CN109679663A - 一种设施土壤改良剂及其施用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设施土壤改良剂及其施用方法，改良剂由天然矿物基料、无机物基料、有机物基料和生物菌剂基料按照1:1:2:1的比例混合而成；天然矿物基料包括膨润土、沸石、蛭石和石膏；无机物基料包括粉煤灰、火山灰、磷酸、氯化钾、钙镁磷钾和尿素；有机物基料包括污水处理污泥、秸秆和畜禽粪便；丛枝菌根真菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和酵母菌。改良剂分两次施用，犁地翻土时和移栽幼苗前一周各施用一次，每次施用量为300‑500千克/亩。该改良剂可改善土壤物理结构，如膨胀性、分散性和粘着性，提高土壤的保肥性和保水性；成本更低且更加环保。

Description

一种设施土壤改良剂及其施用方法

技术领域

本发明涉及农业土壤肥料技术领域，具体涉及一种设施土壤改良剂及其施用方法。

背景技术

随着经济与社会的不断发展，土壤退化问题日益突出，主要表现为土壤紧实与硬化、侵蚀、盐碱化、酸化、元素失衡、化学污染、有机质流失和动植物区系的退化等，严重限制了土地生产力的发展。应用土壤改良剂是修复退化土壤的重要措施之一。土壤改良剂能有效地改善土壤理化性状和土壤养分状况，并对土壤微生物产生积极影响，从而提高退化土壤的生产力。按原料来源可将土壤改良剂分为天然改良剂、合成改良剂、天然-合成共聚物改良剂和生物改良剂，这四大类改良剂各有优缺点，有的效果较单一，有的只针对某一类型土壤，有的生产原料不易大量取得，有的原料配方复杂，有的生产方法较繁，有的用量较大。

为了解决上述问题，申请号为201810081379.1的发明专利公开了一种复合土壤改良剂及制备使用方法，该复合土壤改良剂由腐熟有机肥、黄腐酸、食用菌菌渣、沼渣和复合微生物菌剂组成，该改良剂主要有有机物质复合而成，虽可提高土壤的肥力，但是缺少天然矿物质以及无机物质的复合，在使用的过程中，保肥、保水能力较差，且该改良剂无法改善土壤的物理性结构，如土壤的膨胀性、分散性和粘着性；同时该改良剂无法调节土壤的酸碱度并吸附土壤中的重金属，难以消解、利用工厂产生的废弃物以达到环保的目的。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种设施土壤改良剂，由天然矿物基料、无机物基料、有机物基料和生物菌剂基料按照1:1:2:1的比例混合而成；

所述的天然矿物基料包括膨润土、沸石、蛭石和石膏，按重量份计，膨润土40-50份，沸石15-30份，蛭石15-30份，石膏40-50份；

所述的无机物基料包括粉煤灰、火山灰、磷酸、氯化钾、钙镁磷钾和尿素，按重量份计，粉煤灰20-30份，火山灰40-50份，磷酸15-20份，氯化钾20-30份，钙镁磷钾15-20份，尿素15-20份；

所述的有机物基料包括污水处理污泥、秸秆和畜禽粪便，按重量份计，污水处理污泥30-50份，秸秆10-20份，畜禽粪便80-100份；

所述的生物菌剂基料包括丛枝菌根真菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和酵母菌，按重量份计，丛枝菌根真菌10-20份，枯草芽孢杆菌5-10份，地衣芽孢杆菌5-10份，侧孢芽孢杆菌5-10份，酵母菌5-10份。

优选的，所述的天然矿物基料的膨润土40份，沸石20份，蛭石20份，石膏40份；

所述的无机物基料的粉煤灰20份，火山灰50份，磷酸15份，氯化钾20份，钙镁磷钾15份，尿素15份；

所述的有机物基料的污水处理污泥50份，秸秆10份，畜禽粪便100份；

所述的生物菌剂基料的丛枝菌根真菌20份，枯草芽孢杆菌5份，地衣芽孢杆菌5份，侧孢芽孢杆菌5份，酵母菌5份。

上述改良剂的制作方法如下：

(1)天然矿物基料的制作方法如下：

将膨润土、沸石、蛭石和石膏混合均匀后投入粉碎机中粉碎，粉碎后的混合料过50目筛网，将筛网残留的混合料继续粉碎，粉碎后的混合料过100目筛网，将第一次筛选的混合料和第二次筛选的混合料拌合均匀，得到天然矿物基料。

