。

优选的，所述微生物菌剂包括地衣芽孢杆菌、酵母菌和巨大芽孢杆菌。

此外，为实现上述目的，本发明化提供了一种土壤改良剂在改良酸性土壤中的应用。

优选的，所述土壤改良剂改良土壤的方法为：在播种小麦前的2-3个月，将待改良的麦田土壤深耕至距地面40-45cm，其后将第一试剂均匀施加在翻耕后的土壤中，并混合均匀；7-10天后，向翻耕户的土壤中均匀施加第二试剂，并混合均匀，其后将耕层与地面耙至齐平；

其中，当5.5≤pH＜6时，第一试剂的施加量为20-30kg/亩；第二试剂的施加量为160-200kg/亩；当4.5≤pH＜5.5时，第一试剂的施加量为30-55kg/亩；第二试剂的施加量为230-300kg/亩；当4≤pH＜4.5时，第一试剂的施加量为50-75kg/亩；第二试剂的施加量为350-400kg/亩。

上述方案中，具体阐述了土壤改良剂对酸性麦田的改良方法，其中在第一试剂和第二实际的协同作用下，能够快速对土壤的酸碱度以及营养成分等进行改善，同时第二试剂能够克服生石灰改善土壤时，导致土壤的有益菌减少以及土壤易板结的缺陷；此外，第一试剂和第二实际的用量极为重要，若用量不适当，则极易导致土壤遭受破坏，难以达到有效改良土壤的目的；通过对第一试剂和第二试剂用量的调节，能够使改良后的土壤满足小麦种植的要求，同时，用该改良剂连续对土壤进行改良，依然不会对土壤造成破坏以及造成板结等问题。

本发明的有益效果是：

1.本发明提供了一种包括第一试剂和第二试剂的土壤改良剂，通过第一试剂中的生石灰能够快速对土壤的酸性进行改善，以实现对土壤酸性的初步改善，通过第二试剂能够对土壤酸性进行进一步改善，以使改良后的土壤酸碱度能够满足小麦种植的酸碱度要求。

2.本发明中第二试剂能够克服生石灰改善过程中造成土壤破坏以及保水保肥透气性能差的问题；同时还能够克服活性炭的加入导致土壤热辐射性能增强，导致小麦根系受损的缺陷；此外，凹凸棒粉能够克服生石灰和泥炭加入导致土壤发生板结的问题；在活性炭、有机肥料、泥炭和凹凸棒粉的共同作用下，能够在土壤上形成保温层，降低根系部分的温差变化，进而提高根系的生长。

3.本发明中的改良方法能够对不同酸度环境下的土壤进行改良，且改良过程中，不会对土壤造成伤害和破坏，同时能够给小麦提供最佳的种植条件，促进小麦生长，提高小麦的亩产量，本发明的改良方法能够使亩产量＞471kg；此外，本发明中的方法能够连续对土壤进行改良，依然不会产生造成土壤破坏和板结等问题。

具体实施方式

下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

第一试剂的制备：取50份生石灰和5份过10目的活性炭，并将二者充分混合。

第二试剂的制备：

S1原料准备：将40份动物粪便、25份生物炭、50份草木灰、4份微生物菌剂(地衣芽孢杆菌、酵母菌和巨大芽孢杆菌按照质量比为1:1:3配置而成)充分混合，并在45-60℃下发酵40天，得到发酵肥料(发酵过程为现有技术，在此不一一赘述)；将天然凹凸棒石粘土粉碎，其后加水并搅拌，待搅拌充分后过滤，得到滤渣，其后将所述滤渣在900℃的马弗炉中焙2.5h，冷却后研磨至粒径为80目，即得所述改性凹凸棒粉；

S2将所述发酵肥料、20份泥炭和38份改性凹凸棒粉混合均匀，并粉碎至粒径为80目，即得所述第二试剂。

土壤改良剂在改良土壤中的应用：选择云南文山州的某麦田，在播种小麦前的2个月，将该麦田土壤深耕至距地面40-45cm(此深耕深度为小麦种植要求)，其后将第一试剂以45kg/亩的量均匀施加在翻耕后的土壤中，并混合均匀；8天后，向翻耕户的土壤中均匀施加第二试剂，并混合均匀，施加量为260kg/亩，其后将耕层与地面耙至齐平。其后按照小麦的常规种植方法进行种植。

实施例2

第一试剂的制备：取50份生石灰和7份过10目的活性炭，并将二者充分混合。

第二试剂的制备：

S1原料准备：将35份动物粪便、30份生物炭、55份草木灰、4份微生物菌剂(地衣芽孢杆菌、酵母菌和巨大芽孢杆菌按照质量比为1:1:3配置而成)充分混合，并在45-60℃下发酵42天，得到发酵肥料；将天然凹凸棒石粘土粉碎，其后加水并搅拌，待搅拌充分后过滤，得到滤渣，其后将所述滤渣在950℃的马弗炉中焙烧2h，冷却后研磨至粒径为90目，即得所述改性凹凸棒粉；

