本发明涉及土壤改良技术领域，特别涉及利用秸秆生物质炭和em制剂修复连作土壤障碍的微生态制品及其制备方法。
背景技术：
全球约占33％的土壤资源正在退化，甚至失去功能。联合国将2015年设定为“国际土壤年”，希望提高全球对土壤保护的认识。近年来，由于不合理灌溉、化肥过量施用等引发的土壤连作障碍问题日益突出，耕地质量退化严重。土壤连作造成土壤性质变坏，次生盐渍化及土壤酸化严重，有害菌群超标，导致作物减产、作物品质降低，使土壤生态环境受到极大的破坏，成为制约农业可持续发展的主要因素。2016年5月，国务院颁布了“土十条”，明确提出要合理使用化肥农药、鼓励农民增施有机肥、减少化肥使用量等。近年来农业秸杆废弃物引发的污染问题也引起人们越来越多的关注，据统计我国每年的农业秸秆产生量约7亿吨，其中高达50％的秸秆被焚烧，其燃烧释放的co2，ch4和no2分别占2000年中国总排放量的6.13％，0.68％和3.63％，秸秆露天焚烧对大气环境造成了很大的污染。
土壤中的养分和水分条件是决定作物产量和质量的主导因素，适宜的土壤养分和合理的水分供应是作物优质、高产的重要基础。近年来，我国大部分地区由于常年连作及化肥的大量施入，造成了农田土壤物理性状劣化、土壤孔性变差、土壤酸化板结、保水保肥性下降、病虫害严重及土壤营养元素不均衡等问题，这些状况都造成作物减产，给农民造成巨大的经济损失，影响我国农业的可持续发展，
如何合理高效的修复土壤连作障碍、解决农业秸秆废弃物的出路业已成为现阶段解决“三农”问题的重点，研发利用秸秆生物质炭和em制剂修复连作土壤障碍的微生态制品将是解决我国部分地区土壤连作障碍、发展现代节水农业和防治农业废弃物污染的有效途径，对土壤污染防治、抗旱保水、节水节肥和农业的可持续发展具有重要作用。
技术实现要素：
发明目的：针对土壤连作障碍、农业秸杆废弃物污染和土壤保水保肥能力差等问题，本发明提出了一种主要利用秸秆生物质炭和em制剂修复连作土壤障碍的微生态制品及其制备方法，本发明旨在缓解农业面源污染，改善土壤结构和孔性，增强土壤肥力，增加土壤微生物活性，提高土壤保水保肥能力，促进作物生长，消除土壤连作障碍。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明提供了一种修复连作土壤障碍的微生态制品，所述利用秸秆生物质炭和em制剂修复连作土壤障碍的微生态制品由如下重量份数的组分制备而成：秸秆生物质炭1.5～5份、em原液0.5～1.5份、畜禽粪便5～10份、脱硫石膏3～5份、mp3005保水剂5～8份、尿素0.05～0.1份、有机聚合物1～5份，蒸馏水85～95份，蜂蜜5～10份。
其中，所述的em原液含有乳酸菌、酵母菌、光合菌等有效活性微生物，活菌数不少于1亿个/毫升，ph不小于3.8，颜色为黄褐色，半透明液体，购买于爱睦乐环保生物技术(南京)有限公司。
其中，所述秸秆生物质炭是在实验厂房内将自然风干的水稻、小麦、玉米或烟草秸秆中的一种或几种，进行破碎、筛分、灭菌后，放入定制的烘盘内，每盘0.50kg，置于马弗炉中在氮气保护下进行炭化得到，炭化温度为300～700℃，升温速度10℃/min，恒温时间0.5h。该秸秆生物质炭是在江苏华丰农业生物工程有限公司生产制备的。
其中，所述的畜禽粪便包含鸡粪、牛粪、猪粪中的一种或几种，是经过充分的腐熟后得到。