(2)无机物基料的制作方法如下：

将粉煤灰和火山灰分别过50目筛网，将过筛后的粉煤灰、火山灰、磷酸、氯化钾、钙镁磷钾和尿素混合均匀，得到无机物基料。

(3)有机物基料的制作方法如下：

污水处理污泥经过脱水、干化和造粒后进行粉碎，秸秆脱水后粉碎，畜禽粪便经过发酵、脱水、干化和造粒后进行粉碎，将粉碎后的污水处理污泥、秸秆、畜禽粪便过50目筛网后混合均匀，得到有机物基料。

(4)生物菌剂基料的制作方法如下：

将丛枝菌根真菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和酵母菌分别接种在培养基中培养，5-7天后将扩增的含菌培养基烘干并粉碎，粉碎后过100目筛网，然后将各菌剂混合均匀，得到生物菌剂基料。

上述改良剂在土壤改良中的使用方法如下：

分两次施用，犁地翻土时和移栽幼苗前一周各施用一次，每次施用量为300-500千克/亩。

本发明的有益效果：该改良剂可改善土壤物理结构，如膨胀性、分散性和粘着性，进一步提高土壤的保肥性和保水性；同时该改良剂利用工业废弃物作为改良剂的原料，在降低改良剂的原料成本的同时更加环保；该改良剂可改善土壤的酸碱度，为微生物的均衡生产提供合理的酸碱环境，同时该改良剂可吸附土壤中的重金属，防止重金属对种植作物产生毒化作用以及对微生物菌落的平衡造成破坏。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

天然矿物对土壤改良的效果主要表现在以下几个方面：

(1)改善土壤结构：膨润土具有一定的膨胀、分散性、粘着性等，施入土壤可增加团聚体数量，增大土壤孔隙度，降低土壤容重。

(2)提高土壤的保水能力：沸石具有贮水能力，施入土壤后可提高耕层土壤的含水量1％～2％，在干旱条件下使耕层土壤田间持水量增加5％～15％。膨润土改良砂土，可使土壤含水量增加。

(3)提高土壤保肥能力和增加土壤肥力：沸石具有很强的吸附能力和很高的阳离子交换量，可促进土壤中养分的释放。沸石还可吸附NH4和P，所吸附的NH4和P大部分是可解吸的，沸石也可活化土壤难溶性，改善土壤的供钾状况。另外膨润土、蛭石等也具有保肥作用，能给土壤带来植物生长所需的常量和微量元素，如钙、镁、钾、铁等。

(4)改善盐碱度，缓冲土壤pH值：土壤中的钠离子和氯离子都可以进入沸石内部被沸石吸附，使土壤中的盐分减少，碱化度降低，以对土壤pH值起到缓冲作用。此外，膨润土、石膏也能降低土壤的含盐量。

(5)吸附重金属：沸石、膨润土和蛭石能吸附土壤中的重金属如Pb、Ni、Cu、Zn、As、Sb、Cd等，降低其生物有效性，且沸石和膨润土可有效固定放射性物质Cs。

无机物基料对土壤改良的效果主要表现在以下几个方面：

(1)改善土壤物理性质：粉煤灰可以降低土壤容重，增加孔隙度，调节三相比，提高低温；用于改良砂质土壤可增加土壤的持水能力，同时水力传导性增加，有利于防止结皮。

(2)增加土壤肥力：粉煤灰中有效B的含量高达5178mg/kg，可补充土壤中硼元素供应，粉煤灰可与酸性土壤中的酸性组分反应，释放S、B、Mo等微量元素，还可增加土壤中Mg²⁺、Ca²⁺等金属离子的有效性，抑制Al³⁺和Mn²⁺的毒害作用；碱性粉煤灰与猪粪混合可使无机磷的移动性增强。火山灰中含有丰富的磷、钾等可被植物快速吸收的营养元素，将其施加至土壤中可增加土壤的肥力，进而提高植物的产量。

(3)增加土壤的保湿、保肥性：火山灰的多孔特性可提高土壤的保水性和阳离子交换率，可让土壤更好的保有水分和养料并使水分缓慢持续地传递到植物根系中。

(4)改善土壤微生物和酶活性：粉煤灰配合有机物基料(污水处理污泥)可通过吸附作用降低土壤中有毒金属含量，同时降低C/N比，提供有机化合物，改善酶活性和N、P循环来增加微生物的多样性和提高微生物活性。

