一种生物质炭基氨基酸土壤调理剂及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于土壤改良的技术领域，涉及一种生物质炭基氨基酸土壤调理剂及其制备方法与应用。


背景技术：

2.近年来，国家对土壤修复、环境保护等问题的关注度越来越高，土壤污染防治问题曾多次被行业人士热议，土壤调理剂产品也因此获得了越来越多的关注。土壤调理剂又称土壤改良剂，是一种主要用于改良土壤的物理、化学和生物性质，使其更适宜于植物生长，不同类型的土壤调理剂具有不同的作用。土壤调理剂按物料来源分为矿源物料、固废物料和人工合成物料三种，其中矿源物料又分为有机物料和无机物料两种类型。如有些土壤调理剂具有保墒和增温作用，可以有效地提高土壤墒情，增加耕层地温，使作物生育期提早2～7d，土壤湿度增加5％左右。同时有些土壤调理剂还能改良土壤结构，协调土壤水、肥、气、热及生物之间的关系，防止水土流失，增强渠道防渗能力，抑制土壤次生盐渍化，提高沙荒地的开发利用。
3.针对土壤发生的盐渍化、酸化及板结等恶化表现，常用的土壤调理剂有矿物源调理剂、土壤调酸调碱剂、疏松剂或免深耕剂三类。在土壤改良过程中，针对不同土壤问题有针对性地选择土壤调理剂将达到较好的改良效果。然而，土壤调理剂在应用中也出现一系列问题，包括功能定位、产品质量良莠不齐、潜在的环境风险和认识问题、包装标识混乱等，尤其是很多土壤调理剂更侧重于改良土壤而对提升农作物品质方面做的不够深入。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种生物质炭基氨基酸土壤调理剂及其制备方法与应用，能够激活微生物活性，提升地力，其中聚谷氨酸可以大幅度提升土壤保水性能，黄腐酸、氨基酸能够促进作物生长，特别能够提高种植果蔬中的糖度。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种生物质炭基氨基酸土壤调理剂，按重量百分比计，包括以下组分：
6.玉米芯生物质炭75
‑
87％；
7.玉米秸秆生物质炭10
‑
20％；
8.黄腐酸1
‑
5％；
9.聚谷氨酸0.1
‑
1.0％；
10.甘氨酸0.1
‑
0.3％；
11.亮氨酸0.1
‑
0.3％；
12.脯氨酸0.01
‑
0.14％；
13.酪氨酸0.01
‑
0.14％；
14.苯丙氨酸0.01
‑
0.11％。
15.优选地，所述生物质炭基氨基酸土壤调理剂，按重量百分比计，包括以下组分：
16.玉米芯生物质炭78
‑
84％；
17.玉米秸秆生物质炭12
‑
18％；
18.黄腐酸2
‑
4％；
19.聚谷氨酸0.3
‑
0.8％；
20.甘氨酸0.1
‑
0.2％；
21.亮氨酸0.1
‑
0.2％；
22.脯氨酸0.04
‑
0.10％；
23.酪氨酸0.04
‑
0.10％；
24.苯丙氨酸0.04
‑
0.08％。
25.更优选地，所述生物质炭基氨基酸土壤调理剂，按重量百分比计，包括以下组分：
26.玉米芯生物质炭81％；
27.玉米秸秆生物质炭15％；
28.黄腐酸3％；
29.聚谷氨酸0.5％；
30.甘氨酸0.15％；
31.亮氨酸0.15％；
32.脯氨酸0.07％；
33.酪氨酸0.07％；
34.苯丙氨酸0.06％。
35.上述生物质炭基氨基酸是基于生物质炭特有的微孔结构，配制不同比例的植物生长必需的氨基酸，达到改善土壤生态环境，增加团粒结构，活化疏松土壤，促进土壤微生物群落结构的稳定，增加土壤肥料利用效率的目的；此外，生物炭基结合适量的氨基酸叠加土壤微生物菌群增殖的作用，对于农作物的增产和品质改善有显著的效果。
36.优选地，所述玉米芯生物质炭是将玉米芯进行碳化后获得的生物质炭。
37.更优选地，所述玉米芯中包含有纤维素、半纤维素、木质素，所述纤维素占玉米芯质量的32
‑
36wt％，所述半纤维素占玉米芯质量的35
‑
40wt％，所述木质素占玉米芯质量的17
‑
20wt％。
38.更优选地，所述玉米芯为常规使用的玉米芯。具体来说，所述玉米芯由外至内包括有外壳、木质环、髓，所述外壳、木质环、髓上具有多个微孔。由于具有不同大小孔径的微孔结构，能够形成各种形状的结构体，容易成为微生物的栖息场所。
