一种土壤流失阻控剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种土壤流失阻控剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.石漠化，亦称石质荒漠化，是指因水土流失而导致地表土壤损失，基岩裸露，土地丧失农业利用价值和生态环境退化的现象。据国家林业和草原局《中国
·
岩溶地区石漠化状况公报》显示，截至2016年底，我国石漠化土地总面积1007万公顷，潜在石漠化土地面积1466.9万公顷，全国共有8个省市面临石漠化问题。
3.石漠化不仅造成了水土资源的浪费，还会引发山洪、滑坡、泥石流等自然灾害，造成土地生产力降低，导致贫困发生，威胁人类生存和发展。在长期强降雨冲刷下，石漠化地区土壤容重增加、孔隙度降低、持水量降低、团聚体结构破坏，降雨通过岩土界面优先流快速入渗造成水分和土壤流失。目前，对于石漠化地区土壤修复主要采用植被覆盖减少土壤流失的方式，但对于严重石漠化地区往往存在植被成活率低、土壤恢复慢、治理周期长的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种土壤流失阻控剂，改善石漠化地区土壤结构、提升土壤肥力、减少水土流失、促进植被生长和缩短石漠化治理周期。
5.本发明提供了一种土壤流失阻控剂，包括以下质量份的原料：
6.10～20份淀粉、10～20份聚丙烯酰胺、5～10份牛粪、5～10份蚯蚓粪、5～10份磷石膏、5～10份膨润土、0.3～0.7份枯草芽孢杆菌和0.3～1份哈茨木霉。
7.优选的，包括以下质量份的原料：
8.10份淀粉、10份聚丙烯酰胺、10份牛粪、5份蚯蚓粪、5份磷石膏、5份膨润土、0.3份枯草芽孢杆菌和0.3份哈茨木霉；
9.或20份淀粉、20份聚丙烯酰胺、10份牛粪、10份蚯蚓粪、10份磷石膏、10份膨润土、0.7份枯草芽孢杆菌、1份哈茨木霉；
10.或15份淀粉、15份聚丙烯酰胺、10份牛粪、10份蚯蚓粪、5份磷石膏、5份膨润土、0.5份枯草芽孢杆菌、0.5份哈茨木霉。
11.优选的，所述原料还包括30～40份水。
12.优选的，所述聚丙烯酰胺的分子量为800万～1500万；所述淀粉包括红薯淀粉。
13.本发明还提供了上述技术方案所述的土壤流失阻控剂的制备方法，包括以下步骤
14.将所述牛粪、蚯蚓粪、磷石膏、哈茨木霉、淀粉和水第一混合，发酵，得发酵物；
15.将所述发酵物与聚丙烯酰胺、膨润土和枯草芽孢杆菌第二混合，得到所述土壤流失阻控剂。
16.优选的，所述发酵包括好氧发酵；所述发酵的时间为30～40d，温度为20～60℃。
17.优选的，所述发酵的过程中，每5～7d翻堆一次。
18.优选的，所述第二混合的温度为20～60℃。
19.本发明还提供了上述技术方案所述的土壤流失阻控剂在石漠化地区土壤改良、坡耕地水土流失治理和工程边坡保护中的一种或多种的应用。
20.有益效果：
21.本发明提供了一种土壤流失阻控剂，包括以下质量份的原料：10～20份淀粉、10～20份聚丙烯酰胺、5～10份牛粪、5～10份蚯蚓粪、5～10份磷石膏、5～10份膨润土、0.3～0.7份枯草芽孢杆菌和0.3～1份哈茨木霉。本发明的土壤流失阻控剂以淀粉、聚丙烯酰胺、牛粪、蚯蚓粪、磷石膏、膨润土、枯草芽孢杆菌和哈茨木霉为原料，通过限定各原料的用量，能够显著降低土壤容重，增强土壤孔隙结构，提高大团聚体比例，提高土壤持水能力，降低水土流失，尤其适用于石漠化地区土壤的改良，显著提高石漠化地区土壤种植植物的成活率，促进植株生长，提升石漠化地区的土壤保护效益，缩短石漠化的治理周期
22.进一步的，本发明的土壤流失阻控剂制备工艺简单，原料廉价易得，生产成本低，适用于大规模产业化的生产。
具体实施方式
23.本发明提供了一种土壤流失阻控剂，包括以下质量份的原料：
