一种基于多孔活性硅的酸性土壤复合改良剂及其改良方法

本发明涉及土壤改良，更具体的涉及一种基于多孔活性硅的酸性土壤复合改良剂及其改良方法。

背景技术：

1、土壤呈酸性会对土壤的肥力效果和土壤微生物群落等造成影响，进而影响作物的生长发育进程。而土壤酸化是土壤退化的一种重要形式，会导致土壤肥力下降，金属离子溶解，土壤毒性增高，大大影响作物的生长发育(作物生长最适土壤ph一般为6.0～7.5)，从而导致保蓄能力降低，不利于农业生产的可持续发展。

2、目前治理酸性土壤最常见的方法，如石灰(caco3)、石膏(caso4·2h2o)、硅肥(包含枸溶性硅肥、水溶性硅肥)等，其主要通过溶解的ca、s、si等离子从而提升土壤ph，改善土壤团聚结构，但施用量较大(一般为0.5～2t/亩)且施用频率较高(1～2年/次)，导致治理成本较高且会对不同土壤性质和作物生长产量等造成影响效果不同，如酸性土壤过度施用石灰可能导致土壤中微生物活性的减少，从而影响土壤生态系统；石膏主要用于改善土壤结构，过度使用石膏可能导致土壤中钙含量的过度增加，不利于植物生长；一些植物对硅的需求较低，过度施用硅肥会影响对其他营养元素的吸收，对一些作物的生长产生负面影响。

3、微生物自身的代谢活动和代谢产物虽可以分解土壤中有机质从而增加有效态氮、磷、钾的含量、改善土壤结构，增强其保肥能力和透气性、降低金属活性及其毒性。但不同土壤改良菌株对酸性土壤的改良效果存在较大差异，如nitrosomonaseuropaea对土壤的ph值非常敏感，酸性环境下，nitrosomonas europaea的氨氧化作用会受到严重抑制；azotobacter chroococcum在ph值较低的酸性土壤中固氮效率会显著下降。而专利cn112538449 a中粪产碱杆菌dy-8，是本研发团队前期从高镉污染稻田土壤中筛选分离获得的粪产碱杆菌一新菌株，已于2020年11月27日保藏于湖北省武汉市武汉大学校内的中国典型培养物保藏中心(cctcc)，其保藏号为cctcc no：m 2020786，该菌株能够在碱性条件下治理镉污染土壤，且治理3天后土壤ph超7.5，后期稳定在8.0左右，虽其能够提升土壤ph，利于缓解土壤酸化问题，但达到较好除镉效果时土壤呈碱性，而碱性土壤同样不利于作物生长。因此，在保障作物生长的基础上，针对酸性土壤研发一种低成本且具有良好效果的土壤改良剂及改良方法，有利于作物生长和农业生产的持续发展。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于多孔活性硅的酸性土壤复合改良剂及其改良方法，其目的在于发现多孔活性硅材料能够明显促进粪产碱杆菌dy-8的生长，将其与粪产碱杆菌dy-8复配获得的复合改良剂，少量使用即可协同提升酸性土壤的ph至近中性，同时还能够明显提升土壤中有机质含量，可用于酸性土壤的改良，由此解决现有酸性土壤改良效果较差，改良剂用量大成本较高的技术问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于多孔活性硅的酸性土壤复合改良剂，其包括多孔活性硅和粪产碱杆菌dy-8，所述多孔活性硅成分为水化硅酸钙，表示为xcao·ysio2·nh2o；

3、所述粪产碱杆菌dy-8为菌液，其体积与多孔活性硅质量比为(10～20):(0.8～1.5)；

4、或者所述粪产碱杆菌dy-8为菌粉，其质量与多孔活性硅质量比为(0.02～0.0375):(0.8～1.5)。

5、优选地，所述基于多孔活性硅的酸性土壤复合改良剂，其所述多孔活性硅的孔体积为0.179～0.439cm3/g，颗粒粒径为2.343～7.495μm；

6、所述粪产碱杆菌dy-8为菌液，其菌液中活菌数为1×108个/ml以上；

7、或者所述粪产碱杆菌dy-8为菌粉，其含粪产碱杆菌dy-8的孢子数为1×108个/g以上。

8、优选地，所述基于多孔活性硅的酸性土壤复合改良剂，其所述粪产碱杆菌dy-8为菌液，其体积与多孔活性硅质量比为(10～20):(1.0～1.5)。

9、优选地，所述基于多孔活性硅的酸性土壤复合改良剂，其所述多孔活性硅，按照如下方法制备获得：

10、将na2sio3溶液与cacl2溶液按照钙硅摩尔比例为1:1混合，于100～220℃高温合成反应2～10h，反应结束后除去多余液体，干燥、研磨、过筛获得所述多孔活性硅材料；