本发明优选鸡粪进行充分的腐熟后得到畜禽粪便。鸡粪是一种比较优质的有机肥，其含纯氮、磷(p2o5)、钾(k2o)约为1.63％、1.54％、0.85％。鸡粪中含有丰富的营养，其中粗蛋白18.7％、脂肪2.5％、灰分13％、碳水化合物11％、纤维7％，含氮2.34％、磷2.32％、钾0.83％，分别是猪粪的4.1倍、5.1倍和1.8倍。相对于牛粪，牛粪含有机质14.5％，氮(n)0.30～0.45％，磷(p2o5)0.15～0.25％，钾(k2o)0.10～0.15％。牛粪的有机质和养分含量在各种家畜中最低，质地细密，含水较多，分解慢，发热量低。因此，鸡粪是这几类畜禽粪便中价值最高，最优的一个。但鸡粪在施用前必须经过充分的腐熟，将存在鸡粪中的寄生虫及其卵，以及传染性的一些病菌通过在腐熟(沤制)的过程得到灭活。
本发明中采用的尿素含氮(n)达46％，是固体氮肥中含氮量最高的。与海藻渣相比更适合用于改良土壤及促进作物增产。其作用是混入微生物制品中施用后能有效增加土壤的n源，促进微生物活动，在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响；且尿素(氮肥)成分能促进细胞的分裂和生长，使烟叶长得繁茂。因为烟草主要就是要烟叶，所以要促进烟叶的生长。
其中，所述脱硫石膏为石灰-石灰石回收燃煤过程中所产生的副产品，主要成分为caso4·2h2o，含量≥93％，颗粒粒径为40-60μm。
其中，所述有机聚合物包括聚丙烯酸、乙二胺四乙酸和柠檬酸按照0.5～1:0.3～0.8:0.2～0.5的配比组成。
本发明内容还包括上述的利用秸秆生物质炭和em制剂修复连作土壤障碍的微生态制品的制备方法，包括如下步骤：
(1)em扩大液的制备：em扩大液由em原液0.5～1.5份、蜂蜜5～10份、蒸馏水88.5～94.5份混合发酵后得到；
(2)发酵液a的制备：取步骤(1)中得到的em扩大液1.5～5份，加入1.5～5份的秸秆生物质炭、5～10份的畜禽粪便和0.05～0.1份的尿素，加蒸馏水充分混匀后，好氧发酵后经过滤得到发酵液a；
(3)修复连作土壤障碍的微生态制品的制备：再将步骤(2)中得到的发酵液a中加入相应配方量的mp3005保水剂、脱硫石膏和有机聚合物，混合后在搅拌器中充分搅拌后，即制得所述修复连作土壤障碍的微生态制品。
其中，步骤(1)中的发酵温度为25～28℃，摇床转速为120～150r/min，发酵时间8～10天。
进一步，步骤(2)的发酵条件为：25℃温度下好氧发酵7-15天。
进一步，步骤(3)的发酵条件为：搅拌时间为15～20分钟，搅拌转速为1000～1800r/min。
优选地，步骤(3)中，所述保水剂的品牌为法国爱森抗旱保水剂mp3005，其中，mp3005包括mp3005k4、mp3005kl、mp3005km、mp3005kb、mp3005s、mp3005kce中的一种或几种。
其中，所述的蜂蜜均为市售。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明可有效改良连作土壤，改善土壤结构，调节土壤ph，疏松土壤，消除板结，提高作物根系活力，促进光合作用，增强作物抗逆性，促使作物根系健康生长。同时能有效增加土壤有机质，促进有机物质的腐殖质化和矿化，使作物产量和品质得到提高和改善。
(2)本发明具有能快速改良连作土壤，吸收土壤中重金属及农药等污染，增加有效态n、p、k养分含量，增强土壤酶活性和土壤水分有效性。
(3)本发明中的秸秆生物质炭可有效促进连作土壤团聚体的形成，增加土壤碳汇，提高土壤肥力和透气性。本发明中的em扩大液中富含放线菌、酵母菌、光合细菌等有益微生物及微生物代谢后产生的氨基酸等活性物质，能丰富土壤微生物区系，增加附着的微生物数量及其活性，提升土壤的供水供肥能力。
(4)采用本方法可改善土壤环境，又可有效增强土壤肥力，提高土壤保水保肥能力，达到节水节肥的目的。同时又能减少作物病虫害，有效消除因长期施用化肥、农药和残留物硝酸盐等污染问题，保持土壤生态平衡，修复各种土壤障碍。
(5)本发明利用秸秆等农业废弃物，原料来源广泛，制备工艺简单，成本低廉，无副作用。
