一种活性焦基盐碱土改良剂及其制备方法

技术领域

本发明属于土壤改良领域，具体涉及一种活性焦基盐碱土改良剂及其制备方法。

背景技术

盐碱地含有大量盐分离子，高含量的Na+可以抑制植物对Ca

盐碱地普遍存在肥力低下，结构不良，从而导致保水保肥和透气能力低下和盐碱生境中植物扎根困难和存活率低等问题。针对山西省内陆型碱土存在的上述问题，拟通过制备一种盐碱土改良剂，改善土壤结构，提升土壤肥力，并促进盐碱生境中植物扎根存活，从而促进盐碱生境中植物的生长和产量。

活性焦是一种低比表面和高强度的活性炭，在电厂大型脱硫装置和污水处理中都有广泛应用。粒径1mm以下的活性焦颗粒及其筛下物会影响吸附效果，难以在上述方面继续使用。活性焦筛下物含有C、N、S、O等元素，同时具有多孔结构和较大比表面积，因此在低有机质碱性土壤改良方面应用成为可能。

醋糟是酿醋行业产生的废弃物，是山西省大量存在的固体废弃物之一。醋糟的偏酸性可以有效降低土壤pH，同时改善土壤结构和提升土壤有机质含量，因此有望在盐碱土改良中发挥作用。

菌根菌是能够与大部分植物根系建立共生关系。菌根的形成不仅可以提高植物对矿质养分的吸收，增强植物应对逆境的抵抗能力，而且菌根在植物根系土壤中分布的大量菌丝和根系分泌物能够改善土壤结构，在盐碱地改良方面具有重要作用。

经检索，发明专利CN106590669B公开了一种生物型滴灌盐碱土改良剂及制备方法，属于土壤改良领域。所述生物型滴灌盐碱土改良剂是由氨基酸，黄腐植酸钾，尿素，磷酸一铵，硝酸钾，干粉菌剂制成，所述生物型滴灌盐碱地可通过滴管系统使用，能够迅速降低土壤盐分及pH，不仅改良盐碱地，且培肥土壤，提高作物产量和品质。改良工艺复杂，且造价高。

经检索，发明专利CN101828442A公开了一种利用棉粕改良盐渍化土壤的方法，属于土壤改良领域。其特征在于在播种前将棉粕均匀撒施在土壤表层，棉粕施用量为20-400kg/亩，撒施棉粕之后对土壤进行翻耕，翻耕深度为10-30cm。改良工艺简单，改良剂造价低，但改良效果有限。

经检索，发明专利CN104140820B公开一种用有机废弃物和活性焦制备沙化退化土壤改良剂，属于土壤改良领域。主要是由经过干馏处理有机废弃物制成的有机炭与活性焦粉按重量比1:0.1-0.3混合而成。改良工艺简单，但改良效果有限。

现有技术存在的缺点和技术问题为：单一考虑改良剂改善土壤性质，未土壤改良和逆境植物存活问题统筹考虑；且改良剂成本造价高，过程复杂，效果不十分理想。

发明内容

针对上述问题本发明提供了一种活性焦基盐碱土改良剂及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种活性焦基盐碱土改良剂，由独立包装的多孔生物肥和菌种菌剂组成，所述多孔生物肥由活性焦混合物与醋糟、鸡粪按照重量比1:0.2-5：0.2-1混合陈化发酵所得；所述活性焦混合物由经均一化预处理、酸化除杂后的活性焦筛下物与过磷酸钙饱和溶液、硅肥利用交频磁力耦合超声分级机械搅拌按照固体重量比1:0.5-5:0.2-1充分混合获得；所述菌种菌剂由菌根菌和保水剂按照重量比0.1-1:1-5组成，所述菌根菌由摩西球囊霉、根内球囊霉、地表球囊霉按照重量比1:0.2-2:0.5-5比例复配，并在当地土壤扩繁获得，接种产物由孢子、菌丝、菌根片段组成的根际混合物。将上述多孔生物肥和菌根菌剂分别施用于盐碱土壤，可有效改善土壤结构和降低土壤pH值，促进盐碱生境中种子萌发、植物生长和产量。