24.10～20份淀粉、10～20份聚丙烯酰胺、5～10份牛粪、5～10份蚯蚓粪、5～10份磷石膏、5～10份膨润土、0.3～0.7份枯草芽孢杆菌和0.3～1份哈茨木霉。
25.以质量份计，本发明所述土壤流失阻控剂的原料包括10～20份淀粉，优选为15～20份，进一步优选为15份。在本发明中，所述淀粉优选包括红薯淀粉。本发明所述淀粉促进土壤大团聚体形成，并维持团聚体结构稳定。
26.以所述淀粉的质量份为基准，本发明所述土壤流失阻控剂的原料包括10～20份聚丙烯酰胺，优选为10份或20份。在本发明中，所述聚丙烯酰胺的分子量优选为800万～1500万，进一步优选为800万。本发明所述聚丙烯酰胺能够吸收保持土壤水分，减少水分损失。
27.以所述淀粉的质量份为基准，本发明所述土壤流失阻控剂的原料包括5～10份牛粪，优选为10份。本发明所述牛粪能够增加土壤粗纤维，降低土壤容重，提高土壤孔隙性。
28.以所述淀粉的质量份为基准，本发明所述土壤流失阻控剂的原料包括5～10份蚯蚓粪，优选为5份或10份。本发明所述蚯蚓粪能够提高土壤微生物活性。
29.以所述淀粉的质量份为基准，本发明所述土壤流失阻控剂的原料包括5～10份磷石膏，优选为5份或10份。本发明所述磷石膏能够提高土壤黏粒含量，增加土壤团聚体。
30.以所述淀粉的质量份为基准，本发明所述土壤流失阻控剂的原料包括5～10份膨润土，优选为5份或10份。本发明所述膨润土能够提高土壤阳离子交换量，增强保肥能力。
31.以所述淀粉的质量份为基准，本发明所述土壤流失阻控剂的原料包括0.3～0.7份枯草芽孢杆菌，优选为0.3～0.5份。在本发明中，所述枯草芽孢杆菌中有效活菌数优选为200亿～300亿cfu/g，进一步优选为220亿～280亿cfu/g，更优选为250亿cfu/g。本发明所述枯草芽孢杆菌能够提高土壤细菌数量，增强土壤生物肥力，促进植物生长。
32.以所述淀粉的质量份为基准，本发明所述土壤流失阻控剂的原料包括0.3～1份哈茨木霉，优选为0.3～0.5份。在本发明中，所述哈茨木霉中有效活菌数优选为3亿～10亿
cfu/g，进一步优选为5亿～8亿cfu/g，更优选为6亿cfu/g。本发明所述哈茨木霉，能够提高发酵效率，抑制有害微生物生长。
33.以所述淀粉的质量份为基准，本发明所述土壤流失阻控剂的原料优选包括30～40份水，进一步优选为30或40份。
34.本发明的阻控剂以淀粉、聚丙烯酰胺、牛粪、蚯蚓粪、磷石膏、膨润土、枯草芽孢杆菌和哈茨木霉为原料，通过限定各原料的用量，能够显著降低土壤容重，增强土壤孔隙结构，提高大团聚体比例，提高土壤持水能力，降低水土流失，尤其适用于石漠化地区土壤的改良，缩短石漠化的治理周期。
35.本发明还提供了上述技术方案所述的土壤流失阻控剂的制备方法，包括如下步骤：
36.将所述牛粪、蚯蚓粪、磷石膏、哈茨木霉、淀粉和水第一混合，发酵，得发酵物；
37.将所述发酵物与聚丙烯酰胺、膨润土和枯草芽孢杆菌第二混合，得到所述土壤流失阻控剂。
38.本发明牛粪、蚯蚓粪、磷石膏、哈茨木霉、淀粉和水第一混合，发酵，得发酵物。在本发明中，所述发酵优选包括好氧发酵；所述发酵的温度优选为20～60℃，进一步优选为30℃；所述发酵的时间优选为30～40d，进一步优选为30d或40d。本发明将所述牛粪、蚯蚓粪、磷石膏、哈茨木霉、淀粉和水第一混合后，优选对所述第一混合料堆积，得堆垛；所述堆垛优选为三角形或梯形；所述堆垛的高度优选为1.0～2.0m，进一步优选为1.5m；所述堆垛的宽优选为4～6m，进一步优选为5m。本发明在所述发酵过程中，优选每5～7d翻堆一次。本发明所述发酵能够降低物料损失，并维持微生物活力，提升发酵效率。本发明在具体实施过程中对所述第一混合的方式没有严格要求，常规操作即可。
