一种基于生物质炭的土壤改良剂及其在抗旱方面的应用的制作方法

1.本发明涉及土壤改良技术领域，特别是涉及一种基于生物质炭的土壤改良剂及其在抗旱方面的应用。


背景技术：

2.干旱缺水是制约农业可持续发展的重要因素，影响着粮食安全。同时，随着全球气候变暖、干旱加剧，干旱面积也在不断扩大。受气候、土壤等条件和地形地貌影响，加之长期高强度利用和掠夺式生产，耕地土壤有机质含量总体不高，土壤理化性状较差，肥力水平低，严重影响耕地产出能力。受地质构造复杂、地貌类型多样、人口分布密集等因素影响，特别是随着现代化、城镇化、工业化的快速发展以及大规模生产建设活动的频繁发生，导致地表和植被不断遭受扰动，最终导致水土流失。近年来，随着设施蔬菜面积进一步扩大和蔬菜生产向规模化、集约化方向发展，因复种指数高、种植品种单一、过分密植等原因导致的蔬菜土壤障碍问题日渐突出，加上多年连作、肥水不合理投入，致使设施土壤普遍存在次生盐渍化、酸化、板结、微生物区系失衡、土传病害加重等问题，严重影响产地环境和农产品品质，制约设施农业发展，有必要采取有效的技术措施加以改良。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种基于生物质炭的土壤改良剂及其在抗旱方面的应用，基于生物质炭的土壤改良剂能有效增加土壤中有机酸含量，增加土壤团粒结构，有利作物的生长发育。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种基于生物质炭的土壤改良剂，按照重量份数计，包括以下原料：膨润土30-50份、生物质炭70-110份、酒糟20-50份、蛭石1-5份以及复合微生物菌剂3-7份。
6.膨润土是以蒙脱石为主要组分的一类细粒粘土岩，主要化学成分为sio2、al2o3、h2o及少量的mgo、cao、fe2o3、feo、na2o、k2o和tio2。蒙脱石的硅氧四面体与铝氧八面体靠共用的氧原子连接，形成沿平面延伸、纵向叠置的结构单元层；单元层之间的几何空间称为层间域，半个晶胞中总阴离子电荷[o
10
(oh)2]为22，八面体中存在的阳离子数为2，四面体中存在的阳离子数4，晶格中四面体层的si
4
小部分被al
3
、p
3
、置换，八面体中的al
3
常被mg
2
、ca
2
、fe
2
、zn
2
、fe
3
、li

