一种土壤改良剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种土壤改良剂及其制备方法 (Soil conditioner and preparation method thereof ) 是由 孙少华 周伟耿 冯伟 林少孟 梁明毅 杨志彬 于 2021-10-29 设计创作，主要内容包括：本申请涉及土壤改良技术领域,具体公开了一种土壤改良剂及其制备方法。一种土壤改良剂,由包括如下浓度的原料制得：椰壳活性炭粉200～300g/L、海藻渣40～60g/L、咖啡渣80～120g/L、复合微生物菌液2～4g/L,所述溶剂为水；所述复合微生物菌液由米曲霉、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌按照浓度比(1～5):(0.5～2.5):(1～5)。本申请制得的土壤改良剂能够增加土壤中的有机质含量并降低土壤容重,使得土壤在连续耕作后,仍然保持较好的土壤团粒结构,土壤耕层透气透水性佳,进一步降低土壤发生次生盐渍化的可能性。(The application relates to the technical field of soil improvement, and particularly discloses a soil conditioner and a preparation method thereof. A soil conditioner is prepared from the following raw materials in concentration: 200-300 g/L of coconut shell activated carbon powder, 40-60 g/L of seaweed residues, 80-120 g/L of coffee residues and 2-4 g/L of compound microorganism bacterium liquid, wherein the solvent is water; the compound microorganism bacterium liquid is prepared from Aspergillus oryzae, Bacillus mucilaginosus and Streptomyces jingyangensis according to the concentration ratio of (1-5) to (0.5-2.5) to (1-5). The soil conditioner prepared by the application can increase the content of organic matters in soil and reduce the volume weight of the soil, so that the soil still keeps a better soil granular structure after continuous cultivation, the air permeability and the water permeability of a soil plough layer are good, and the possibility of secondary salinization of the soil is further reduced.)
技术领域
本申请涉及土壤改良技术领域，更具体地说，它涉及一种土壤改良剂及其制备方法。
背景技术
根据中国农田土壤状况的调研结果可知：目前中国农田土壤中施加了充足的有机肥料，虽然能够在一定程度上提高了经济作物的产量，但一般在3年左右农田土壤即会出现不同程度的次生盐渍化以及土壤板结等问题，导致后续农田土壤的质量下降。
目前，解决农田土壤次生盐渍化以及土壤板结问题的主要措施为使用松土精，松土精的主要成分为聚丙烯酰胺，但其在光照下易分解成二氧化碳、水和硝酸铵。而在松土精使用过程中，农民需要定期对农田土壤进行翻耕，松土精随着翻耕而上移，其易暴露在阳光下，从而易导致松土精分解失效。因此，松土精对农田土壤的改善持久性不佳。
