CN115280926A

CN115280926A - 一种盐碱地改良修复方法

Info

Publication number: CN115280926A
Application number: CN202210659463.3A
Authority: CN
Inventors: 薛佳佳; 罗启仕; 常国兴; 潘江宁; 常玲
Original assignee: Shanghai Shenglong Environmental Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Shenglong Environmental Technology Co ltd
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2022-11-04

Abstract

本发明涉及一种盐碱地改良修复方法，提供了一种地衣芽孢杆菌生物质材料边生产边改良盐碱地的修复技术，该技术包括生物质改良材料的配制、土地翻耕、改良材料的抛洒及其与土壤的混合。本发明实施例通过地衣芽孢杆菌与生物质材料按一定比例混匀制得土壤改良材料，将改良材料与盐碱土壤混合后，再进行常规养护。所述生物质材料主要为来源广泛、方便可得、价格低廉的农业废弃物（花生壳、玉米芯、农作物秸秆等）。本发明不但可以改良盐碱地的碱化度和含盐量，还可以提高有机质含量，实现盐碱地作物产量增产，具有良好的盐碱地修复效果。

Description

一种盐碱地改良修复方法

技术领域

本发明属于土壤修复领域，具体是涉及一种边生产边改良盐碱地的修复方法。

背景技术

盐碱土是土壤经过盐化和碱化过程形成的盐化土和碱化土，因含有较多的盐碱成分，导致土壤的物理化学性质发生显著改变，表现为土壤板结、结构差、土壤 pH 值增高和有效养分缺乏等，土壤盐碱化严重影响了土壤质量，使得土壤生态环境差、生物量少、严重影响农作物生长。这些土地属于珍贵的后备土地资源。盐碱土地如不治理，不仅制约国民经济发展，同时限制了我国的生态可持续发展。

治理开发盐碱地可以促进当地生态建设、农业生产及地方经济发展。同时，增强环境承载力，提高生态系统的稳定性。可以说，治理开发盐碱地是一件关乎民生和生态的工程，有利于国家社会和生态安全的可持续发展。现有的盐碱地改良技术存在明显的弊端，除了投入成本较高、土地面积产出较低问题之外，最主要是忽视了对土壤的改良，没有考虑到耕地质量的提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种边生产边改良盐碱地的修复方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种盐碱地改良修复方法，其包括如下步骤：

将地衣芽孢杆菌培养液与生物质材料混匀后，在30~45℃下培养1~3天，间隙进行翻拌调整培养温度，保持物料均匀，发酵后得到改良材料；

将盐碱地土壤深翻10~40 cm；

将所述改良材料撒入盐碱地土壤，进行翻耕、播种和养护；

所述培养液的制备方法为：将食用碱、磷酸氢二钾和硫酸镁溶解于水中，混匀即可。

作为优选方案，所述地衣芽孢杆菌培养液中，地衣芽孢杆菌的菌种种曲添加量为生物质材料重量的10~20%。

作为优选方案，所述地衣芽孢杆菌的菌种，地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCCNo.20977。保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏日期为2020年10月29日。

作为优选方案，所述生物质材料为农业废弃物。

作为优选方案，所述农业废弃物包括花生壳、玉米芯、秸秆中的一种或多种。

作为优选方案，所述改良材料的添加量为盐碱地土壤重量的1~3%，所述盐碱地土壤的容重为1.2~1.5g/cm³。

作为优选方案，所述改良材料与盐碱地土壤混合时的土壤翻耕深度为10~30cm。

作为优选方案，所述常规养护的方法为：翻耕、施加材料、播种、喷灌、施肥、病虫害防治。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、该修复技术中使用的菌株是地衣芽孢杆菌，它是一类人体友好型（医药整肠生就是地衣芽孢杆菌）、环境友好型微生物。它所产生的多种有机质水解酶，可以促使天然有机质的腐熟降解，在自己获得自身代谢的营养和能源的同时，也为土壤中的其它微生物提供了营养和能源，促进其它土壤微生物的生长。从而改良生态环境，有效提高土壤生物量。而且不会破坏土壤原有微生物的生态平衡；

2、该修复技术中使用的菌株代谢过程产生的有机酸等代谢物，有缓冲酸碱度的作用，能在一定范围双向调节土壤的酸碱度。另一方面，一些有机酸能与某些重金属，化合生成水不溶性盐，也具有钝化重金属的能力；

3、该修复技术不仅能降低土壤盐碱对作物的危害，还能提高土壤有机质含量，达到边生产边改良盐碱地的效果；

4、该修复技术使用的改良材料中不含人工合成的高分子聚合物、不含磷石膏、炉渣、碱渣，沥青等固体废弃物，因此规避了其它各类调理剂的施用风险。对土壤不会带来任何副作用和潜在风险，在提高土壤保水性的同时，不会影响土壤的透水性、更不会引起二次污染，或其它不良后果。相反，该技术可实现废物利用，减少环境污染，促进有机质良性循环。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中实施例1的土壤深翻的操作图；