进一步，所述活性焦筛下物为活性焦筛下物包括新制备活性焦在筛分、除尘、包装过程的干净活性焦筛下物，吸附饱和的活性焦筛下物以及烟气脱硫脱硝过程中的再生活性焦筛下物。

更进一步，所述硅肥为K

进一步，所述活性焦筛下物包括新制备活性焦在筛分、除尘、包装过程的干净活性焦筛下物，吸附饱和的活性焦筛下物以及烟气脱硫脱硝过程中的再生活性焦筛下物。

一种活性焦基盐碱土改良剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，多孔生物肥的制备，具体包括以下步骤：

步骤1.1，将活性焦筛下物收集，利用18目和80目筛选大于80目而小于18目的活性焦筛下物进行研磨过筛均一化预处理，利用HNO

步骤1.2，将酸化除杂后的活性焦筛下物与过磷酸钙饱和溶液、硅肥利用交频磁力耦合超声分级机械搅拌按照固体重量比1:0.5-5:0.2-1充分混合均匀，得到活性焦混合物；

所述交频磁力耦合超声分级机械搅拌的具体步骤如下：在电磁功率为650W～2000W、超声功率为350W～1600W、温度为600℃～650℃和机械搅拌速率为350rpm～1200rpm的条件下同时进行第一级超声振动、磁力振动和高温机械搅拌5min～45min，然后在电磁功率为450W～1800W、超声功率为350W～1600W、温度为680℃～720℃和机械搅拌速率为350rpm～1200rpm的条件下同时进行第二级超声振动、磁力振动和高温机械搅拌5min～45min，且所述的第二级电磁的功率小于第一级电磁的功率；

步骤1.3，将步骤1.2充分混合均匀的活性焦混合物与醋糟、鸡粪按照重量比1:0.2-5：0.2-1复配，然后陈化发酵，通过双盘搅拌装置使多孔生物肥达到团聚和均质均化的目的；

所述双盘搅拌装置由两个相同直径的圆盘相交组成底盘，每个底盘上都有一个转速相同但转向相反搅拌器，在搅拌器的作用下一面搅拌，一面按8字形路线在两个盘上反复上下、内外的翻腾搅拌，冷空气由进风口进入冷却机内，吹向翻动的生物肥，冷风与生物肥充分接触进行热交换，使生物肥冷却；

步骤2，菌根菌剂的制备，具体包括以下步骤：

菌根菌由摩西球囊霉、根内球囊霉、地表球囊霉按照1:0.2-2:0.5-5比例复配，并在当地土壤扩繁获得，接种产物由孢子、菌丝、菌根片段组成的根际混合物，菌根菌可以促进盐碱生境中植物的扎根存活，对盐碱生境中植物的存活生长具有重要促进作用，将菌根菌与保水剂按照重量比0.1-1:1-5混合，得到菌根菌剂。

进一步，所述步骤1.1中活性焦筛下物为粒径<1mm、烟气脱硫和污水处理过程难以利用的活性焦筛下物。

进一步，所述步骤1.1中活性焦筛下物包括新制备活性焦在筛分、除尘、包装过程的干净活性焦筛下物，吸附饱和的活性焦筛下物以及烟气脱硫脱硝过程中的再生活性焦筛下物。

进一步，所述步骤1.1中HNO

进一步，所述步骤1.2中硅肥为能起到硅肥作用的化学物质或肥料。

更进一步，所述硅肥为K

多孔生物肥的施用：在肥料施入之前，先对土壤进行深耕平整破碎；在10-30cm左右的犁底层施入多孔生物肥，然后翻耕混合均匀。

针对撒播/条播类植物，将种子和菌根菌剂同时平铺于10cm左右的土壤底层，然后表层覆土。多孔生物肥和菌根菌剂的施量分别为为0.8-2t/ha和0.5-1.5t/ha，之后常规灌水。

针对穴施类植物，将种子和菌根菌剂同时点播于5-10cm左右的土壤底层，表层覆土。多孔生物肥和菌根菌剂的施量分别为为0.8-2t/ha和0.3-1t/ha，之后常规灌水。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

