一种用于高寒高海拔地区的土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，特别地，涉及一种用于高寒高海拔地区的土壤改良剂及其制备方法。

背景技术

高寒高海拔地区具有气候寒冷，海拔较高，昼夜温差大，降水量少，紫外线强等特点，致使植物在此环境下不能吸收充足的养分而死亡，降低农作物产量。若不加以保护，土壤水分会快速流失且肥力不佳。对于农业土壤来说，一般采用的是地膜覆盖来提高保水保温性能，但若残膜清除不净，在土壤中难以自然降解，会造成土壤污染，致使土壤肥力降低，农作物产量下降。

中国专利CN108048105A公开了一种土壤保水组分及其制备方法，利用废蚕丝、膨润土、污泥、青稞秸秆、丙烯酰钾、玉米淀粉、交联剂、引发剂、聚合剂制成。该土壤保水组分可降低土壤水分流失，保水性能好，但该技术未涉及到土壤增肥技术。

中国专利CN112219629A公开了一种高寒高海拔土壤保水保温方法，包括材料处理、材料制备以及材料铺设步骤。该发明方法简单，且原料为固体废物材料，固体废物材料成本较低，青稞秸秆、木屑、土壤、羊粪以及牛粪可就地取材，该发明实现了废弃物资源化利用，具有环保以及节约成本的优点，但仍未解决土壤肥力流失的问题。

目前面市的土壤调理剂无法适应高寒高海拔地区特殊的自然生态，高寒高海拔地区沙化土壤需要定向研发一种具有增肥、保水、速效功能的土壤改良剂。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足的至少一项，本发明的目的之一是提供一种可以增肥保水的土壤改良剂。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于高寒高海拔地区的土壤改良剂的制备方法。

所述方法包括以下步骤：使有机质、矿物质与微生物菌群混合均匀，得到土壤改良剂；其中，有机质由厨余垃圾、农林牧废弃物与兼性厌氧菌群协同发酵腐熟后得到。

可选择地，所述土壤改良剂中，有机质含量≥30％。

可选择地，所述农林牧废弃物可包括枯枝、秸秆、树叶、树皮、锯末和动物粪便中的一种或多种。

可选择地，所述矿物质可包括磷、钾、硅类矿物质，进一步地，包括速效磷、速效钾、有效硅类矿物质；所述微生物菌群可包括高活性、耐低温土著益生菌。

另一方面本发明提供了一种用于高寒高海拔地区的土壤改良剂。所述改良剂包括所述的用于高寒高海拔地区的土壤改良剂的制备方法所制备出的土壤改良剂。

可选择地，所述土壤改良剂中的有效活菌数(cfu)≥0.2亿个/g。

可选择地，所述土壤改良剂的pH值可为5.5～8.5。

可选择地，所述土壤改良剂为团聚体颗粒，该颗粒的堆密度≤0.8g/cm

可选择地，所述土壤改良剂总养分含量≥4.0％；其中，总养分含量可为N、P

可选择地，所述土壤改良剂中钠离子含量≤0.2％；所述土壤改良剂中水分≤30％；所述土壤改良剂的种子发芽指数≥70％。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

(1)量化补充土壤有机质、矿物质、微生物菌群。

(2)干预土壤进一步沙化、稳住土壤结构、保持土壤含水率。

(3)逐步恢复土壤原有肥力，为后续整个植被等生态修复提供物质基础。

(4)本发明的土壤改良剂是矿物质、有机质以及微生物菌群相互作用形成团聚体颗粒的集合，既是土壤也是肥料还可作为定向土壤改良剂。

(5)本发明的土壤改良剂适用于高寒高海拔地区沙化土的改良。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明一个示例性实施例分布式量化洞施的示意图；

图2A示出了本发明一个示例性实施例在高寒高海拔地区施加土壤改良剂和未施加土壤改良剂的黄豆长势对比照片；

图2B示出了本发明一个示例性实施例在高寒高海拔地区施加土壤改良剂和未施加土壤改良剂的黄豆长势对比照片灰度图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，使本技术领域的人员更好地理解本发明。

示例性实施例1

基于四川省黄河上游高寒高海拔地区草地退化、植物多样性下降、自然恢复难度大的现状，亟需一种能够增肥保水的土壤改良剂。本示例性实施例提供了一种用于高寒高海拔地区的土壤改良剂的制备方法。所述方法包括：使有机质、矿物质与微生物菌群混合均匀，得到土壤改良剂。