发明内容
为了高效持久地改良土壤盐渍化以及板结情况，本申请提供一种土壤改良剂及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种土壤改良剂，采用如下的技术方案：
一种土壤改良剂，由包括如下浓度的原料制得：
所述溶剂为水；
所述复合微生物菌液由米曲霉、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌按照浓度比(1～5):(0.5～2.5):(1～5)。
通过采用上述技术方案，椰壳活性炭粉疏松多孔，吸水后仍然保持坚硬的物理结构，椰壳活性炭粉掺加入土壤中能够在土壤中起到支撑透气作用，降低土壤发生板结的可能性；同时椰壳活性炭粉的多孔结构能够起到较好的保水保温作用，为复合微生物菌液中菌种的新陈代谢提供适宜的温度以及水分环境；海藻渣呈碱性，而咖啡渣呈酸性，通过对两者的配比进行调节，使得土壤改良剂的pH值维持在6-7.5，一方面为菌种的生长繁殖提供适宜的pH环境，另一方面能够对酸土或碱土的pH值进行调节；其次，海藻渣和咖啡渣中富含氨基酸、蛋白质等有机质，能够为菌种的生长繁殖提供充足的营养；
再次，海藻渣中含有的胶质和椰壳活性炭粉配合使用，能够使得土壤团粒在胶质的团聚作用下包覆在椰壳活性炭粉周围，形成细小微粒，海藻渣和椰壳活性炭粉在改善土壤团粒结构方面起到协同增效的作用，从而解决土壤板结的问题；除此之外，椰壳活性炭粉和咖啡渣均含有多孔结构，可以储存海藻渣以及复合微生物菌液，起到缓释作用，使得土壤改良剂的改良效果持久；
复合微生物菌液中含有的米曲霉(Aspergillusoryzae)、胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)、泾阳链霉菌(Streptomyces jingyangensis)复配使用，在溶钾固氮、降解土壤中的矿物质、增强土壤有机质以及改善土壤结构方面起到协同增效的作用，从而促进土壤中矿物盐成分的渗透和吸收，进一步降低次生盐渍化发生的可能性；
最后，上述土壤改良剂中的椰壳活性炭粉、咖啡渣以及海藻渣均可以通过回收加工工厂废弃物得到，可直接降解在土壤中，对环境友好，对人体安全无毒。
优选的，所述椰壳活性炭粉的目数为200～400目。
通过采用上述技术方案，椰壳活性炭粉在此目数范围内能够使得团聚而成的土壤颗粒的粒度适中，土壤透气性良好；小于此目数范围，椰壳活性炭粉粒径过大，易导致土壤过于松散，呈现砂化，从而导致土壤的保水效果减弱。
优选的，所述复合微生物菌液中米曲霉、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌的浓度比(2～4):(1～2):(2～4)。
通过采用上述技术方案，在此浓度范围内，各个菌种相互作用，使得菌种的新陈代谢速率较快，从而使得土壤改良剂对土壤的改良高效；并且菌种在土壤中的存活时间持久，能够持续对土壤进行改良。
优选的，所述海藻渣和咖啡渣的浓度比为1:(1.5～2)。
通过采用上述技术方案，在此浓度比范围内，海藻渣和咖啡渣能够使得土壤改良剂体系的pH值稳定地维持在6.5-7，为复合微生物菌液的最适宜的pH值环境。
优选的，所述海藻渣和椰壳活性炭粉的浓度比为1:(4～5)。
通过采用上述技术方案，海藻渣中的胶质即海藻渣中富含的多糖和低聚糖和椰壳活性炭粉的吸附凝聚效果较好，并且进一步改善了土壤颗粒的团聚持久性，从而使得土壤保持长效地透气透水性。
优选的，所述椰壳活性炭粉和复合微生物菌液的浓度比为1:(0.01～0.015)。
通过采用上述技术方案，在此浓度比范围内，椰壳活性炭粉能够充分吸收复合微生物菌液，使得复合微生物菌液能够在椰壳活性炭粉中保持持久地活性。
第二方面，本申请提供一种土壤改良剂的制备方法，采用如下技术方案。
一种土壤改良剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将椰壳活性炭粉、海藻渣和咖啡渣进行杀菌处理；
