稻田降酸固碳增效多功能复合调理剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及农业生产技术领域，具体涉及一种稻田降酸固碳增效多功能复合调理剂，以及其制备方法与应用。

背景技术

随着农业生产的不断发展，稻田土壤酸化、有机质含量下降、肥力贫瘠等问题日益突出。这些问题不仅影响了稻田的生产力和生态功能，也威胁了粮食安全和环境质量。

为了改善稻田土壤的质量和功能，目前常用的方法是施用调理剂，如石灰、有机肥、生物菌剂等。这些调理剂可以在一定程度上提高稻田土壤的pH值、有机质含量、微生物活性和养分有效性，从而增加稻田的产量和品质。然而，这些调理剂也存在一些缺点，如功能单一、效果不稳定、残留问题等，且长期使用会导致土壤结构破坏和营养物质流失。因此，开发一种既能降低稻田土壤酸度，又能固定土壤有机碳，同时提高稻田生产效率和生态效益的多功能复合调理剂对于提高水稻产量、改善土壤环境和促进农业可持续发展具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种能够有效地消减稻田土壤酸化、提升稻田土壤有机质含量、微生物群落结构和功能、增强养分有效性和水分保持能力的稻田降酸固碳增效多功能复合调理剂、以及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明是这样设置的(一)一种稻田降酸固碳增效多功能复合调理剂，其特征在于，由以下组分按重量份数组成：猪粪50-60份、轻烧粉20-30份、石灰20-30份、重过磷酸钙10-20份、黄腐酸10-20份、硅藻土10-20份、海藻渣10-20份、壳聚糖5-10份、生物菌剂5-10份、聚谷氨酸3-8份。

优选的，所述生物菌剂包括固氮菌、解磷菌等有益微生物。

(二)一种稻田降酸固碳增效多功能复合调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将重过磷酸钙、轻烧粉、石灰分别进行粉碎和筛分到100目～200目，使其粒度均匀；

步骤2、将壳聚糖和聚谷氨酸混合后，按固水比1:10用去离子水溶解，形成壳聚糖-聚谷氨酸混合液；

步骤3、将生物菌剂用水稀释，菌水比1:50～1:100，形成菌液；

步骤4、将壳聚糖-聚谷氨酸混合液和菌液按1:6～1:10比例混合后，形成生物菌剂混合液；

步骤5、将猪粪、硅藻土、海藻渣分别进行粉碎过100～200目筛后，与生物菌剂混合液按照1:10～1:20混匀，形成混合悬浊液；

步骤6、将粉碎筛分后的重过磷酸钙、轻烧粉、石灰进行配料，用黄腐酸调整pH至6.5～7.5，然后加入混合悬浊液，搅拌混匀后，形成湿料；

步骤7、将湿料送入造粒机，通过挤压或滚压的方式，制成直径为2～5mm的颗粒状调理剂；

步骤8、将颗粒状调理剂送入烘干机，进行低温烘干，使其水分降低至10％以下；

步骤9、将烘干后的颗粒状调理剂进行冷却和筛分，去除粉尘和碎屑，得到成品调理剂，贮存于阴凉干燥处。

(三)一种稻田降酸固碳增效多功能复合调理剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、在水稻播种前，将调理剂按每亩用量为60-80kg的范围均匀地撒施于稻田表层土壤中；

步骤B、在撒施后的24小时内，对稻田土壤进行翻松，并灌溉至田间持水量的30％-60％，使调理剂与土壤充分接触和反应；

步骤C、按照常规方法进行稻田播种、管理和收获。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

1、本发明的复合调理剂能够有效地降低稻田土壤的酸度，提高土壤的pH值，从而改善土壤的化学性质和物理性质。在微酸性稻田(pH 5.0-6.5)中，施用75Kg/亩调理剂的稻田pH比不施用调理剂稻田土壤pH增加1.03个单位。

2、本发明的复合调理剂能够有效地固定土壤有机碳，提高土壤的有机质含量，从而增加土壤的肥力和缓冲能力。相比不施用调理剂稻田土壤，施用75Kg/亩调理剂稻田土壤有机质增加5.67％，颗粒态有机质增加2.02％，矿物结合态有机质增加11.67％。

3、本发明的复合调理剂能够有效地增加稻田土壤中的有益微生物，提高微生物的多样性和活性，从而促进土壤的生物循环和生态平衡。在微酸性稻田土壤中(pH 5.0-6.5)，施用该调理剂稻田中细菌丰度、辛普森多样性指数和菌群丰度指数分别增加21.43％、35％和6.25％，变形菌、蓝藻和酸杆菌分别增加27.43％、11.39％和8.22％。

4、本发明的复合调理剂能够有效地提高稻田土壤中的养分有效性，从而减少施肥成本。相比不施用该调理剂稻田土壤，施用该复合调理剂，稻田土壤碱解氮、有效磷和有效钾分别增加12.55％、130.88％和46.49％。

5、本发明的复合调理剂能够有效地提高稻田的产量，从而增加农民的收入。相比不施用该调理剂，施用该复合调理剂，水稻产量增加156.74kg/亩，水稻千粒重增加5.73％。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为使用本发明的多功能复合调理剂对稻田土壤pH和有机碳组分的影响柱状图；

图2为使用本发明的多功能复合调理剂对稻田土壤养分全量和有效性的影响柱状图；

图3为使用本发明的多功能复合调理剂对水稻产量和千粒重的影响柱状图；

图4为使用本发明的多功能复合调理剂对土壤微生物多样性及丰度的影响柱状图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

