一种可以改善土壤性质的改良基质及其制备方法与流程

1.本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种可以改善土壤性质的改良基质及其制备方法。


背景技术：

2.城市化发展使城市土壤的性质发生了显著改变，城市园林绿地土壤受到人为活动的强烈影响，其形成和性质与所处的自然环境没有必然的联系，本质上是一种人为活动形成的新成土，其在空间上结构混乱，土壤类型复杂多样。除了自然土壤物质外，还含有大量的人造物质，包括水泥块、人类垃圾、烧结砖土以及其他污染物。城市土壤受人类活动影响大，存在污染严重、肥力低下、土壤紧实、碱性化严重、虫害大、水分含量低等问题，从而导致城市空气中灰尘多，绿化维护工作量大，绿化植物单一。
3.使用土壤改良剂是恢复土壤综合生产能力的有效方法之一。目前，主要采用的改良剂有两种，一种是天然改良剂，以腐殖酸类和多聚糖类为代表，通过烃链覆盖土壤粘粒表面，改变其水合性和胀缩性，形成水稳性团粒；另一种是人工合成改良剂，包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺 制剂、沥青乳剂等，通过粘结、包膜等方法稳定土壤团粒，从而起到改良土壤结构的作用。这些土壤改良剂的生产工艺相对复杂、造价较高，或属于化工产品、易导致次生环境污染，在大规模推广使用中均存在一定障碍。
4.在中国专利申请号为201210203638.6，公告日为2012.11.14的专利文献中公开了一种能改善城市土壤性质的改良基质的制备方法。先将绿化植物废弃物粉碎至1～3cm，再加入城市生活污泥或畜禽粪便，调节c/n比为25～30，含水量40～60％后进行堆肥，经过20～40天的堆肥腐熟处理，得到堆肥产品。然后根据堆肥产品的ph、ec、密度、通气性、总养分、有机质、氮、磷、钾含量测定结果再加入腐殖酸或过磷酸钙，进行理化性状和养分指标的调理，使之达到国家林业标准《绿化用有机基质》（ly/t1970
‑
2011）中关于改良基质的要求。用该发明的改良基质能有效地改善绿化土壤的肥力和物理结构，提高土壤通气性，降低土壤容重，同时促进废弃物的循环利用，具有很好的社会和生态效益，可广泛用于改善城市土壤的物理性质。
5.但是，该改良基质采用尿素、腐殖酸、绿化植物废弃物为原料，经过预处理、堆肥腐熟等步骤制成，该改良基质尽管能一定程度上提高土壤的肥力，改善城市土壤的通气性，但由于含有的有机养分太多，易产生病虫害，从而不利于城市植物的生长。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种可以改善土壤性质的改良基质及其制备方法。
7.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一方面，本发明提供一种可以改善土壤性质的改良基质，包括如下重量份原料：辣蓼草50
‑
200重量份、茶枯10
‑
50重量份、生物炭100
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1000重量份、高岭土50
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500重量份、有机肥50
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200重量份、蚯蚓粪20
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200重量份、风化煤10
‑
100重量份、混合菌剂1
‑
10重量份和保水剂10
‑
100重量份。
8.进一步地，所述辣蓼草与茶枯的重量份比为（1
‑
6）：1，优选地，所述辣蓼草与茶枯的重量份比为（2
‑
4）：1，具体地，所述辣蓼草与茶枯的重量份比为3：1。
9.进一步地，所述生物炭为污泥炭、酒糟炭、木屑炭、药渣炭、玉米芯炭、稻壳炭、花生壳炭、秸秆炭、草木灰中的一种或几种，优选地，所述生物炭为污泥炭、酒糟炭、木屑炭、药渣炭、玉米芯炭、花生壳炭、草木灰中的一种或几种，具体地，所述生物炭为花生壳炭。