图2为本发明中实施例1的土壤旋耕的操作图；

图3为本发明中实施例1的土壤播种的操作图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供了一种边生产边改良盐碱地土壤的修复方法，采用该修复技术在山东某滨海盐碱地设立试验区进行示范应用，其包括以下步骤：

S1、将花生壳进行粉碎备用；

S2、将地衣芽孢杆菌与S1中粉碎的花生壳材料浸泡于由食用碱、磷酸氢二钾和硫酸镁和水组成的营养液中，进行发酵，得到改良材料；

S3、将田间土壤深翻40 cm，以加速改良效果，改善土壤结构，如图1所示；

S4、采用圆盘式或绞龙式撒肥机对改良材料进行均匀抛洒，改良材料施用量为1%~3%（w:w）；

S5、采用旋耕机将改良材料拌入土壤，旋耕深度超过20 cm，如图2所示；

S6、种植作物，采用播种机机械种植，如图3所示；

S7、田间管理，包括喷灌、施肥、病虫害防治等；

S8、收获作物、测量产量。

S1-S2主要是改良材料的制备。具体的步骤包括生物质材料的粉碎和菌种与生物质材料的发酵。在发酵过程中用到营养液，其组分包括碳酸钠、磷酸氢二钾、硫酸镁、自来水，搅拌溶解后制得。生物质材料与营养液的比例为1：(1~1.5)，菌种种曲添加量为生物质材料的10%~20%。上述最佳添加比例可根据盐碱地土壤的碱化度、含盐量做适当调整。用pH值表示为：轻度盐碱地pH值为：7.1-8.5，中度盐碱地pH为：8.5-9.5，重度盐碱地pH值为：9.5以上；用含盐量表示为：轻度盐化土：土壤含盐量0.1%-0.2%，中度盐化土：土壤含盐量0.2%-0.4%，重度盐化土：土壤含盐量0.4%-0.6%。针对盐碱度高的土壤，在发酵材料时可适当增加菌种的接种量，且通过相应外源添加物来调整改良材料的pH，以达到快速高效改良盐碱地的目的。发酵物料接种完成以后，控制好温度、湿度条件，在30~45℃下培养2天，间隙进行翻拌调整，间隙进行翻拌调整物料培养温度，保持物料均匀，制成改良材料。该材料结构疏松，富含天然有机质，含有多种能有效固化重金属的化学基团，且富含促进作物生长的 N、P、K等元素，有利于农作物生长，兼具细菌肥料和有机肥料的多重功能，能有效改良土壤团聚结构、改善土壤的生态环境。

S3-S5主要是改良材料与盐碱土壤的混合。本实施例在2021年5月初进行改良材料的抛洒，为了提高效率，采用的是容量大于6立方米的撒肥机。采用旋耕机将抛洒在地面上的改良材料拌入土壤（如图1所示），旋耕深度超过20 cm 左右（如图2所示）。结合试验区盐碱土壤的性质，土壤容重为1.4克/立方厘米左右，耕作层土壤（按0.2 m土层厚度计算）重量为187 t，为避免一次性投入造成盐分过高，以及过高的人工成本，结合前期盆栽试验，改良材料一次性投入不适宜超过5.6 t（3%），设置该实施例的改良材料添加量为2 t/亩。

S5-S6主要是作物的种植、田间管理与收获。在该试验区种植了当地主要的种植作物花生。本实施例在2021年5月末，采用播种机机械播种，种植了花生并覆膜保墒保肥（如图3所示）。花生田在播种时进行施肥。花生种植田采用花生专用复合肥（氮磷钾比例是20：6：18）作为基肥施用，施肥量为37.5 kg/亩。在花生的播种期和幼苗期采用飞防的方式喷除草剂喹禾灵和乳氟禾草灵，并在花生的花针期采用飞防的方式喷施杀虫剂甲维茚虫威和啶虫脒2次，喷施生长调节剂多效唑和甲哌鎓1次。对作物生长过程中生长情况进行记录。于2021年9月底至10月初进行花生的收割。在收获前划定样方，每个小区“单打单收”，采用机械收割的方式进行收获，通过统计包装袋总数测算小区产量。