S2、按配比，称取米曲霉、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌，以及经过杀菌处理后的椰壳活性炭粉、海藻渣、咖啡渣，上述原料搅拌共混得到共混料；
S3、将共混料加入水中，搅拌制得土壤改良剂。
优选的，所述步骤S2中，先将经过杀菌处理后的椰壳活性炭粉、海藻渣、咖啡渣加入水中，调节pH值为7，再加入米曲霉、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌，搅拌共混后放置于30～35℃环境下10～15天，得到土壤改良剂。
通过上述技术方案，先对米曲霉、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌进行培养，使得米曲霉、胶冻样芽孢杆菌、泾阳链霉菌能够保持较好的活性，进一步提高土壤改良剂在溶钾固氮、降解土壤中的矿物质、增强土壤有机质方面的性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中椰壳活性炭粉、海藻渣以及咖啡渣配合，为复合微生物菌液提供适宜的生长环境，使得土壤改良剂中富含能够溶钾固氮、降解土壤中的矿物质的成分，从而促进土壤中矿物盐成分的渗透和吸收，从而使得土壤在连年耕作下发生次生盐渍化以及板结的可能性显著降低，土壤改良剂能够高效持久地改良土壤盐渍化以及板结情况；
2、本申请中椰壳活性炭粉、海藻渣复配使用，能够使得土壤团粒在胶质的团聚作用下包覆在椰壳活性炭粉周围，形成细小微粒，海藻渣和椰壳活性炭粉在改善土壤团粒结构方面起到协同增效的作用，从而解决土壤板结的问题；
3、本申请中复合微生物菌液选取米曲霉、胶冻样芽孢杆菌以及泾阳链霉菌，三种菌种的新陈代谢速率快，活性高，在溶钾固氮、降解土壤中的矿物质、增强土壤有机质以及改善土壤结构方面起到协同增效的作用。
具体实施方式
若无特殊说明，以下实施例和对比例的原料来源如下所示：
米曲霉(Aspergillusoryzae)：纯度100％，CAS编号：497-48-3，购买于潍坊瑞辰生物科技有限公司；
胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)：纯度100％，CAS编号：107-21-1，购买于潍坊瑞辰生物科技有限公司；
泾阳链霉菌(Streptomyces jingyangensis)：菌株编号：SHBCC D11058，购买于瑞楚生物科技(江苏)有限公司；
椰壳活性炭粉：购买于河南奥科净水材料有限公司；
海藻渣：含蛋白18～19％、有机质60％、NPK5％、灰分14％、水分14％，购买于日照苔上海洋生物科技有限公司；
咖啡渣：回收自深圳某咖啡生产公司。
实施例
实施例1
一种土壤改良剂，按照如下步骤制得：
S1、将椰壳活性炭粉(破碎研磨后筛分出规格为100-200目)、海藻渣以及咖啡渣放置于紫外线灯下，紫外线灯辐照度为50μw/cm2，照射30min后取出备用；
S2、称取200g目数为100-200目的椰壳活性炭粉、40g海藻渣、80g咖啡渣、1.8g米曲霉、0.4g胶冻样芽孢杆菌以及1.8g泾阳链霉菌，以100rpm的速率搅拌共混5min得到共混料；
S3、称取1L蒸馏水，将共混料投入至蒸馏水中，以100rpm的速率搅拌共混10min，得到土壤改良剂。
实施例2-7均按照上述方法制得，实施例2-7的区别点在于土壤改良剂中复合微生物菌液各个菌种的含量不同，具体含量如下表1所示。
表1.实施例1-7土壤改良剂中组成复合微生物菌液的各个菌种含量
实施例8-12
一种土壤改良剂，与实施例6的区别点在于土壤改良剂中椰壳活性炭粉、海藻渣、咖啡渣以及复合微生物菌液的含量不同，具体含量如下表2所示。
表2.实施例8-12土壤改良剂中各个原料的含量
原料
实施例6
实施例8
实施例9
椰壳活性炭粉/g
200
300
240
海藻渣/g
40
60
60
咖啡渣/g
80
120
120
复合微生物菌液/g
4
2
2
水/L
1
1
1
原料
实施例10
实施例11
实施例12
椰壳活性炭粉/g
240
240
240
海藻渣/g
60
60
60
咖啡渣/g
90
90
