一种以复合废物为原料的针叶园林土壤基质及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤基质技术领域，更具体的说是涉及一种以复合废物为原料的针叶园林土壤基质及其制备方法。

背景技术

针叶树属于裸子植物门，主要是乔木或灌木，少为木质藤本。其叶细长如针，多为常绿树，冬天叶子也不会掉落。一般包括松科和紫杉科数量众多的乔木和灌木，针叶树主要生长在温带地区，具有生长缓慢，寿命长，适应范围广的特点。多数种类在各地林区组成针叶林或针、阔叶混交林，为林业生产上的主要用材和绿化树种。

针叶树对营养成分要求与阔叶树不同，往往需要土壤松散，排水良好，含有适宜其生活习性的养分，特别是氮、磷、钙、等元素。若种植基质缺铁，会造成针叶树叶色淡黄，生长不良；若针叶树异地栽植、生土栽植、土球不够大，可能导致树体换苗过程漫长，树枝干枯。目前，市面上有很多针对于阔叶树研发的种植基质，但很少见到针对针叶树研制的种植基质。阔叶树与针叶树需要的营养物质构成并不相同，且其生长习性也存在很大差距，因此，将阔叶树的种植基质应用于种植针叶树往往不能取得理想的效果，针叶树常表现出生长缓慢或停滞、树叶枯黄、易感病、成活率低等现象。

农业废弃物也称农业垃圾，按其成分，主要包括植物纤维性废弃物和畜禽粪便两大类，是农业生产和再生产链环中资源投入与产出物质和能量的差额，是资源利用中产出的物质能量流失份额，农业方面每年都产生大量的废弃物，但其中大部分没有得到充分利用。在发展中国家，农业领域的发展趋势可能使农业废弃物作为能源更具吸引力。近年来，农业废弃物的能源化利用越来越受到科学家乃至大众的关注。目前，本领域存在多种利用农业废弃物制备种植基质的专利或研究，但大部分只是将农业废弃物简单结合后应用，并不能针对植物的生长特性为其提供对应的生长空间与养分。

为了解决上述问题，本发明研究出一种以复合废物为原料的针叶园林土壤基质、制备方法及应用，本发明的土壤基质具有绿色环保、能够针对针叶树生长习性为其对应提供所需扎根环境与营养、造价低、培育针叶树效果好的优点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种以复合废物为原料的针叶园林土壤基质及其制备方法，从针对针叶树生活习性的角度入手，优化了了针叶树种植基质的构成，有效提升了种植基质对针叶树的培育效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种以复合废物为原料的针叶园林土壤基质，包括以下重量份数的成分：秸秆80-100份、复合菌剂0.01-0.03份、草木灰10-30份、蘑菇渣15-30份、鱼塘污泥15-30份、富里酸2-8份、过磷酸钙3-7份、膨润土5~10份、脂肪酸2-4份、保水剂5-15份、蛭石40-60份、椰土10-30份、种植地土壤20-40份。

本发明中原料大多取自农业废弃物，成本低廉，富含有机质、微量元素、有益微生物，能够为根须提供营养丰富的生长环境。其中，草木灰是人们以植物茎叶作燃料后的剩余灰分，主要成分为钾、钙、磷等灰分元素，在各种土壤上对各种作物均有良好效应，特别是在酸性土壤中施用，促生长效果更为明显；土壤中添加蘑菇渣能提高土壤有机质、腐殖质含量，有效提升土壤肥力，改善土壤结构，促进土壤团粒结构的形成；鱼塘污泥中富含氮、硫、磷、钙、镁、钠、硅钾等元素，丰富了土壤的营养；富里酸可作为植物刺激剂，具有促进植物生长、增强抗寒性能、提升抗逆能力、解除板结、提肥保墒、调节土壤PH等诸多好处；过磷酸钙可以供给植物磷、钙、硫等元素，具有改良碱性土壤作用；脂肪酸可以通过与土壤颗粒结合，改善土壤的结构和水分分配，促进了植物的生长和发育，还可以作为微生物的食物来源，加强了土壤微生物群落的多样性和活力。本发明通过将草木灰与富里酸结合应用，富里酸可调节土壤pH至微酸性，有利于草木灰在酸性环境中发挥作用，达到了协同增效的效果；将蘑菇渣与富里酸、脂肪酸结合，有效改善土壤结构，提高土壤保水增墒能力，有效为针叶树提供其所需营养。

