本發(fā)明涉及鹽堿地改良，特別是涉及一種提高濱海鹽堿耕地土壤肥沃程度并改良結(jié)構(gòu)的鹽堿土壤調(diào)理劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、土壤鹽堿化是世界土地資源利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最大障礙之一。土壤鹽分和酸堿度過高會(huì)限制植物生長(zhǎng)以及酶和微生物的活性，從而降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。我國濱海鹽堿土面積高達(dá)1.0×106公頃，土壤鹽漬化的主要原因是地下水淺、蒸發(fā)-降水比值高、海水不斷入侵。土壤鹽漬化引起了低肥力、低微生物活性和土壤結(jié)構(gòu)不良等問題，嚴(yán)重影響糧食產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)發(fā)展。因此，發(fā)展科學(xué)合理、技術(shù)高效的鹽堿土修復(fù)技術(shù)，對(duì)濱海鹽堿土地資源的開發(fā)和提高糧食產(chǎn)量至關(guān)重要。

2、土壤有機(jī)質(zhì)是最大的陸地碳主動(dòng)循環(huán)庫，儲(chǔ)存的碳比大氣和植被加起來還多，其維持對(duì)土壤質(zhì)量、可持續(xù)作物生產(chǎn)和減緩氣候變化至關(guān)重要。而鹽堿地區(qū)由于有限的植被覆蓋和微生物活動(dòng)限制了有機(jī)質(zhì)輸入、土壤養(yǎng)分循環(huán)和碳儲(chǔ)量。在結(jié)構(gòu)不良的鈉質(zhì)土中，高度分散的粘土顆粒可能導(dǎo)致穩(wěn)定團(tuán)聚體的快速崩解，改善鹽堿地土壤結(jié)構(gòu)(如團(tuán)聚體穩(wěn)定性和孔隙空間)可以增加土壤的導(dǎo)水率，減少鹽的毛細(xì)作用，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造有利的土壤生長(zhǎng)環(huán)境。而增加土壤有機(jī)質(zhì)則能夠降低土壤容積密度，是改善沿海鹽漬土物理性質(zhì)的重要土壤成分。此外，有機(jī)物源附近的微生物活性較高，有助于微生物生物量和殘留物的產(chǎn)生，這些微生物生物量和殘留物對(duì)微團(tuán)聚體的有機(jī)碳持久性起主導(dǎo)作用。因此，通過改良濱海鹽堿土壤來提高土壤有機(jī)碳累積、土壤肥力以及作物產(chǎn)量，有利于提升其土壤固碳能力。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，多通過添加外源有機(jī)改良劑可以改良鹽堿土壤性質(zhì)，擴(kuò)大活性碳庫容量，維持有機(jī)碳庫供需平衡。其中，cn116606657a公開了一種蘇打鹽堿土壤新型復(fù)合調(diào)理劑及綜合改良技術(shù)，具體的，將有機(jī)物料(褐煤腐殖酸活化粉等)，復(fù)合鈣源以及微量元素混合制成新型復(fù)合改良劑，并結(jié)合農(nóng)藝技術(shù)，能增加土壤有機(jī)質(zhì)，顯著提高作物產(chǎn)量等，但其采用的褐煤腐植酸活化粉為腐植酸鈉，會(huì)增加鹽堿土中的na+含量，且使用了大量的粉末狀有機(jī)物料及復(fù)合鈣源，在運(yùn)輸和使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵既污染又不安全。cn115625194a公開了利用廢棄建筑材料和廢棄生物質(zhì)材料協(xié)同改良碳酸鹽漬土的方法，具體的，將廢棄物、糠醛渣、鈣基膨潤(rùn)土、生物炭和黃腐酸混合制得鹽堿地改良劑，雖然該改良劑可以改善鹽堿土壤物理性質(zhì)并降低鹽分，但糠醛渣在生產(chǎn)和后續(xù)調(diào)理劑運(yùn)輸中帶有的異味難以解決，而且翻耕深度也限制了鹽堿地區(qū)亞耕層碳庫的快速提高。

4、由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中的鹽堿土調(diào)理劑存在著原料難以儲(chǔ)存、濕度高、異味大，易于降解、需要每年施用，粉末狀易起粉塵、顆粒大小不均易施用不均等難使用等問題。

5、因此，制備一種提高濱海鹽堿土壤肥沃程度并改良結(jié)構(gòu)的鹽堿土壤調(diào)理劑對(duì)濱海鹽堿地區(qū)提升耕地土壤質(zhì)量及作物產(chǎn)量具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種提高濱海鹽堿耕地土壤肥沃程度并改良結(jié)構(gòu)的鹽堿土壤調(diào)理劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明采用鈣鋁鉀硅基甘蔗渣水熱炭、鈣基膨潤(rùn)土糠醛渣生物炭和活化褐煤混合作為礦物基有機(jī)改良劑，硅酸鹽水泥、陽離子羥乙基纖維素和木質(zhì)素磺酸鈣混合作為團(tuán)聚體粘結(jié)劑，脲醛和硫酸銨混合作為增氮?jiǎng)?。本發(fā)明提供的鹽堿土壤調(diào)理劑及改良方法經(jīng)濟(jì)環(huán)保、施用方便，能夠有效、長(zhǎng)效地改善濱海鹽堿耕地土壤理化性質(zhì)，并提高作物產(chǎn)量，并有利于提高濱海鹽堿地區(qū)碳匯。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的第一方面，提供了一種鹽堿土壤調(diào)理劑，所述鹽堿土壤調(diào)理劑包括如下質(zhì)量份的原料：

4、82-90份礦物基有機(jī)改良劑、5-12份團(tuán)聚體粘結(jié)劑和5-6份增氮?jiǎng)?/p>

5、所述礦物基有機(jī)改良劑由鈣鋁鉀硅基甘蔗渣水熱炭、鈣基膨潤(rùn)土糠醛渣生物炭和活化褐煤按質(zhì)量比(40-55)：(20-30)：(25-30)混合而成；所述團(tuán)聚體粘結(jié)劑由硅酸鹽水泥、陽離子羥乙基纖維素和木質(zhì)素磺酸鈣按質(zhì)量比(35-50)：(30-45)：(20-30)混合而成。

6、優(yōu)選的，所述增氮?jiǎng)﹦t是由脲醛和硫酸銨按質(zhì)量比(1-1.2)：(0.7-1.5)混合而成。

7、優(yōu)選的，鈣鋁鉀硅基甘蔗渣水熱炭由如下方法制備而成：

8、將甘蔗渣、鉀長(zhǎng)石、脫硫石膏和貝殼混合后，得混合物；將混合物和硫酸溶液混合后，進(jìn)行水熱反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物干燥并粉碎，即得鈣鋁鉀硅基甘蔗渣水熱炭。

9、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述甘蔗渣為甘蔗榨汁后的殘余廢棄物，貝殼包括扇貝殼、牡蠣殼、蛤蜊殼。

10、進(jìn)一步優(yōu)選的，甘蔗渣、鉀長(zhǎng)石、脫硫石膏和貝殼的質(zhì)量比為(52-60)：(15-24)：(12-16)：(8-15)。

11、進(jìn)一步優(yōu)選的，混合物和硫酸溶液的質(zhì)量比為3：7。

12、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述硫酸溶液的濃度為1mol/l。

13、進(jìn)一步優(yōu)選的，水熱反應(yīng)過程中，反應(yīng)溫度為180-220℃，反應(yīng)時(shí)間為4-6h。

14、進(jìn)一步優(yōu)選的，粉碎至60目。

15、優(yōu)選的，鈣基膨潤(rùn)土糠醛渣生物炭由如下方法制備而成：

16、將糠醛渣、鈣基膨脹土粉末混合后，得混合物料；熱解混合物料，待熱解結(jié)束后，研磨熱解產(chǎn)物，即得鈣基膨潤(rùn)土糠醛渣生物炭。

17、進(jìn)一步優(yōu)選的，糠醛渣、鈣基膨脹土粉末的質(zhì)量比為(5-9)：(1-2)。

18、進(jìn)一步優(yōu)選的，熱解具體操作為：將混合物料置于氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以5℃/min升溫速率升溫至400-600℃，熱解2-3.5h。

19、進(jìn)一步優(yōu)選的，研磨至熱解產(chǎn)物粒徑為60目。

20、優(yōu)選的，活化褐煤由如下方法制備而成：

21、將褐煤、亞硫酸銨、硫酸銨和氯化鐵混合后進(jìn)行球磨，干燥，即得活化褐煤。

22、進(jìn)一步優(yōu)選的，褐煤、亞硫酸銨、硫酸銨和氯化鐵的質(zhì)量比為(52-58)：(32-36)：(8-9)：(1-3)。

23、進(jìn)一步優(yōu)選的，球磨轉(zhuǎn)速為250-450r/min，球磨時(shí)間為20min。

24、本發(fā)明的第二方面，提供了一種鹽堿土壤調(diào)理劑的制備方法，包括以下步驟：

25、(1)將鈣鋁鉀硅基甘蔗渣水熱炭、鈣基膨潤(rùn)土糠醛渣生物炭、活化褐煤混合后，得礦物基有機(jī)改良劑；將硅酸鹽水泥、陽離子羥乙基纖維素和木質(zhì)素磺酸鈣混合后，得團(tuán)聚體粘結(jié)劑；將脲醛和硫酸銨混合后，得增氮?jiǎng)?/p>

26、(2)將礦物基有機(jī)改良劑、團(tuán)聚體粘結(jié)劑和增氮?jiǎng)┗旌虾?，得混合物，向混合物中加水，?jīng)造粒、烘干、粉碎，即得鹽堿土壤調(diào)理劑。

27、優(yōu)選的，水的質(zhì)量為混合物質(zhì)量的3-5％。

28、優(yōu)選的，所述鹽堿土壤調(diào)理劑的粒徑為3-5mm。

29、本發(fā)明的第三方面，提供了一種鹽堿土壤調(diào)理劑在改良濱海鹽堿土壤中的應(yīng)用。

30、優(yōu)選的，改良濱海鹽堿土壤包括提高濱海鹽堿土壤的肥沃程度和/或改良濱海鹽堿土壤的結(jié)構(gòu)。

31、本發(fā)明的第四方面，提供了一種濱海鹽堿土壤的改良方法，包括以下步驟：

32、先將秸稈粉碎后均勻鋪于土壤上，再將鹽堿土壤調(diào)理劑均勻施入土壤中，進(jìn)行旋耕、翻耕、再旋耕、鎮(zhèn)壓。

33、優(yōu)選的，鹽堿土壤調(diào)理劑的施加量為25-35噸/公頃，施用頻率為3年/次，施用時(shí)間為秋季或春季。

34、優(yōu)選的，旋耕深度為15-20cm、翻耕深度為30-35cm、再旋耕深度為15-20cm。

35、優(yōu)選的，每年每季需將秸稈粉碎后均勻鋪于土壤上，并旋耕15-20cm。

36、本發(fā)明的有益效果：

37、本發(fā)明采用礦物基有機(jī)改良劑、團(tuán)聚體粘結(jié)劑和增氮?jiǎng)┳鳛樵现苽潲}堿土壤調(diào)理劑，其中，礦物基有機(jī)改良劑可以增加土壤中的有機(jī)碳含量、養(yǎng)分含量和促生物質(zhì)，從而提高微生物活性，促進(jìn)作物生長(zhǎng)并間接改善土壤結(jié)構(gòu)，其中的礦物成分可以提供金屬離子以置換土壤中的交換性鈉，還能與有機(jī)物結(jié)合形成有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物可以更穩(wěn)定地保留在耕地中。有機(jī)改良劑的碎屑以及其刺激微生物生長(zhǎng)產(chǎn)生的分泌物可以作為團(tuán)聚體形成的生物粘合劑，而且多孔的結(jié)構(gòu)也可以吸附更多的土壤顆粒，從而促進(jìn)團(tuán)聚體形成。團(tuán)聚體粘結(jié)劑中的陽離子和高分子聚合物能夠促進(jìn)分散土粒的粘結(jié)，并增加土壤顆粒間的粘結(jié)性，從而加速團(tuán)聚體的形成并維持穩(wěn)定；并在擠壓造粒過程中也有利于調(diào)理劑原料粘結(jié)成粒。本發(fā)明中的增氮?jiǎng)┲饕鸬窖a(bǔ)充有機(jī)改良劑和秸稈還田在降解過程中與作物競(jìng)爭(zhēng)吸收的氮，而且脲醛經(jīng)過擠壓造粒后比常見的氮肥更穩(wěn)定，可減少在田間的氮損失

38、本發(fā)明將鹽堿土壤調(diào)理劑施入至30-35cm耕層深處，提高肥沃耕層厚度從而減少根區(qū)積鹽量，并提高土壤碳儲(chǔ)存能力和碳庫。