90
复合微生物菌液/g
2
2.4
3.6
水/L
1
1
1
注：实施例8-12中复合微生物菌液中各个菌种的配比与实施例6的配比相同。
实施例13
一种土壤改良剂，与实施例12的区别点在于使用的椰壳活性炭粉经过破碎研磨后，筛分规格为200-400目。
实施例14
一种土壤改良剂，按照如下步骤制得：
S1、将椰壳活性炭粉(破碎研磨后筛分出规格为100-200目)、海藻渣以及咖啡渣放置于紫外线灯下，紫外线灯辐照度为50μw/cm2，照射30min后取出备用；
S2、称取200g目数为100-200目的椰壳活性炭粉、40g海藻渣、80g咖啡渣，加入1L蒸馏水中，以100rpm的转速搅拌10min；测量体系的pH值，再加入小苏打或者草酸调节体系pH值至7，得到培育液备用；
再称取1.8g米曲霉、0.4g胶冻样芽孢杆菌以及1.8g泾阳链霉菌，投入培育液中，以100rpm的速率搅拌共混5min后放置于培养箱中，培养箱内的温度为30℃，培养10天，得到土壤改良剂。
对比例
对比例1-6
一种土壤改良剂，与实施例1的区别点在于土壤改良剂中原料的组成不同，具体原料组成以及含量如下表3所示。
表3.对比例1-6土壤改良剂中各个原料的含量
性能检测试验
检测方法
以主要种植玉米、发生次生盐渍化的试验田土壤为研究对象：
在试验田中划分22块面积为1×1m2的试验区，每个试验区中分别施加实施例1-14以及对比例1-6制得的土壤改良剂；
设置1个区作为对照组1，对照组1不采用任何措施，以反映试验区的土壤在不采取任何改良措施，仅施加肥料的情况下，土壤连续耕作5年的变化情况；
设置1个区作为对照组2，对照组2施加浓度为10g/L的松土精溶液，以反映试验区的土壤在仅施加松土精和肥料的情况下，土壤连续耕作5年的变化情况；各个试验区中种植的玉米数目一致，玉米的种植方法一致，连续耕作5年。
定期采集各个试验区的土壤(采集深度为0-15cm)，测定土壤的pH值、有机质含量以及土壤容重：土壤有机质含量反映土壤肥力；
土壤容重反映土壤的熟化程度，土壤容重越小，土壤的孔隙度越高，透气透水性越好。
表4.实施例1-14和对比例1-6对土壤的改良效果
初始土壤的pH值变化范围在6-7，施加本申请制得的土壤改良剂，种植土壤的pH值在连续耕作5年后，仍然维持在6-7。
结合实施例1和对比例1-3并结合表4可以看出，对比例1中不掺加椰壳活性炭粉，对比例2中不掺加海藻渣，对比例3中不掺加咖啡渣；对比例1-3在连续耕作2年以及5年后对应的土壤有机质含量均低于实施例1，对应的土壤容重均高于实施例1；首先，表明椰壳活性炭粉、海藻渣和咖啡渣为复合微生物菌液提供合适的生长环境，并且能够使得土壤改良剂能够起到长效改良的作用；其次，能够证明椰壳活性炭粉和海藻渣复配使用能够在改善土壤团粒结构方面起到协同增效的作用，土壤容重显著降低。
结合实施例1和对比例4-6并结合表4可以看出，对比例4不掺加米曲霉，对比例5中不掺加胶冻样芽孢杆菌，对比例6中不掺加泾阳链霉菌，经过对比例4-6处理的土壤在改良初期的土壤有机质含量低于经过实施例1处理的土壤，土壤容重高于经过实施例1处理的土壤；表明，三种菌种复配才能够显著改善土壤的有机质含量以及降低土壤容重。
结合实施例1和对照组1-2并结合表4可以看出，对照组1没有经过任何改良处理，其土壤容重在连续耕作5年后由1.45g/cm3升高至1.57g/cm3，土壤有机质含量由10.81g/kg降低至10.71g/kg；而对照组2使用松土精处理，其土壤容重在连续耕作5年后由1.25g/cm3升高至1.35g/cm3，使用松土精处理的土壤仅在2年内能够使得土壤表层不板结，而连续耕作5年后土壤表层仍然板结，其土壤改良作用不持久，并且松土精对于土壤中有机质含量的提高无明显作用；因此可以看出使用本申请值得的土壤改良剂能够使得土壤表层在连续耕作5年后仍然不出现板结现象，土壤容重始终低于1.4g/cm3，改善作用持久。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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