本发明中的蛭石可用作土壤改良剂，能改变土壤的孔隙率、酸碱度，可以促进植株生长；椰土具有良好的透气性和保水性，且取材天然无污染。将蛭石与椰土结合，能够为基质整体提供支撑，还能为层内的根须提供疏松透气的生长环境，符合针叶树要求土壤疏松透气、排水良好的生长习性。

进一步地，所述秸秆选自花生秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆或稻草秸秆中的一种或多种。

进一步地，所述复合菌剂包括酵母菌5-15亿/克、枯草芽孢杆菌10-20亿/克和地衣芽孢杆菌10-20亿/克。本发明所述酵母菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌，均购自山东益昊生物科技有限公司。

进一步地，所述草木灰细度为20目，购自广西秋名山农业发展有限公司。

进一步的，所述蘑菇渣购自日照原力生物科技有限公司，型号3050037。

进一步地，所述富里酸购自广东云星生物技术有限公司，CAS号：479-66-3。

进一步地，所述保水剂为聚丙烯酰胺。进一步的，所述保水剂为阴离子型聚丙烯酰胺，分子量600万~2500万，固含量≥88%。购自济南中北精细化工有限公司。

本发明中选用阴离子型聚丙烯酰胺，通过添加阴离子聚丙烯酰胺可以提高土壤基质的抗分散能力和剪切力，增加土壤孔隙大小，增强水的渗透性和减少土壤侵蚀，发明人还发现聚丙烯酰胺分子量200万-1400万，保水效果最好，猜测是该分子量范围内的丙烯酰胺与土壤中的颗粒或胶体接触，降低表面能，使颗粒团聚效果理想。发明人还发现使用阴离子聚丙烯酰胺可以提高针叶树的壮苗率，猜测是蘑菇渣中含有大量菌体蛋白、代谢产物等营养物质，聚丙烯酰胺通过离子间的吸附作用使蘑菇渣中的营养物质被吸附锁住在土壤基质中，减少流失，促进针叶树的生长。

进一步地，所述脂肪酸为油酸、棕榈酸、亚油酸、亚麻酸中的一种或几种组合。

进一步，所述膨润土包括活性白土、钙基膨润土或钠基膨润土中的一种或多种。

进一步，所述膨润土包括质量比为（0.5~0.8）:1:（2~5）的活性白土、钙基膨润土和钠基膨润土。所述活性白土、钙基膨润土和钠基膨润土均购自济南夜青生物科技有限公司。

发明人发现添加膨润土可以提高土壤基质的透气率和调节土壤的保水率。猜测是膨润土吸水率高，可以增加土壤团聚体的数量，增加土壤孔隙度和含水率。发明人还意外发现添加膨润土可以提高针叶树的壮苗率，猜测是膨润土的黏结和吸附性可以促进聚丙烯酰胺产生的土壤团聚体进一步形成大团聚体，聚丙烯酰胺因氢键的作用吸附土壤颗粒，而土壤表面带负电，带正电的钙和钠金属离子在阴离子聚丙烯酰胺和带负电的土壤之间作为结合位点，提高大团聚体的稳定性，使土壤基质结构更稳定，土壤微生态保持均衡，提高了针叶树的抗逆性，并可以持续高效的提供植物生长的营养。发明人还发现通过质量比为（0.5~0.8）:1:（2~5）的活性白土、钙基膨润土和钠基膨润土复配添加，效果更好，猜测是活性白土、钙基膨润土和钠基膨润土中不同的成分对土壤结构起到调节作用。

