CN110643371B - 一种土壤调理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种土壤调理剂及其制备方法，所述土壤调理剂包括以下重量份的组分：木醋液20‑40份、尾菜腐熟料50‑70份和填料10‑30份。本发明所述土壤调理剂采用了木醋液、尾菜腐熟料以及填料按一定比例复配，三种组分相互配合，协同增效，可以有效修复和改善土壤的盐碱化；另外，本发明所述土壤调理剂中的木醋液是通过果树枝条炭化、收集烟气、冷凝、过滤得到，尾菜腐熟料是通过将大棚尾菜发酵得到，两者均有效利用了农业有机废弃物，实现了资源的循环再利用，环保高效。
Description
技术领域
本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种土壤调理剂及其制备方法。
背景技术
盐碱土是各类盐土、碱土以及不同程度盐化和碱化土壤的统称。由于土体中含有大量盐碱成分，并具有不良理化性质，致使植物生长受到抑制，据农业部第二次全国普查统计资料显示，我国盐碱土资源总面积约为3467×104hm2，而目前已开垦种植的盐碱土面积仅为577×104hm2，耕地中盐碱化面积达到920.9×104hm2，约占耕地总面积的6.62％。
农业有机废弃物主要以畜禽粪便、作物秸秆、果树枝条、尾菜、菌渣等为主，其中畜禽粪便、尾菜和菌菇渣通常采用堆肥发酵的方式实现资源循环利用，而果树枝条因为木质素含量高，难以分解腐熟，成为了资源化利用的难点，目前主要采取粉碎覆盖或填埋的方式进行处理，资源化利用效率低、效果差。
现有技术中公开了非常多技术方案治理土壤盐碱化，CN109912347A公开了一种盐碱地调理剂，调理剂由硫磺粉、黄腐酸、柠檬酸或草酸、腐殖酸钾、麦饭石、木醋液、磷酸脲、有机腐熟肥、酸化后的凹凸棒石粘土颗粒、酸化后的秸秆、脱硫石膏、维生素、中药提取液和水组成，通过各组分的配合，可改良土层物理结构，提高土壤吸纳和保水性能，减少土壤中养分的损失，满足农业种植需求，同时，其还可增加土壤中有机质含量，使农作物在整个生育过程中得到全面营养，且大量采用了有机腐熟肥等原料，具有投入成本低，绿色环保等特点。
CN107974253A公开了一种盐碱地土壤调理剂，其组分类别和相应的重量份数为：磷石膏30-40份、腐植酸28-38份、木醋液22-30份、粉煤灰20-28份、糠醛渣20-28份、粘土矿物18-24份、聚丙烯酰胺12-20份、硅氧烷4-6份和蒸馏水26-36份，该调理剂施用于土壤中可有效提高土壤的保水保肥能力，粘土矿物的吸附性有利于土壤团粒结构的形成，粘土矿物的离子交换性能可以提高土壤盐基交换量，便于对盐碱地土壤盐分的置换和淋洗。
上述两篇专利文件土壤调理剂均起到了对盐碱地的修复功能，但是其成分复杂，且配方中使用的木醋液是工业制炭的副产物，因材料来源、材料构成、炭化工艺、纯化工艺的不同，导致其成分和性能不稳定，容易影响对盐碱土壤的调理效果。
因此，如何综合开发利用农业有机废弃物来改良盐碱土壤，不仅能够提高资源利用率，还对补偿日益减少的耕地面积、保障国家粮食安全具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种土壤调理剂及其制备方法，所述土壤调理剂采用了木醋液与尾菜腐熟料以及填料按一定比例复配，三种组分相互配合，协同增效，对土壤的盐碱化具有显著的修复和改善效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种土壤调理剂，所述土壤调理剂包括以下重量份的组分：木醋液20-40份、尾菜腐熟料50-70份和填料10-30份。
本发明所述土壤调理剂包括木醋液20-40份、尾菜腐熟料50-70份和填料10-30份，其有机质含量为20-40％，水分≤30％，pH为3-5。本发明首次将上述各组分按特定的质量份数进行复配，木醋液能改善土壤pH值，尾菜和填料能够提高土壤有机质含量，增强土壤缓冲性能和持水性，降低盐分浓度，同时还能提供具有耐盐性的功能菌剂，加速盐分的降解利用，使得各组分之间能够相互配合，充分发挥化学、物理、生物协同增效作用，显著修复和改善土壤的盐碱化。
所述木醋液20-40份，例如可以是20份、22份、23份、25份、27份、29份、30份、33份、35份、36份、38份、39份或40份等。
尾菜腐熟料50-70份，例如可以是50份、52份、54份、55份、57份、59份、60份、63份、65份、66份、68份、69份或70份等。
填料10-30份，例如可以是10份、11份、13份、15份、16份、18份、20份、21份、25份、27份、28份、29份或30份等。
优选地，所述土壤调理剂包括以下重量份的组分：木醋液25-35份、尾菜腐熟料55-65份和填料15-25份。
优选地，所述土壤调理剂包括以下重量份的组分：木醋液25-32份、尾菜腐熟料58-62份和填料20-23份。
优选地，所述木醋液由以下重量分数的组分组成：有机酸6-10％，羰基化合物0.2-0.8％，醇类0.1-0.5％，酚类0.05-0.3％，中性成分0.1-1％，可溶性焦油＜0.01％和余量水。
所述有机酸6-10％，例如可以是6％、6.1％、6.2％、6.4％、6.8％、7％、7.3％、7.7％、8.3％、8.5％、9.1％、9.9％或10％等。
羰基化合物0.2-0.8％，例如可以是0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％或0.8％等。
醇类0.1-0.5％，例如可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％等。
酚类0.05-0.3％，例如可以是0.05％、0.07％、0.08％、0.1％、0.13％、0.15％、0.19％、0.2％、0.23％、0.25％、0.27％、0.28％、0.29％或0.3％等。
