沙化土壤改良劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種沙化土壤改良劑，具體涉及一種用復(fù)合菌系固態(tài)發(fā)酵秸桿和城市 污泥制備的沙化土壤改良劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 土地沙化是我國當(dāng)前最為嚴(yán)重的生態(tài)問題之一。沙化面積大、分布廣，已威脅到人 類生存和發(fā)展空間，導(dǎo)致土地生產(chǎn)力嚴(yán)重衰退。探尋改良沙化土壤的實用技術(shù)和方法具有 重要的現(xiàn)實意義。
[0003] 由于干旱缺水、土壤質(zhì)地差是土壤沙化的主要驅(qū)動力。因此，改良沙地的唯一辦法 就是解決沙性土壤中的水滲漏蒸發(fā)快、土壤中缺少有機質(zhì)及肥力的問題，改變土壤為散狀 結(jié)構(gòu)不聚攏的狀況。目前各種沙化土壤改良劑相繼問世，并取得了一定成效。但改良劑大多 屬于化學(xué)產(chǎn)品，成本較高，易造成二次污染，并且化學(xué)改良劑不易于植物吸收，長期使用造 成土壤板結(jié)。當(dāng)前，秸桿在土地沙化治理與改良上的作用又逐漸被重視起來。秸桿作為沙化 土壤改良劑與單純化學(xué)材料相比具有原材料易得、成本低、持效期長、功能齊全等優(yōu)點。
[0004] 目前，我國大多數(shù)沙化土壤改良劑在利用秸桿作為添加物時往往簡單的采用機械 粉碎的物理方法，由于預(yù)處理簡單，在進行堆肥時堆肥周期較長，還田后肥效差。此外，由于 秸桿營養(yǎng)成分含量不平衡，在用于沙化土壤改良時要額外添加一定比例的無機肥料、有機 氮源、稀有金屬化合物及保水劑等，并沒有從根本上降低產(chǎn)品成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種成本低，能 有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提高吸水蓄水能力的沙化土壤改良劑的制備方法。
[0006] 本發(fā)明沙化土壤改良劑的制備方法，包括以下步驟：
[0007] a、秸桿預(yù)處理:按照重量比，將粉碎后粒徑< 1.2cm的農(nóng)作物秸桿:5~15wt%稀硫 酸=1:1~3，混合，在0.1~0.3MPa的高壓滅菌鍋中120~125°C恒溫加熱1.5~2.5h，水洗滅 菌后的秸桿，直至秸桿成中性，干燥，待用;其中，干燥優(yōu)選在60°C下烘干；
[0008] b、單菌株種子液的制備:分別配制枯草芽孢桿菌、假絲酵母菌、白腐真菌、黑曲霉 菌的液體培養(yǎng)基，不同時間從各菌種固體斜面取一環(huán)菌苔，再分別接入液體培養(yǎng)基，在25~ 28°C下，以120r/min速率震蕩培養(yǎng)，確保四種菌的對數(shù)生長后期處于同一時間，即得各單菌 種子液；
[0009] c、復(fù)合微生物菌劑的制備:將a步驟制備的單菌株種子液按照體積比，枯草芽孢桿 菌種子液:假絲酵母菌種子液：白腐真菌種子液:黑曲霉菌種子液=2~4:0.5~1.5:0.5~ 1.5:0.5~1.5，混合，即得復(fù)合微生物菌劑；
[0010] d、復(fù)合菌群固態(tài)發(fā)酵:按照固液比，將a步驟預(yù)處理的秸桿:營養(yǎng)鹽:水=1~3Kg:l ~3L: 0.5~1.5L，混合攪拌，在0.1~0.3MPa下蒸汽滅菌15~25min，按照每lKg猜桿加入c步 驟制備好的復(fù)合微生物菌劑0.2~0.4L計，將接菌后的秸桿在30°C下培養(yǎng)25~35天，即得復(fù) 合菌系固態(tài)發(fā)酵猜桿；
[0011] e、制備秸桿污泥混合料:將d步驟制備的復(fù)合菌系固態(tài)發(fā)酵秸桿與城市污泥按照 干重比1:0.5~2，混合均勻，直至混合料中污泥粒徑< 1 cm，得到秸桿污泥混合料；
[0012] f、混合料堆肥處理:將步驟e制備好的秸桿污泥混合料進行堆肥處理，共堆制25~ 30天，即得沙化土壤改良劑。
