本發(fā)明屬于土壤改良劑，具體涉及一種用于鹽堿貧瘠土壤的硅源腐殖酸土壤改良劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、

2、秸稈是一種養(yǎng)分豐富的可再生有機(jī)資源，富含大量的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)，此外還含有氮、磷鉀、鈣、鎂、硫、硅等各種微量元素。秸稈可在土壤微生物的作用下被分解轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，提高土壤有機(jī)碳含量，改善土壤質(zhì)量，提高土壤肥力，是一種將養(yǎng)分歸還土壤的簡(jiǎn)便、節(jié)本增效的舉措。腐殖質(zhì)中的腐植酸還能改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤疏松、增溫和蓄水，并且腐植酸與所需元素有效結(jié)合形成復(fù)合物，從而增強(qiáng)肥效和土壤微生物的代謝能力。采取單一的秸稈還田，例如秸稈粉碎還田、溝埋還田、秸稈顆粒還田等，都不可避免會(huì)帶來(lái)土壤可利用氮養(yǎng)分的損失，因此，需要更好利用秸稈資源來(lái)開(kāi)發(fā)土壤消障配肥產(chǎn)品。

3、目前，主要的土壤改良劑包括有機(jī)肥、礦質(zhì)肥和化學(xué)肥等，這些改良劑能夠提供植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分，改善土壤通氣性和保水性，促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，從而提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量。然而，土壤改良劑仍存在一些不足之處。首先，有機(jī)肥和礦質(zhì)肥需要一定的時(shí)間來(lái)分解和釋放養(yǎng)分，效果不如化學(xué)肥立竿見(jiàn)影。其次，過(guò)多的施用化學(xué)肥會(huì)導(dǎo)致土壤酸化和污染，影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡。此外，市場(chǎng)上存在一些劣質(zhì)的土壤改良劑，使用后不僅無(wú)法起到改良土壤的效果，還可能對(duì)作物和環(huán)境造成損害。

4、綜上，研發(fā)出一種針對(duì)鹽堿化耕地能同時(shí)改良土壤ph值和物理結(jié)構(gòu)以及避免養(yǎng)分減損的多功能土壤改良劑，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于鹽堿貧瘠土壤的硅源腐殖酸土壤改良劑，尤其適用于高ph值、低有機(jī)質(zhì)的鹽堿貧瘠土壤的改良。具體的，本發(fā)明所提供的土壤改良劑能夠修復(fù)鹽堿地土壤理化性質(zhì)、活化土壤、吸附土壤中重金屬，還能夠提高土壤的保水能力和肥力性能、增加土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而提升作物種植后的產(chǎn)量和品質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)了植物秸稈的資源化再利用。另一方面，所提供的土壤改良劑為顆粒狀，便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和施肥，能通過(guò)深施的方式直接改良耕層甚至更深土層；顆粒狀還可起到緩釋效果，更有利于土壤團(tuán)聚體的形成，有效改善土壤空隙結(jié)構(gòu)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于鹽堿貧瘠土壤的硅源腐殖酸土壤改良劑，所述土壤改良劑按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：秸稈75-80份，二氧化硅30-35份，生物炭5-8份，膨潤(rùn)土5-8份，生物反硝抑制劑1-5份，骨粉1-5份；其中，所述鹽堿貧瘠土壤的ph在9.0以上、有機(jī)質(zhì)含量低于5％。

3、從原料來(lái)看，本發(fā)明的主要原料秸稈中富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機(jī)質(zhì)等，用于提升土壤肥力。二氧化硅用來(lái)改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量和保水性，使土壤更加透氣。同時(shí)，適宜的二氧化硅比例可降低土壤鹽堿度。生物炭用來(lái)吸附土壤中的雜質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)，緩解土壤鹽堿度，中和土壤中的毒性物質(zhì)。同時(shí)，生物炭本身也含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，如鉀、鎂、鈣等，這些元素也能夠?yàn)橹参锾峁┍匾酿B(yǎng)分。此外，在本發(fā)明中，通過(guò)將生物炭與二氧化硅按配比混合，可協(xié)同提高土壤的通氣性和持水性，創(chuàng)造出一個(gè)適合微生物生長(zhǎng)的環(huán)境，從而進(jìn)一步活化土壤。

4、膨潤(rùn)土用來(lái)改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤更松散，增加通透性，改善根系環(huán)境，提高植物生長(zhǎng)的環(huán)境。膨潤(rùn)土還可以大量吸收土壤中的有機(jī)肥料和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而確保土壤肥力不流失，保證植物生長(zhǎng)具有充足的營(yíng)養(yǎng)。在本發(fā)明中，將膨潤(rùn)土與二氧化硅協(xié)同產(chǎn)生保水效果，用于保持土壤中的水分，并使其緩慢釋放，確保植物在干旱時(shí)仍能得到充足的水分供應(yīng)。