中性成分0.1-1％，例如可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等。
可溶性焦油＜0.01％，例如可以是0.009％、0.008％、0.007％、0.006％、0.005％、0.004％、0.003％、0.002％或0.001％等。
其中，所述“中性成分”是指：葡萄糖、麦芽醇、有机酸甲基脂、领二甲氧基苯等。
本发明所述木醋液中有机酸含量较高，中性成分含量较低，能有效调节土壤pH值。
本发明所述土壤调理剂优选使用上述具有特定组分和含量的木醋液，克服了市场上由于材料来源、炭化工艺和纯化工艺等不同而导致的木醋液成分和性能不稳定的缺陷，再通过与尾菜腐熟料以及填料按一定比例复配，三种组分相互配合，协同增效，对土壤的盐碱化具有显著的修复和改善效果。
优选地，所述木醋液的pH值为2-3，例如可以是2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3等。
优选地，所述木醋液的密度为1.001-1.01g/mL，例如可以是1.001g/mL、1.002g/mL、1.003g/mL、1.004g/mL、1.005g/mL、1.006g/mL、1.007g/mL、1.008g/mL、1.009g/mL或1.01g/mL等。
优选地，所述木醋液的制备方法包括：将包括梨树枝条20-40重量份、桃树枝条20-40重量份、柑桔树枝条0-20重量份和葡萄树枝条0-30重量份的混合枝条进行切割，炭化，收集烟气，冷凝，过滤，得到滤液，向滤液中加入活性炭，混合，静置，再过滤，得到所述木醋液。
本发明利用特定来源和特定比例的果树枝条进行炭化，收集烟气、冷凝、纯化等步骤，制备得到了具有特定的组分和含量的木醋液，其技术指标和性能稳定，有效克服了市面上因材料来源、材料构成、炭化工艺、纯化工艺等不同导致木醋液成分和性能不稳定的缺陷，也使得包含其的土壤调理剂成分可控，性能稳定，更能够针对性地改善和修复土壤的盐碱化。
所述梨树枝条20-40重量份，例如可以是20重量份、22重量份、25重量份、28重量份、30重量份、33重量份、35重量份、37重量份、39重量份或40重量份等。
所述桃树枝条20-40重量份，例如可以是20重量份、23重量份、25重量份、29重量份、30重量份、34重量份、35重量份、38重量份、39重量份或40重量份等。
所述柑桔树枝条0-20重量份，例如可以是1重量份、3重量份、5重量份、8重量份、10重量份、13重量份、15重量份、18重量份、19重量份或20重量份等。
所述葡萄树枝条0-30重量份，例如可以是1重量份、4重量份、5重量份、7重量份、10重量份、12重量份、15重量份、18重量份、19重量份、20重量份、23重量份、25重量份、28重量份或30重量份等。
优选地，所述炭化的温度为300-500℃，例如可以是300℃、310℃、330℃、350℃、370℃、380℃、400℃、430℃、450℃、480℃或500℃等。
优选地，所述炭化的时间为8-10h，例如可以是8h、8.2h、8.3h、8.5h、8.8h、9h、9.2h、9.5h、9.7h、9.8h或10h等。
优选地，所述活性炭的加入量为所述滤液质量的20-40％，例如可以是20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％或40％等。
优选地，所述加入活性炭的次数为至少两次，例如可以是两次、三次或四次等。
优选地，所述混合的方式为搅拌或震荡。
优选地，所述混合的时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、0.6h、0.8h、0.9h、1h、1.2h、1.3h、1.5h、1.8h、1.9h或2h等。
优选地，所述静置的时间为24-48h，例如可以是24h、25h、28h、30h、32h、33h、35h、38h、40h、45h或48h等。
优选地，所述尾菜腐熟料中有机质含量为40-70wt％，例如可以是40wt％、46wt％、50wt％、52wt％、55wt％、57wt％、60wt％、64wt％或70wt％等。
优选地，所述尾菜腐熟料的水分含量为20-30wt％，例如可以是20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％等。
优选地，所述尾菜腐熟料的粒径为0.3-2mm，例如可以是0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、或2mm等。
本发明中所述尾菜腐熟料中有机质含量可以达到40-70％，能够有效缓冲土壤pH值，增强持水性，从而缓解盐害。
优选地，所述尾菜腐熟料的制备方法包括：将瓜果类尾菜鲜重20-40重量份、叶菜类尾菜鲜重40-60重量份和根茎类尾菜鲜重0-30重量份混合，切碎至5-10cm，加入促腐剂，翻搅均匀，于遮阳处堆制30-60天，经晾晒、烘干、粉碎和过筛，得到所述尾菜腐熟料。
所述瓜果类尾菜鲜重20-40重量份，例如可以是20重量份、21重量份、23重量份、25重量份、27重量份、30重量份、33重量份、35重量份、39重量份或40重量份等。
所述叶菜类尾菜鲜重40-60重量份，例如可以是40重量份、42重量份、43重量份、45重量份、46重量份、49重量份、50重量份、55重量份、59重量份或60重量份等。
所述根茎类尾菜鲜重0-30重量份，例如可以是1重量份、3重量份、5重量份、8重量份、10重量份、12重量份、14重量份、15重量份、19重量份、20重量份、23重量份、25重量份、28重量份或30重量份等。