有机物基料对土壤改良的效果主要表现在以下几个方面：

(1)改善土壤物理性质：污水处理污泥、秸秆和畜禽粪便均能促进团粒结构的形成，降低土壤容重，增强土壤持水能力；污水处理污泥作为改良剂的原料之一可减少环境的污染。

(2)增加土壤肥力：畜禽粪便经过发酵腐熟后作为改良剂可增加有效N、P的含量，同时可增加各种中微量元素，如Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等的含量。

(3)降低重金属的生物活性：污水处理污泥与土壤相互作用形成新的吸附位点，使土壤对Cd和Sb的吸附量增加，降低其生物有效性。

生物菌剂基料对土壤改良的效果主要表现在以下几个方面：

(1)改善土壤物理性质，丛枝菌根真菌根外菌丝能产生细胞外糖蛋白，与菌丝网一起促进土壤团粒结构的形成，提高土壤稳定性，增强土壤通透性。

(2)调节土壤中微生物菌落的结构：枯草芽孢杆菌可以抑制引起作物根部病害如枯萎病、根腐病、黑斑病等的微生物菌落的生长；地衣芽孢杆菌能较强的促使土壤中的有机质分解成腐殖质，极大的提高土壤肥效，同时还对植物的病害有较好的抑制效果；侧孢芽孢杆菌能改良疏松土壤，解决土壤板结现象，从而活化土壤，提高肥料利用率；酵母菌能快速改变土壤阴阳离子结构，平衡土壤酸碱度，增加土壤有益菌，活化土壤，与复合肥有机肥结合，可有效提高肥料利用率、减少肥料施用量以及优越的松土保水的性能。

实施例1

一种设施土壤改良剂，由天然矿物基料、无机物基料、有机物基料和生物菌剂基料按照1:1:2:1的比例混合而成；

所述的天然矿物基料包括膨润土、沸石、蛭石和石膏，按重量份计，膨润土40份，沸石15份，蛭石15份，石膏40份；

所述的无机物基料包括粉煤灰、火山灰、磷酸、氯化钾、钙镁磷钾和尿素，按重量份计，粉煤灰20份，火山灰40份，磷酸15份，氯化钾20份，钙镁磷钾15份，尿素15份；

所述的有机物基料包括污水处理污泥、秸秆和畜禽粪便，按重量份计，污水处理污泥30份，秸秆10份，畜禽粪便80份；

所述的生物菌剂基料包括丛枝菌根真菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和酵母菌，按重量份计，丛枝菌根真菌10份，枯草芽孢杆菌5份，地衣芽孢杆菌5份，侧孢芽孢杆菌5份，酵母菌5份。

上述的改良剂分两次施用，犁地翻土时和移栽幼苗前一周各施用一次，每次施用量为400千克/亩。

实施例2

一种设施土壤改良剂，由天然矿物基料、无机物基料、有机物基料和生物菌剂基料按照1:1:2:1的比例混合而成；

所述的天然矿物基料包括膨润土、沸石、蛭石和石膏，按重量份计，膨润土50份，沸石30份，蛭石30份，石膏50份；

所述的无机物基料包括粉煤灰、火山灰、磷酸、氯化钾、钙镁磷钾和尿素，按重量份计，粉煤灰30份，火山灰50份，磷酸20份，氯化钾30份，钙镁磷钾20份，尿素20份；

所述的有机物基料包括污水处理污泥、秸秆和畜禽粪便，按重量份计，污水处理污泥50份，秸秆20份，畜禽粪便100份；

所述的生物菌剂基料包括丛枝菌根真菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和酵母菌，按重量份计，丛枝菌根真菌20份，枯草芽孢杆菌10份，地衣芽孢杆菌10份，侧孢芽孢杆菌10份，酵母菌10份。

上述的改良剂分两次施用，犁地翻土时和移栽幼苗前一周各施用一次，每次施用量为400千克/亩。

实施例3

一种设施土壤改良剂，由天然矿物基料、无机物基料、有机物基料和生物菌剂基料按照1:1:2:1的比例混合而成；

所述的天然矿物基料包括膨润土、沸石、蛭石和石膏，按重量份计，膨润土40份，沸石20份，蛭石20份，石膏40份；

所述的无机物基料包括粉煤灰、火山灰、磷酸、氯化钾、钙镁磷钾和尿素，按重量份计，粉煤灰20份，火山灰50份，磷酸15份，氯化钾20份，钙镁磷钾15份，尿素15份；

所述的有机物基料包括污水处理污泥、秸秆和畜禽粪便，按重量份计，有机物基料的污水处理污泥50份，秸秆10份，畜禽粪便100份；

所述的生物菌剂基料包括丛枝菌根真菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和酵母菌，按重量份计，丛枝菌根真菌20份，枯草芽孢杆菌5份，地衣芽孢杆菌5份，侧孢芽孢杆菌5份，酵母菌5份。