39.所述发酵结束后，本发明优选包括烘干，粉碎，过筛，得到所述发酵物。本发明对所述烘干的方式没有严格要求，采用常规的烘干方式即可。本发明所述烘干所得烘干物的含水量优选为3％～5％。本发明对所述粉碎的方式没有严格要求，采用常规的粉碎方式即可。本发明所述过筛优选包括过5～10目筛。
40.得到所述发酵物后，本发明将所述发酵物与聚丙烯酰胺、膨润土和枯草芽孢杆菌第二混合，得到所述土壤流失阻控剂。本发明优选对所述土壤流失阻控剂造粒，得到颗粒状土壤流失阻控剂，颗粒大小优选为2～4mm。本发明对所述第二混合以及造粒的方式均没有严格要求，常规操作即可。
41.本发明所述的制备方法制备工艺简单，生产成本低，适用于大规模产业化的生产，并且在制备过程中利用直接将枯草芽孢杆菌和发酵产物进行混合，为土壤补充微生物，充分利用枯草芽孢杆菌。
42.本发明还提供了上述技术方案所述的土壤流失阻控剂在石漠化地区土壤改良、坡耕地水土流失治理和工程边坡保护中的一种或多种的应用，优选为在土壤改良石漠化地区中的应用。本发明提供的土壤流失阻控剂能够降低土壤容重，增强土壤孔隙结构，提高大团聚体比例，提高土壤持水能力，降低水土流失，尤其是适用于轻度和中度石漠化地区土壤的改良，缩短石漠化的治理周期。
43.为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种土壤流失阻控剂及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
44.实施例1
45.一种土壤流失阻控剂
46.(1)按照以下质量份备料：10份红薯淀粉、10份分子量800万的聚丙烯酰胺(pam)、10份牛粪、5份蚯蚓粪、5份磷石膏、5份膨润土、0.3份枯草芽孢杆菌、0.3份哈茨木霉和30份水。
47.具体的，1000kg红薯淀粉、1000kg分子量800万的聚丙烯酰胺(pam)、1000kg牛粪、500kg蚯蚓粪、500kg磷石膏、500kg膨润土、30kg枯草芽孢杆菌、30kg哈茨木霉和3000kg水，其中哈茨木霉中有效活菌数为3亿/g，枯草芽孢杆菌中有效活菌数为200亿/g。
48.(2)制备方法如下：
49.将牛粪、蚯蚓粪、磷石膏、哈茨木霉、红薯淀粉和水充分混合后，物料呈三角形堆垛，高度1.0～2.0米，宽4～6米，堆置后每5～7天进行一次翻堆，好氧发酵30天后停止翻堆，发酵结束后粉碎过5～10目筛，室温下与分子量800万的聚丙烯酰胺、膨润土和枯草芽孢杆菌混合搅拌均匀，造粒2～4mm，得到所述土壤流失阻控剂。
50.实施例2
51.一种土壤流失阻控剂
52.(1)按照以下质量份备料：20份红薯淀粉、20份分子量800万的聚丙烯酰胺(pam)、10份牛粪、10份蚯蚓粪、10份磷石膏、10份膨润土、0.7份枯草芽孢杆菌、1份哈茨木霉和40份水。
53.具体的，2000kg红薯淀粉、2000kg分子量800万的聚丙烯酰胺(pam)、1000kg牛粪、1000kg蚯蚓粪、1000kg磷石膏、1000kg膨润土、70kg枯草芽孢杆菌、100kg哈茨木霉和4000kg水，其中哈茨木霉中有效活菌数为10亿/g，枯草芽孢杆菌中有效活菌数为300亿/g。
54.(2)制备方法如下：
55.同实施例1，区别在于好氧发酵40天后停止翻堆。
56.实施例3
57.一种土壤流失阻控剂
58.(1)按照以下质量份备料：15份红薯淀粉、15份分子量800万的聚丙烯酰胺(pam)、10份牛粪、10份蚯蚓粪、5份磷石膏、5份膨润土、0.5份枯草芽孢杆菌、0.5份哈茨木霉和40份水。
59.具体的，1500kg红薯淀粉、1500kg分子量800万的聚丙烯酰胺(pam)、1000kg牛粪、1000kg蚯蚓粪、500kg磷石膏、500kg膨润土、50kg枯草芽孢杆菌、50kg哈茨木霉和4000kg水，其中哈茨木霉中有效活菌数为5亿/g，枯草芽孢杆菌中有效活菌数为250亿/g。