所述5-10cm，例如可以是5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm等。
所述30-60天，例如可以是30天、32天、35天、37天、40天、43天、45天、50天、53天、55天、58天或60天等。
本发明筛选了特定的大棚尾菜经好氧发酵、干燥、粉碎和过筛制得所述尾菜腐熟料，其中，所述大棚尾菜包括特定的果菜类、叶菜类以及根茎类，使制得的尾菜腐熟料中富含多种氨基酸、维生素和碳水化合物等优质成分，与传统粪便、秸秆、酒糟等制作的腐熟料相比，不仅安全性更高、营养更丰富，而且更利于功能微生物的生存繁殖，建立良好的微生态环境，从而发挥微生物在治理盐碱方面的功能。
优选地，所述促腐剂为枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、酵母菌或乳酸菌中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌为经高盐培养基逐步胁迫培养制得，所述高盐培养基为高盐LB培养基，所述高盐LB培养基中氯化钠的质量浓度为11-100g/L，例如可以是11g/L、14g/L、20g/L、22g/L、25g/L、30g/L、34g/L、40g/L、43g/L、50g/L、60g/L、68g/L、70g/L、75g/L、80g/L、82g/L、90g/L、97g/L或100g/L等。
本发明所述“高盐LB培养基”是相对常规LB培养基来说的，常规LB培养基中氯化钠的质量浓度为10g/L，而本申请所述的高盐LB培养基中氯化钠的质量浓度为11-100g/L。
另外，需要说明的是，本申请所述逐步胁迫培养是指在菌种培养过程中逐步提高LB培养基中氯化钠含量使枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌可以逐步适应高盐环境，即保证其在高盐环境下仍具有生物活性，但与此同时，要控制上述LB培养基中氯化钠的初始浓度不低于11g/L，逐步升高氯化钠含量，最终浓度不超过100g/L，保证上述菌种既能很快适应高盐环境，也不至于在过高的盐环境中失活。
优选地，所述酵母菌为经含盐诱导培养基培养制得，所述含盐诱导培养基为含盐YPD培养基，所述含盐YPD培养基中氯化钠的质量浓度为1-10g/L，例如可以是1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L或10g/L等。
优选地，所述乳酸菌为经含盐诱导培养基培养制得，所述含盐诱导培养基为含盐MRS培养基，所述含盐MRS培养基中氯化钠的质量浓度为1-10g/L，例如可以是1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L或10g/L等。
本发明所述促腐剂的菌种优选经高盐培养基或加盐培养基培养制得，是由于本发明所述土壤调理剂是要用于改善土壤盐碱性，即促腐剂的菌种要保证在高盐环境中仍具有生物活性，其在改善土壤的过程中可以稳定存活，并且可以持续分解有机物，增加土壤营养物质，进而更好地改善土壤的盐碱性。
优选地，所述促腐剂中有效活菌数≥1亿/g，例如可以是1亿/g、1.1亿/g、1.2亿/g、1.5亿/g、1.8亿/g、2亿/g、3亿/g、4亿/g或5亿/g等。
优选地，所述促腐剂在尾菜总鲜重中的质量占比为0.1-0.5％，例如可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％等。
优选地，所述填料的粒径为0.3-1mm，例如可以是0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm等。
优选地，所述填料选自混合炭、吸水树脂、磷石膏或亚精胺中的任意一种或至少两种的组合。
其中，混合炭是指：梨树炭、桃树炭、柑桔树炭、葡萄树枝条炭中至少两种的组合。所述梨树炭为梨树枝条高温炭化后的产物，所述桃树炭为桃树枝条高温炭化后的产物，所述柑桔树炭为柑桔树枝条高温炭化后的产物，所述葡萄树炭为葡萄树枝条高温炭化后的产物。
优选地，所述填料由以下重量份数的组分组成：混合炭30-60份，吸水树脂10-30份，磷石膏0-20份和亚精胺0-20份。
本发明优选所述填料包括上述组分，且控制各个组分以一定的质量份数复配，是为了充分发挥各组分在土壤修复中的功效，再与木醋液和尾菜腐熟料相互配合，协同作用，可以更好地改善土壤的盐碱性。
优选地，所述吸水树脂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的土壤调理剂的制备方法，所述制备方法包括：将木醋液和尾菜腐熟料混合，干燥，加入填料，得到所述土壤调理剂。
本发明所述土壤调理剂的制备方法仅需要将木醋液、尾菜腐熟料混合，干燥，再加入填料即可，制备工艺简单易操作。
优选地，所述干燥为低温干燥。
优选地，所述低温干燥的的温度为40-70℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃等。
优选地，所述干燥为将木醋液和尾菜腐熟料的混合物水分干燥至20-30wt％，例如可以是30wt％、29wt％、28wt％、27wt％、26wt％、25wt％、24wt％、23wt％、22wt％、21wt％或20wt％等。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述土壤调理剂采用木醋液、尾菜腐熟料以及填料按一定比例复配，三种组分相互配合，协同增效，对土壤的盐碱化具有显著的修复和改善效果；
(2)本发明所述土壤调理剂中的木醋液是通过果树枝条炭化、收集烟气、冷凝、过滤得到，尾菜腐熟料是通过将大棚尾菜发酵得到，两者均有效利用了农业有机废弃物，实现了资源的循环再利用，环保高效。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法