S2将所述发酵肥料、22份泥炭和45份改性凹凸棒粉混合均匀，并粉碎至粒径为90目，即得所述第二试剂。

土壤改良剂在改良土壤中的应用：

选择云南文山州的某麦田，在播种小麦前的2个月，将该麦田土壤深耕至距地面40-43cm(此深耕深度为小麦种植要求)，其后将第一试剂以39kg/亩的量均匀施加在翻耕后的土壤中，并混合均匀；8天后，向翻耕户的土壤中均匀施加第二试剂，并混合均匀，施加量为285kg/亩，其后将耕层与地面耙至齐平。

对比例1

土壤改良剂在改良土壤中的应用：

选择云南文山州的某麦田，在播种小麦前的3个月，将该麦田土壤深耕至距地面40-43cm(此深耕深度为小麦种植要求)，其后将改良剂(仅有生石灰)以120kg/亩的量均匀施加在翻耕后的土壤中，并混合均匀，其后将耕层与地面耙至齐平。

对比例2

改良剂的制备：

S1原料准备：将40份动物粪便、25份生物炭、50份草木灰、4份微生物菌剂(地衣芽孢杆菌、酵母菌和巨大芽孢杆菌按照质量比为1:1:3配置而成)充分混合，并在45-60℃下发酵40天，得到发酵肥料(发酵过程为现有技术，在此不一一赘述)；将天然凹凸棒石粘土粉碎，其后加水并搅拌，待搅拌充分后过滤，得到滤渣，其后将所述滤渣在900℃的马弗炉中焙2.5h，冷却后研磨至粒径为80目，即得所述改性凹凸棒粉；

S2将所述发酵肥料、20份泥炭和38份改性凹凸棒粉混合均匀，并粉碎至粒径为80目，即得所述第二试剂。

土壤改良剂在改良土壤中的应用：

选择云南文山州的某麦田，在播种小麦前的2个月，将该麦田土壤深耕至距地面40-45cm(此深耕深度为小麦种植要求)，其后将改良剂以800kg/亩的量均匀施加在翻耕后的土壤中，并混合均匀，其后将耕层与地面耙至齐平。其后按照小麦的常规种植方法进行种植。

试验例

为了使上述实施例1-2和对比例1-2中的土壤在种植小麦时，外界条件能够最大程度相同，实施例1-2和对比例1-2中的土壤均选择同一块麦田中的土壤，该麦田的土壤pH为5.0，有轻微板结现象，该土壤前面三年并没有施加任何土壤改良剂；具体的，将该麦田按照上述方式深耕后，在该麦田内挖设相互垂直的两条分界沟，将所述麦田分为面积相同的四块区域，其中分界沟的宽度＞30cm，深度为40cm左右，四块区域分别施加上述实施例1-2和对比例1-2中的改良的土壤分别为这四块区域中的土壤。在后期种植小麦时，需保持种植条件一致，如施加的肥料量、种类以及小麦种类等。

改良后的结果如下：

1.pH改善情况。

实施例1-2和对比例1的土壤在播种时pH均在6.3-7.5之间；而对比例2中的土壤在播种时pH为5.9。

通过上述实验结果可知：实施例1-2中的pH在加入第一试剂和第二试剂后，能够使改良后的pH为小麦种植的最适pH，即说明酸碱度改良成功；对比例1中的小麦仅采用生石灰进行改良，因采用试剂单一，因此，在实施例1和2的基础上，对生石灰进行了加量，经改量后，土壤的pH调节为小麦种植的最适pH，改善速度较快；对比例2相较实施例1，未加入第一试剂，且其添加量增加了约2倍，然而，其改良后的pH依然没有达到小麦种植的最适pH，若再进一步加量，则会加大成本，且会对土壤本身的性质产生不良影响，说明在未加入第一试剂对土壤进行初步改良的基础上，仅加入第二试剂，难以有效改善土壤酸碱度。

2.土壤板结状态。

使用实施例1-2和对比例1-2中的方式分别连续三年对土壤进行改良，实施例1-2中的土壤没有板结现象，说明实施例1-2中的改良剂能够改善板结的土壤，同时，虽然其内含有生石灰，然而，通过第二试剂和活性炭与其联用，能够克服连续使用生石灰导致土壤板结的缺陷；对比例1中改良剂在连续三年改良过程中，对土壤造成了严重的破坏，如土壤板结严重，土壤养分流失等。对比例2中的改良剂难以有效调节土壤的酸碱度，因此对比例2没有比较的意义。

