本发明属于土壤农业化学领域，特别涉及一种磷基土壤调理剂的制备方法。
背景技术：
磷矿是国家重要的战略资源，在我国粮食生产(占71％以上)、现代化学工业、新能源、新材料及国防等领域中具有广泛用途。磷矿是不可再生的矿产资源，被国土资源部列为2010年后不能满足国民经济发展需求的20个矿种之一。我国磷矿储量丰富，但“丰而不富”和“利用率低”等问题较为突出，磷矿需求与开发矛盾日益严峻。磷肥在施用过程中容易造成磷的固定和流失，会导致磷肥利用效率低，水体富营养化等问题，急需找到合理的治理方案。
我国中低品位磷矿多、富矿少，难选矿多、易选矿少的特点。其中，中低品位磷矿以沉积型磷块岩(胶磷矿)为主，占总储量的85％以上，胶磷矿中有用矿物颗粒细，与其它矿石结合紧密，不易分离，属于难选矿。滇池是中国需要重点保护的三湖之一，是昆明的母亲湖。近几十年来，随着流域经济、社会快速发展,滇池受人类活动影响强烈，水体污染严重，水质恶化，富营养化严重，底泥作为水体污染物的汇或源，对滇池污染有重要影响。通过不断推进底泥疏浚减轻滇池内源污染负荷，对改善滇池水质、提升整个滇池流域生态环境质量意义重大。牛粪，含多种易降解成分，产生臭味，滋生蚊虫，水分含量高，通气性比较差，为冷性肥料，腐熟缓慢，升温慢。数量大，随意堆放，污染环境，需要在堆肥化前添加一定的调理剂使发酵能够顺利进行。
综上，将难于利用或不能利用的中低品位胶磷矿颗粒、植物类残体(农作物秸秆、植食类动物粪便等)等制成土壤调理剂，具有节能环保、改善土壤结构、提供养分供应、增加植物营养等作用。
申请号为200910039297.1的中国专利公开了一种有机废弃物规模化快速堆肥处理方法，只涉及了有机废弃物的处理方式，针对性不强且堆肥工艺相对本研究较复杂，本研究不仅实现了有机废弃物的资源化处理，制备的土壤调理剂还能提供作物所需的大量磷元素，改善土壤结构。申请号为201510776355.4的中国专利公开了利用天然矿物和有机废弃物生产的土壤调理剂及其方法，土壤调理剂制备原料与本研究不同，且需经过矿石破碎、高温煅烧、磨细等一系列过程，成本高，调理土壤的功能有限，而本研究的土壤调理剂能部分替代磷肥，显著提高植物磷素营养。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种兼具磷肥效果，并能改良土壤的一种土壤调理剂的制备方法，它是一种工艺简单、成本低廉、原料充足、应用效果明显的利用胶磷矿、牛粪、滇池底泥为主要原料制作土壤调理剂的方法，用于促进植物生长、提高肥料利用率、改良土壤，解决南方酸性红壤土壤质量下降而影响其可持续利用的问题。
为实现上述目的，本发明磷基土壤调理剂的制备方法采用的技术方案如下：
包括以下工艺步骤和工艺条件；
(1)将质量比计的15％-25％胶磷矿颗粒、37.5％-42.5％的脱水底泥与37.5％-42.5％牛粪充分混匀，得到混合物料；
(2)原料混合后，进行堆肥发酵，腐熟后进行腐熟度评价指标的测定，指标合格后进行造粒、分筛加工、烘干冷却等流程，即为磷基土壤调理剂。
所述胶磷矿为粉碎至0.5-1cm粒径，其含水率15％以下，所述底泥为粉碎至0.5-1cm，含水率20％以下；所述土壤调理剂在制备过程中，每翻堆一次，以稀释500倍的木醋液均匀喷洒；所述将原料堆垛熟化的时间为15-30d，经过粉碎、筛分及造粒，得到磷基土壤调理剂。
所述胶磷矿P2O5计总磷含量为15-22％。
本发明中原料配置合理，每种原料都有其特有的功效：(1)底泥，是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成，含有丰富的泥炭，是很好的调理剂。但其作为水环境中重金属的主要蓄积库，存在潜在的重金属污染风险。因此，综合利用难造成成本提升，通过不断推进底泥疏浚减轻滇池内源污染负荷，可改善水体水质及恢复水生生态环境；(2)牛粪，含多种易降解成分，产生臭味，滋生蚊虫，水分含量高，通气性比较差，为冷性肥料，腐熟缓慢，升温慢。数量大，随意堆放，污染环境，需要在堆肥化前添加一定的调理剂使发酵能够顺利进行。但其具有机质与养分含量高的优势。牛粪中高含量的有机质与底泥中重金属离子的络合作用对底泥中重金属离子的固定和迁移有极其重要的影响。(3)胶磷矿，磷复肥生产的重要原料，因其选矿成本高，品位低，不适于化学加工，但其具有植物所需的重要营养元素，能明显的促进植物的生长。