实施例2

本实施例与实施例1中S1-S6的步骤相同，在该试验区种植了当地另一种主要的种植作物大豆。本实施例在2021年5月末，采用播种机机械播种，种植了大豆，并覆膜保墒保肥。大豆田在播种时进行施肥。大豆种植田施用大豆专用复合肥（氮磷钾比例是26：6：10）作为基肥，施肥量为12 kg/亩；在大豆的播种期和幼苗期采用飞防的方式喷除草剂喹禾灵和乳氟禾草灵，并在大豆的花荚期采用飞防的方式喷施杀虫剂甲维茚虫威和啶虫脒2次，喷施生长调节剂多效唑和甲哌鎓1次。对作物生长过程中生长情况进行记录。于2021年9月底至10月初进行大豆的收割。在收获前划定样方，每个小区“单打单收”，大豆采用机械收割的方式进行收获，通过统计包装袋总数测算小区产量。

实施例3

本实施例对实施例1和实施例2中山东某滨海盐碱地试验区改良后的土壤进行检测，包括全盐量、有机质含量、土壤机械组成（砂粒、粉粒、粘粒），得到的结果如表3所示。

对比例1

本对比例作为实施例1的对照组，不对盐碱土进行改良，直接种植花生，并同时做化肥减量试验。其余的操作均与实施例1保持一致，最终的产量结果如表1所示。

对比例2

本对比例作为实施例2的对照组，不对盐碱土进行改良，直接种植大豆，同时做化肥减量试验。其余的操作均与实施例2保持一致，最终的产量结果如表1所示。

对比例3

本对比例作为实施例3的对照组，是在不添加改良材料的盐碱土早上种植作物。除了不做改良外，其余的田间操作，种植作物等均与实施例3中保持一致。在作物成熟期，采集土壤样品进行检测，包括全盐量、有机质含量、土壤机械组成（砂粒、粉粒、粘粒），得到的结果如表3所示。

试验区和对照区土壤pH和微生物数量的变化见表4。

由表1、表2可见，花生测产结果显示，改良材料处理组在化肥减量50%的情况下，产量较对照组增加了10.97%；大豆测产结果显示，改良材料处理组在化肥减量20%的情况下，产量较对照组增加了37.61%。

通过对比例3与实施例3的结果比较可以得到，改良后项目试验区表层土壤（0-20cm）、中层土壤（20-40 cm）和下层土壤（40-60 cm）中全盐量较改良前分别降低79.92%、71.38%和58.21%，改良后表层土壤、中层土壤和下层土壤均变为脱盐土壤。比较改良前后试验区pH情况，结果显示改良后土壤pH值均有所下降，花生地降低0.53；大豆地降低0.3。比较改良前后试验区微生物数量的变化，结果显示：改良后花生地和大豆地土壤微生物数量分别增加63%和188%，增加显著。改良后试验区表层土壤（0-20 cm）中有机质含量较改良前增加了12.27%，中层土壤（20-40 cm）中有机质含量增加了3.30%，下层土壤（40-60 cm）中有机质含量增加了4.84%。比较改良前后耕作层(0-20 cm)的土壤机械组成，结果显示改良后处理组的土壤砂粒含量降低了6.48%，粉粒和粘粒的含量分别增加了5.54%和16.41%，表明了改良材料对土壤机械组成有一定的改善作用。土壤结构的改善也在一定程度上加速了洗盐过程，有助于土壤中全盐量的降低。

综上所述，本发明所述的边生产边改良盐碱地的修复技术，不仅改善了盐碱土壤的性质，增加了有机质含量，还同时使得作物产量增加，是一种有效的盐碱地修复技术。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种盐碱地改良修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

将地衣芽孢杆菌培养液与生物质材料混匀后，在30～45℃下培养1～3天，间隙进行翻拌调整培养温度，保持物料均匀，发酵后得到改良材料；

将盐碱地土壤深翻10～40cm；

将所述改良材料撒入盐碱地土壤，进行翻耕、播种和养护；

2.如权利要求1所述的盐碱地改良修复方法，其特征在于，所述地衣芽孢杆菌培养液中，地衣芽孢杆菌的菌种种曲添加量为生物质材料重量的10～20％。

3.如权利要求1或2所述的盐碱地改良修复方法，其特征在于，所述地衣芽孢杆菌的菌种保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.20977。

4.如权利要求1或2所述的盐碱地改良修复方法，其特征在于，所述生物质材料为农业废弃物。

5.如权利要求4所述的盐碱地改良修复方法，其特征在于，所述农业废弃物包括花生壳、玉米芯、秸秆中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的盐碱地改良修复方法，其特征在于，所述改良材料的添加量为盐碱地土壤重量的1～3％，所述盐碱地土壤的容重为1.2～1.5g/cm³。

7.如权利要求1所述的盐碱地改良修复方法，其特征在于，所述改良材料与盐碱地土壤混合时的土壤翻耕深度为10～30cm。

8.如权利要求1所述的盐碱地改良修复方法，其特征在于，所述常规养护的方法为：翻耕、施加材料、播种、喷灌、施肥、病虫害防治。