实施例1：首先，本实施例提供一种稻田降酸固碳增效多功能复合调理剂，由以下组分按重量份数组成：猪粪50-60份、轻烧粉20-30份、石灰20-30份、重过磷酸钙10-20份、硅藻土10-20份、海藻渣10-20份、黄腐酸10-20份、壳聚糖5-10份、生物菌剂5-10份、聚谷氨酸3-8份。其中，所述生物菌剂包括固氮菌、解磷菌等有益微生物。

所述猪粪可选择但不限于50、55或60份，所述轻烧粉可选择但不限于20、25或30份，所述石灰可选择但不限于20、25或30份，所述重过磷酸钙可选择但不限于10、15或20份，所述硅藻土可选择但不限于10、15或20份，所述海藻渣选择但不限于10、15或20份，所述黄腐酸选择但不限于10、15或20份，所述壳聚糖可选择但不限于5、8或10份，所述生物菌剂可选择但不限于5、8或10份，所述聚谷氨酸可选择但不限于3、5或8份。

在本实施例中，按照以下重量份配比制备复合调理剂：猪粪55份、轻烧粉25份、石灰25份、重过磷酸钙15份、硅藻土15份、海藻渣15份、黄腐酸15份、壳聚糖8份、生物菌剂8份、聚谷氨酸5份。其中，生物菌剂包括以下菌株：固氮菌(褐球固氮菌)1.5份、解磷菌(解淀粉芽孢杆菌1.5份、胶冻样芽孢杆菌1.0份、巨大芽孢杆菌2.5份)5.0份、固氮解磷复合菌(枯草芽孢杆菌)2.5份，按重量份数计。

本实施例还提供上述稻田降酸固碳增效多功能复合调理剂的制备方法，首先按照重量份数准备猪粪55份、轻烧粉25份、石灰25份、重过磷酸钙15份、硅藻土15份、海藻渣15份、黄腐酸15份、壳聚糖8份、生物菌剂8份、聚谷氨酸5份。然后将上述组分安装下述制备方法的步骤进行制备：

步骤1、将所述重过磷酸钙、轻烧粉、石灰分别进行粉碎和筛分，使其粒度均匀；在本实施例中，将所述重过磷酸钙、轻烧粉、石灰粉碎筛分至100～200目；

步骤2、将所述壳聚糖和聚谷氨酸混合后，用130份去离子水溶解，形成壳聚糖-聚谷氨酸混合液；

步骤3、将所述生物菌剂用水稀释，调节浓度至2％，形成菌液；

步骤4、将步骤2中所述壳聚糖-聚谷氨酸混合液和和步骤3中所述菌液按1:6混合后，形成生物菌剂混合液；

步骤5、将所述猪粪、硅藻土、海藻渣分别进行粉碎过100～200目筛后，与步骤4中所述生物菌剂混合液按照1:10混匀，形成混合悬浊液；

步骤6、将步骤1中粉碎筛分后的重过磷酸钙、轻烧粉、石灰进行配料，即按照15:25:25进行配料；然后用所述黄腐酸调节pH至7.5，然后加入到所述步骤5中的混合悬浊液，搅拌混匀后，形成湿料；

步骤7、将步骤6中所述湿料送入造粒机，通过挤压或滚压的方式，制成直径为2-5mm的颗粒状调理剂；

步骤8、将步骤7中所述颗粒状调理剂送入烘干机，进行低温烘干，使其水分降低至10％以下；

步骤9、将步骤8中烘干后的颗粒状调理剂进行冷却和筛分，去除粉尘和碎屑，得到成品调理剂，贮存于阴凉干燥处。

按照上述的制备方法，得到复合调理剂的成品，其颗粒大小为2mm，水分含量为6％。

(三)一种稻田降酸固碳增效多功能复合调理剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、在早稻播种前，将复合调理剂按照35Kg/亩、75Kg/亩、150Kg/亩均匀地撒布在稻田表层土壤上；

步骤B、在撒施后的24小时内，用犁耙将土壤松翻，并进行适当灌溉，在本实施例中，灌溉至田间持水量的30％-60％，使调理剂与土壤充分接触和反应；

步骤C、按照常规方法进行稻田播种、管理和收获。

为得到本实施例的多功能复合调理剂的试验效果，同时设置不施用调理剂作为对照试验，其他田间管理措施相同。于早稻收获后，采集土样和水稻植株样，分别测定pH、有机碳、颗粒态有机质、矿物结合态有机质、土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、有效钾、早稻产量、微生物多样性和丰度等。结果表明，施用复合调理剂能够显著提升稻田土壤pH和碳固持，相比对照处理，施用调理剂处理pH提升0.34-1.7个单位，有机质和矿物结合态有机质分别增加2.18-7.86％和7.64-22.53％(图1)。同时，调理剂在促进稻田养分有效性方面也具有正效应，相比对照处理，施用调理剂处理氮、磷、钾等养分有效性分别增加7.05-12.87％、58.43-222.02％、11.62-79.04％(图2)。并且，调理剂对水稻增产具有积极作用，相比对照处理，施用调理剂处理亩产增加38.69-51.52％，水稻千粒重增加2.86-8.15％(图3)。此外，调理剂在提升稻田生物多样性，维护稻田土壤生态健康方面也具有促进作用，相比对照处理，施用调理剂处理细菌丰度增加14.28-27.14％，辛普森多样性指数增加20％-40％，菌群丰度指数增加2.08-4.16％，且以变形菌、蓝藻和酸杆菌为主(图4)。

从以上结果可以看出，本发明的调理剂施用处理的稻田土壤性质、微生物活性、稻米产量均优于对照处理，说明本发明的复合调理剂能够有效地改善稻田土壤的质量和功能，提高稻田的生产效率和生态效益。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其进行各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。