含磷化合物在稳定重金属方面具有非常明显的效果，可以作为重金属污染土壤修复的一种廉价、行之有效的重要措施。
我们对滇池沉积物重金属污染状况研究发现，发现滇池底泥质量呈现轻度污染，铅出现一定程度富集，因此在农用过程中存在铅超标的风险，重金属在土壤中的移动性和生物有效性比其总浓度更重要，因此，减少重金属的生物有效性对于管理和改善底泥重金属至关重要。胶磷矿中含有的磷酸盐化合物，通过磷酸盐-重金属沉淀实现固定污染环境的重金属，从而显著降低重金属的有效形态，可用来固定污染环境的重金属，但其磷酸盐-重金属沉淀机理反应为：1)磷酸盐诱导重金属吸附；2)磷酸盐与重金属生成沉淀或矿物；3)磷酸盐表面直接吸附重金属。
本发明使用三种原料均属于土壤调理剂，分别是固体废弃物类与天然矿物类，本发明结合不同类型的土壤调理剂的特点，通过堆肥化处理，大量的难溶性磷酸盐将被溶解，优势互补，制备具有改善土壤结构，提供养分供应、增加植物营养等优点的土壤调理剂。
附图说明：
图1为制作本发明产品的工艺流程图。
具体实施方式
本发明种磷基土壤调理剂的制备，主要原料按照重量百分比计，脱水底泥37.5％-42.5％、牛粪37.5％-42.5％、磷矿15-25％，底泥与牛粪的比例为1:1。原料混合后，进行堆肥发酵，腐熟后进行腐熟度评价指标的测定，指标合格后进行造粒、分筛加工、烘干冷却等流程，即为磷基土壤调理剂。
实施例：
原料的前期处理：
(1)将底泥和磷矿晾晒至含水率达：20％以下，粉碎至0.5-1cm颗粒。新鲜的牛粪备用。
具体操作：将底泥(含水率约80％)、牛粪和磷矿运至物料堆放场堆放，三种物料分开放置，切不可混合。底泥运至现场前需作如下处理：露天晾晒，直至水分含量达(20％以下)，粉碎时注意配置防尘布，将底泥粉碎至0.5-1cm。磷矿运至堆放场前即已破碎至0.5-1cm粒径，含水率15％以下，现场不再加工。
堆肥发酵过程(翻堆、除臭、水分调节等)：
(1)原料配比
配比1：42.5％底泥+42.5％牛粪+15％磷矿颗粒，底泥与牛粪的比例为1:1。
配比2：37.5％底泥+37.5％牛粪+25％磷矿颗粒，底泥与牛粪的比例为1:1。
(2)原料混合
在物料堆放场预留空地安装拌料机。混料前，以塑料桶称取三种不同物料的重量，随后开启拌料机，将小推车推至拌料机处人工进料，直至底泥均匀包裹磷矿及牛粪，混合堆料呈现均匀的黑灰色即可卸料，卸料后用铲车将物料混合均匀。将堆肥原料混合好后，调节水分含量至55％-60％。pH约为5.5-9.0；将拌好的物料堆成条垛，高度80-120cm，宽2-2.5m，截面为梯形。
(3)堆好后，用稀释500倍木醋液进行喷洒，消毒除臭。
(4)每两个堆体之间间隔2m以上以便翻堆，N个条垛预留N+1个条垛空间以备翻堆。
启动后翻堆：
(1)翻堆方法为将所有条垛堆肥物料自顶部移至底部，自底部翻至顶部，整体向一侧平移。
(2)翻堆时，利用翻堆机，将所有条垛依次向一侧位移，并重新聚拢成形。期间注意将大块物料打碎。
(3)中温阶段：随后启动发酵，每天测温三次(早8点、中1点、晚6点)，并好环境温度记录。每五天翻堆一次，每翻堆一次，取样混合，测水分含量。视水分含量，适当调节堆体水分含量。保证堆温能够在中温区保持，直至温度达到35℃左右时，保持一个月，发酵阶段结束。可摊平堆料，停止发酵，促进水分蒸发，发酵结束后，松散、无臭、有肥沃土壤的味道。
(4)发酵结束后对肥料进行养分、重金属、腐熟度扥指标进行测定。
后期处理：
(1)粉碎、搅拌
按以上步骤进行发酵后的土壤调理剂粉碎，利用搅拌机将肥料搅拌均匀。
(2)造粒
将发酵好的土壤调理剂利用挤压造粒机进行造粒，颗粒状直径约3-4毫米。
