一种盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂及其制备方法和应用

本技术涉及土壤改良，具体而言，涉及一种盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、盐渍化土壤是地球上广泛分布的一种土壤类型，约占陆地总面积的25%，我国约有盐渍化土壤0.99亿hm2。盐碱土主要包括钠（na+）、钾（k+）、钙（ca2+）、镁（mg2+）等的硫酸盐（so42-）、氯化物（cl-）和碳酸盐（co32-）。盐渍化土壤有盐碱含量高、土壤结构差、养分匮乏、土壤易板结等特点，盐碱胁迫会导致离子毒害，间接影响作物进行光合作用、能量代谢等生命活动，最终导致作物的经济效益降低，现已严重制约着我国农业的可持续发展。

2、生物炭在土壤改良和固碳减排方面效果显著，若把生物炭作为载体，与其他改性物质复合并制备成炭基改良剂，不仅可以弥补生物炭养分不足的缺陷，同时还能赋予肥料缓释功能与改性功能，提高肥效。生物炭及系列炭基土壤调理剂可以应用于农田种植和盐碱地改良，效果十分突出，具体表现在如下方面：（1）生物炭的多孔隙结构，可以节水节肥；（2）秸秆应收尽收，资源化利用；（3）生物炭肥的缓释与吸附效应，减少农业面源污染排放；（4）有效降低温室气体的排放总量和排放强度。

3、目前，关于生物质炭基土壤调理剂的研究仍处于初级阶段，制备生物质炭基土壤调理剂的生物炭与肥料的混合比以及实际施用量的不同对土壤与作物产生作用的差异，还未有深入研究，生物质炭基土壤调理剂的肥效随时间动态变化的研究不足，生物炭基肥应用后对农业生态环境的影响研究尚浅。同样的，以生物炭为基质和载体，促进其它固体废物的资源化利用，制备炭基土壤改良调理剂的研究与应用才刚刚起步。

4、脱硫石膏中含有磷、硫、钙、硅、镁、铁等元素，这些元素都是利于农作物生长的重要矿物营养，将其作为土壤改良剂，能有效解决盐渍地、土地盐碱化等环境问题。其机理主要是利用中的脱硫石膏中的钙离子来交换土壤胶体中的可代换性钠离子，使钠离子从土壤胶体中转入土壤溶液，随灌溉水进入地下水或由排水渠排走。

5、微生物具有解磷钾、分泌有机酸等功效，同时可提高土壤中有机质的利用率以及显著提高植株成活率。微生物与化学物质配合改良盐碱地目前还处于研究发展阶段，该技术应用难点在于微生物容易失活，微生物之间如何复配以及微生物与载体之间如何复配方能强化改善盐碱地的效果。

6、总体上看，现有的盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂存在制备成本高、当地农业废弃物未能资源化利用的问题。本发明利用生物炭的多孔隙结构以及杭锦2#土粒度小、比表面积大、吸附脱色能力强的特点，为改善盐碱地微生物提供良好的附着载体和缓释作用，提高微生物的活性，同时筛选出合适的复配微生物，显著提高了改善盐碱地的效果。鉴于此，本发明特提出一种盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂及其制备方法和应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂的制备方法，旨在制备符合实际应用要求的盐碱地土壤调理剂，同时提高资源化利用率并降低制备成本。

2、本发明的目的还在于提供上述盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂在土壤调理中的应用。

3、本发明是这样实现的：

4、第一方面，本发明提供一种盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂，其原料包括：脱硫石膏、生物炭、杭锦2#土、木醋液和嗜盐外硫红螺菌、酸性黄杆菌；

5、各原料按质量份计，其中：

6、脱硫石膏3-5份；生物炭30-35；杭锦2#土2-3份；木醋液1-2份，稀释100-120倍施用；嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌0.288-0.36份，嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌的质量比为1:1。

7、在可选的实施方式中，脱硫石膏5份；生物炭35份；杭锦2#土3份；木醋液2份，稀释120倍施用；嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌0.36份，其中嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌的质量比为1:1。