3.土壤种植小麦的产量。

改良第一年：实施例1中的小麦亩产量为485kg；实施例2中的小麦亩产量为505kg；对比例1中的小麦亩产量为372kg；对比例2中的小麦亩产量为360kg；

改良第二年：实施例1中的小麦亩产量为471kg；实施例2中的小麦亩产量为494kg；对比例1中的小麦亩产量为301kg；对比例2中的小麦亩产量为344kg；

改良第三年：实施例1中的小麦亩产量为483kg；实施例2中的小麦亩产量为502kg；对比例1中的小麦亩产量为205kg；对比例2中的小麦亩产量为337kg。

上述结果为连续三年按照实施例1-2和对比例1-2中的方式进行改良后的小麦产量：实施例1-2中的改良剂因含有小麦生长所需要的营养，还能够使土壤疏松、透气、保水保肥，同时还能够对阳光进行一定的抵挡，使根部温度始终保持生长的最适温度等，因此，实施例1-2极适配小麦生长所需要的条件，因此，小麦亩产量均高471kg，且连续三年，亩产量均保持较高，且变化不大，由此可知，实施例1-2中的改良剂不仅不会对土壤造成破坏，同时还能够促进小麦生长；而对比例1在改良土壤时，仅施加生石灰，生石灰虽然能够快速调节酸碱度，但是其同时也会对土壤造成伤害，如使土壤营养流失、土壤板结，导致土壤透气、保水等都较差，因此会影响小麦产量，且随着连续用生石灰改良过程中，对土壤破坏逐步加深，导致小麦产量逐步降低；对比例2中的改良剂因未将土壤调节至小麦生长的最适pH，因此，亩产量相较实施例1-2而言，相对较低，但pH较最佳酸碱度相差不是很大，同时，因对比例2中的改良剂本身含有小麦生长的营养，因此，对于小麦而言，也具有一定的促进作用，此外，其对土壤并没有破坏性，通过其改良土壤后，土壤板结性有所改良，且连续三年使用，小麦的亩产量也并没有降低，此外，还能够说明在未加入第一试剂对土壤进行初步改良的基础上，仅加入第二试剂，难以有效提高小麦产量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种土壤改良剂，其特征在于，包括第一试剂和第二试剂，所述第一试剂包括生石灰和活性炭；

所述第二试剂包括如下重量份组分：30-40份动物粪便、25-35份生物炭、50-60份草木灰、3-5份微生物菌剂、20-30份泥炭和35-50份改性凹凸棒粉。

2.根据权利要求1所述的一种土壤改良剂，其特征在于，所述第二试剂包括如下重量份组分：32-38份动物粪便、26-30份生物炭、55-59份草木灰、3.2-4份微生物菌剂、22-27份泥炭和40-45份改性凹凸棒粉。

3.根据权利要求1或2所述的一种土壤改良剂，其特征在于，所述改性凹凸棒粉的制备方法如下：将天然凹凸棒石粘土粉碎，其后加水并搅拌，待搅拌充分后过滤，得到滤渣，其后将所述滤渣在850℃～1000℃的马弗炉中焙烧2～3h，冷却后研磨至粒径为80-100目，即得所述改性凹凸棒粉。

4.根据权利要求1所述的一种土壤改良剂，其特征在于，所述生石灰和活性炭的质量比为50：4-7。

5.根据权利要求1-4任一项所述的土壤改良剂的制备方法，其特征在于，所述第二试剂的制备方法包括如下步骤：

S1将所述动物粪便、生物炭、草木灰和微生物菌剂充分混合，并在45-60℃下发酵40-45天，得到发酵料；

S2将所述发酵料、泥炭和改性凹凸棒粉混合均匀，并粉碎至粒径为80-100目，即得所述第二试剂。

6.根据权利要求5所述的土壤改良剂的制备方法，其特征在于，所述微生物菌剂包括地衣芽孢杆菌、酵母菌和巨大芽孢杆菌。

7.根据权利要求1-4任一项所述的土壤改良剂在改良酸性土壤中的应用。

8.根据权利要求7所述的土壤改良剂在改良酸性土壤中的应用，其特征在于，所述土壤改良剂改良土壤的方法为：在播种小麦前的2-3个月，将待改良的麦田土壤深耕至距地面40-45cm，其后将第一试剂均匀施加在翻耕后的土壤中，并混合均匀；7-10天后，向翻耕户的土壤中均匀施加第二试剂，并混合均匀，其后将耕层与地面耙至齐平；

其中，当5.5≤pH＜6时，第一试剂的施加量为20-30kg/亩；第二试剂的施加量为160-200kg/亩；当4.5≤pH＜5.5时，第一试剂的施加量为30-55kg/亩；第二试剂的施加量为230-300kg/亩；当4≤pH＜4.5时，第一试剂的施加量为50-75kg/亩；第二试剂的施加量为350-400kg/亩。