[0013] 進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述所述沙化土壤改良劑的制備方法，a步驟 中按照重量比，粉碎后的農(nóng)作物秸桿：l〇wt %稀硫酸=1:2，混合后，在0.2MPa、121°C下恒溫 加熱2h。
[0014] 進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述所述沙化土壤改良劑的制備方法，其中c 步驟中按照體積比，優(yōu)選枯草芽孢桿菌種子液:假絲酵母菌種子液：白腐真菌種子液:黑曲 霉菌種子液=3:1:1:1，混合。
[0015] 進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述所述沙化土壤改良劑的制備方法，其中d 步驟中按照固液比，將a步驟預(yù)處理的猜桿:營養(yǎng)鹽:水=2Kg: 2L: 1L，混合攪拌，在0.2MPa下 蒸汽滅菌20min，優(yōu)選按照每lKg秸桿加入c步驟制備好的復(fù)合微生物菌劑0.3L計，加入復(fù)合 微生物菌劑后進行培養(yǎng)。
[0016] 上述所述沙化土壤改良劑的制備方法，其中所述營養(yǎng)鹽由以下重量百分比成分組 成：（順4)23042%，1〇12?040.1%，]\%504*7!120 0.5%，〇&(：120.01%，恥(：10.01%，卩6504*7!120 0.005%，MnS〇4.H20 0.0016%，ZnS〇4.7H20 0.0014%，CoCl2〇.002%，余量為水。
[0017] 進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述所述沙化土壤改良劑的制備方法，e步驟 中城市污泥優(yōu)選為高寒地區(qū)城市污水處理廠的含水率在58~62%的濃縮污泥。
[0018] 上述所述沙化土壤改良劑的制備方法，f步驟中堆肥處理時秸桿污泥混合料至少 翻轉(zhuǎn)3次，每次翻轉(zhuǎn)3~5min，直到物料重新混勻。
[0019] 本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種不僅可以改善土壤的容重，孔隙 度，含水量及蓄水能力，還可提高土壤中的銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀及有機質(zhì)的含量，適合沙 化土壤的大規(guī)模應(yīng)用的沙化土壤改良劑。
[0020] 本發(fā)明沙化土壤改良劑，由復(fù)合菌系固態(tài)發(fā)酵秸桿和城市污泥按照干重比1:0.5 ~2,混合制備而成;其中，復(fù)合菌系固態(tài)發(fā)酵秸桿按照如下固液比原料制備而成:秸桿:復(fù) 合菌系= lKg:0.2~0.4L。
[0021] 上述所述復(fù)合菌系為按照體積比，枯草芽孢桿菌種子液:假絲酵母菌種子液：白腐 真菌種子液:黑曲霉菌種子液=2~4:0.5~1.5:0.5~1.5:0.5~1.5的復(fù)合微生物菌劑。
[0022] 進一步，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述所述復(fù)合菌系為按照體積比，優(yōu)選為枯草芽 孢桿菌種子液:假絲酵母菌種子液：白腐真菌種子液:黑曲霉菌種子液=3:1:1:1的復(fù)合微 生物菌劑。
[0023]本發(fā)明具有如下有益效果：
[0024] 1、與單純化學(xué)改良材料相比，本方法無二次污染，成本較低，具有可觀的經(jīng)濟、環(huán) 境效益。
[0025] 2、本發(fā)明秸桿等有機物料具有原材料來源廣泛、持效期長、成本低等優(yōu)點，秸桿中 富含大量有機質(zhì)、氮、鉀和微量元素;污泥中有機質(zhì)和磷元素豐富且所含的聚丙烯酰胺具有 很強的吸附能力，可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高吸水蓄水能力，故本改良劑兼具土壤改良劑和有 機肥的特點。