8、在可选的实施方式中，脱硫石膏3份；生物炭30份；杭锦2#土2份；木醋液1份，稀释100倍施用，嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌0.288份，其中嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌的质量比为1:1。

9、在可选的实施方式中，盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂成品的ph值为7-8.5，有机质含量≥2.65wt%，总汞含量≤0.118mg/kg，总镉含量≤2.690mg/kg，总砷含量≤1.318mg/kg，总铅含量≤20.93mg/kg，总铬含量≤10.45mg/kg；测定方法参照《有机肥料》ny525-2021。

10、优选地，盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂成品的水分含量≤1.36wt%。

11、优选地，土壤调理剂为粒径为1.5-2 mm的圆粒。

12、第二方面，本发明提供一种前述实施方式中任一项的盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂的制备方法，包括：将生物炭、脱硫石膏、杭锦2#土、木醋液、嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌，按照用量比进行混合，以制备盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂。

13、优选地，将配方量的木醋液稀释100-120倍施用，然后将嗜盐外硫红螺菌、酸性黄杆菌与稀释后的木醋液、生物炭、杭锦2#土混合均匀，低温吸附混合造粒，之后再添加脱硫石膏，混合均匀后再次低温造粒，制成土壤调理剂半成品，随后将土壤调理剂半成品低温烘干，最终获得圆粒状的土壤调理剂。

14、优选地，控制土壤调理剂半成品中的水含量，水含量15-20%为最佳，所述低温烘干为50℃条件下烘干24h；

15、木醋液的原料满足如下条件：有机质酸含量≥10wt%。

16、优选地，生物炭是将农作物秸秆粉碎之后进行高温炭化而得；

17、农作物秸秆采用葵花秸秆，所述葵花秸秆的水分小于5%；

18、生物炭的原料满足如下条件：ph值为6-8，有机质含量≥10.73wt%，总氮含量≥6.01wt%，总磷含量≥7.13wt%，总钾含量≥10.5wt%，总养分含量≥23.6wt%，水分含量≤16.92wt%；

19、所述脱硫石膏的原料满足如下条件：ph值为7-8，三氧化硫（so3）≥54.63%，氧化钙（cao）≥35.24%，含水量≤8.2%；

20、杭锦2#土的原料满足如下条件：ph值为7-8，粒径小于80μm，有机质含量≥5wt%，碳（c）元素≥23.63%，钕（nd）元素≥7.72%，硅（si）元素≥4%，镨（pr）元素≥3.06%，铈（ce）元素≥3%，铁（fe）元素≥2.79%，铝（al）元素≥2.66%，钾（k）元素≥0.92%，钛（ti）元素≥0.89%。

21、第三方面，本发明提供前述实施方式中任一项盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂或前述实施方式中任一项制备方法制备得到的盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂在土壤中的应用；

22、优选地，盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂的用量为10-12t/hm2。

23、本发明具有以下有益效果：

24、（1）利用生物炭、脱硫石膏、杭锦2#土、木醋液、嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌为原料制备盐碱地脱硫石膏炭基土壤调理剂，制备得到的这种土壤调理剂不仅对盐碱地土壤的修复效果好，而且原料易制备，成本低，达到了变废为宝的目的；

25、（2）筛选出适合生物炭、杭锦2#土等载体吸附以及活性稳定的嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌等微生物，强化了改善盐碱地的效果；

26、（3）将嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌等微生物与脱硫石膏配合，两者对盐碱地的改善具有协同功效；

27、（4）本发明利用生物炭达到缓释的效果，其含有的养分中的化合物在土壤中的释放速度缓慢或者养分释放速度可以得到一定程度的控制，以供作物持续吸收利用，可对土壤产生多年的改效作用；

28、（5）本发明采用二次低温造粒法将生物土壤调理剂制成颗粒，一次制粒时用生物炭、杭锦2#土吸附和包裹嗜盐外硫红螺菌和酸性黄杆菌等微生物，提高其活性和缓释效应，然后再添加脱硫石膏，再次低温造粒，降低了脱硫石膏对微生物的影响。