在本实施例中，有机质的含量≥30％，例如有机质含量为30％～100％，在土壤改良剂中矿物质、有机质和微生物菌群的占比满足控制性方程：X+Y+Z＝100％；其中，X代表矿物质占比，Y代表有机质占比，Z代表微生物菌群占比。例如，矿物质含量为60％、有机质含量为39.2％、微生物菌群含量为0.8％；矿物质含量为32％、有机质含量为67.5％、微生物菌群含量为0.5％；矿物质含量为20％、有机质含量为79.4％、微生物菌群含量为0.6％。

在本实施例中，有机质由厨余垃圾、农林牧废弃物与兼性厌氧菌群协同发酵腐熟后得到。有机质要具有高能、多样、长效功能，这就要求有机质来源是植物基和动物基构成的混合基，家庭厨余垃圾及农林牧废弃物是天然的选择。

在本实施例中，厨余垃圾包括入户采集并醇化的食品级原料，即有机质来源于我们家庭吃剩的食物；采用厨余垃圾作为原料不仅可以解决厨余垃圾难以处置的问题，减少进入填埋场的有机物的量，减少臭气和垃圾渗滤液的产生，还可以利用厨余垃圾中的有机成分，节约成本。

在本实施例中，农林牧废弃物包括枯枝、秸秆、树叶、树皮、锯末和动物粪便等中的一种或多种。秸秆、枯枝、树叶、树皮等农林牧废弃物能量密度低，受潮后极易腐烂，大规模收集、运输和储存的难度非常大，本发明利用农林牧废弃物作为原料，有效解决其难处理的问题。

在本实施例中，可以将农林生物质和含有兼性厌氧发酵菌群的浆状有机质依次铺设在发酵池中；利用兼性厌氧发酵菌群进行发酵处理，得到有机质。

可选择地，发酵池中的温度控制在30℃～60℃，例如31℃、35℃、40℃、50℃、55℃、59℃。

可选择地，兼性厌氧发酵菌群与浆状有机质的质量比可以为：0.05％～0.2％：1，例如0.1％：1、0.15％：1。

在本实施例中，有机质可以通过以下方法获得：在土地上挖出洞或沟，然后将农林生物质和含有兼性厌氧发酵菌群的浆状有机质填充在洞或沟中，再用土壤进行覆盖，发酵后得到有机质。

在本实施例中，浆状有机质包括对厨余垃圾进行粉碎浆化后得到的有机质；浆状有机质中固体颗粒的尺寸不大于3cm，例如0.3cm、1cm、1.5cm、2cm、2.5cm、2.9cm等。

在本实施例中，所述浆状有机质中：

有机质的质量分数为15％～25％(以湿基计)，例如16％、18％、19.1％、22％、24.5％等。

总养分(N+P

总氮(N)的质量分数为0.4％～0.8％(以湿基计)，例如0.5％、0.6％、0.7％等。

有机磷(P

氧化钾(K

pH为5～6，例如5.1、5.5、5.7、5.9等。

钠(Na)的含量为≤0.2％(以湿基计)，例如0.11％、0.15％、0.17％、0.19％等。

生物源黄腐酸的质量分数为0.8％～1.2％(以湿基计)，例如0.81％、0.9％、0.95％、1.1％等。

总碳的质量分数为6％～10％(以湿基计)，例如6.5％、7％、8％、9.5％等。

在本实施例中，所述浆状有机质和农林生物质的质量比为1：3～1：5，例如1：4。

在本实施例中，农林生物质可包括秸秆、枝叶等。农林有机质的粒度在3cm以内，含水量为25％～35％，例如含水量可以为30％。

在本实施例中，矿物质包括磷、钾、硅等高寒高海拔地区缺乏的速效类矿物质，进一步地，包括速效磷、速效钾、有效硅类矿物质。矿物质要具有速效、有效功能，否则即使补充了一些矿物质，也没法快速形成游离态被植物吸收。

在本实施例中，微生物菌群包括高活性、耐低温土著益生菌。微生物菌群要具有在低温下的普适性、高活性，积极参与有机质、矿物质的质能转换和转化。

示例性实施例2

本示例性实施例提供了一种用于高寒高海拔地区的土壤改良剂。所述改良剂包括示例性实施例1描述的用于高寒高海拔地区的土壤改良剂的制备方法所制备出的土壤改良剂。土壤改良剂由有机质、矿物质和微生物菌群形成的团聚体构成。本发明是将有机质、矿物质与微生物菌群混合均匀，一段时间后，微生物代谢物、有机质、矿物质和微生物菌群自然形成的团聚颗粒。