等置换，这使晶体产生剩余负电荷，这种负电荷必然要吸附反离子来平衡，促使晶层之间吸附阳离子。蒙脱石的这种晶体结构使其具有较好的吸水膨胀性，能吸收自身体积8-15倍的水量，吸水后体积膨胀数倍至30倍；有一定的粘结性、触变性，使其与碎屑物质的掺和物聚有可塑性和粘结性。膨润土自身亦含有植物所需的多种营养元素，改善土壤物理结构，同时具备反复吸水和缓慢释水的性能，可以提高水分和肥料的蓄积能力，作为抗旱材料应用。改良土壤，增加土壤肥力，提高作物产量，且随着其在土壤中存在时间的延长，会转化成土壤的无机矿化组分，不会对土壤造成二次污染。蛭石可以降低土壤容重，增加孔隙度，提高地温，增加土壤的持水能力，增加水力传导性，增加无机磷的移动性，
进一步提高作物产量。
[0007]
进一步地，所述复合微生物菌剂为里氏木霉和琥珀酸丝状杆菌。
[0008]
进一步地，里氏木霉和琥珀酸丝状杆菌的质量比为(1-3)：(5-10)。
[0009]
本发明提供所述基于生物质炭的土壤改良剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010]
(1)将酒糟与复合微生物菌剂混合，进行发酵得到发酵终产物；
[0011]
(2)将所述发酵终产物与膨润土、蛭石和生物质炭混合，造粒得到所述基于生物质炭的土壤改良剂。
[0012]
酒糟经过复合微生物菌剂发酵之后的终产物，富含多种纤维素酶体和细菌多糖，纤维素酶体包括内切半纤维素酶、外切半纤维素酶、葡聚糖酶和纤维素酶，可以改善土壤微生物和酶活性，提供有机化合物，通过改善酶活性和氮、磷循环来进一步增加微生物的多样性，增加真菌数量，诱导作物增强抗性，增强抗寒、抗旱、抗病和抗逆能力，增加产量，改善产品品质。
[0013]
进一步地，所述发酵过程为先进行有氧发酵，再进行厌氧发酵，再进行有氧发酵。
[0014]
进一步地，所述发酵过程具体为：
[0015]
(1)有氧发酵：调节混合料含水量至40-50％，30-35℃发酵3-5d，每隔24-48h，翻料一次；
[0016]
(2)厌氧发酵：厌氧发酵2-3d；
[0017]
(3)有氧发酵：温度保持在25-30℃，发酵4-7d，每天翻堆一次，得到发酵终产物。
[0018]
本发明提供所述基于生物质炭的土壤改良剂在土壤改良中的应用。
[0019]
本发明提供所述基于生物质炭的土壤改良剂在抗旱方面的应用。
[0020]
进一步地，将所述基于生物质炭的土壤改良剂按照30-50kg/亩的用量撒施于地表后翻耕。
[0021]
进一步地，翻耕深度为10-40cm。
[0022]
本发明公开了以下技术效果：
[0023]
本发明基于生物质炭的土壤改良剂能够有效增加土壤有机质和生物活性物质的含量，对氮磷钾也有一定的利用和分解能力，改善了耕地土壤的氮磷钾比例，能够增加土壤团粒结构，改善土壤容重，有利于作物的生长发育，提高作物的种植产量。
[0024]
酒糟营养丰富，经过发酵后富含多种纤维素酶体和细菌多糖，为其他菌种(尤其是土壤中的有益菌)提供生长所必须的营养元素，有效抑制其他有害和致病微生物的繁殖，还可以增加土壤自身酶活性，诱导作物增强抗性，增强抗寒、抗旱、抗病和抗逆能力，增加产量，改善产品品质。
具体实施方式
[0025]
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0026]
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包
括或排除在范围内。
[0027]
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0028]
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
[0029]
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0030]
本发明实施例中酒糟粒径≤4mm。
[0031]
本发明实施例中所使用的原料均为市场购买，无其他特殊要求。
[0032]
实施例1
[0033]
(1)按照重量份数计，准确称量以下原料：钠基膨润土40份、生物质炭90份、酒糟35份、蛭石3份以及复合微生物菌剂5份(里氏木霉和琥珀酸丝状杆菌的质量比为1：5)；
[0034]
(2)将酒糟与复合微生物菌剂混合，调节混合料含水量至45％，30℃发酵5d，每隔24h，翻料一次；厌氧发酵：厌氧发酵3d；有氧发酵：温度保持在25℃，发酵4d，每天翻堆一次，得到发酵终产物；
[0035]
(3)将发酵终产物与钠基膨润土、蛭石和生物质炭混合，造粒得到基于生物质炭的土壤改良剂。
[0036]
实施例2
[0037]
(1)按照重量份数计，准确称量以下原料：钙基膨润土30份、生物质炭110份、酒糟20份、蛭石1份以及复合微生物菌剂3份(里氏木霉和琥珀酸丝状杆菌的质量比为3：10)；
[0038]
(2)将酒糟与复合微生物菌剂混合，调节混合料含水量至50％，35℃发酵3d，每隔24h，翻料一次；厌氧发酵：厌氧发酵3d；有氧发酵：温度保持在25℃，发酵4d，每天翻堆一次，得到发酵终产物；
[0039]
(3)将发酵终产物与钙基膨润土、蛭石和生物质炭混合，造粒得到基于生物质炭的土壤改良剂。
[0040]
实施例3
[0041]
(1)按照重量份数计，准确称量以下原料：钠基膨润土50份、生物质炭75份、酒糟25份、蛭石5份以及复合微生物菌剂7份(里氏木霉和琥珀酸丝状杆菌的质量比为2：7)；
[0042]
(2)将酒糟与复合微生物菌剂混合，调节混合料含水量至40％，30℃发酵5d，每隔48h，翻料一次；厌氧发酵：厌氧发酵2d；有氧发酵：温度保持在30℃，发酵6d，每天翻堆一次，得到发酵终产物；
[0043]
(3)将发酵终产物与钠基膨润土、蛭石和生物质炭混合，造粒得到基于生物质炭的土壤改良剂。
[0044]
实施例4
[0045]
(1)按照重量份数计，准确称量以下原料：钠基膨润土45份、生物质炭100份、酒糟
45份、蛭石5份以及复合微生物菌剂5份(里氏木霉和琥珀酸丝状杆菌的质量比为3：10)；
[0046]
(2)将酒糟与复合微生物菌剂混合，调节混合料含水量至40％，30℃发酵5d，每隔48h，翻料一次；厌氧发酵：厌氧发酵3d；有氧发酵：温度保持在25℃，发酵7d，每天翻堆一次，得到发酵终产物；
[0047]
(3)将发酵终产物与钠基膨润土、蛭石和生物质炭混合，造粒得到基于生物质炭的土壤改良剂。
[0048]
实施例5
[0049]
与实施例1相同，不同之处仅在于发酵过程为：直接在30
±
2℃厌氧条件下发酵12d。
[0050]
实施例6
[0051]
与实施例1相同，不同之处仅在于未进行酒糟发酵过程，直接将各个原料混合之后进行造粒。
[0052]
实施例7
[0053]
与实施例1相同，不同之处仅在于未加入复合微生物菌剂。
[0054]
效果验证例
[0055]
(1)选择同一地块(由于长期施用化肥已经导致土壤板结的田地)的土地平均分为8块，标记地块1-8，各地块之间设立隔离保护行，地块1-8分别按照35kg/亩的用量施用实施例1-7制备的基于生物质炭的土壤改良剂后进行翻耕处理(翻耕深度40cm)，地块8作为空白实验验证，仅进行翻耕处理(翻耕深度40cm)不施用土壤改良剂。3个月后对各个地块土壤进行采样，并进行土壤容重(环刀法测定)、孔隙度、有机质含量(重铬酸钾容量法)检测，结果见表1。
[0056]
其中土壤孔隙度＝(1-土壤容重/土壤比重)
×
100％。
[0057]
(2)在经过步骤(1)处理后的8个地块中按照常规方法种植农作物玉米，玉米收获后进行产量统计，，考察各地块的玉米产量，结果见表1。
[0058]
表1
[0059][0060]
由表1数据可以得出，使用本发明方法制备的基于生物质炭的土壤改良剂能够显著降低板结土壤的土壤容重，提升板结土壤的孔隙率，提高有机质含量，提高土壤保水保肥的能力，也能够使玉米产量得以显著提升。而在省略本发明某一原料或者步骤时，均导致最终效果的减弱。
[0061]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。