(3)分筛加工
将造粒好的肥料经过圆筒分筛机进行筛分即成为土壤调理剂，筛分机将不合格的颗粒筛选出来重新粉碎造粒。
(4)烘干、冷却
刚造好的颗粒水分含量较大，需要利用烘干机将水分烘干至有机肥标准20％以下。
(5)包装
采用电子秤自动计量包装。
对比实施例
本发明的磷基土壤调理剂，在南方酸性红壤上的油菜与小白菜进行了一系列试验，取得了良好的应用效果。盆栽应用的供试土壤为酸性红壤，其化学性状如下表1所示。
表1酸性红壤的化学性状
酸性红壤经风干后过2mm筛，每盆装土1.5kg，土壤湿度调节到田间持水量的80％，种植小白菜，55天后采样，测定小白菜与油菜植株的干、鲜重。小白菜与油菜种子：尽量选择大小一致的作物种子(称重法)，用10％H2O2溶液浸泡30min进行消毒，处理之后再用去离子水反复冲洗干净，晾干，播种。试验设置了不施磷与施土壤调理剂处理，每盆总氮、总磷、总钾含量一致。按照每盆基施N(200mg.kg-1)，P(300mg/kg)，K(150mg.kg-1)，所施N肥为尿素，所施K肥为硫酸钾，施磷处理的磷由磷基土壤调理剂代替。
(1)施用磷基土壤调理剂对酸性红壤磷理化性质的影响
施用磷基土壤调理剂，对调节酸性红壤的pH值有良好的作用。由表1可知，通过盆栽试验，与对照相比，施用本发明的磷基土壤调理剂的土壤pH值上升0.74个单位，比初始土壤提高0.48个单位，土壤全磷相比对照增加了74.4％，比初始土壤增加了37.3％，土壤阳离子交换量增加了11.27cmol/kg，比初始土壤增加了11.45cmol/kg，有机质含量增加了30.66％，比初始土壤增加了65.4％。说明磷基土壤调理剂能有效的改善酸性红壤的磷素营养，提高土壤pH与土壤肥力。
表2土壤调理剂对酸性红壤理化性质的影响
注：表中标记字母表示Duncan多重比较结果。不同字母表示差异显著，相同字母表示差异不显著(p<0.05)，以下出现字母的图、表具有相同意义。实验数据，采用SPSS软件进行分析，表中数据表示在p<0.05水平显著差异，其中a、b、c和d的标注方法如下：将全部平均数从大到小依次排列,在最大的平均数上标上字母a,用该平均数减去以下各平均数得到极差,凡极差小于相应p下的值,即差异不显著的,都标上字母a,直到与某个平均数的极差大于或等于LSR0.05值,即出现显著差异时则在此平均数上标以字母b,再以此标有b的平均数为标准,与以上各个比它大的平均数相比较,凡差异不显著的均加标字母b，又以标有b的最大平均数为标准,与以下各未标记的平均数相比,凡差异不显著的继续标上字母b,直到某一个与之差异显著的平均数则标以字母c，如此重复进行比较,直到最小的一个平均数有了标记字母为止。
(2)施用磷基土壤调理剂对酸性红壤重金属含量的影响
施用磷基土壤调理剂，对土壤重金属含量的影响不大，不会造成土壤污染，由表3可知，与不施用土壤调理剂相比，酸性红壤的重金属铅、镉、铬、汞、砷均在土壤安全范围内，且与对照差异不显著。
表3土壤调理剂对酸性红壤重金属含量的影响(mg/kg)
(3)施用磷基土壤调理剂对小白菜生长及产量的影响
由表4可知，除了SPAD值外，土壤调理剂处理的小白菜株高、叶面积、地上部生物量、地下部生物量均显著的高于不施土壤调理剂处理。地下部干重每盆增加了0.31g,增幅达182.35％，地上部干重每盆增加了2.37g，增幅达348.5％，说明土壤调理剂显著的促进了小白菜的地上部与地下部的生长。
表4土壤调理剂对小白菜生长的影响
(4)施用土壤调理剂对油菜生长及产量的影响
由表5可知，土壤调理剂处理的油菜株高、SPAD值、叶面积、地下部干重、地上部干重均高于不施土壤调理剂处理，且除SPAD值外，其余处理均达显著水平。地下部与地上部干重比不施土壤调理剂处理分别增加了0.07g与0.85g，增幅为46.7％与137％。说明土壤调理剂明显的促进了油菜根系与地上部的生长。
表5土壤调理剂对油菜生长的影响
本发明无污染，原料充足，容易实施，所用原料价格低廉，具有节能环保的作用。