10.进一步地，所述有机肥是由农家肥、堆肥、饼肥、厩肥、沼气肥、沤肥、绿肥中的一种或几种制成，优选地，所述有机肥是由农家肥、堆肥、饼肥、厩肥中的一种或几种制成，具体地，所述有机肥是由农家肥经发酵制得。
11.进一步地，所述生物炭、有机肥和蚯蚓粪的用量比例为（1
‑
10）：（1
‑
5）:1，优选地，所述生物炭、有机肥和蚯蚓粪的用量比例为（1
‑
6）：（1
‑
3）:1，具体地，所述生物炭、有机肥和蚯蚓粪的用量比例为（2
‑
3）：（1
‑
2）:1。
12.进一步地，所述蚯蚓粪含水量为10%
‑
60%，优选地，所述蚯蚓粪含水量为20%
‑
50%，具体地，所述蚯蚓粪含水量为20%
‑
40%。
13.进一步地，所述保水剂包括羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基淀粉钠、聚丙烯酸钾、聚丙酰胺、聚丙烯酸胺中的一种或几种的组合，优选地，所述保水剂包括羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基淀粉钠、聚丙烯酸钾、聚丙酰胺中的一种或几种的组合，具体地，所述保水剂包括聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉钠组合而成。
14.进一步地，所述保水剂是由羧甲基淀粉钠、聚丙烯酸钠按照（1
‑
10）:1的重量份比制成，优选地，所述保水剂是由羧甲基淀粉钠、聚丙烯酸钠按照（2
‑
8）:1的重量份比制成，具体地，所述保水剂是由羧甲基淀粉钠、聚丙烯酸钠按照（5
‑
7）:1的重量份比制成。
15.另一方面，本发明提供一种可以改善土壤性质的改良基质的制备方法，包括如下步骤：1）按照重量份配比，称取辣蓼草、茶枯，加入乙醇水溶液，升温熬煮，冷却后过滤，得到滤液，即得植物混合液。
[0016] 2）取步骤1）中过滤后的过辣蓼草、茶枯滤渣，晾干后切碎、碾碎，得到辣蓼草混合粉。
[0017]
3）称取生物炭、高岭土、有机肥、蚯蚓粪、风化煤，混合均匀，碾碎后加入步骤1）中所制得的植物混合液和步骤2）中制得的辣蓼草混合粉，混合均匀，调制后得到主料，将混合菌剂均匀撒在主料上，进行第一次发酵。
[0018]
4）加入保水剂和水，混合均匀，进行第二次发酵，发酵后冷却、碾碎、晾干，制成粉体，密封包装，即得所述能改善城市土壤性质的改良基质。
[0019]
进一步地，步骤1）中所述乙醇水溶液浓度为1%
‑
20%，优选地，步骤1）中步骤1）中所述乙醇水溶液浓度为1%
‑
15%，具体地，步骤1）中所述乙醇水溶液浓度为5%
‑
10%。
[0020]
进一步地，步骤1）中所述乙醇水溶液的重量份为辣蓼草的1
‑
20倍，优选地，步骤1）中所述乙醇水溶液的重量份为辣蓼草的5
‑
15倍，具体地，步骤1）中所述乙醇水溶液的重量份为辣蓼草的10倍。
[0021]
进一步地，步骤1）中所述升温后温度为50
‑
100℃，优选地，步骤1）中所述升温后温度为70
‑
100℃，具体地，步骤1）中所述升温后温度为80
‑
100℃。
[0022]
进一步地，步骤1）中所述熬煮后的溶液体积为原体积的1/10
‑
1/2，优选地，步骤1）中所述熬煮后的溶液体积为原体积的1/5
‑
1/2，具体地，步骤1）中所述熬煮后的溶液体积为原体积的1/4
‑
1/2。
[0023]
进一步地，步骤2）中所述辣蓼草混合粉粒径为50
‑
300目，优选地，步骤2）中所述辣蓼草混合粉粒径为50
‑
200目，具体地，步骤2）中所述辣蓼草混合粉粒径为100
‑
200目。
[0024]
进一步地，步骤3）中所述主料含水为10
‑
60%，优选地步骤3）中所述主料含水为20
‑
60%，具体地，步骤3）中所述主料含水为30
‑
55%。
[0025]
进一步地，步骤3）中所述第一次发酵时间为5
‑
20天，发酵温度为30℃
‑
70℃，优选地，步骤3）中所述第一次发酵时间为8
‑
15天，发酵温度为40℃
‑
70℃，具体地，步骤3）中所述第一次发酵时间为10
‑
12天，发酵温度为50℃
‑
60℃。
[0026]
进一步地，步骤4）中所述第二次发酵时间为1