其中，所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：木醋液35份、尾菜腐熟料65份和填料20份，其有机质含量为32.4wt％，水分为26.5wt％，pH为3.8；
其中，木醋液制备方法：将梨树枝条35重量份，桃树枝条35重量份，柑桔树枝条10重量份，葡萄树枝条20重量份进行切割，400℃炭化10h，收集烟气，冷凝，过滤，得到滤液，向滤液中加入含有25％重量份的小颗粒高温活性炭，搅拌0.5h，静置48h，过滤，得到所述木醋液；制备得到的木醋液由以下重量分数的组分组成：有机酸8.7％，羰基化合物0.39％，醇类0.12％，酚类0.11％，中性成分0.33％，可溶性焦油0.004％和余量水。
尾菜腐熟料制备方法：将瓜果类尾菜20重量份、叶菜类尾菜55重量份和根茎类尾菜25重量份混合，切碎至5cm，加入枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、植物源乳酸菌，三者质量比为1:1:1，上述三种菌种在尾菜鲜重中的质量占比为0.5％，翻搅均匀，于遮阳处堆制50天，经晾晒、烘干、粉碎，得到所述尾菜腐熟料；所述尾菜腐熟料中有机质含量为50.2wt％，水分含量为27.1wt％。
填料：由以下重量份数的组分组成：混合炭50份、聚丙烯酰胺30份、磷石膏15份和亚精胺5份。
将上述木醋液、尾菜腐熟料混合，得到混合物，50℃下将所述混合物水分烘干至25wt％，加入填料，搅拌均匀，得到所述土壤调理剂。
实施例2
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法
其中，所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：木醋液32份、尾菜腐熟料60份和填料15份，其有机质含量为28.8wt％，水分为24.6wt％，pH为4.5；
其中，木醋液制备方法：将梨树枝条40重量份，桃树枝条30重量份，柑桔树枝条5重量份，葡萄树枝条25重量份进行切割，300℃炭化10h，收集烟气，冷凝，过滤，得到滤液，向滤液中加入含有20％重量份的小颗粒高温活性炭，搅拌1h，静置30h，过滤，得到所述木醋液；得到所述木醋液的由以下重量分数的组分组成：有机酸9.2％，羰基化合物0.32％，醇类0.19％，酚类0.1％，中性成分0.41％，可溶性焦油0.006％和余量水。
尾菜腐熟料制备方法：将瓜果类尾菜30重量份、叶菜类尾菜60重量份和根茎类尾菜10重量份混合，切碎至10cm，加入枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、植物源乳酸菌，三者质量比为1:1:1，上述三种菌种在尾菜鲜重中的质量占比为0.3％，翻搅均匀，于遮阳处堆制60天，经晾晒、烘干、粉碎，得到所述尾菜腐熟料；所述尾菜腐熟料中有机质含量为50.8wt％，水分含量为28.2wt％。
填料：由以下重量份数的组分组成：混合炭40份、聚丙烯酰胺30份和磷石膏30份。
将上述木醋液、尾菜腐熟料混合，得到混合物，40℃下将所述混合物水分烘干至25wt％，加入填料，搅拌均匀，得到所述土壤调理剂。
实施例3
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法
其中，所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：木醋液35份、尾菜腐熟料65份和填料25份，其有机质含量为27.3wt％，水分为18.1wt％，pH为3.9；
其中，木醋液制备方法：将梨树枝条20重量份，桃树枝条40重量份，柑桔树枝条20重量份，葡萄树枝条20重量份进行切割，500℃炭化9h，收集烟气，冷凝，过滤，得到滤液，向滤液中加入含有30％重量份的小颗粒高温活性炭，搅拌2h，静置40h，过滤，得到所述木醋液；制备得到的木醋液由以下重量分数的组分组成：有机酸8.5％，羰基化合物0.61％，醇类0.31％，酚类0.16％，中性成分0.33％，可溶性焦油0.002％和余量水。
尾菜腐熟料制备方法：将瓜果类尾菜40重量份、叶菜类尾菜40重量份和根茎类尾菜20重量份混合，切碎至8cm，加入枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、植物源乳酸菌，三者质量比为1:1:1，上述三种菌种在尾菜鲜重中的质量占比为0.2％，翻搅均匀，于遮阳处堆制40天，经晾晒、烘干、粉碎，得到所述尾菜腐熟料；所述尾菜腐熟料中有机质含量为54.6wt％，水分含量为27.4wt％。
填料：由以下重量份数的组分组成：混合炭60份、聚丙烯酸钾10份、磷石膏20份和亚精胺10份。
将上述木醋液、尾菜腐熟料混合，得到混合物，70℃下将所述混合物水分烘干至20wt％，加入填料，搅拌均匀，得到所述土壤调理剂。
实施例4
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法
其中，所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：木醋液40份、尾菜腐熟料50份和填料10份，其有机质含量为27.6wt％，水分为26.4wt％，pH为3.8；
其中，木醋液制备方法：将梨树枝条40重量份，桃树枝条40重量份，柑桔树枝条20重量份进行切割，350℃炭化9.5h，收集烟气，冷凝，过滤，得到滤液，向滤液中加入含有25％重量份的小颗粒高温活性炭，搅拌2h，静置45h，过滤，得到所述木醋液；制备得到木醋液由以下重量分数的组分组成：有机酸8.8％，羰基化合物0.41％，醇类0.21％，酚类0.18％，中性成分0.05％，可溶性焦油0.005％和余量水。