39.更优选地，所述碳化温度为750
‑
850℃，优选为800℃。所述碳化后玉米芯的结构体会增加，同时重金属等污染物也容易被吸附后而不容易脱落释放。
40.优选地，所述玉米秸秆生物质炭是将玉米秸秆进行热裂解后获得的生物质炭。
41.更优选地，所述玉米秸秆中包含有纤维素、半纤维素、木质素，所述纤维素占玉米秸秆质量的31
‑
32wt％，所述半纤维素占玉米秸秆质量的26.79
‑
27.82wt％，所述木质素占玉米秸秆质量的15.42
‑
16.11wt％。
42.所述玉米秸秆生物质炭为经热化学转化生成的一种具有高度芳香化、富含碳素的多孔固体颗粒物质。
43.上述纤维素、半纤维素、木质素均为常规使用的纤维素、半纤维素、木质素。
44.更优选地，所述热裂解在无氧或缺氧条件下进行。
45.更优选地，所述热裂解的温度为550
‑
650℃，优选为600℃。
46.优选地，所述黄腐酸、聚谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸、脯氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸均为常规使用的氨基酸成分。
47.本发明第二方面提供一种生物质炭基氨基酸土壤调理剂的制备方法，包括：按配比取各组分混合，以提供所需生物质炭基氨基酸土壤调理剂。
48.本发明第三方面提供上述生物质炭基氨基酸土壤调理剂在果蔬种植土地中的用途。
49.优选地，所述果蔬包括且不限于桃树、葡萄、梨、番茄。
50.更优选地，所述果蔬选自桃树、葡萄、梨、番茄中的一种。
51.本发明第四方面提供一种种植果蔬土壤的调理方法，包括：从目标果蔬种植土地上取土壤与上述生物质炭基氨基酸土壤调理剂混合，施肥入果蔬种植土地后浇水。
52.优选地，所述土壤的含水量≤20％。
53.优选地，所述土壤与生物质炭基氨基酸土壤调理剂混合的重量之比为1:0.9
‑
1.1，优选为1:1。根据蔬菜果蔬的品种差异，混合量有所不同。
54.优选地，所述施肥为表面撒施或机械翻耕施。
55.优选地，所述施肥的深度为≤40cm。
56.优选地，所述生物质炭基氨基酸土壤调理剂用于果蔬种植土地的第一年的用量为26
‑
30kg/亩，从第二年起每年用量为13
‑
15kg/亩。
57.更优选地，所述生物质炭基氨基酸土壤调理剂在第一年的用量为26kg/亩，从第二年起每年用量为13kg/亩。
58.优选地，所述生物质炭基氨基酸土壤调理剂施用时要避免与石灰混合。
59.优选地，所述生物质炭基氨基酸土壤调理剂施用在果蔬的休眠期。
60.优选地，所述浇水在晴天进行。
61.优选地，所述浇水后果蔬种植土地的土壤含水量为35
‑
45％，优选为40％。
62.如上所述，本发明提供的一种生物质炭基氨基酸土壤调理剂及其制备方法与应用，制备的生物质炭基氨基酸土壤调理剂施用于果蔬种植土地后，能够激活微生物活性，提升地力，调理剂中聚谷氨酸可以大幅度提升土壤保水性能，黄腐酸、氨基酸促进作物生长，特别能够提高种植果蔬中的糖度。
具体实施方式
63.下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
64.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
65.实施例1
66.本发明中制备的生物质炭基氨基酸土壤调理剂1#，按重量百分比计，包括以下组
分：玉米芯生物质炭81％、玉米秸秆生物质炭15％、黄腐酸3％、聚谷氨酸0.5％、甘氨酸0.15％、亮氨酸0.15％、脯氨酸0.07％、酪氨酸0.07％、苯丙氨酸0.06％。将上述组分混合后，即可制备获得生物质炭基氨基酸土壤调理剂1#。
67.其中，黄腐酸、聚谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸、脯氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸均为常规使用的氨基酸成分。玉米芯生物质炭是将玉米芯在800℃进行碳化后获得的生物质炭。玉米芯包含有34wt％的纤维素、38wt％的半纤维素、18wt％的木质素。玉米芯由外至内包括有外壳、木质环、髓，外壳、木质环、髓上具有多个微孔。玉米秸秆生物质炭是将玉米秸秆在600℃的无氧条件下进行热裂解后获得的生物质炭。玉米秸秆包含有31.5wt％的纤维素、27wt％的半纤维素、16wt％的木质素。