‑
15天，发酵温度为30℃
‑
50℃，优选地，步骤4）中所述第二次发酵时间为5
‑
12天，发酵温度为30℃
‑
45℃，具体地，步骤4）中所述第二次发酵时间为5
‑
10天，发酵温度为35℃
‑
45℃。
[0027]
进一步地，步骤4）中所述晾干后水分控制在5%
‑
30%，优选地，步骤4）中所述晾干后水分控制在10%
‑
30%，具体地，步骤4）中所述晾干后水分控制在15%
‑
25%。
[0028]
进一步地，步骤4）中所述晾干后制成的粉体为1
‑
20目，优选地，步骤4）中所述晾干后制成的粉体为1
‑
15目，具体地，步骤4）中所述晾干后制成的粉体为5
‑
10目。
[0029]
上述的改良基质，通过将辣蓼草和茶枯加入到乙醇水溶液中进行高温熬煮，使得辣蓼草和茶枯中的杀虫成分被有效的萃取出来，由此保证改良基质具有很优良的杀虫效果，且将熬煮过后的辣蓼草和茶枯残渣再次进行利用将其制成主料，不仅可以进一步增加杀虫效果，而且还能较少废弃物，将生物炭、蚯蚓粪、保水剂和有机肥等原料与植物混合液和辣蓼草混合粉进行混合均匀后加入混合菌剂进行发酵，利用生物炭的高比表面积的特性，与其他组分在混合菌剂的作用下，进行充分发酵反应，使保水剂、杀虫有效成分进入到生物炭内部，生成高保水、肥分缓释均匀、杀虫效果良好的改良基质，本发明原料来源丰富，成本低廉，操作简便，环保安全，适用于碱性砂土、城市绿化、沙漠绿化、矿场改造等土壤改良。
具体实施方式
[0030]
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
[0031]
实施例1一种可以改善土壤性质的改良基质的制备方法，包括如下步骤：1）称取辣蓼草60重量份、茶枯20重量份，加5%乙醇溶液600重量份，升温至80℃，熬煮至1/2体积，冷却至室温，过滤得到滤液，即得植物混合液。
[0032] 2）取过滤后的过辣蓼草、茶枯滤渣，晾干后切碎，碾碎至100目的粉体，得到辣蓼草混合粉。
[0033]
3）称取花生壳炭200重量份、高岭土100重量份、有机肥80重量份、蚯蚓粪40重量份、风化煤30重量份，混合均匀，碾碎至100目的粉体，加入植物混合液和辣蓼草混合粉，混合均匀，调制成含水45%的主料，将1重量份混合菌剂均匀撒在主料上，发酵7天，温度控制在50℃。
[0034]
4）加入羧甲基淀粉钠30重量份、聚丙烯酸钠5重量份、水400重量份，混合均匀，温度控制在35℃，发酵5天后晾干至含水分为15%，冷却、碾碎，后制成5目的粉体，密封包装，即得所述能改善城市土壤性质的改良基质。
[0035]
实施例2一种可以改善土壤性质的改良基质的制备方法，包括如下步骤：1）称取辣蓼草75重量份、茶枯25重量份，加8%乙醇溶液750重量份，升温至90℃，熬煮至1/3体积，冷却至室温，过滤得到滤液，即得植物混合液。
[0036] 2）取过滤后的过辣蓼草、茶枯滤渣，晾干后切碎，碾碎至150目的粉体，得到辣蓼草混合粉。
[0037]
3）称取花生壳炭300重量份、高岭土150重量份、有机肥100重量份、蚯蚓粪50重量份、风化煤45重量份，混合均匀，碾碎至150目的粉体，加入植物混合液和辣蓼草混合粉，混合均匀，调制成含水50%的主料，将3重量份混合菌剂均匀撒在主料上，发酵10天，温度控制在55℃。
[0038]
4）加入羧甲基淀粉钠35重量份、聚丙烯酸钠6重量份、水500重量份，混合均匀，温度控制在40℃，发酵7天后冷却、碾碎，晾干至含水20%，制成8目的粉体，密封包装，即得所述能改善城市土壤性质的改良基质。
[0039]
实施例3一种可以改善土壤性质的改良基质的制备方法，包括如下步骤：1）称取辣蓼草90重量份、茶枯30重量份，加10%乙醇溶液900重量份，升温至100℃，熬煮至1/4体积，冷却至室温，过滤得到滤液，即得植物混合液。
[0040] 2）取过滤后的过辣蓼草、茶枯滤渣，晾干后切碎，碾碎至100目的粉体，得到辣蓼草混合粉。
[0041]
3）称取花生壳炭400重量份、高岭土200重量份、有机肥150重量份、蚯蚓粪75重量份、风化煤50重量份，混合均匀，碾碎至100目的粉体，加入植物混合液和辣蓼草混合粉，混合均匀，调制成含水55%的主料，将5重量份混合菌剂均匀撒在主料上，发酵12天，温度控制在60℃。