尾菜腐熟料制备方法：将瓜果类尾菜33重量份、叶菜类尾菜42重量份和根茎类尾菜25重量份混合，切碎至8cm，加入枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、植物源乳酸菌，三者比例为1：2：1，上述三种菌种在尾菜鲜重中的质量占比为0.2％，翻搅均匀，于遮阳处堆制45天，经晾晒、烘干、粉碎，得到所述尾菜腐熟料；所述尾菜腐熟料中有机质含量为48.8wt％，水分含量为27.5wt％。
填料：由以下重量份数的组分组成：混合炭55份、聚丙烯酸铵15份、磷石膏10份和亚精胺20份。
将上述木醋液、尾菜腐熟料混合，得到混合物，60℃下将所述混合物水分烘干至30％，加入填料，搅拌均匀，得到所述土壤调理剂。
实施例5
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别在于：木醋液通过以下制备方法得到：将梨树枝条15重量份，桃树枝条50重量份，柑桔树枝条30重量份，葡萄树枝条5重量份进行切割，400℃炭化10h，收集烟气，冷凝，过滤，得到滤液，向滤液中加入含有25％重量份的小颗粒高温活性炭，搅拌0.5h，静置48h，过滤，得到所述木醋液；制备得到的木醋液由以下重量分数的组分组成：有机酸8.1％，羰基化合物0.38％，醇类0.23％，酚类0.13％，中性成分0.35％，可溶性焦油0.003％和余量水。
实施例6
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别在于：木醋液通过以下制备方法得到：将梨树枝条45重量份，桃树枝条10重量份，柑桔树枝条35重量份，葡萄树枝条10重量份进行切割，400℃炭化10h，收集烟气，冷凝，过滤，得到滤液，向滤液中加入含有25％重量份的小颗粒高温活性炭，搅拌0.5h，静置48h，过滤，得到所述木醋液；制备得到的木醋液由以下重量分数的组分组成：有机酸7.8％，羰基化合物0.64％，醇类0.17％，酚类0.21％，中性成分0.36％，可溶性焦油0.004％和余量水。
实施例7
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别在于：木醋液通过以下制备方法得到：将梨树枝条50重量份，桃树枝条10重量份，葡萄树枝条40重量份进行切割，400℃炭化10h，收集烟气，冷凝，过滤，得到滤液，向滤液中加入含有25％重量份的小颗粒高温活性炭，搅拌0.5h，静置48h，过滤，得到所述木醋液；制备得到的木醋液由以下重量分数的组分组成：有机酸7.9％，羰基化合物0.52％，醇类0.25％，酚类0.16％，中性成分0.08％，可溶性焦油0.007％和余量水。
实施例8
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：使用市售木醋液(购买于浙江兴达炭业)替代实施例1中制备得到的木醋液。
其中，所述市售木醋液由以下重量分数的组分组成：有机酸5.8％、羰基化合物0.68％、醇类0.55％、酚类0.71％、中性成分0.65％、可溶性焦油0.24％和余量水。
实施例9
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：尾菜腐熟料通过以下制备方法得到：将瓜果类尾菜10重量份、叶菜类尾菜70重量份和根茎类尾菜20重量份混合，切碎至5cm，加入枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、植物源乳酸菌，三者比例1:1:1，上述三种菌种在尾菜鲜重中的质量占比为0.5％，翻搅均匀，于遮阳处堆制50天，经晾晒、烘干、粉碎，得到所述尾菜腐熟料；所述尾菜腐熟料中有机质含量为51.7wt％，水分含量为22.4wt％。
实施例10
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：填料由混合炭20份、聚丙烯酰胺40份、磷石膏30份和亚精胺10份组成。
实施例11
本实施例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：填料由混合炭65份、聚丙烯酰胺5份、磷石膏25份和亚精胺25份组成。
对比例1
本对比例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：木醋液45份、尾菜腐熟料40份和填料35份，其有机质含量为16.4wt％，水分为28.1wt％，pH为3.3。
对比例2
本对比例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：木醋液75份、尾菜腐熟料40份和填料5份，其有机质含量为16.8wt％，水分为27.8wt％，pH为2.9。
对比例3
本对比例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：木醋液15份、尾菜腐熟料100份和填料5份，其有机质含量为50.4wt％，水分为28.6wt％，pH为6.5。
对比例4
本对比例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：使用畜禽粪便有机肥替代实施例1中制备得到的尾菜腐熟料。
其中，所述畜禽粪便有机肥中有机质含量为61wt％，水分含量为27.6wt％。
对比例5
本对比例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别在于：所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：木醋液40份、尾菜腐熟料80份，其有机质含量为36.3wt％，水分为26.9wt％，pH为3.5。
