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一种腐熟有机物料配置的中性土壤调理剂及其应用

花匠小妙招
2024-09-16 15:36

1.本发明涉及土壤改良剂技术领域，尤其涉及一种腐熟有机物料配置的中性土壤调理剂及其应用。

背景技术：

2.目前，我国土壤调理剂产品针对性较强，主要是针对酸性土壤、盐碱土壤、结构性障碍土壤、重金属污染土壤等某一种特定类型的退化土壤进行改良。研发具有高养分的土壤调理剂，使土壤从养分、结构、理化特性得到修复和改良，对于保护土壤生态环境安全和粮食生产安全具有重要作用，对发展资源循环生态农业具有重要意义。
3.此外，我国是世界上最大的有机废弃物生产国，需要将有机废弃物合理利用，变废为宝，实现资源的高效循环利用。然而，有机废弃物产品物料种类较为集中，以北京地区为例，其农林废弃物主要有板栗壳、畜禽粪便(鸡粪)、菌渣、枯枝落叶等，如何利用该有机废弃物制备腐熟有机物料配置的中性土壤调理剂，是当前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种腐熟有机物料配置的中性土壤调理剂及其应用，利用有机废弃物发酵后的物料配置土壤调理剂，该土壤调理剂可以改良土壤内环境，在施用于土壤时提供优良的保水、保肥和活化土壤养分、改善物理性状的能力。
5.第一方面，本发明提供一种土壤调理剂，由有机腐熟物料、枯草芽孢杆菌、保水剂和生物炭组成。
6.上述的土壤调理剂中，所述有机腐熟物料具体可由畜禽粪便、食用菌菌渣、板栗壳、枯枝落叶、腐植酸和微生物菌剂制成；
7.优选地，所述畜禽粪便、所述食用菌菌渣、所述板栗壳和所述枯枝落叶的质量比为4：3：2：1；
8.优选地，所述腐植酸的质量为所述畜禽粪便的5％。
9.作为实例，所述腐植酸的分子量为2000～5000，氮含量为2wt％～5wt％。
10.作为实例，所述畜禽粪便为鸡粪。
11.上述的土壤调理剂中，所述枯草芽孢杆菌可以菌液的形式添加；所述枯草芽孢杆菌菌液的浓度可为1000000000cfu
·
g-1
；
12.所述有机腐熟物料、所述枯草芽孢杆菌的菌液、所述保水剂和所述生物炭的体积比优选为7：1：0.5：1.5。
13.作为实例，所述生物炭由板栗壳制成。
14.所述的土壤调理剂的制备方法，包括如下步骤：
15.将所述有机腐熟物料、所述枯草芽孢杆菌、所述保水剂和所述生物炭粉碎后混匀，得到所述土壤调理剂。
16.所述有机腐熟物料具体可由所述畜禽粪便、所述食用菌菌渣、所述板栗壳、所述枯
枝落叶、所述腐植酸和所述微生物菌剂混合后经腐熟发酵得到。
17.第二方面，本发明提供一种土壤调理方法，包括如下步骤：将所述的土壤调理剂施用到土壤中，即可实现所述调理。
18.具体地，所述土壤调理剂的施用方法为将土壤调理剂和土壤混匀。
19.优选地，所述土壤调理剂与所述土壤的体积为1：1。
20.第三方面，本发明提供所述的土壤调理剂在促进植物生长中的应用。
21.进一步地，所述植物可为茄果类植物、作物类植物、叶菜类植物或花卉类植物；
22.所述茄果类植物具体可为黄瓜或番茄；
23.所述作物类植物具体可为玉米或谷子；
24.所述叶菜类植物具体可为油菜或甜菜；
25.所述花卉类植物具体可为长寿花。
26.本发明具有如下有益效果：
27.本发明利用有机废弃物发酵后的物料配置土壤调理剂，可以降低制造成本，且有机废弃物发酵后养分含量高；该土壤调理剂可以改良土壤内环境，使其形成较好的协同增效作用，从而在施用于土壤时提供优良的保水、保肥和活化土壤养分、改善物理性状的能力。
附图说明
28.图1为制备有机腐熟物料的膜式发酵系统的结构示意图。
29.图中，1-控制器；2-通风管道；3-堆肥；4-沙袋。
30.图2为在添加量为50％调理剂的土壤中种植番茄，在种植20天、30天、40天后的照片。
31.图3为在添加量为50％调理剂的土壤中种植谷子，在种植20天、30天、40天后的照片。
32.图4为在添加量为50％调理剂的土壤中种植黄瓜，在种植20天、30天、40天后的照片。
33.图5为在添加量为50％调理剂的土壤中种植油菜，在种植20天、30天、40天后的照片。
34.图6为在添加量为50％调理剂的土壤中种植玉米，在种植20天、30天、40天后的照片。
35.图7为在添加量为50％调理剂的土壤中种植长寿花，在种植20天、30天、40天后的照片。
36.图8为在添加量为50％调理剂的土壤中种植甜菜，在种植20天、30天、40天后的照片。
具体实施方式
37.下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
38.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
39.实施例1、制备腐熟有机物料配置的中性土壤调理剂
40.一、腐熟发酵制备有机腐熟物料
41.制备有机腐熟物料的各原料来源如下：
42.鸡粪是从北京市密云区北庄镇朱家湾村凯诚农业养鸡场采集的；
43.板栗壳取自北京市密云区黑山寺村的板栗壳；
44.食用菌菌渣取自北京市密云区黑山寺村(食用菌种植基地)，该食用菌菌渣为培养食用菌后的菌渣，菌渣参照地方标准生产食用菌菌渣型基质生产技术规程(db13/t2723—2018)；