[0042]
4）加入羧甲基淀粉钠40重量份、聚丙烯酸钠7重量份、水600重量份，混合均匀，温度控制在45℃，发酵10天后冷却、碾碎，晾干至含水25%，制成10目的粉体，密封包装，即得所述能改善城市土壤性质的改良基质。
[0043]
对比例1与实施例1不同之处为不加植物混合液，增加相同用量的水，其他不变。
[0044]
对比例2与实施例1不同之处为不加羧甲基淀粉钠和聚丙烯酸钠，加入相同用量的高岭土，其他不变。
[0045]
对比例3按照申请号为cn201711106264.5的专利文献中的一种碱性沙地土壤改良基质及其制备方法制得的改良基质，作为对比例3。
[0046]
实施例4各选取100kg经过杀虫处理的细土，加入100条地老虎、100个蛔虫卵、100条金针
虫、100条蚯蚓，加入实施例1
‑
3所述方法制得的能改善城市土壤性质的改良基质、对比例1
‑
2所述方法制得的能改善城市土壤性质的改良基质，混合均匀后，铺成10cm厚的涂层，观察15天，然后检查活虫数量，计算其死亡率，结果如表1所示。
[0047]
表1由表1所示，实施例1、实施例2、实施例3和对比例2所制得的土壤改良基质地老虎、蛔虫卵、金针虫死亡率都高于对比例1，对比例2中的地老虎、蛔虫卵、金针虫死亡率高于对比例1，表明本发明中所含植物混合液均有较好的杀虫效果，且不影响蚯蚓的正常生存。
[0048]
实施例5各选取50kg细土，加入实施例1
‑
3所述方法制得的能改善城市土壤性质的改良基质、对比例1
‑
2所述方法制得的能改善城市土壤性质的改良基质，混合均匀后喷洒5kg水，待水吸收完全后，分开放置在相同上端开口的箱体中，铺成5cm后的土层，调节温度为35℃，放置10天后称重，计算土壤重量损失率，结果如表2所示。
[0049]
表2由表2可知，实施例1、实施例2、实施例3、对比例1的重量损失率均远高于对比例2，由此可知本发明制得的城市土壤改良剂具有优良的保水效果，可降低炎热环境下的水分蒸发。
[0050]
实施例6取实施例1
‑
3以及对比例1
‑
2所述方法制得的能改善城市土壤性质的改良基质，选取某南方城市相似地块，测试其ph为9.3，同时选取一块地试用普通肥料种植吉祥槽，作为对比例4，各种植一亩吉祥草，6块地养护方法和频次均相同，记录其结果如表3。
[0051]
表3
由表3可知，相比之于对比例，本发明制得的所述能改善城市土壤性质的改良基质可使所生长的吉祥草成活率超过95%，平均苗高高于20cm，平均蓬径高于19cm,平均亩产量高于1700kg, 由此可知，本发明有助于提高城市土壤的肥力，减少土壤的害虫，从而改善城市土壤。同时，种植在对比例1、对比例2所制得的土壤改良基质上的吉祥草的成活率、平均苗高、平均蓬径、平均亩产量均高于对比例3，由此可知，植物混合液有助于杀灭土壤中的害虫或病虫卵，从而提高植株的存活率，改善植株的长势，并且所含保水剂有助于保存土壤中的水分，减少水分流失，确保植株免受干旱影响，从而提高植株的存活率和产量，改善植株的长势。
[0052]
实施例7取实施例1
‑
3所述方法制得的改良基质和对比例3，按照如下方式进行肥效测试：1）采用自制玻璃淋溶装置，一端用于淋溶，一端用于收集淋溶液。
[0053]
2）试验时在淋溶管底部铺上一层石英砂(15g)，再倒入2000g土壤，接着加入100g相应的改良基质，然后再倒入500g土壤，最后再铺上一层石英砂(100g)，分别于培养的第1、7、10、20、30天进行淋溶。
[0054]
3）每次淋溶，使用200ml去离子水，收集淋出液直到下方无液体再渗出时，记为1次采样，记录淋出液体积，并测定淋出液中的n含量，测试结果如表4所示。
[0055]
表4由表4可知，实施例1
‑
3所制得的土壤改良基质在经过30天的淋溶后，其淋出液中的n含量仍为第1天的90%以上，且从第1天到第30天，淋出液中n含量均在9mg
‑
20mg范围内变化，增减幅度不大，而对比例3中土壤淋出液中n含量第7天为第1天2倍多，第一天是第30天的17倍，由此可知，本发明具有优良的缓释效果。