对比例6
本对比例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别在于：所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：木醋液70份、填料50份，其有机质含量为4.1wt％，水分为28wt％，pH为3。
对比例7
本对比例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别在于：所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：尾菜腐熟料70份、填料50份，其有机质含量为31.5wt％，水分为28.2wt％，pH为6.6。
对比例8
本对比例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别在于：所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：木醋液120份，其有机质含量为4.3wt％，水分为26.9wt％，pH为2.6。
对比例9
本对比例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别在于：所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：尾菜腐熟料120份，其有机质含量为52.8wt％，水分为28.5wt％，pH为6.8。
对比例10
本对比例提供了一种土壤调理剂及其制备方法，与实施例1的区别在于：所述土壤调理剂由以下重量份的组分构成：聚丙烯酰胺120份。
性能测试
1、木醋液组成及含量：采用气相色谱-质谱联机技术法，测得本发明所述木醋液的有机组分和含量。
2、尾菜腐熟料组成及含量：采用重铬酸甲氧化法和烘箱干燥法测试尾菜腐熟料中有机质含量和水分。
3、室外修复试验：分别通过设置空白试验、常规施肥、施用本发明实施例和对比例提供的土壤调理剂对两块盐碱土壤进行修复试验；
试验一：
(1)修复背景：
修复实施时间：2016年-2018年(连续修复3年)；
修复实施地点：上海崇明三星镇西新村瀛西果蔬专业合作社；
土壤类型：设施菜田大棚盐碱土壤；
试验作物：2016小白菜，2017西瓜，2018辣椒；
委托单位：时科生物科技(上海)有限公司
试验单位：上海市农业科学院
试验主持人：张翰林(副研究员)、白玲娜(助理研究员)。
(2)全盐量：采用电导法测定土壤的全盐量。
(3)碱化度：采用计算法测定土壤的碱化度。
土壤的碱化度是用Na+的饱和度来表示，它是指土壤胶体上吸咐的交换性Na+占阳离子交换量的百分率，即碱化度＝(交换性钠/阳离子交换量)×100％。
经性能测试，得到的数据如表1-表5：
表1为试验地一土壤盐碱化的基本情况；
表1试验地一基本情况(调理前)
表2为使用本发明实施例和对比例得到的土壤调理剂对试验地一进行修复后土壤盐碱化的情况；
表2修复后土壤盐碱化的特性(2018年底)
表3-5为使用本发明实施例和对比例得到的土壤调理剂对试验地一进行修复后，种植不同植物的产量情况。
表3不同土壤调理剂对试验地一小白菜产量的影响(2016年)
表4不同土壤调理剂对试验地一西瓜产量的影响(2017年)
表5不同土壤调理剂对试验地一辣椒产量的影响(2018年)
试验二：
(1)修复背景：
修复实施时间：2016年-2018年(连续修复3年)；
修复实施地点：上海奉贤区庄行镇上海市农科院综合实验站温室大棚内；
土壤类型：温室蔬菜大棚盐碱土壤；
试验作物：2016小白菜，2017西瓜，2018辣椒；
委托单位：时科生物科技(上海)有限公司
试验单位：上海市农业科学院
试验主持人：张翰林(副研究员)、白玲娜(助理研究员)。
(2)全盐量：采用电导法测定土壤的全盐量。
(3)碱化度：采用计算法测定土壤的碱化度。
土壤的碱化度是用Na+的饱和度来表示，它是指土壤胶体上吸咐的交换性Na+占阳离子交换量的百分率，即碱化度＝(交换性钠/阳离子交换量)×100％。
经性能测试，得到的数据如表6-表10：
表6为试验地二土壤盐碱化的基本情况；
表6试验地二基本情况(调理前)
表7为使用本发明实施例和对比例得到的土壤调理剂对试验地二进行修复后土壤盐碱化的情况；
表7修复后土壤盐碱化的特性(2018年底)
表8-10为使用本发明实施例和对比例得到的土壤调理剂对试验地二进行修复后，种植不同植物的产量情况。
表8不同土壤调理剂对试验地二小白菜产量的影响(2016年)
表9不同土壤调理剂对试验地二西瓜产量的影响(2017年)
表10不同土壤调理剂对试验地二辣椒产量的影响(2018年)
从实施例和性能测试结果可知，经过本发明所述土壤调理剂修复后的土壤的盐碱性得到了明显改善。对比表1和表2、表6和表7中的数据可以看出，经过本发明实施例得到的土壤调理剂修复过的试验地一和试验地二的pH值明显均降低，碱化度降低，与此同时，土壤中全盐量也明显下降。这表明本发明所述土壤调理剂能有效改善和缓解土壤的盐碱化。
另外，从表3-5、表8-10中的数据也可以看出，在修复后的试验地一和试验地二上分别种植小白菜、西瓜和辣椒后，其产量均明显高于调理前土壤以及使用常规施肥土壤，这说明经过本发明实施例得到的土壤调理剂修复后的土壤盐碱化程度明显减轻，能大幅提高种植蔬菜水果的产量。
比较实施例1和对比例1-3可知，当所述土壤调理剂中木醋液、尾菜腐熟料和填料的组分含量超出本发明所述三者的比例范围后，其对土壤盐碱化改善的效果明显变差，这说明只有当木醋液、尾菜腐熟料和填料以特定比例复配后，三种组分之间相互配合，协同增效，才能对土壤盐碱化起到较大的改善效果。