45.枯枝落叶是从北京市密云区黑山寺村采集的；
46.腐植酸(粉剂)：购买于山西鑫金祥农业科技有限公司；腐植酸分子量为2000-5000，氮含量为2wt％～5wt％；
47.微生物菌剂购自购买于北京沃土天地生物科技有限公司，产品名称为微生物菌剂(通用型)-vt1000。
48.按照如下步骤有机腐熟物料：
49.(1)准备鸡粪、板栗壳、食用菌菌渣、枯枝落叶、腐植酸和微生物菌剂，各原料的基本化学性质见表1，将枯枝落叶、板栗壳粉碎至粒径不超过50mm与鸡粪、食用菌菌渣、腐植酸和微生物菌剂混匀，混料前加水控制物料的含水率为50％，碳氮比为1：30-35；
50.物料组成与配比(重量比)如下：
51.鸡粪：食用菌菌渣：板栗壳：枯枝落叶＝4：3：2：1；
52.每吨堆肥原料加1升微生物菌剂；
53.腐植酸的添加量为鲜粪污质量的5％；
54.表1、各原料的基础化学性质
[0055][0056]
(2)如图1所示，将物料堆成堆体(l
×b×
h＝15m*2m*1.5m)，建堆覆膜完成后，采用膜式发酵系统进行腐熟发酵，其中，堆肥在0.15m3/min通气量下进行，温度小于等于40℃时，曝气间隔10min，每次曝气30min；温度大于40℃，曝气间隔30min，每次曝气30min，曝气管在底层回旋布置，每根管距离为0.2m；温度探头分上、中、下三个部位垂直存在于堆体中心：垂直高度为0.3m—0.6m—0.9m，实时监测并形成温度走势图。温度为自动连续监测，曝气风机为固定频率进行曝气，根据肥堆的温度连续变化检测腐熟进度。前期发酵7d，发酵温度降为室温后，关闭设备开关，让腐熟物料沉化30d左右，期间，经过50℃以上72h杀虫卵、灭菌，备用。发酵后有机物料的检测数据如表2所示。
[0057]
表2、发酵后有机物料检测数据
[0058][0059]
二、制备腐熟有机物料配置的中性土壤调理剂
[0060]
制备中性土壤调理剂的各原料来源如下：
[0061]
有机腐熟物料：实施例1中制备得到的有机腐熟物料；
[0062]
枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis)购自北京伊塔生物科技有限公司，货号为yt2644。实验室保存，配成1000000000cfu
·
g-1
菌液(发酵培养液：蔗糖20g，淀粉20g，酵母膏1g，蛋白胨5g，nano
3 3g，kh2po
4 5g，caco
3 10g，h2o 1 000ml；ph 7.0。)。
[0063]
保水剂：采购于青岛首科新材料有限公司，货号为sdk320(成分为聚丙烯酸盐)。
[0064]
生物炭粉：由板栗壳烧制而成，具体在400-600℃厌氧热解5h制得，其基础化学性质如表3所示。
[0065]
表3、生物炭粉基础化学性质
[0066][0067]
按照如下步骤中性土壤调理剂：
[0068]
按照表4中配比设置各试验处理，分别称取原料，混合，粉碎，即可得到中性土壤调理剂，备用。
[0069]
表4、试验处理：不同物料体积比
[0070][0071]
各试验处理的检测结果如表5和表6所示。
[0072]
表5、各试验处理的理化指标
[0073][0074]
表6、各试验处理的理化指标
[0075][0076]
综合考虑以上理化指标，同时保水剂含量比例的添加会影响土壤含水量，所以选择t1处理配比为调理剂物料配比，并继续进行实验。
[0077]
三、土壤改良效果实验
[0078]
本实验主要是针对随着调理剂添加比例的升高，对土壤理化性质的影响。同时对改良后的土壤进行的不同植物的适种。
[0079]
(1)对土壤理化性质
[0080]
试验过程如下：测定改良前的土壤理化性质，试验结果见表7和表8。
[0081]
按照表9和表10所示比例设置不同调理剂添加比例的试验处理t1-t11，具体操作为：取土壤和土壤调理剂按照比例(体积比)混匀，改良后的土壤的理化性质见表 11-表12。
[0082]
表7、土壤基本理化性质
[0083][0084]
表8、土壤基本理化性质
[0085][0086]
表9、试验处理：土壤和调理剂按以下不同体积配比
[0087][0088]
表10、试验处理：土壤和调理剂按以下不同体积配比
[0089][0090]
表11、改良后土壤物理性质
[0091][0092]
表12、改良后土壤化学性质
[0093][0094]
(2)对不同植物的适种
[0095]
在添加量为50％调理剂的土壤中种植植物，共7种植物，分别是茄果类的黄瓜、番茄；作物类的玉米、谷子；叶菜类的油菜、甜菜；花卉类的长寿花(玉米：糯336；谷子：京谷3号；黄瓜：夏美2号；油菜：春油3号；甜菜：红叶甜菜；长寿花：辛巴斯)。每个植物种两盆，每盆种5株，栽培盆尺寸：长宽高50cm*50cm*60cm。玉米、黄瓜在种植第30天定植。
[0096]
番茄、谷子、黄瓜、油菜、玉米、长寿花、甜菜种植20天、30天、40天后的图片见图2-图8。从图中可以看出，植物生长状况优秀，植株粗壮，生长势良好，无病虫害、叶片发黄、烧苗等现象出现。
[0097]
且相比较于同期当地土壤种植情况，植物营养生长较为迅速，在玉米作物上尤其明显，添加调理剂和未添加调理剂的玉米种植20天、30天、40天的株高对比数据见表13。
[0098]
表13、添加调理剂和未添加调理剂的玉米株高
[0099]

