一种设施土壤改良的调理剂及其制备方法与应用

本发明涉及设施土壤改良，尤其涉及一种设施土壤改良的调理剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、设施栽培作为现代农业的重要生产模式，具有可控性强、产出效率高、经济效益显著等优势，是实现作物高产稳产优质的有效途径，也是促进农民增收和农业可持续发展的重要方向。近年来，我国设施农业发展迅猛，以广西为例，西甜瓜、蔬菜等设施种植面积已达60万亩，设施栽培在促进农民增产增收方面发挥着日益重要的作用。

2、然而，设施栽培在快速发展的同时，土壤退化问题日益突出：一是盐渍化加重，设施栽培过程中为追求高产，经常过量施用化肥尤其是氮、磷、钾复合肥，而忽视有机肥或碱性物质的补充，同时，设施大棚相对封闭的环境阻隔了自然降水对土壤的淋洗作用，加之高温高湿的栽培条件，肥料矿化速率快，矿质养分离子在土壤中不断积累，导致土壤次生盐渍化问题日益严重。二是土壤酸化加剧，氮肥在土壤矿化过程中会产生h+离子，加之作物根系代谢引起的致酸效应，导致土壤ph持续下降，进一步加剧土壤酸化，加上广西属红壤/赤红壤区域，土壤本身偏酸且活性铝含量较高，该设施土壤酸铝毒害问题尤为突出。三是土壤污染风险高，土壤酸化又是驱动土壤中铅、镉等重金属化合物水解转化为高迁移性阳离子的关键因素，增加了重金属污染的风险，且设施土壤酸化是持续性的动态过程，单次修复只能短期有效，反酸会再次出现，被钝化的重金属又会重新释放，造成二次污染。在上述多重因素的叠加作用下，设施土壤普遍出现酸化、板结、次生盐渍化、养分失衡等问题，进而导致土传病害频发、作物生长受限、农产品产量下降和品质降低，且随着大棚种植年限的增加，这些问题越发突出。

3、综上所述，开发一种能够同时消减设施土壤酸化、缓解次生盐渍化、钝化土壤重金属活性、改善土壤理化性状，且原料来源广泛、制备工艺简单、成本低廉的设施土壤改良调理剂，对于解决设施栽培土壤退化问题、保障设施农业的可持续健康发展以及农产品的安全生产具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、针对以上不足，本发明提供一种设施土壤改良的调理剂及其制备方法与应用，解决了现有设施土壤酸化、次生盐渍化及重金属活性高，且钝化后的重金属易重新释放的问题。具体技术方案如下：

2、一种设施土壤改良的调理剂，按重量份计，包括以下组分：改性鸡蛋壳/牡蛎壳复合粉15-25份、改性磷矿粉30-45份、沼渣生物炭25-40份、脱硫石膏10-20份、黄腐酸钾8-15份和复合功能菌1-3份；

3、所述改性磷矿粉的制备方法为：将磷矿粉与柠檬酸混合球磨，得第一改性磷矿粉；将磷矿粉与浓磷酸混合堆沤7-10天后，再加入腐殖酸和腐熟秸秆粉进行二次堆捂，得第二改性磷矿粉；将所述第一改性磷矿粉和第二改性磷矿粉混合，得改性磷矿粉。

4、进一步地，所述改性鸡蛋壳/牡蛎壳复合粉的制备方法为：将鸡蛋壳和牡蛎壳按1：（1-2）的质量比混合后，于300-400℃下低温厌氧煅烧4-8h，冷却，磨碎，过20-40目筛，即得；鸡蛋壳也可以用虾壳、虾头和/或鱼骨这些厨余废弃物代替。

5、进一步地，所述复合功能菌包括耐盐枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌；所述耐盐枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的质量比为（1-3）：（1-2）。

6、进一步地，所述第一改性磷矿粉的制备是将磷矿粉与柠檬酸按质量比为100：（1-3）共磨20-40min。

7、进一步地，所述第二改性磷矿粉的制备是将磷矿粉与质量浓度为20-40%的磷酸溶液混合堆沤7-10天，再加入所述磷矿粉重量10-15%的腐殖酸和5-10%的腐熟秸秆粉，并调整堆捂物料的c/n比为25:1后，进行二次堆捂，得第二改性磷矿粉；将所述第一改性磷矿粉和第二改性磷矿粉按1：（3-5）的重量比混合，即得。

8、本发明还提供上述调理剂的制备方法，包括按比例称取改性鸡蛋壳/牡蛎壳复合粉、沼渣生物炭和脱硫石膏，充分搅拌混合15-20min；将黄腐酸钾溶于水中后，均匀喷入混合粉料中搅拌；于40-55℃下干燥至含水率<8%，破碎，过40-60目筛；最后加入改性磷矿粉和复合功能菌混合均匀即得。

9、进一步地，所述黄腐酸钾溶于2-3重量倍的水中，均匀喷入混合粉料中，搅拌20-30min。

10、本发明还提供上述调理剂在设施酸性土壤改良中的应用。

11、进一步地，所述调理剂的使用方法包括：在设施作物定植或整地前，将所述调理剂均匀撒施于土壤表面，用量为 150-300 kg/亩；撒施后立即进行20-30cm深的翻耕，将调理剂与土壤混合均匀；翻耕后大水漫灌或滴灌至田间持水量。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1. 本发明通过将改性鸡蛋壳/牡蛎壳复合粉、改性磷矿粉、沼渣生物炭、脱硫石膏、黄腐酸钾和复合功能菌复配使用，不但消减了设施土壤酸化，缓解次生盐渍化，钝化土壤重金属活性，改善土壤理化性状，还防止钝化后的土壤重金属重新释放而加重土壤重金属的二次污染。