附图说明
图1为不同处理0-20cm土层土壤水分变化情况图；从图1中可以看出，t1、t2、t3和t4处理的土壤含水率明显高于ck处理，且土壤含水率分别高出约6.3～8.1％、6.7～8.8％、7.1～8.8％和8.8～9.9％，保水效果十分显著。
图2为不同处理下的土壤水分特征曲线；由图2可以看出，相比于ck处理，不同吸力下t1、t2、t3和t4处理的土壤体积含水率明显高于ck处理的，由于土壤水分特征曲线反映了土壤的持水性能，土壤体积含水率越高，土壤持水能力越强，t1、t2、t3和t4处理较ck处理土壤持水能力分别提高了19.24％、22.63％、24.19％和27.12％，可见本发明能显著提高土壤持水能力，对植烟土壤起到了很好的保水作用。
具体实施方式
试剂来源：
本发明使用的em原液为爱睦乐环保生物技术(南京)有限公司生产，蜂蜜为超市中购置的蜂蜜产品，有机聚合物和保水剂均购买自市场，秸秆生物质炭是在江苏华丰农业生物工程有限公司生产制备的。脱硫石膏为石灰-石灰石回收燃煤过程中所产生的副产品，主要成分为caso4·2h2o，其含量≥93％，颗粒粒径主要为40-60μm。鸡粪在施用前经过充分的腐熟，将存在鸡粪中的寄生虫及其卵，以及传染性的一些病菌在腐熟的过程灭活。
下面通过具体的实施例详细说明本发明。
实施例1：微生态制品t1的制备
一种修复连作土壤障碍的微生态制品，按重量份数包括以下组分制备而成：秸秆生物质炭1.5份、em原液0.5份、鸡粪5份、脱硫石膏3份、mp3005kce保水剂5份、尿素0.1份、有机聚合物1份，蒸馏水94.5份，蜂蜜5份。
修复连作土壤障碍的微生态制品的制备方法如下：
(1)将em原液、蜂蜜、蒸馏水混合，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒温培养箱中发酵得到，发酵温度为25℃，摇床转速为125r/min，发酵时间8天，即制得em扩大液；
(2)再将em扩大液、秸秆生物质炭、鸡粪和尿素的充分混匀后，25℃温度下好氧发酵8天，得到发酵液a。秸秆生物质炭是将自然风干的水稻秸秆进行破碎、筛分、灭菌后，放入定制的烘盘内，置于马弗炉中在氮气保护下进行炭化得到，炭化温度为700℃，升温速度10℃/min，恒温时间0.5h。鸡粪是在施用前经充分的腐熟后得到。
(3)再将步骤(2)中得到的发酵液a中加入mp3005kce保水剂、脱硫石膏和有机聚合物混入搅拌器中，搅拌20分钟，1600r/min，得到混合物，即制得所述秸秆生物质炭和em制剂改良连作土壤的微生物制品；其中，该有机聚合物是聚丙烯酸、乙二胺四乙酸和柠檬酸按照0.5:0.3:0.2的配比组成。
实施例2微生态制品t2的制备
一种修复连作土壤障碍的微生态制品，按重量份数包括以下组分制备而成：秸秆生物质炭3份、em原液1份、鸡粪10份、脱硫石膏5份、mp3005kl保水剂7份、尿素0.05份、有机聚合物2.5份，蒸馏水91份，蜂蜜8份。
修复连作土壤障碍的微生态制品的制备方法如下：
(1)将em原液、蜂蜜和蒸馏水混合，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒温培养箱中发酵得到，发酵温度为27℃，摇床转速为135r/min，发酵时间10天，即制得em扩大液；
(2)再将em扩大液、秸秆生物质炭、鸡粪和尿素充分混匀后，25℃温度下好氧发酵15天，得到发酵液a。所述秸秆生物质炭是将自然风干的小麦秸秆进行破碎、筛分、灭菌后，放入定制的烘盘内，置于马弗炉中在氮气保护下进行炭化得到，炭化温度为300℃，升温速度10℃/min，恒温时间0.5h。鸡粪是在施用前经充分的腐熟后得到。