在本实施例中，土壤改良剂中的有效活菌数(cfu)≥0.2亿个/g。例如，有效活菌数为0.3亿个/g、0.4亿个/g、0.5亿个/g、1亿个/g、2亿个/g、3亿个/g。有效活菌数(cfu)≥0.2亿个/g对被修复土壤起微生物接种和补充作用、低于该值效果缓慢。

在本实施例中，土壤改良剂的pH值为5.5～8.5；例如，6、6.5、7、7.5、8。在该pH范围以外植物生长都会受到抑制。

在本实施例中，土壤改良剂为黑褐色的团聚体颗粒，该颗粒的堆密度≤0.8g/m

在本实施例中，土壤改良剂总养分含量(N+P

在本实施例中，土壤改良剂中钠离子含量≤0.2％(质量百分比)，例如0.1％、0.05％、0.01％。控制钠含量避免人为土壤盐碱化。

在本实施例中，土壤改良剂中水分≤30％(质量百分比)，例如29％、28％、25％、20％。水分≤30％能保持微生物活性并且便于储存和运输。

在本实施例中，土壤改良剂的种子发芽指数≥70％，例如75％、80％、85％、90％、100％。

在本实施例中，本发明的土壤改良剂既可直接作为土壤也可作为肥料还是定向高寒高海拔地区的土壤改良剂(调理剂)。

在本实施例中，本发明的土壤改良剂是定向高寒高海拔地区沙化土的土壤改良剂，适用于矿物质、有机质、微生物缺乏的沙化土壤。

在本实施例中，将土壤改良剂分布式量化洞施，间隙和深度可调，1.5～2.5吨/亩，例如2吨/亩。

在本实施例中，还可对土壤改良剂进行称重包装制备成袋装产品，例如10kg/袋，20kg/袋，40kg/袋。

为了更好的理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其做进一步说明。

采集家庭日常生活产生的厨余垃圾，在采集过程中加入兼性厌氧发酵菌群。其中，兼性厌氧发酵菌群与厨余垃圾的质量比不低于7：10000，例如8：10000、10：10000、20：10000。

对采集后的厨余垃圾进行粉碎浆化处理，得到浆状有机质。其中，浆状有机质中固体颗粒的尺寸控制在3cm以下，例如1cm、2cm、2.5cm。

将农林生物质和浆状有机质依次铺设在发酵池中；利用兼性厌氧发酵菌群进行发酵处理，得到有机质。其中，发酵过程的温度控制在30℃～65℃，例如35℃、40℃、50℃、55℃、60℃。农林牧废弃物包括农业生产产生的秸秆、蔬菜、水果等有机质废弃物，林业生产产生的枯枝、树叶、树皮、锯末等有机质废弃物，畜牧业生产产生的动物粪便等有机质废弃物。

将质量百分比分别为40％、59.93％、0.07％的有机质、矿物质与微生物菌群混合均匀，得到土壤改良剂。其中，土壤改良剂为黑褐色的团聚体颗粒，该颗粒的堆密度为0.65g/cm

在典型高寒高海拔地区甘孜、阿坝，进行分布式量化洞施。图1示出了一种分布式量化洞施的示意图，其中，L代表洞的纵间距、W代表洞的横间距、D代表洞的口径、H代表洞的深度。量化洞施具体指在待作业的地块按标准横纵间距均匀挖标准洞，示例：在高寒高海拔地区待作业的地块按横纵间距1m，用挖洞设备开挖成口径30cm深度40cm的洞，向洞中施土壤改良剂4.5kg，再用土壤覆盖10cm厚，分布式量化洞施完成。

在分布式量化洞施土壤改良剂的地块里按窝距30cm种植黄豆，黄豆在分布式量化洞及周边的长势良好，离洞越远长势越差。在35个自然日之后，黄豆生长情况如图2A和图2B所示，图2A为照片，图2B为照片对应的灰度图。从图2A和图2B中可以看出，通过洞施施加有土壤改良剂的区域，洞及周边的黄豆长势良好、径粗；未施加有土壤改良剂的区域黄豆长势差、径细。

综上所述，将这种定向研发的土壤改良剂量化施加到高寒高海拔地区的土壤里，改变土壤物理结构，保持土壤含水率，聚沙还土；从而较快实现土壤增肥，改善土壤生态。在有限的植被生长期内为植被和生态快速赋能，为后续整个植被等生态修复(恢复)提供质能基础。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。