[0026] 3、本方法能夠利用大量的廢棄的作物秸桿和去路難處理的城市污泥，變廢為寶， 且避免了秸桿焚燒對環(huán)境帶來的污染。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明沙化土壤改良劑的制備方法，包括以下步驟：
[0028] a、秸桿預(yù)處理:按照重量比，將粉碎后粒徑< 1.2cm的農(nóng)作物秸桿:5~15wt%稀硫 酸=1:1~3，混合，在0.1~0.3MPa的高壓滅菌鍋中120~125°C恒溫加熱1.5~2.5h，水洗滅 菌后的秸桿，直至秸桿成中性，干燥，待用;其中，干燥優(yōu)選在60°C下烘干；
[0029] b、單菌株種子液的制備:分別配制枯草芽孢桿菌、假絲酵母菌、白腐真菌、黑曲霉 菌的液體培養(yǎng)基，不同時間從各菌種固體斜面取一環(huán)菌苔，再分別接入液體培養(yǎng)基，在25~ 28°C下，以120r/min速率震蕩培養(yǎng)，確保四種菌的對數(shù)生長后期處于同一時間，即得各單菌 種子液；
[0030] c、復(fù)合微生物菌劑的制備:將a步驟制備的單菌株種子液按照體積比，枯草芽孢桿 菌種子液:假絲酵母菌種子液：白腐真菌種子液:黑曲霉菌種子液=2~4:0.5~1.5:0.5~ 1.5:0.5~1.5，混合，即得復(fù)合微生物菌劑；
[0031] d、復(fù)合菌群固態(tài)發(fā)酵:按照固液比，將a步驟預(yù)處理的秸桿:營養(yǎng)鹽:水=1~3Kg:l ~3L:0.5~1.5L，混合攪拌，高壓蒸汽滅菌15~25min，按照每lKg猜桿加入c步驟制備好的 復(fù)合微生物菌劑0.2~0.4L計，將接菌后的秸桿在30°C下培養(yǎng)25~35天，即得復(fù)合菌系固態(tài) 發(fā)酵猜桿；
[0032] e、制備秸桿污泥混合料:將d步驟制備的復(fù)合菌系固態(tài)發(fā)酵秸桿與城市污泥按照 干重比1:0.5~2，混合均勻，直至混合料中污泥粒徑< 1 cm，得到秸桿污泥混合料；
[0033] f、混合料堆肥處理:將步驟e制備好的秸桿污泥混合料進行堆肥處理，共堆制25~ 30天，即得沙化土壤改良劑。
[0034] 本發(fā)明在秸桿中加入稀硫酸，是因為無機酸在加熱條件下能催化秸桿中的纖維素 水解成單糖，有利于微生物的利用。
[0035] 進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述所述沙化土壤改良劑的制備方法，a步驟 中按照重量比，粉碎后的農(nóng)作物秸桿：l〇wt %稀硫酸=1:2，混合后，在0.2MPa壓力、121°C下 恒溫加熱2h。
[0036] 進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述所述沙化土壤改良劑的制備方法，其中c 步驟中按照體積比，優(yōu)選枯草芽孢桿菌種子液:假絲酵母菌種子液：白腐真菌種子液:黑曲 霉菌種子液=3:1:1:1，混合。其中，黑曲霉和白腐真菌培養(yǎng)40小時，假絲酵母培養(yǎng)15小時， 枯草芽孢桿菌培養(yǎng)11小時，使得各菌種對數(shù)生長后期達到同一時間，即得各菌株處于對數(shù) 生長后期的種子液。
[0037] 進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述所述沙化土壤改良劑的制備方法，其中d 步驟中按照固液比，將a步驟預(yù)處理的猜桿:營養(yǎng)鹽:水=2Kg: 2L: 1L，混合攪拌，在0.2MPa下 蒸汽滅菌20min，優(yōu)選按照每lKg秸桿加入c步驟制備好的復(fù)合微生物菌劑0.3L計，加入復(fù)合 微生物菌劑后進行培養(yǎng)。
[0038]上述所述沙化土壤改良劑的制備方法，其中所述營養(yǎng)鹽由以下重量百分比成分組 成：（順4)23042%，1〇12?040.1%