进一步地，所述蛭石，直径2-3mm，购自默克，Z765422。

进一步地，所述椰土，酸碱值5.5~6.5，纤维5wt%以下，水分低于15wt%,购自石家庄米宁进出口贸易有限公司。

本发明对鱼塘污泥、种植地土壤不做特别的限定。本发明使用的鱼塘污泥、种植地土壤均取自本地。

上述技术方案的有益效果在于：

秸秆富含氮磷钾，还可以提升土壤的保温性能，且具有可增强土壤疏松透气性能的优点；将稀释后复合菌剂喷施于秸秆上能够促进秸秆的腐熟，进一步为针叶树提供营养。

本发明第二方面提供了一种以复合废物为原料的针叶园林土壤基质的制备方法，包括如下步骤：

1）秸秆粉碎至2-3cm，稀释复合菌剂，将稀释后的复合菌剂喷洒于秸秆上，混合均匀，得混合物1，堆放；

2）称取草木灰、蘑菇渣、鱼塘污泥、富里酸、过磷酸钙、脂肪酸、保水剂，混合均匀，得混合物2；

3）称取蛭石、膨润土、椰土和种植地土壤，并将其混合均匀，得混合物3；

4）将混合物1-3放入搅拌机中搅拌，直至混合均匀，得到产品。

进一步地，步骤1）中，所述稀释复合菌剂的步骤为：将复合菌剂按1:30的比例兑水稀释；所述堆放为：夏季需要将混合物1堆放7-10d，冬季需要将混合物1堆放15-25d。

上述技术方案的有益效果在于：

通过将秸秆预先进行腐熟处理，可以使秸秆中所含的有机质及磷、钾等元素释放，并产生大量有益微生物，微生物在分解秸秆时，可产生多种有机酸，有机酸对土壤矿质成分有一定的溶解能力，可活化土壤中的营养元素，促进营养元素的有效化，减少作物缺素症的发生，还能改善土壤理化性质，增强植株抗逆能力。

本发明第三方面提供了一种以复合废物为原料的针叶园林土壤基质在种植针叶树中的应用。

本发明第四方面提供了一种种植针叶树的方法，使用上述土壤基质为种植基质进行种植。

进一步地，育苗时使用热压成型农用秸秆育苗基质盆容器育苗，然后将幼苗移栽至所述针叶园林土壤基质中。

上述技术方案的有益效果在于：

本发明使用热压成型农用秸秆育苗基质盆容器代替塑料、陶制育苗基质盆，将秸秆热压成型，能够更好的利用秸秆，避免了资源浪费，也避免了秸秆燃烧处理造成的环境污染，且热压成型的秸秆育苗基质盆具有可降解、来源天然无污染的特点，更符合可持续发展的观念。

综上所述：本发明的土壤基质将农业废弃物结合，能起到协同增效的作用，并且本发明的土壤基质具有绿色环保、能够针对针叶树生长习性为其对应提供所需扎根环境与营养、造价低、能够促进针叶树生长，提高其抗逆性的优点。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例中所用菌株均为市售。

实施例1

一种以复合废物为原料的针叶树土壤基质，包括如下成分：

秸秆90份、复合菌剂0.01份、草木灰10份、蘑菇渣15份、鱼塘污泥15份、富里酸2份、过磷酸钙3份、膨润土6份、油酸2份、保水剂5份、蛭石40份、椰土10份、种植地土壤20份；

其中，秸秆为玉米秸秆，复合菌剂包括酵母菌5亿/克和枯草芽孢杆菌10亿/克、地衣芽孢杆菌10亿/克。所述膨润土包括质量比为0.6:1:3的活性白土、钙基膨润土和钠基膨润土。保水剂为聚丙烯酰胺。

实施例2

一种以复合废物为原料的针叶树土壤基质，包括如下成分：

秸秆100份、复合菌剂0.02份、草木灰20份、蘑菇渣20份、鱼塘污泥25份、富里酸5份、过磷酸钙5份、棕榈酸酸3份、膨润土5份、保水剂10份、蛭石50份、椰土20份、种植地土壤30份；

其中，秸秆为玉米秸秆，复合菌剂包括酵母菌10亿/克和枯草芽孢杆菌15亿/克、地衣芽孢杆菌15亿/克；所述膨润土包括质量比为0.5:1:5的活性白土、钙基膨润土和钠基膨润土。保水剂为聚丙烯酰胺。

实施例3

一种以复合废物为原料的针叶树土壤基质，包括如下成分：

秸秆110份、复合菌剂0.03份、草木灰30份、蘑菇渣30份、鱼塘污泥30份、富里酸8份、过磷酸钙7份、油酸4份、保水剂15份、膨润土5份、蛭石60份、椰土30份、种植地土壤40份；

秸秆为玉米秸秆，复合菌剂包括酵母菌15亿/克和枯草芽孢杆菌20亿/克、地衣芽孢杆菌20亿/克。所述膨润土包括质量比为0.5:1:5的活性白土、钙基膨润土和钠基膨润土。保水剂为聚丙烯酰胺。