(3)再将步骤(2)中得到的发酵液a中加入mp3005kl保水剂、脱硫石膏和有机聚合物混入搅拌器中，搅拌15分钟，1800r/min，得到混合物，即制得所述秸秆生物质炭和em制剂改良连作土壤的微生物制品；其中，该有机聚合物是聚丙烯酸、乙二胺四乙酸和柠檬酸按照1:0.8:0.5的配比组成。
实施例3微生态制品t3的制备
一种修复连作土壤障碍的微生态制品，按重量份数包括以下组分制备而成：秸秆生物质炭3份、em原液1份、鸡粪7份、脱硫石膏4份、mp3005s保水剂6份、尿素0.07份、有机聚合物3份，蒸馏水85份，蜂蜜8份。
修复连作土壤障碍的微生态制品的制备方法如下：
(1)将em原液、蜂蜜和蒸馏水混合，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒温培养箱中发酵得到，发酵温度为27℃，摇床转速为150r/min，发酵时间8天，即制得em扩大液；
(2)再将em扩大液、秸秆生物质炭、鸡粪和尿素充分混匀后，25℃温度下好氧发酵11天，得到发酵液a。秸秆生物质炭是将自然风干的水稻、小麦、玉米和烟草秸秆进行破碎、筛分、灭菌后，放入定制的烘盘内，置于马弗炉中在氮气保护下进行炭化得到，炭化温度为700℃，升温速度10℃/min，恒温时间0.5h。鸡粪是在施用前经充分的腐熟后得到。
(3)再将步骤(2)中得到的发酵液a中加入mp3005kb保水剂、脱硫石膏和有机聚合物混入搅拌器中，搅拌20分钟，1000r/min，得到混合物，即制得所述秸秆生物质炭和em制剂改良连作土壤的微生物制品；其中，该有机聚合物是聚丙烯酸、乙二胺四乙酸和柠檬酸按照0.7:0.5:0.3的配比组成。
实施例4微生态制品t4的制备
一种修复连作土壤障碍的微生态制品，按重量份数包括以下组分制备而成：秸秆生物质炭5份、em原液1.5份、鸡粪10份、脱硫石膏5份、mp3005kb保水剂8份、尿素0.1份、有机聚合物5份，蒸馏水88.5份，蜂蜜10份。
修复连作土壤障碍的微生态制品的制备方法如下：
(1)将em原液、蜂蜜和蒸馏水混合，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒温培养箱中发酵得到，发酵温度为27℃，摇床转速为150r/min，发酵时间8天，即制得em扩大液；
(2)再将em扩大液、秸秆生物质炭、鸡粪和尿素充分混匀后，25℃温度下好氧发酵11天，得到发酵液a。秸秆生物质炭是将自然风干的水稻、小麦、玉米秸秆进行破碎、筛分、灭菌后，放入定制的烘盘内，置于马弗炉中在氮气保护下进行炭化得到，炭化温度为500℃，升温速度10℃/min，恒温时间0.5h。鸡粪是在施用前经充分的腐熟后得到。
(3)再将步骤(2)中得到的发酵液a中加入mp3005kb保水剂、脱硫石膏和有机聚合物混入搅拌器中，搅拌20分钟，1000r/min，得到混合物，即制得所述秸秆生物质炭和em制剂改良连作土壤的微生物制品；其中，该有机聚合物是聚丙烯酸、乙二胺四乙酸和柠檬酸按照0.7:0.5:0.3的配比组成。
实验例
试验于2017年5月在南京市江宁区横溪镇南京蔬菜花卉科学研究所内的蒸渗仪中进行。烤烟品种选用k326，土源取自烤烟田间试验大棚内连作土壤，土壤为黄棕壤。试验前将其混合均匀，过粗筛(约3cm)，试验所用塑料花盆上口直径34cm，底直径29cm，高25cm。供试土壤基本理化性状见表1。试验采用盆栽方式，将上述土壤自然风干并研磨过筛后装盆，每盆装土25kg。所有盆栽烤烟施基肥量保持一致，施氮量为6kg/亩，除氮肥外，各处理p2o5和k2o用量分别按4kg/亩和10kg/亩折算，基肥在烤烟移栽前一次性穴施，其中氮肥用硝酸铵，磷肥用钙镁磷肥，钾肥用硝酸钾。试验设置5种处理：ck对照(基肥)；t1、t2、t3、t4为本发明的实施例1～4制备的微生态制品，施用量为盆装土质量的百分比。其中微生物制品先与土壤充分混匀后再装盆。盆底排水孔需要尼龙网铺垫，所有的盆栽烤烟灌水量和施肥量保持一致，灌水按照烤烟伸根期，旺长期，成熟期的灌水量分别占总灌水量的30％、40％和30％进行分配，即移栽以后每隔7天灌水一次，并在不同生育期内测定烤烟生长指标，采收后取土测定土壤各项指标及水分特征曲线，结果如表2～3和图1～2所示。