与实施例1相比，实施例8使用市售木醋液替代本发明制备得到的具有特定组分和含量的木醋液，得到的土壤调理剂对土壤盐碱化改善效果差，种植蔬菜和水果后的产量也明显偏低。这表明只有采用本发明制备得到的具有特定组分和含量的木醋液，再和本发明制备得到的尾菜腐熟料以及填料相互配合，协同增效，更有效地缓解和改善土壤的盐碱化程度。
与实施例1相比，对比例4使用畜禽粪便有机肥替代本发明制备得到的尾菜腐熟料，得到的土壤调理剂对土壤盐碱化改善效果差，种植蔬菜和水果后的产量也明显偏低。这是由于本发明所述尾菜腐熟料含有特定的有机质组分和含量，能与本申请制备得到的木醋液和填料相互配合，协同作用，更好地缓解和改善土壤的盐碱化程度。
与实施例1相比，对比例5-10中缺失了木醋液、尾菜腐熟料和填料其中一种或两种组分，其对土壤盐碱化的修复效果均变差，这说明要想明显改善土壤的盐碱化，在所述土壤修复剂中三种组分必须同时存在，缺一不可。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (28)
1.一种土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂包括以下重量份的组分：木醋液25-40份、尾菜腐熟料50-70份和填料10-25份；
所述木醋液由以下重量分数的组分组成：有机酸6-10%，羰基化合物0.2-0.8%，醇类0.1-0.5%，酚类0.05-0.3%，中性成分0.1-1%，可溶性焦油＜0.01%和余量水；
所述木醋液的制备方法包括：将包括梨树枝条20-40重量份、桃树枝条20-40重量份、柑桔树枝条0-20重量份和葡萄树枝条0-30重量份的混合枝条进行切割，炭化，收集烟气，冷凝，过滤，得到滤液，向滤液中加入活性炭，混合，静置，再过滤，得到所述木醋液
所述尾菜腐熟料的制备方法包括：将瓜果类尾菜20-40重量份、叶菜类尾菜40-60重量份和根茎类尾菜0-30重量份混合，切碎至5-10 cm，加入促腐剂，翻搅均匀，于遮阳处堆制30-60天，经晾晒、烘干、粉碎，得到所述尾菜腐熟料；
所述填料选自混合炭、吸水树脂、磷石膏或亚精胺中的任意一种或至少两种的组合；所述混合炭是指梨树炭、桃树炭、柑桔树炭、葡萄树枝条炭中至少两种的组合。
2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂包括以下重量份的组分：木醋液25-35份、尾菜腐熟料55-65份和填料15-25份。
3.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂包括以下重量份的组分：木醋液25-32份、尾菜腐熟料58-62份和填料20-23份。
4.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述木醋液的pH值为2-3。
5.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述木醋液的密度为1.001-1.01g/mL。
6.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述炭化的温度为300-500℃。
7.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述炭化的时间为8-10 h。
8.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述活性炭的加入量为所述滤液质量的20-40%。
9.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述加入活性炭的次数为至少两次。
10.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述混合的方式为搅拌或震荡。
11.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述混合的时间为0.5-2 h。
12.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述静置的时间为24-48 h。
13.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述尾菜腐熟料中，有机质的含量为40-70 wt%。
14.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述尾菜腐熟料的水分含量为20-30 wt%。
15.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述尾菜腐熟料的粒径为0.3-2mm。
16.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述促腐剂为枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、酵母菌或乳酸菌中的任意一种或至少两种的组合。
17.根据权利要求16所述的土壤调理剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌为经高盐培养基逐步胁迫培养制得，所述高盐培养基为高盐LB培养基，所述高盐LB培养基中氯化钠的质量浓度为11-100 g/L。
18.根据权利要求16所述的土壤调理剂，其特征在于，所述酵母菌为经含盐诱导培养基培养制得，所述含盐诱导培养基为含盐YPD培养基，所述含盐YPD培养基中氯化钠的质量浓度为1-10 g/L。
19.根据权利要求16所述的土壤调理剂，其特征在于，所述乳酸菌为经含盐诱导培养基培养制得，所述含盐诱导培养基为含盐MRS培养基，所述含盐MRS培养基中氯化钠的质量浓度为1-10 g/L。