上述的改良剂分两次施用，犁地翻土时和移栽幼苗前一周各施用一次，每次施用量为400千克/亩。

在施用本发明的改良剂一周后，分别对实施例1、实施例2和实施例3的土壤的成分进行测定，测定结果如下：

从上表可以看出，实施例3中的组成成分的改良剂可使土壤中的有机质含量更高且土壤的保湿性、保肥性更好，同时可使土壤转化得到的更多的大量元素、中量元素和微量元素；该组分的改良剂可使土壤的电导率更高，即离子的交换能力更强，也即作物可更加快速地吸收土壤中游离态的营养元素，促进作物的生长；该组分条件下，土壤中重金属离子的含量逐渐减少，说明该组分的改良剂对重金属离子的吸附能力最强，最大程度地减轻重金属离子对作为的毒害作用。

Claims (7)

1.一种设施土壤改良剂，其特征在于，由天然矿物基料、无机物基料、有机物基料和生物菌剂基料按照1:1:2:1的比例混合而成；

所述的天然矿物基料包括膨润土、沸石、蛭石和石膏，按重量份计，膨润土40-50份，沸石15-30份，蛭石15-30份，石膏40-50份；

所述的无机物基料包括粉煤灰、火山灰、磷酸、氯化钾、钙镁磷钾和尿素，按重量份计，粉煤灰20-30份，火山灰40-50份，磷酸15-20份，氯化钾20-30份，钙镁磷钾15-20份，尿素15-20份；

所述的有机物基料包括污水处理污泥、秸秆和畜禽粪便，按重量份计，污水处理污泥30-50份，秸秆10-20份，畜禽粪便80-100份；

所述的生物菌剂基料包括丛枝菌根真菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和酵母菌，按重量份计，丛枝菌根真菌10-20份，枯草芽孢杆菌5-10份，地衣芽孢杆菌5-10份，侧孢芽孢杆菌5-10份，酵母菌5-10份。

2.根据权利要求1所述的一种设施土壤改良剂，其特征在于，所述的天然矿物基料的膨润土40份，沸石20份，蛭石20份，石膏40份；

所述的无机物基料的粉煤灰20份，火山灰50份，磷酸15份，氯化钾20份，钙镁磷钾15份，尿素15份；

所述的有机物基料的污水处理污泥50份，秸秆10份，畜禽粪便100份；

所述的生物菌剂基料的丛枝菌根真菌20份，枯草芽孢杆菌5份，地衣芽孢杆菌5份，侧孢芽孢杆菌5份，酵母菌5份。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的改良剂，其特征在于，所述的天然矿物基料的制作方法如下：

将膨润土、沸石、蛭石和石膏混合均匀后投入粉碎机中粉碎，粉碎后的混合料过50目筛网，将筛网残留的混合料继续粉碎，粉碎后的混合料过100目筛网，将第一次筛选的混合料和第二次筛选的混合料拌合均匀，得到天然矿物基料。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的改良剂，其特征在于，所述的无机物基料的制作方法如下：

将粉煤灰和火山灰分别过50目筛网，将过筛后的粉煤灰、火山灰、磷酸、氯化钾、钙镁磷钾和尿素混合均匀，得到无机物基料。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的改良剂，其特征在于，所述的有机物基料的制作方法如下：

污水处理污泥经过脱水、干化和造粒后进行粉碎，秸秆脱水后粉碎，畜禽粪便经过发酵、脱水、干化和造粒后进行粉碎，将粉碎后的污水处理污泥、秸秆、畜禽粪便过50目筛网后混合均匀，得到有机物基料。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的改良剂，其特征在于，所述的生物菌剂基料的制作方法如下：

将丛枝菌根真菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和酵母菌分别接种在培养基中培养，5-7天后将扩增的含菌培养基烘干并粉碎，粉碎后过100目筛网，然后将各菌剂混合均匀，得到生物菌剂基料。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的改良剂，其特征在于，所述的改良剂的使用方法如下：

分两次施用，犁地翻土时和移栽幼苗前一周各施用一次，每次施用量为300-500千克/亩。