技术特征：
1.一种土壤调理剂，由有机腐熟物料、枯草芽孢杆菌、保水剂和生物炭组成。2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于：所述有机腐熟物料由畜禽粪便、食用菌菌渣、板栗壳、枯枝落叶、腐植酸和微生物菌剂制成；优选地，所述畜禽粪便、所述食用菌菌渣、所述板栗壳和所述枯枝落叶的质量比为4：3：2：1；优选地，所述腐植酸的质量为所述畜禽粪便的5％。3.根据权利要求1或2所述的土壤调理剂，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌以菌液的形式添加；所述枯草芽孢杆菌菌液的浓度为1000000000cfu
·
g-1
；所述有机腐熟物料、所述枯草芽孢杆菌的菌液、所述保水剂和所述生物炭的体积比为7：1：0.5：1.5。4.根据权利要求1-3中任一项所述的土壤调理剂，其特征在于：所述保水剂为聚丙烯酸盐；和/或，所述生物炭由板栗壳制成。5.一种土壤调理方法，包括如下步骤：将权利要求1-4中任一项所述的土壤调理剂施用到土壤中，即可实现所述调理。6.根据权利要求5所述的调理方法，其特征在于：所述施用的方法为将所述土壤调理剂和土壤混匀；所述土壤调理剂与所述土壤的体积为1：1。7.权利要求1-4中任一项所述的土壤调理剂在促进植物生长中的应用。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述植物为茄果类植物、作物类植物、叶菜类植物或花卉类植物；所述茄果类植物优选为黄瓜或番茄；所述作物类植物优选为玉米或谷子；所述叶菜类植物优选为油菜或甜菜；所述花卉类植物优选为长寿花。

技术总结
本发明公开了一种腐熟有机物料配置的中性土壤调理剂及其应用。本发明土壤调理剂由有机腐熟物料、枯草芽孢杆菌、保水剂和生物炭组成。本发明利用有机废弃物发酵后的物料配置土壤调理剂，可以降低制造成本，且有机废弃物发酵后养分含量高；该土壤调理剂可以改良土壤内环境，使其形成较好的协同增效作用，从而在施用于土壤时提供优良的保水、保肥和活化土壤养分、改善物理性状的能力。改善物理性状的能力。

技术研发人员：魏丹张馨元李艳丁建莉金梁张新源胡钰
受保护的技术使用者：北京市农林科学院
技术研发日：2021.12.22
技术公布日：2022/4/29