60.(2)制备方法如下：
61.同实施例1。
62.对比例1
63.一种土壤流失阻控剂
64.(1)按照以下质量份备料：同实施例1，区别在于不添加聚丙烯酰胺(pam)。
65.(2)制备方法如下：
66.将牛粪、蚯蚓粪、磷石膏、哈茨木霉、红薯淀粉、水充分混合后，物料呈三角形堆垛，高度1.0～2.0米，宽4～6米，堆置后每5～7天进行一次翻堆，好氧发酵30天后停止翻堆，发
酵结束后粉碎过5～10目筛，室温下与膨润土和枯草芽孢杆菌混合搅拌均匀，造粒2～4mm，得到所述土壤流失阻控剂。
67.对比例2
68.一种土壤流失阻控剂
69.(1)按照以下质量份备料：同实施例1，区别在于不添加牛粪、蚯蚓粪、红薯淀粉。
70.(2)制备方法如下：
71.将磷石膏、哈茨木霉和水充分混合后，物料呈梯形堆垛，高度1.0～2.0米，宽4～6米，堆置后每5～7天进行一次翻堆，好氧发酵30天后停止翻堆，发酵结束后粉碎过5～10目筛，室温下与分子量800万的聚丙烯酰胺、膨润土和枯草芽孢杆菌混合搅拌均匀，造粒2～4mm，得到所述土壤流失阻控剂。
72.对比例3
73.一种土壤流失阻控剂
74.(1)按照以下质量份备料：同实施例1，区别在于不添加枯草芽孢杆菌、哈茨木霉。
75.(2)制备方法如下：
76.将牛粪、蚯蚓粪、磷石膏、红薯淀粉和水充分混合后，物料呈梯形堆垛，高度1.0～2.0米，宽4～6米，堆置后每5～7天进行一次翻堆，好氧发酵30天后停止翻堆，发酵结束后粉碎过5～10目筛，室温下与分子量800万的聚丙烯酰胺和膨润土混合搅拌均匀，造粒2～4mm，得到所述土壤流失阻控剂。
77.对比例4
78.一种土壤流失阻控剂
79.(1)按照以下质量份备料：同实施例1，区别在于不添加磷石膏、膨润土。
80.(2)制备方法如下：
81.将牛粪、蚯蚓粪、哈茨木霉、红薯淀粉、水充分混合后，物料呈三角形堆垛，高度1.0～2.0米，宽4～6米，堆置后每5～7天进行一次翻堆，好氧发酵30天后停止翻堆，发酵结束后粉碎过5～10目筛，室温下与分子量800万的聚丙烯酰胺和枯草芽孢杆菌混合搅拌均匀，造粒2～4mm，得到所述土壤流失阻控剂。
82.测试例1
83.将实施例1～3及对比例1～3所制备的土壤流失阻控剂对贵州省安顺市普定县白岩镇石漠化土壤进行试验，以未施用阻控剂的原始土壤为对照，具体步骤如下：
84.(1)9月，将石漠化土壤翻耕，翻耕深度15cm；
85.(2)加入土壤流失阻控剂，每亩用量为200kg，均匀翻挖耕耙混合均匀，达到全耕作层土壤均施的效果，处理30天；
86.(3)步骤(2)处理30d后，在土壤穴播黑麦草，每亩播种量3kg，适量向土壤浇水，保障黑麦草发芽生长，后按照常规的方式进行田间管理。
87.步骤(2)处理180d后，测定施用阻控剂前和施用后石漠化土壤的如下指标以对施用效果进行评价，其中，土壤容重根据标准ny/t 1121.4～2006进行测试，土壤孔隙度、田间持水量根据标准lyt 1215～1999进行测试，土壤》0.25mm水稳性大团聚体采用湿筛法测试，每个处理随机取样3次进行检测，结果如下表1。黑麦草播种5个月后，采用1m2样方对黑麦草进行测产，调查黑麦草株数和产量，结果如表2。
88.表1阻控剂对石漠化地区土壤物理特性的改良结果
[0089][0090]
[0091][0092]
表2阻控剂对石漠化地区土壤黑麦草生长的影响
[0093]
[0094][0095]
根据表1和表2可以看出，本发明提供的土壤流失阻控剂能够显著降低土壤容重，增加土壤总孔隙度和田间持水量，增加大团聚体数量，改善土壤结构；显著促进黑麦草成活率和植株生长，有利于提升石漠化地区的土壤保护效益。
[0096]
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。