本发明提供的盐碱土改良剂，利用活性焦筛下物，尤其是直径小于1mm难以用于烟气脱硫和污水处理的活性焦筛下物提升土壤碳储存，改善土壤大孔微孔结构，促进微生物繁殖；陈化发酵醋糟提升土壤有机质含量，改善土壤大孔结构，同时降低土壤pH值，促进土壤团聚；硅肥提高盐碱生境中植物的生长适应性；菌根菌促进植物扎根存活，同时植物根系分泌有机酸改善土壤结构和性质；上述盐碱土改良剂的使用可以有效改善盐碱土结构，提高土壤肥力，促进植物生长和产量。

本发明能够有效克服盐碱土透气保水性能差，营养元素失衡，盐分胁迫降低植物存活等问题，通过改善地力，疏松土壤，增加肥效，改善盐碱土性质和促进植物扎根存活；并且改进了现有技术的一些问题，优于现有技术，具有很高的经济效益。

尤其在改良山西省内陆型苏打盐碱土时，所起到的有益的技术效果包括：

当年施用，当年见效，土壤的碱化程度愈重，效果愈加明显；施用后，作物的出苗率提高30-50％。在盐碱土种植的第二年，改良剂施量减半，第三年可不施改良剂，植物生长达到正常状况。

土壤的理化性质得到明显改善：通过使用本发明提供的改良剂，土壤的pH值降低0.6-1.9；土壤碱化度从改良前的15-25％降低到改良后的5％以下；土壤团聚结构得到明显提升，保水保肥性能显著提高；土壤盐份逐年降低。

本发明所述的一种盐碱土改良剂及制备方法与现有技术相比，其优点还在于：三分之二以上的固废组分在大大降低改良剂造价的同时，可以解决每年数千吨烟气脱硫和污水处理过程直径小于1mm的难以再生利用的活性焦筛下物的规模化消纳，同时又可以将干旱地区内陆型盐碱地改良成可耕地，改良后作物生长良好，具有明显的经济和环境效益。

经过改良的土壤和作物重金属元素含量均低于国家标准限值。

改良后的盐碱土和植被碳汇高达1.8-3.9吨CO

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

一种活性焦基盐碱土改良剂，由独立包装的多孔生物肥和菌种菌剂组成，所述多孔生物肥由活性焦混合物与醋糟、鸡粪按照重量比1:0.2:0.2混合陈化发酵所得；所述活性焦混合物由经均一化预处理、酸化除杂后的活性焦筛下物与过磷酸钙饱和溶液、硅肥利用交频磁力耦合超声分级机械搅拌按照固体重量比1:0.5:0.2充分混合获得；所述菌种菌剂由菌根菌和保水剂按照重量比1:5组成，所述菌根菌由摩西球囊霉、根内球囊霉、地表球囊霉按照重量比1:0.2:0.5比例复配，并在当地土壤扩繁获得，接种产物由孢子、菌丝、菌根片段组成的根际混合物。其中，活性焦筛下物为粒径<1mm、烟气脱硫和污水处理过程难以利用的活性焦筛下物；硅肥为K

如图1所示，本发明的一种活性焦基盐碱土改良剂的制备，包括以下步骤：

步骤1，多孔生物肥的制备，具体包括以下步骤：

步骤1.1，将粒径<1mm、烟气脱硫和污水处理过程难以利用的活性焦筛下物活性焦筛下物收集，利用18目和80目筛选>80目而<18目的活性焦筛下物进行研磨过筛均一化预处理，利用pH为3.2的HNO

步骤1.2，将酸化除杂后的活性焦筛下物与过磷酸钙饱和溶液、硅肥利用交频磁力耦合超声分级机械搅拌按照固体重量比1:0.5:0.2充分混合均匀，得到活性焦混合物；

所述交频磁力耦合超声分级机械搅拌的具体步骤如下：在电磁功率为650W、超声功率为350W、温度为600℃和机械搅拌速率为350rpm的条件下同时进行第一级超声振动、磁力振动和高温机械搅拌5min，然后在电磁功率为450W、超声功率为350W、温度为680℃和机械搅拌速率为350rpm的条件下同时进行第二级超声振动、磁力振动和高温机械搅拌5min，且所述的第二级电磁的功率小于第一级电磁的功率；