表1供试土壤基本理化性状
表2施用微生态制品对连作土壤的改良效果
从表2中可以看出，施用本发明的微生态制品可显著提高土壤有机质，增加土壤微生物及n、p、k养分含量，改善土壤结构和颗粒组成，结果表明，t1、t2、t3和t4处理的有机质含量较ck处理，分别提高了7.13g·kg-1、7.49g·kg-1、7.8g·kg-1和9.72g·kg-1；微生物总量分别提高了278.4087×106、387.0188×106、402.1770×106和566.4365×106；速效氮的含量分别增加了2.28％、5.39％、5.57％和6.92％；速效磷的含量分别增加了35.03％、49.49％、47.08％和36.94％；速效钾含量分别增加了6.36％、3.63％、2.01％和9.73％。土壤的粘粒含量明显增加，改良效果十分明显。
表3烤烟各生育期的农艺性状指标及产量
从表3中可以看出，烤烟伸根期，t1、t2、t3和t4处理的株高、茎围、单株叶面积及产量均优于ck处理，其中各处理株高分别提高了35.64％、31.68％、35.64％和47.52％；茎围分别提高了37.14％、34.29％、34.29％和45.71％；单株叶面积分别提高了27.98％、26.37％、25.76％和32.50％。而到了烤烟旺长期和成熟期，施用本发明微生物制品的t1、t2、t3和t4处理烤烟农艺性状明显优于ck，旺长期株高分别提高了28.57％、33.59％、34.15％和34.71％；茎围分别提高了18.97％、25.86％、22.41％和24.14％；单株叶面积分别提高了28.39％、33.46％、34.60％和39.82％；成熟期株高分别提高了25.37％、29.25％、29.87％和31.13％；茎围分别提高了20.31％、26.56％、25％和29.69％、单株叶面积分别提高了32.87％、38.88％、39.39％和40.89％；较于ck处理，t1、t2、t3和t4处理的产量分别提高了40.55％、42.21％、43.52％和46.45％，可见使用本发明微生物制品可显著提高烤烟的农艺性状及产量。
综上，本发明实施例提供的一种利用秸秆生物质炭和em制剂修复连作土壤障碍的的微生态制品，制备工艺简单、成本较低，可有效改良连作土壤，改善土壤结构，调节土壤ph，疏松土壤，消除板结，提高作物根系活力，促进光合作用，增强作物抗逆性，促使作物根系健康生长。同时能有效增加土壤有机质，促进有机物质的腐殖质化和矿化，使作物产量和品质得到提高和改善。且能快速吸收吸收土壤中重金属及农药等污染，增加有效态n、p、k养分含量，增强土壤酶活性和土壤水分有效性，促进连作土壤团聚体的形成，增加土壤碳汇，提高土壤肥力和透气性，提高土壤保水保肥能力，达到节水节肥的目的。又能减少作物病虫害，有效消除因长期施用化肥、农药和残留物硝酸盐等污染问题，丰富土壤微生物区系，增加附着的微生物数量及其活性，提升其对环境的适应性，修复各种土壤障碍，保持土壤生态平衡。
以上对本发明所提供的一种利用秸秆生物质炭和em制剂修复连作土壤障碍的的微生态制品及其制备方法进行了详细介绍，并应用了具体试验对本发明修复连作土壤障碍的的微生态制品实施方式及试验效果进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。