对比例1

一种以复合废物为原料的针叶树土壤基质，包括如下成分：

腐熟秸秆层包括重量比例如下的成分：秸秆120份、复合菌剂0.01份；秸秆为玉米秸秆。

复合菌剂包括酵母菌15亿/克和枯草芽孢杆菌5亿/克、地衣芽孢杆菌5亿/克；

废物营养层包括重量比例如下的成分：草木灰50份、蘑菇渣50份、鱼塘污泥40份、富里酸1份、过磷酸钙9份、棕榈酸2份、保水剂3份；保水剂为聚丙烯酰胺。

透气支撑层包括重量比例如下的成分：蛭石60份、膨润土6份、椰土30份、种植地土壤40份。其中，所述膨润土包括质量比为0.5:1:5的活性白土、钙基膨润土和钠基膨润土。

对比例2

与实施例2成分及重量份数相同，其区别在于，不含富里酸成分。

对比例3

与实施例2成分及重量份数相同，其区别在于，不含脂肪酸成分。

对比例4

与实施例2成分及重量份数相同，其区别在于，不含草木灰、蘑菇渣、脂肪酸和富里酸成分。

对比例5

与实施例2成分及重量份数相同，其区别在于，不含膨润土。

对比例6

与实施例2成分及重量份数相同，其区别在于，所述保水剂为非离子型聚丙烯酰胺，分子量200万-1400万，购自阿拉丁，P108471。

实施例4

一种以复合废物为原料的针叶园林土壤基质的制备方法，包括如下步骤：

1）秸秆粉碎至2-3cm长，将复合菌剂按1:30的比例兑水稀释；将稀释后的复合菌剂喷洒于秸秆上，混合均匀，得混合物1，堆放处理，夏季堆放7-10d，冬季堆放15-25d；

2）称取草木灰、蘑菇渣、鱼塘污泥、富里酸、过磷酸钙、脂肪酸、保水剂，混合均匀，得混合物2；

3）称取蛭石、膨润土、椰土和种植地土壤，并将其混合均匀，得混合物3；

4）将混合物1-3放入搅拌机中搅拌，直至混合均匀，得到产品。

实施例5

将实施例1-3、对比例1-4中的组方按实施例4中的方法制备成栽培基质，分别测定七种种植基质的营养含量、土壤性能，结果见表1-2。

由表1可知，本发明中的种植基质能有效调节土壤的pH至微酸性，适宜针叶树的生长，且有效提升有机质、植物生长所需的微量元素的含量。土壤基质中各成分超过比例范围后，土壤营养成分含量有所下降；去掉富里酸或脂肪酸后，土壤营养成分含量有所下降；去掉草木灰、蘑菇渣、脂肪酸和富里酸成分后，土壤pH显著高于其他各组，有机质含量、各元素含量显著下降。

由表2结果可知，本发明的土壤基质含水率适中，孔隙度适中，结构酥软，呈团粒结构，适宜种植针叶树，去掉富里酸或脂肪酸后土壤性能变化不大；基质中成分超出用量范围后土壤孔隙度减少，含水率下降，土壤坚固，呈块状，不适宜种植针叶树；去掉草木灰、蘑菇渣、脂肪酸和富里酸成分后，土壤孔隙度显著增加，保水性能下降，呈片状结构，不适宜种植针叶树。

实施例6

划分七块种植区，每块种植区的面积为300m

由表3结果可知，本发明制备的土壤基质提高了白皮松的抗逆性，降低白皮松的发病率，提高了白皮松的壮苗率，能有效、显著促进白皮松生长；去掉脂肪酸成分后，植物发病率明显升高，壮苗率也有所下降。

实施例7

划分七块种植区，每块种植区的面积为300m

由表4结果可知，本发明制备的土壤基质提高了云杉的抗逆性，降低云杉的发病率，提高了云杉的壮苗率，能有效、显著促进云杉生长；去掉脂肪酸成分后，云杉发病率明显升高，壮苗率也有所下降。

综合表3-表4可知，本发明制备的针叶树种植基质能够普遍提升针叶树的生长速度，增强其抗逆性，降低发病率，本发明的种植基质对于针叶树具有普适性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。