步骤1.3，醋糟取自山西省太原市东湖醋厂，经测定pH值为5.65，电导率为1.45dSm

所述双盘搅拌装置由两个相同直径的圆盘相交组成底盘，每个底盘上都有一个转速相同但转向相反搅拌器，在搅拌器的作用下一面搅拌，一面按8字形路线在两个盘上反复上下、内外的翻腾搅拌，冷空气由进风口进入冷却机内，吹向翻动的生物肥，冷风与生物肥充分接触进行热交换，使生物肥冷却；

步骤2，菌根菌剂的制备，具体包括以下步骤：

AM真菌购自北京市农林科学院，为根内球囊霉(Rhizophagus irregularis)、摩西球囊霉(Glomus mosseae)和地表球囊霉(Glomus versiforme)，按照1:0.2:0.5比例复配，经过玉米在盐碱地扩繁得到接种产物，AM真菌通过盆栽玉米扩繁得到接种产物，AM真菌接种体的孢子含量为25个/g，接种物由孢子、菌丝、菌根片段组成的根际混合物，将菌根菌与保水剂按照重量比1:5混合，得到菌根菌剂，即为AM菌剂。

时间为2018年4-10月，土壤取自山西省忻州市顿村高速口，土壤性质为pH8.48，电导率5.32dS m

改良后的土壤pH降至7.98，电导率为3.63dS m

实施例2

一种活性焦基盐碱土改良剂，由独立包装的多孔生物肥和菌种菌剂组成，所述多孔生物肥由活性焦混合物与醋糟、鸡粪按照重量比1:5:0.5混合陈化发酵所得；所述活性焦混合物由经均一化预处理、酸化除杂后的活性焦筛下物与过磷酸钙饱和溶液、硅肥利用交频磁力耦合超声分级机械搅拌按照固体重量比1:3:0.6充分混合获得；所述菌种菌剂由菌根菌和保水剂按照重量比0.5:3组成，所述菌根菌由摩西球囊霉、根内球囊霉、地表球囊霉按照重量比1:1:1比例复配，并在当地土壤扩繁获得，接种产物由孢子、菌丝、菌根片段组成的根际混合物。其中，活性焦筛下物为粒径<1mm、烟气脱硫和污水处理过程难以利用的活性焦筛下物；硅肥为K

本发明的一种活性焦基盐碱土改良剂的制备，包括以下步骤：

步骤1，多孔生物肥的制备，具体包括以下步骤：

步骤1.1，将粒径<1mm、烟气脱硫和污水处理过程难以利用的活性焦筛下物活性焦筛下物收集，利用18目和80目筛选>80目而<18目的活性焦筛下物进行研磨过筛均一化预处理，利用pH为4.1的H

步骤1.2，将酸化除杂后的活性焦与过磷酸钙饱和溶液、硅肥利用交频磁力耦合超声分级机械搅拌按照固体重量比1:3:0.6充分混合均匀，得到活性焦混合物；

所述交频磁力耦合超声分级机械搅拌的具体步骤如下：在电磁功率为2000W、超声功率为1600W、温度为650℃和机械搅拌速率为1200rpm的条件下同时进行第一级超声振动、磁力振动和高温机械搅拌45min，然后在电磁功率为1800W、超声功率为1600W、温度为720℃和机械搅拌速率为1200rpm的条件下同时进行第二级超声振动、磁力振动和高温机械搅拌45min，且所述的第二级电磁的功率小于第一级电磁的功率；

步骤1.3，醋糟取自山西省太原市东湖醋厂，经测定pH值为5.41，电导率为1.51dSm

所述双盘搅拌装置由两个相同直径的圆盘相交组成底盘，每个底盘上都有一个转速相同但转向相反搅拌器，在搅拌器的作用下一面搅拌，一面按8字形路线在两个盘上反复上下、内外的翻腾搅拌，冷空气由进风口进入冷却机内，吹向翻动的生物肥，冷风与生物肥充分接触进行热交换，使生物肥冷却；