11、所述多孔活性硅，其平均孔体积为0.339cm3/g，颗粒平均粒径为5μm。

12、优选地，所述基于多孔活性硅的酸性土壤复合改良剂，其所述复合改良剂，按照如下方法制备获得：

13、向培养所述粪产碱杆菌dy-8的液体培养基中加入所述多孔活性硅材料，接种粪产碱杆菌dy-8，随着粪产碱杆菌dy-8菌株的生长，部分粪产碱杆菌dy-8自然固定于该多孔活性硅材料中，培养至对数生长期，获得含多孔活性硅材料的菌液，即为复合改良剂。

14、另外，还提供了一种采用如本发明所述复合改良剂改良酸性土壤的方法，其包括以下步骤：

15、(1)测定酸性土壤的原始ph；

16、(2)酸性土壤改良：将多孔活性硅材料和粪产碱杆菌dy-8先复配获得复合改良剂，后将其加入待改良的酸性土壤中，并按照水土比为1:4加水混合进行土壤改良；

17、所述多孔活性硅材料的成分为水化硅酸钙，其添加量占待改良酸性土壤质量的0.8‰～1.5‰；

18、所述粪产碱杆菌dy-8为菌液，按照粪产碱杆菌dy-8菌液体积占待改良酸性土壤质量的1％～2％进行添加复配；

19、或者所述粪产碱杆菌dy-8为菌粉，按照菌粉占待改良酸性土壤质量的0.02‰～0.0375‰进行添加复配。

20、优选地，所述改良酸性土壤的方法，其所述酸性土壤，原始ph≤5，其多孔活性硅材料的添加量占待改良酸性土壤质量的1.0‰～1.5‰，粪产碱杆菌dy-8菌液占待改良酸性土壤质量的1～2％。

21、优选地，所述改良酸性土壤的方法，其所述酸性土壤，原始5＜ph＜6.5，其多孔活性硅材料的添加量占待改良酸性土壤质量的0.8‰～1.3‰，粪产碱杆菌dy-8菌液占待改良酸性土壤质量的1～2％。

22、优选地，所述改良酸性土壤的方法，其所述酸性土壤，原始5＜ph≤5.5，其多孔活性硅材料的添加量占待改良酸性土壤质量的1.0‰～1.3‰，粪产碱杆菌dy-8菌液占待改良酸性土壤质量的1～1.25％。

23、优选地，所述改良酸性土壤的方法，其所述酸性土壤，原始5.5＜ph＜6.5，其多孔活性硅材料的添加量占待改良酸性土壤质量的0.8‰～1.1‰，粪产碱杆菌dy-8菌液占待改良酸性土壤质量的1.5～2.0％。

24、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列

25、有益效果：

26、本发明提供的酸性土壤复合改良剂，其中的多孔活性硅材料能够明显促进粪产碱杆菌dy-8的生长，将其与粪产碱杆菌dy-8复配获得的改良复合剂，少量使用即可协同提升酸性土壤的ph至近中性，同时还能够明显提升土壤中有机质含量和明显降低土壤中有效态重金属含量，可用于酸性土壤的改良。

27、另外本发明提供的酸性土壤改良方法，采用本发明提供的复合改良剂进行改良，将多孔活性硅与粪产碱杆菌dy-8复配后加入酸性土壤中进行改良，其中多孔活性硅添加量占待改良酸性土壤质量的0.8‰～1.5‰，粪产碱杆菌dy-8菌液体积占待改良酸性土壤质量的1％～2％，二者复配少量使用即可显著提升酸性土壤ph至近中性，而菌体附着在多孔活性硅材料表面，可加速土壤及该材料中硅的溶解与释放，利于提高土壤中的硅含量；同时多孔活性硅材料为粪产碱杆菌dy-8提供生长所需营养基质，利于该粪产碱杆菌dy-8在土壤中的生长，而粪产碱杆菌dy-8具有完整硝酸盐异化性还原、铁载体合成产氨的代谢途径，在自身生长代谢过程中产氨进而提升土壤总氮量，利于提升土壤肥力。