5、腐殖酸作為反硝化抑制劑，用于抑制反硝化細(xì)菌的代謝活性，從而抑制土壤反硝化過(guò)程，減少土壤硝態(tài)氮損失。在本發(fā)明中，將腐殖酸與生物炭按一定比例混合，可產(chǎn)生緩解土壤鹽堿度、中和堿性的協(xié)同效果，從而減輕消除堿性對(duì)土壤和植物的危害，使低產(chǎn)鹽堿地得到改良，為作物幼苗生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤條件。

6、最后，在本發(fā)明中，通過(guò)加入骨粉與生物炭、二氧化硅等物質(zhì)發(fā)揮協(xié)同作用，進(jìn)一步增加土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤保持肥力的能力和保水性能。

7、從配比來(lái)看：本發(fā)明中通過(guò)限定特定重量份范圍的秸稈，用以與其他原料產(chǎn)生協(xié)同效果，若秸稈占比過(guò)高會(huì)導(dǎo)致土壤改良劑對(duì)鹽堿度的調(diào)節(jié)能力減弱。另外，二氧化硅的占比過(guò)高和過(guò)低都會(huì)抑制抑制植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的吸收，不利于土壤改良劑對(duì)于土壤的改良。生物碳與膨潤(rùn)土占比過(guò)低會(huì)使土壤改良劑增加土壤肥力和緩解土壤鹽堿度的能力降低，影響土壤改良劑的效果。生物炭和膨潤(rùn)土的占比過(guò)高則會(huì)增加成本，不利于土壤改良劑的生產(chǎn)和推廣。骨粉占比過(guò)高會(huì)造成土壤污染，不利于土壤改良。生物反硝化抑制劑腐殖酸占比過(guò)低會(huì)使土壤改良劑的反硝化抑制作用減弱，不利于提高氮肥利用率。生物反硝化抑制劑的占比過(guò)高會(huì)造成土壤酸化，并且會(huì)增加土壤改良劑的生產(chǎn)成本。因此，結(jié)合應(yīng)用效果和成本的綜合考量下，設(shè)定土壤改良劑在前述范圍的重量份范圍內(nèi)。

8、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述土壤改良劑按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：秸稈76-79份，二氧化硅30.5-34.5份，生物炭5.2-7.8份，膨潤(rùn)土5.2-7.8份，生物反硝抑制劑3.6-4.6份，骨粉1.5-4.5份。

9、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述土壤改良劑中，秸稈的重量百分比為55-65wt％，二氧化硅的重量百分比為22-28wt％，生物炭的重量百分比為4-6wt％，膨潤(rùn)土的重量百分比為3.5-7wt％，生物反硝抑制劑的重量百分比為1.5-4wt％，骨粉的重量百分比為1-2.5wt％。

10、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述秸稈包括玉米、水稻或小麥秸稈中的一種或多種，所述秸稈的含水量為10-15％。若秸稈含水量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致攪融時(shí)機(jī)器堵塞，從而導(dǎo)致攪融后的秸稈粉碎程度差異較大；而秸稈含水量過(guò)低則會(huì)使其在攪融時(shí)變成粉末，進(jìn)而產(chǎn)生粉塵飛揚(yáng)并污染空氣。因此，設(shè)定前述秸稈含水量范圍。

11、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述生物反硝抑制劑為褐煤提取的腐殖酸。本發(fā)明所用的褐煤腐植酸是一種高分子量化合物，是褐煤有機(jī)物的重要部分。相較于化學(xué)合成的腐殖酸，褐煤腐植酸能改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤疏松、增溫和蓄水，并且褐煤腐植酸易于與所需元素有效結(jié)合形成復(fù)合物，從而增強(qiáng)肥效和土壤微生物的代謝能力，進(jìn)一步提高作物根系活力和光合作用，刺激作物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，使作物的生態(tài)環(huán)境和作物品質(zhì)的能力有所提高，抑制作物生理病害發(fā)生。另外，褐煤腐植酸富含親水基團(tuán)，以此為核心成分的保水劑或土壤改良劑施入土壤后會(huì)增加土壤蓄水保熵能力，發(fā)揮較好的保肥效應(yīng)。褐煤腐植酸形成的聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有彈性，其內(nèi)部離子濃度與外部溶液易產(chǎn)生滲透勢(shì)差，使水分不斷涌入聚合物內(nèi)部，發(fā)揮蓄水、保水功能。

12、本發(fā)明的另一目的在于提供上述任意一種用于鹽堿貧瘠土壤的硅源腐殖酸土壤改良劑制備方法。本發(fā)明所提供的制備方法能夠使土壤改良劑的原料充分混勻交聯(lián)，并有效殺滅秸稈中的病原微生物，最大化的產(chǎn)生協(xié)同作用。而且，制備方法無(wú)需復(fù)雜的反應(yīng)條件和高能耗設(shè)備，工藝簡(jiǎn)單安全，制備時(shí)間短、操作過(guò)程易于控制，尤其適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

13、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于鹽堿貧瘠土壤的硅源腐殖酸土壤改良劑制備方法，具體包括以下步驟：