68.实施例2
69.本发明中制备的生物质炭基氨基酸土壤调理剂2#，按重量百分比计，包括以下组分：玉米芯生物质炭83％、玉米秸秆生物质炭14％、黄腐酸2％、聚谷氨酸0.6％、甘氨酸0.14％、亮氨酸0.16％、脯氨酸0.06％、酪氨酸0.09％、苯丙氨酸0.05％。将上述组分混合后，即可制备获得生物质炭基氨基酸土壤调理剂2#。
70.其中，黄腐酸、聚谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸、脯氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸均为常规使用的氨基酸成分。玉米芯生物质炭是将玉米芯在800℃进行碳化后获得的生物质炭。玉米芯包含有35wt％的纤维素、36wt％的半纤维素、19wt％的木质素。玉米芯由外至内包括有外壳、木质环、髓，外壳、木质环、髓上具有多个微孔。玉米秸秆生物质炭是将玉米秸秆在600℃的缺氧条件下进行热裂解后获得的生物质炭。玉米秸秆包含有31wt％的纤维素、26.79wt％的半纤维素、15.42wt％的木质素。
71.实施例3
72.本发明中制备的生物质炭基氨基酸土壤调理剂3#，按重量百分比计，包括以下组分：玉米芯生物质炭79％、玉米秸秆生物质炭16％、黄腐酸4％、聚谷氨酸0.4％、甘氨酸0.2％、亮氨酸0.2％、脯氨酸0.08％、酪氨酸0.05％、苯丙氨酸0.07％。将上述组分混合后，即可制备获得生物质炭基氨基酸土壤调理剂3#。
73.其中，黄腐酸、聚谷氨酸、甘氨酸、亮氨酸、脯氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸均为常规使用的氨基酸成分。玉米芯生物质炭是将玉米芯在800℃进行碳化后获得的生物质炭。玉米芯包含有33wt％的纤维素、37wt％的半纤维素、20wt％的木质素。玉米芯由外至内包括有外壳、木质环、髓，外壳、木质环、髓上具有多个微孔。玉米秸秆生物质炭是将玉米秸秆在600℃的缺氧条件下进行热裂解后获得的生物质炭。玉米秸秆包含有32wt％的纤维素、27.82wt％的半纤维素、16.11wt％的木质素。
74.实施例4
75.以桃园为例，取桃树土壤与实施例1制备的生物质炭基氨基酸土壤调理剂1#混合，两者加入的重量之比为1:1。将混合物撒施入桃树种植土地中，施肥的深度为30cm，第一年的用量为26kg/亩，从第二年起每年用量为13kg/亩。施用1年后桃子糖度为18
‑
22
°
，施用2年后桃子糖度为20
‑
24
°
，施用3年后桃子糖度为25
°
，施用4年后桃子糖度基本维持在25
°
。具体测试结果见表1。
76.同时，取桃树土壤按上述方法在不添加生物质炭基氨基酸土壤调理剂1#的情况下进行施肥，施用1
‑
5年，桃子糖度均为13
‑
16
°
。具体测试结果见表1。
77.表1长期施用调理剂对桃糖度的影响
[0078][0079]
由表1可知，桃树在施加生物质炭基氨基酸土壤调理剂后，桃园内桃子糖度平均为23.4
°
，其桃子的糖度明显高于未施用生物质炭基氨基酸土壤调理剂的桃子糖度。可见，本发明中在施加生物质炭基氨基酸土壤调理剂后，能够明显提高种植果蔬中的糖度。
[0080]
另外，桃树土壤施加生物质炭基氨基酸土壤调理剂后，由于调理剂中的聚谷氨酸自身有许多优良的特性，如主链上含有大量的亲水性的羧基和肽键，为直线分子具有良好的延展性，故使得调理剂有较强的吸水能力，保持施用层水分的存在，进而影响土壤植物、微生物以及土壤动物的生长与活动，促进果园土壤微生态环境的优化，明显优于未施用调理剂的桃树土壤，比较结果见表2、3。
[0081]
表2施用调理剂对土壤体积含水率的影响
[0082]
处理土壤体积含水率％(0
‑
30cm)未施用调理剂0.32施用调理剂0.39
[0083]
表3施用土壤调理剂对土壤微生物的影响
[0084][0085]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。