步骤2，菌根菌剂的制备，具体包括以下步骤：

菌剂购自捷克农林科学院，为根内球囊霉(Rhizophagus irregularis)、摩西球囊霉(Glomus mosseae)和地表球囊霉(Glomus versiforme)，按照1:1:1比例复配，经过高粱在盐碱地扩繁得到接种产物，组成的菌种分别为摩西球囊霉、根内球囊霉、地表球囊霉，接种物由孢子、菌丝、菌根片段组成的根际混合物，将菌根菌与保水剂按照重量比0.5:3混合，得到菌根菌剂。

时间为2017年10月-2018年5月，实验地点为山西省朔州市，土壤性质为pH8.61，电导率6.32dS m

改良后的土壤pH降至7.93，电导率为3.91dS m

实施例3

一种活性焦基盐碱土改良剂，由独立包装的多孔生物肥和菌种菌剂组成，所述多孔生物肥由活性焦混合物与醋糟、鸡粪按照重量比1:5:1混合陈化发酵所得；所述活性焦混合物由经均一化预处理、酸化除杂后的活性焦筛下物与过磷酸钙饱和溶液、硅肥利用交频磁力耦合超声分级机械搅拌按照固体重量比1:3:1充分混合获得；所述菌种菌剂由菌根菌和保水剂按照重量比1:5组成，所述菌根菌由摩西球囊霉、根内球囊霉、地表球囊霉按照重量比1:2:5比例复配，并在当地土壤扩繁获得，接种产物由孢子、菌丝、菌根片段组成的根际混合物。其中，活性焦筛下物为粒径<1mm、烟气脱硫和污水处理过程难以利用的活性焦筛下物；硅肥为K

本发明的一种活性焦基盐碱土改良剂的制备，包括以下步骤：

步骤1，多孔生物肥的制备，具体包括以下步骤：

步骤1.1，将粒径<1mm、烟气脱硫和污水处理过程难以利用的活性焦筛下物活性焦筛下物收集，利用18目和80目筛选>80目而<18目的活性焦筛下物进行研磨过筛均一化预处理，利用pH为6的HNO

步骤1.2，将酸化除杂后的活性焦与过磷酸钙饱和溶液、硅肥利用交频磁力耦合超声分级机械搅拌按照固体重量比1:5:1充分混合均匀，得到活性焦混合物；

所述交频磁力耦合超声分级机械搅拌的具体步骤如下：在电磁功率为1000W、超声功率为1100W、温度为625℃和机械搅拌速率为1000rpm的条件下同时进行第一级超声振动、磁力振动和高温机械搅拌30min，然后在电磁功率为900W、超声功率为1000W、温度为700℃和机械搅拌速率为1000rpm的条件下同时进行第二级超声振动、磁力振动和高温机械搅拌30min，且所述的第二级电磁的功率小于第一级电磁的功率；

步骤1.3，醋糟取自山西省太原市东湖醋厂，经测定pH值为5.65，电导率为1.45dSm

所述双盘搅拌装置由两个相同直径的圆盘相交组成底盘，每个底盘上都有一个转速相同但转向相反搅拌器，在搅拌器的作用下一面搅拌，一面按8字形路线在两个盘上反复上下、内外的翻腾搅拌，冷空气由进风口进入冷却机内，吹向翻动的生物肥，冷风与生物肥充分接触进行热交换，使生物肥冷却；

步骤2，菌根菌剂的制备，具体包括以下步骤：

AM真菌购自北京市农林科学院，为根内球囊霉(Rhizophagus irregularis)、摩西球囊霉(Glomus mosseae)和地表球囊霉(Glomus versiforme)，按照1:2:5比例复配，经过玉米在盐碱地扩繁得到接种产物，AM真菌通过盆栽玉米扩繁得到接种产物，AM真菌接种体的孢子含量为25个/g，接种物由孢子、菌丝、菌根片段组成的根际混合物，将菌根菌与保水剂按照重量比1:5混合，得到菌根菌剂，即为AM菌剂。

时间为2019年6月-2019年10月，实验地点为山西省大同市，土壤性质为pH9.72，电导率8.32dS m

改良后第一年土壤pH降至8.93，电导率为6.91dS m

改良后第二年土壤pH降至8.53，电导率为4.96dS m

改良后第三年土壤pH降至7.96，电导率为3.91dS m

以上描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。