14、(1)在自動(dòng)攪融機(jī)內(nèi)加入秸稈，攪融至物料升溫到65℃以上，繼續(xù)攪融15-20分鐘；

15、(2)再依次加入二氧化硅、生物炭、膨潤(rùn)土、生物反硝抑制劑和骨粉得到混合物，其中，加入每個(gè)組分后，均攪融至完全混合均勻再加入下一組分；

16、(3)將所得混合物置于輥壓機(jī)中造粒，即得所述土壤改良劑。

17、在本發(fā)明中，通過(guò)設(shè)定前述原料加入順序，可最大程度發(fā)揮二氧化硅與秸稈、生物炭、膨潤(rùn)土、骨粉，以及生物炭與腐殖酸的協(xié)同作用。同時(shí)，使原料充分融合反應(yīng)、避免粉體原料團(tuán)聚影響應(yīng)用效果。

18、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(1)和(2)中，所述攪融處理秸稈和/或其他組分時(shí)，所述攪融機(jī)的攪拌速度為300-400rpm。

19、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(2)中，加入所述二氧化硅后，攪融時(shí)間優(yōu)選為35-40分鐘至完全混合均勻。

20、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(2)中，加入所述生物炭后，攪融時(shí)間優(yōu)選為20-25分鐘至完全混合均勻。

21、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(2)中，加入所述膨潤(rùn)土后，攪融時(shí)間優(yōu)選為20-25分鐘至完全混合均勻。

22、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(2)中，加入所述生物反硝抑制劑后，攪融時(shí)間優(yōu)選為10-15分鐘至完全混合均勻。

23、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(2)中，加入所述骨粉后，攪融時(shí)間優(yōu)選為10-15分鐘至完全混合均勻。

24、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(3)中，所述輥壓機(jī)的輥壓效率為75-125公斤/小時(shí)。

25、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，步驟(3)中，得到所述土壤改良劑的顆粒粒徑為2-8mm，長(zhǎng)度為3-5cm。

26、本發(fā)明的另一目的在于提供上述任意一種用于鹽堿貧瘠土壤的硅源腐殖酸土壤改良劑在改良土壤中的應(yīng)用。將制備得到的基于秸稈與生物反硝化抑制劑的土壤改良劑應(yīng)用于貧瘠鹽堿化土壤中，被改良的土壤可更好抵抗外力破壞、分散等，能有效緩解鹽堿化及土壤養(yǎng)分損失等問(wèn)題。

27、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述土壤改良劑在改良土壤中的應(yīng)用具體包括：將用于鹽堿貧瘠土壤的硅源腐殖酸土壤改良劑均勻施入土壤深度10-30cm處，即可進(jìn)行土壤改良。

28、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述土壤改良劑的施用量為1000-1500kg/畝。

29、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，施用所述土壤改良劑后，土壤中有機(jī)碳含量增加了6.5％、堿解氮含量增加了45.6％，土壤團(tuán)聚體平均重量直徑增加了23.9％，所耕種的玉米作物產(chǎn)量增加了72.8％。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

31、1.本發(fā)明提供的土壤改良劑是基于秸稈與生物反硝抑制劑協(xié)同增效的多功能土壤改良劑，具有顯著的改良鹽堿貧瘠土壤的效果，包括：(1)可緩解土壤鹽堿化，提高土壤有機(jī)質(zhì)；(2)可促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成，改良圖檔的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；(3)可以減少土壤有效單組分含量的損失，特別是減少硝態(tài)氮的損失，有利于旱地作物的生長(zhǎng)；(4)可以增加土壤蓄水保熵能力，發(fā)揮較好的保肥效應(yīng)；

32、2.本發(fā)明提供的土壤改良劑以秸稈作為主要原料，經(jīng)攪融、輥壓后值得顆粒形態(tài)，相較于目前大多數(shù)粉末形態(tài)的土壤改良劑，在使用時(shí)避免了揚(yáng)塵等環(huán)境污染問(wèn)題，而且，能通過(guò)深施的方式直接改良耕層甚至更深土層的障礙問(wèn)題，更有利于土壤團(tuán)聚體的形成，有效改善土壤空隙結(jié)構(gòu)；

33、3.本發(fā)明提供的土壤改良劑以作物秸稈作為主要原料，經(jīng)攪融、輥壓后制得顆粒，極大壓縮了秸稈體積，提高了秸稈密度，增加了土壤可消納量，特別是對(duì)于新開(kāi)墾的土地或者是貧瘠的土地，施加一次土壤改良劑即可實(shí)現(xiàn)土地改良，實(shí)現(xiàn)了作物秸稈的資源化再利用，且所述土壤改良劑易被生物降解，滿足了綠色環(huán)保的需求；

34、4.本發(fā)明提供的土壤改良劑通過(guò)添加生物反硝化抑制劑腐殖酸，可有效解決土壤有機(jī)質(zhì)增加而促進(jìn)土壤反硝化過(guò)程帶來(lái)的硝態(tài)氮含量下降等養(yǎng)分損失的問(wèn)題，在改良土壤的過(guò)程中很好地維持了土壤有機(jī)碳和有效氮組分的含量；

35、5.本發(fā)明提供的土壤改良劑的制備方法制作工序簡(jiǎn)單、操作方便、制備成本低，生產(chǎn)過(guò)程易于控制、能耗低，尤其適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。