14、其中，改性鸡蛋壳/牡蛎壳复合粉与改性磷矿粉复配，提供丰富的钙、镁、硅等碱性基团，能高效中和土壤h+和交换性al3+，协同消减土壤酸化，快速提升ph值，同时两种原料缓释特性不同，形成速效和长效的双重调酸机制，避免ph剧烈反弹。

15、脱硫石膏提供的ca2+可置换土壤胶体上的na+，促进钠离子随水淋洗，降低土壤ec值和碱化度；沼渣生物炭的多孔结构吸附多余盐分离子；脱硫石膏和沼渣生物炭配合作用有效缓解了次生盐渍化，破除了盐分积累导致的根系胁迫。

16、改性磷矿粉能钝化pb2+、cd2+重金属，且能防止其出现返溶，同时沼渣生物炭的含氧官能团及黄腐酸钾的络合作用，协同降低重金属生物有效性，阻断其向作物可食部分迁移，因此，改性磷矿粉、沼渣生物炭和黄腐酸钾三者协同作用降低了重金属对农作物的危害。

17、沼渣生物炭可增加有机碳含量、促进团粒结构形成，缓解板结；黄腐酸钾刺激根系生长、增强作物抗逆性；耐盐枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌组成的复合功能菌可解磷解钾，活化养分，并在根际形成有益菌群屏障，恢复土壤生态功能；沼渣生物炭、黄腐酸钾和复合功能菌三者协同作用全面改善了土壤理化性状与微生态，进而提高了产量和品质。

18、2. 本发明改性磷矿粉中的第一改性磷矿粉可主动夺取土壤溶液中的游离h+，实现土壤降酸；改性磷矿粉中的二改性磷矿粉是先用磷酸溶液把磷矿粉表面腐蚀出大量微孔，再引入腐殖酸渥堆，使腐殖酸中的羧基和酚羟基和磷酸根形成三元络合物，将重金属牢固锁住，防止了已经钝化的重金属不稳定而重新释放；而加入腐熟秸秆粉并调整c/n比为25:1后渥堆，可促进解磷菌大量繁殖并持续分泌小分子有机酸来刻蚀磷矿粉表面，使更多新鲜磷酸根缓慢释放，持续稳固三元络合物的结构，使重金属钝化效果更持久。

19、3. 本发明原料来源广泛、成本可控，鸡蛋壳、牡蛎壳均为农业/餐厨废弃物，实现资源化利用，降低原料成本，符合绿色可持续农业发展方向。

1.一种设施土壤改良的调理剂，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：改性鸡蛋壳/牡蛎壳复合粉15-25份、改性磷矿粉30-45份、沼渣生物炭25-40份、脱硫石膏10-20份、黄腐酸钾8-15份和复合功能菌1-3份；

2.根据权利要求1所述的一种设施土壤改良的调理剂，其特征在于，所述改性鸡蛋壳/牡蛎壳复合粉的制备方法为：将鸡蛋壳和牡蛎壳按1：（1-2）的质量比混合后，于300-400℃下低温厌氧煅烧4-8h，冷却，磨碎，过20-40目筛，即得。

3.根据权利要求1所述的一种设施土壤改良的调理剂，其特征在于，所述复合功能菌包括耐盐枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌；所述耐盐枯草芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的质量比为（1-3）：（1-2）。

4.根据权利要求1所述的一种设施土壤改良的调理剂，其特征在于，所述第一改性磷矿粉的制备是将磷矿粉与柠檬酸按质量比为100：（1-3）共磨20-40min。

5.根据权利要求1所述的一种设施土壤改良的调理剂，其特征在于，所述第二改性磷矿粉的制备是将磷矿粉与质量浓度为20-40%的磷酸溶液混合堆沤7-10天，再加入所述磷矿粉重量10-15%的腐殖酸和5-10%的腐熟秸秆粉，并调整堆捂物料的c/n比为25:1后，进行二次堆捂，得第二改性磷矿粉；将所述第一改性磷矿粉和第二改性磷矿粉按1：（3-5）的重量比混合，即得。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的调理剂的制备方法，其特征在于，包括按比例称取改性鸡蛋壳/牡蛎壳复合粉、沼渣生物炭和脱硫石膏，充分搅拌混合15-20min；将黄腐酸钾溶于水中后，均匀喷入混合粉料中搅拌；于40-55℃下干燥至含水率<8%，破碎，过40-60目筛；最后加入改性磷矿粉和复合功能菌混合均匀即得。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述黄腐酸钾溶于2-3重量倍的水中，均匀喷入混合粉料中，搅拌20-30min。

8.权利要求1-5任一项所述的调理剂在设施酸性土壤改良中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述调理剂的使用方法包括：在设施作物定植或整地前，将所述调理剂均匀撒施于土壤表面，用量为 150-300 kg/亩；撒施后立即进行20-30cm深的翻耕，将调理剂与土壤混合均匀；翻耕后大水漫灌或滴灌至田间持水量。