20.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述促腐剂中的有效活菌数≥1亿/g。
21.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述促腐剂在尾菜总鲜重中的质量占比为0.1-0.5%。
22.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述填料的粒径为0.3-1 mm。
23.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述填料由以下重量份数的组分组成：混合炭30-60份，吸水树脂10-30份，磷石膏0-20份和亚精胺0-20份。
24.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述吸水树脂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵中的任意一种或至少两种的组合。
25.一种根据权利要求1-24任一项所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将木醋液和尾菜腐熟料混合，干燥，加入填料，得到所述土壤调理剂。
26.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为低温干燥。
27.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述低温干燥的温度为40-70℃。
28.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为将木醋液和尾菜腐熟料的混合物水分干燥至20-30 wt%。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A soil conditioner and its preparation method Effective date of registration: 20210304 Granted publication date: 20201113 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Minhang sub branch Pledgor: SEEK BIO-TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co.,Ltd. Registration number: Y2021980001449 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230524 Granted publication date: 20201113 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Minhang sub branch Pledgor: SEEK BIO-TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co.,Ltd. Registration number: Y2021980001449 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A soil conditioner and its preparation method Effective date of registration: 20230628 Granted publication date: 20201113 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Minhang sub branch Pledgor: SEEK BIO-TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co.,Ltd. Registration number: Y2023310000316 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231013 Granted publication date: 20201113 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Minhang sub branch Pledgor: SEEK BIO-TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co.,Ltd. Registration number: Y2023310000316 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A soil conditioner and its preparation method Effective date of registration: 20231129 Granted publication date: 20201113 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Minhang sub branch Pledgor: SEEK BIO-TECHNOLOGY (SHANGHAI) Co.,Ltd. Registration number: Y2023310000788 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |