本发明涉及土壤改良技术领域，特别是涉及一种抗板结土壤改良剂及其制备方法。
背景技术：
近年来，由于自然原因和人为原因造成的土壤质量退化现象严重，土壤质地粘重，有机质、氮、磷含量低，透气性差，极易板结。随着人口增加及对粮食需求的加剧，不合理的耕地利用、无节制的化肥和农药使用以及长期的大水漫灌，不仅破坏了土壤本身的团粒结构加重了土壤板结，而且造成土壤盐碱化，降低了作物产量。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术问题，本发明提供一种抗板结土壤改良剂，不仅能有效降低土壤比重与容重，提高孔隙度，增加土壤有机质含量，提高土壤水稳性大团聚体数量及稳定性，改善土壤物理性状，还能起到养分缓释、保水保肥的效果，对土壤养分活化、作物产量增长均有明显作用。
本发明目的是通过以下技术方案实现：
本发明一种抗板结土壤改良剂，所述改良剂是由以下重量份数的组分制成：牛粪0-60份、微生物菌渣0-60份、石膏粉0-60份、尿素0-10份、膨润土0-30份、腐殖酸5-30份、生化黄腐酸钾5-30份、保水剂1-5份、木醋液0-2份、磷酸0-2份、硫酸亚铁0.1-0.5份、硫酸铜0.1-0.5份、硫酸锰0.1-0.5份、硫酸锌0.1-0.5份、硼砂0.1-0.5份、钼酸铵0.1-0.5份、生根粉0.02-0.1份。
进一步优选方案为，所述改良剂是由以下重量份数的组分制成：牛粪30份，微生物菌渣20份、尿素1.5份、石膏粉20份、膨润土10份、腐殖酸10份、生化黄腐酸钾5份、保水剂2份、木醋液0.3份、硫酸亚铁0.3份、硫酸铜0.2份、硫酸锰0.2份、硫酸锌0.2份、硼砂0.2份、钼酸铵0.15份、生根粉0.05份。
进一步优选方案为，所述保水剂是淀粉系保水剂、纤维素保水剂或合成聚合物保水剂；所述淀粉系保水剂是淀粉接枝丙烯腈、淀粉接枝丙烯酸胺或淀粉接枝丙烯酸盐；所述纤维素保水剂是纤维素接枝丙烯腈、纤维素接枝丙烯酸胺或纤维素接枝丙烯酸盐；所述合成聚合物保水剂是聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、丙烯酸与丙烯酰胺共聚物、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵或聚乙烯醇。
进一步优选方案为，所述保水剂粒径0.1mm～0.5mm或0.5mm～1.0mm。
进一步优选方案为，所述木醋液ph为2.4～2.9。
进一步优选方案为，所述腐殖酸是土壤腐殖酸、水体腐殖酸或煤炭腐殖酸。
进一步优选方案为，所述膨润土为钙基膨润土或氢基膨润土。
本发明另一目的是提供一种抗板结土壤改良剂的制备方法，包括如下步骤：
1)将牛粪和微生物菌渣晾晒后粉碎，然后依次加入石膏粉、膨润土、腐殖酸、生化黄腐酸钾、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锰、硫酸锌、硼砂、钼酸铵、生根粉，在反应釜内充分搅拌混合均匀；
2)将木醋液按比例稀释后均匀喷施于步骤1)配制的物料里；
3)将尿素溶于1.5倍水中，待尿素充分溶解后，将保水剂溶于尿素溶液中；将膨胀后的保水剂加入步骤2)所得的物料里，充分搅拌使步骤2)的原料均匀的包裹在保水剂颗粒外；
4)将步骤3)得到的物料70-90℃干燥后粉碎至40-50目，即得到成品。
本发明具有以下有益技术效果：
1.本发明的抗板结土壤改良剂对加入的保水剂粒径进行了优化，为保证改良剂既具有抗板结作用，又具有养分缓释功能，保水剂选取大小两种粒径规格，大粒径保水剂对疏松土壤效果更好，小粒径保水剂对养分保蓄效果更好，根据土壤板结程度调整两者比例，达到最佳效果。
2.本发明的抗板结土壤改良剂中含有牛粪、菌渣等，这些成分可补充土壤有机质，有效降低土壤比重、容重，提高孔隙度，促进土壤团聚体的形成，增强土壤水稳性大团聚体稳定性，改善土壤物理性状。
3.本发明的抗板结土壤改良剂中含有腐殖酸、黄腐酸及木醋液，三者均含有有机胶结物质，有机胶结物质的胶结作用是形成水稳性团聚体的主要因素，对疏松土壤有明显效果。特别的，木醋液具有较强酸性(ph2～4)，可中和盐碱土壤的碱度，降低土壤ph。黄腐酸和木醋液均可调节植物激素比例，具有促进植物生长的作用。
4.本发明的抗板结土壤改良剂中增加了膨润土，膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构中的阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较强的阳离子交换能力。钙基膨润土的钙离子可交换出土壤胶体表面的钠离子，降低土壤钠碱化度，同时补充作物所需的中量元素，氢基膨润土的氢离子可起到降低土壤ph的作用。
5.本发明的抗板结土壤改良剂的制备方法简单，易于操作，且无毒、无害、无污染，利于环保。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详细介绍，但本发明的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员以非创造性劳动改变其技术方案的，仍应属于本发明的保护范围。
作用机理：为保证改良剂既具有抗板结作用，又具有养分缓释功能，保水剂选取两种粒径，粒径范围在0.5mm～1.0mm的保水剂对疏松土壤效果更好，粒径范围在0.1mm～0.5mm的保水剂对养分保蓄效果更好。
所述腐殖酸为天然腐殖酸；天然腐殖酸包括土壤腐殖酸、水体腐殖酸和煤炭腐殖酸，以工业生产的高纯度煤炭腐殖酸效果最好；长期施用腐殖酸可促进土壤团聚体的形成，改善土壤结构状况，使土壤通气、透水性能良好。
所述黄腐酸为生化黄腐酸钾，属于腐殖酸中分子量最小，活性最大的组分，可与多种微量元素和大量元素共溶复配，不絮沉，可作为肥料增效剂，起到固氮、解磷、活钾的作用；同时，黄腐酸可促进植物根系生长，提高作物抗逆性。
所述膨润土为钙基膨润土或氢基膨润土；作为土壤改良剂具有较强的阳离子交换功能和保水能力，钙基膨润土的钙离子可交换出土壤胶体表面的钠离子，降低土壤钠碱化度，氢基膨润土的氢离子可降低土壤ph。此外，膨润土还可作为肥料改良剂，加入少量即可降低肥料的含水量，防止结块，使其保持良好的松散性，并提高肥料的颗粒度，有利于肥料的运输、保存和使用。
石膏主要成分为硫酸钙，可与土壤溶液中的碳酸钠和重碳酸钠作用，生成硫酸钠易溶于水，可通过灌溉洗盐，随水淋洗掉，从而消除耕层土壤的碱性，达到改良土壤的目的。
木醋液是生物质在其热解炭化过程中产生的气体经冷凝回收分离得到的有机液体组分。其成分组成复杂，主要以酸类、酚类、酮类和醛类为主，还有醇类、酯类、胺类、吡啶以及k、ca、mg、zn、ge、mn、fe等微量元素。木醋液作为一种很好的天然植物素材，在农业上可作为农药添加剂、土壤改良剂和植物生长促进剂，对杀虫、促进种子发芽率、提高作物产量和品质、增加土壤微生物数量均有明显效果。同时，木醋液具有较强酸性(ph2～4)，对调节盐碱土壤酸碱度具有显著效果。
生根粉有效成分为吲哚丁酸和萘乙酸。土壤板结及盐碱化易造成作物出苗困难，成苗率低，添加生根粉可促使幼苗发根快、次生根多、根系伸长，提高作物对水分和养分的吸收能力，从而提高出苗率和成苗率。
抗板结土壤改良剂不仅可以疏松土壤，促进土壤团聚体的形成，而且通过用钙离子去竞争钠离子的结合位，使钠离子容易离开土壤胶粒被淋洗到水中达到排盐的目的。添加牛粪及菌渣提高有机质的同时也为土壤增加了大量的微生物。通过添加黄腐酸、木醋液或无机酸调解ph，加入尿素调整抗板结土壤改良剂的碳氮比达到适宜水平，从而促进土壤微生物的活性。
实施例1：
1试验材料与方法
1.1一种抗板结土壤改良剂，包括以下重量的组分：
菌渣60份、保水剂2份、尿素5份、腐殖酸15份、生化黄腐酸钾5份、膨润土10份、微量元素0.95份、磷酸2份、生根粉0.05份。
1.2供试土壤基本性质
试验用土取自山东省滨州市无棣县柳堡镇谭庄子村渤海粮仓试验田，该地区土壤质地粘重，有机质、氮、磷含量低，透气性差，极易板结。土壤理化性质见表1。
表1供试土壤的理化性质
1.3试验处理
试验为盆栽试验，每盆装土12kg，设置4个处理，每个处理3次重复，分别为：
(1)t1：ck空白
(2)t2：fp习惯施肥
(3)t3：fp+0.5％改良剂
(4)t4：fp+1％改良剂
农民习惯施肥量为：氮施用量225kg/hm2，磷施用量150kg/hm2，保持各施肥处理氮磷施用量一致。
2.结果与分析
2.1土壤改良剂对土壤基本性质的影响
表2土壤改良剂对土壤基本性质的影响
土壤比重、容重是反映土壤质量的重要指标，虽然其变化范围较小，但其大小与土壤质地、结构和有机质含量等均有密切关系。施用抗板结土壤改良剂后土壤比重显著下降4.6％～5.8％，容重显著下降9.6％～10.2％，总孔隙度上升4.27％～5.0％，有机质显著上升19.9％～32.6％。施用抗板结土壤改良剂后可减少可溶性养分的淋溶损失，使土壤中养分的供给与植物对养分的需求更加同步，达到节水节肥、提高水肥利用率的效果。从表2可以看出，各处理土壤含量均显著高于施肥处理。
土壤盐分和酸碱度对土壤肥力、作物生长及养分有效性影响很大。当土壤ph达8.5以上，在土壤交换性钠离子的作用下，土壤易出现地表板结，干时坚硬、龟裂，湿时泥泞，土壤透水性很差，造成作物在幼苗期无法生长。土壤盐分升高会使作物幼苗生理代谢受到严重影响，进而抑制生长。因此，在农业生产中应及时采取措施降低土壤盐分，调整土壤酸碱度。施入抗板结土壤改良剂后，土壤盐分降低19.2％～30.0％，土壤ph降低4.4％～5.5％。
2.2土壤改良剂对土壤团聚体分布及稳定性的影响
表3土壤改良剂对土壤团聚体分布及稳定性的影响
稳定的土壤团聚体结构可促进根系的发育和作物的生长，对土壤肥力、质量及土壤可持续利用等有着重要意义。从表3可以看出，施入抗板结土壤改良剂后，土壤水稳性大团聚体含量显著增长67.1％～141.6％，表征土壤团聚体稳定性的mwd和gmd值分别显著增加37.5％～50％和20.7％～37.8％。可见，抗板结土壤改良剂主要是通过将水稳性团聚体聚合为更大粒径的水稳性团聚体来实现对土壤结构的改良。
实施例2：
1实验材料与方法
1.1一种抗板结土壤改良剂，包括以下重量的组分：
牛粪50、石膏20份、保水剂2份、腐殖酸10份、生化黄腐酸钾5份、膨润土10份、微量元素1份、木醋液1份、磷酸1份。
1.2供试土壤基本性质
试验地点东营市利津县渤海农场。土壤理化性质见表4。
表4供试土壤的理化性质
1.3试验处理
小区面积25m2，设置3个处理，每个处理3次重复，分别为：
(1)ck：fp习惯施肥
(2)t1：fp+150kg/亩改良剂
(3)t2：fp+200kg/亩改良剂
农民习惯施肥量为：复混肥(20-20-5)基施600kg/hm2，追施尿素225kg/hm2。
2.结果与分析
2.1土壤改良剂对土壤基本性质的影响
表5土壤改良剂对土壤基本性质的影响
由表5可以看出，施用抗板结土壤改良剂后土壤比重显著下降3.0％～3.7％，容重显著下降3.8％～5.7％，总孔隙度上升1.2％～2.9％，有机质显著上升6.3％～13.6％。施用抗板结土壤改良剂后可有效减少氨挥发和氮淋溶，土壤碱解氮显著上升43.2％～69.4％。抗板结土壤改良剂通过磷酸酸化，不但使缺磷土壤有效磷显著上升16.2％～36.8％，而且与木醋液共同作用下使土壤ph下降5.7％，土壤盐分显著降低22.0％～27.6％。
2.2抗板结土壤改良剂对土壤团聚体分布及稳定性的影响
表6抗板结土壤改良剂对土壤团聚体分布及稳定性的影响
从表6可以看出，施入抗板结土壤改良剂后，土壤水稳性大团聚体含量显著增长21.7％～55.1％，表征土壤团聚体稳定性的mwd和gmd值分别增加47.0％～56.1％和65.0％～130.0％。
2.3抗板结土壤改良剂对土壤生态环境的影响
微生物在土壤团聚体的形成和稳定中起着重要的作用。土壤微生物量碳、氮是营养物质的“源”与“库”，其大小可以表征微生物新陈代谢活动强弱，对阐述团聚体的形成、反映微生物群落状态与功能变化、综合评价土壤质量或肥力具有重要意义。
表7抗板结土壤改良剂对土壤微生物碳、氮的影响
抗板结土壤改良剂中的牛粪、腐殖酸等可为土壤微生物提供碳源和能源，原料中高分子材料可对养分保持、缓慢释放。从表7可以看出，抗板结土壤改良剂可显著提高土壤微生物量碳29.0％～35.3％，显著提高土壤微生物量氮48.5％～122.8％。
施用抗板结土壤改良剂150kg/亩与200kg/亩与对照处理相比，各参数均达显著差异水平，综合生产及施用成本考虑，采用150kg/亩用量即可。