一种改良盐碱地生物土壤调理剂及其制备方法与流程

本发明涉及盐碱地改良，具体涉及一种改良盐碱地生物土壤调理剂及其制备方法。

背景技术：

1、盐碱地是全球广泛存在的一种土地退化形式，尤其在干旱和半干旱区域更为常见。盐碱地的形成主要由于土壤中盐分的积累，这会严重影响土壤的结构，降低土壤的肥力，限制作物生长，并最终导致农业产量的下降。盐碱地的治理是一项复杂且挑战性极大的任务，涉及到土壤物理性质的改善、盐分含量的降低以及土壤生物活性的增强。

2、目前盐碱地的改良方法主要涉及物理、化学和生物三种基本策略。其中，物理方法，如深耕和翻土，可以打破土壤板结，改善土壤的透气和渗水性，但这些方法往往劳动强度大，成本较高，且改善效果有限。化学方法，包括施用石灰、硫酸钙等改良剂，能有效调整土壤ph和洗盐，提高土壤肥力，然而长期使用可能导致土壤结构破坏和环境污染。生物方法被认为是盐碱地改良技术方法中最有效且安全的方法，通过引入耐盐植物或微生物，促进土壤有机质的积累和微生物多样性，这种方式环保且可持续，但其现有生物调理剂作用速度较慢，效果不明显，且受环境条件限制较大。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种改良盐碱地生物土壤调理剂及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种改良盐碱地生物土壤调理剂，所述生物土壤调理剂包括以下原料：柠檬酸改性壳聚糖15~20份、生物质碳纳米管4~6份、混合秸秆粉末20~30份、腐植酸40~60份、尿素10~20份、微生物菌剂10~16份、磷酸二氢钙5~7份。

3、优选地，所述柠檬酸改性壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：

4、①、称取1~2 g壳聚糖和3~4 g柠檬酸混合在100 ml蒸馏水中，在室温下混合均匀，得到混合液；

5、②、将步骤①所制混合液加热至120℃反应，同时400~500 rpm搅拌回流，反应12 h后自然冷却至室温，抽滤得到改性产物，利用乙醇洗涤改性产物3次，放入真空干燥箱中60℃干燥20~24 h，得到柠檬酸改性壳聚糖。

6、优选地，所述生物质碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：

7、i、将玉米秸秆用水清洗干净，放入烘箱中80~100℃烘干20~24 h，再放入粉碎机中粉碎得到直径100~200 μm的秸秆粉末；

8、ii、称取8~10 g步骤i所制秸秆粉末加入100 ml蒸馏水中，继续加入8~12 ml 70wt%的磷酸溶液混合均匀，过滤后得到沉淀1，放入烘箱中80~100℃烘干12 h，烘干后的沉淀1置于管式炉中在n2氛围下加热至450~500℃热解30~40 min，升温速率为3~4℃/min，自然冷却至室温后得到热解产物1，用蒸馏水洗涤三次后置于烘箱中在80~100℃干燥12 h，得到磷酸活化生物质；

9、iii、将4~5 g步骤ii所制磷酸活化生物质加入100 ml蒸馏水中，继续加入9 g koh混合均匀，过滤后得到沉淀2，放入烘箱中80~100℃烘干12 h，烘干后的沉淀2置于管式炉中在n2氛围下加热至450~500℃热解30~40 min，升温速率为3~4℃/min，自然冷却至室温后得到热解产物2，用1 mol/l的hcl溶液洗涤三次，再利用蒸馏水洗涤直至中性，然后置于烘箱中在80~100℃干燥12 h，得到二次活化生物质；

10、iv、将2~3 g步骤iii所制二次活化生物质分散在50 ml甲醇中，继续加入10~12 g三聚氰胺和0.4~0.5 g草酸铁，150 w超声20~30 min混合均匀，400 rpm搅拌3~4 h，过滤得到将沉淀3，放入烘箱中80~100℃烘干12 h，然后置于管式炉中进一步热解，以4 ℃/min的速率升温至800~900℃，保持40~60 min，自然冷却至室温得到热解产物3，用蒸馏水洗涤三次后，放置在烘箱中80~100℃烘干12 h，得到生物质碳纳米管。

11、优选地，所述混合秸秆粉末由小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆按重量比1：1：1组成，直径均为200 μm。

12、优选地，所述微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌、褐球固氮菌、巨大芽孢杆菌组成，微生物菌剂中的每一种有效活菌数量不少于10亿/g。

13、本发明还提出一种改良盐碱地生物土壤调理剂的制备方法，具体包括以下步骤：

14、s1、按重量分将柠檬酸改性壳聚糖、生物质碳纳米管、混合秸秆粉末、腐植酸、尿素、磷酸二氢钙在混合器中充分混合形成混合物，调整混合物湿度为50%~60%，密封后50~60℃发酵12~15天；

15、s2、在步骤s1中发酵后的混合物中加入微生物菌剂，调整湿度为60%~80%，保持在50~60℃进行二次发酵8~10天，期间每隔24 h翻动混合物以保证氧气供应；

16、s3、将步骤s2完成二次发酵后的混合物放入烘干机在70℃条件下，干燥至水分含量为10%，然后通过100目筛网进行筛分，得到生物土壤调理剂。

17、优选地，所述枯草芽孢杆菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，编号为cgmcc1.15792，所述植物乳杆菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，编号为cgmcc 1.12935，所述褐球固氮菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，编号为cgmcc 1.502，所述巨大芽孢杆菌购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，编号为cgmcc 1.10466。

18、本发明取得的有益效果如下：

19、本发明改良盐碱地生物土壤调理剂的有益效果体现在其独特的配方和制备方法上，这些因素共同作用于盐碱地的土壤改良，从根本上提升改良效果。柠檬酸改性壳聚糖作为土壤调理剂的成分之一，其通过柠檬酸改性增强了与土壤颗粒的相互作用，调节土壤的ph。这种改性壳聚糖不仅能够提高土壤的透气性，还能有效促进土壤中微生物的活性，从而加快有机物的分解速度和土壤肥力的恢复。

20、生物质碳纳米管通过高温热解和化学活化处理，具有极高的比表面积和多孔结构，能够改善土壤的团聚结构，提升土壤的通气性和水分保持能力，它们能够吸附土壤中的盐分，从而降低土壤的盐分浓度，改善盐碱地的土壤环境。此外，这些碳纳米管还可以作为微生物的载体，促进有益微生物的定居和繁殖，从而提升土壤的生物活性和提高有机质含量。

21、混合秸秆粉末的添加不仅提供了有机质的来源，还通过其自身的物理结构帮助改善土壤的通透性和结构稳定性。腐植酸和尿素则提供了必要的养分，促进植物生长和微生物活动，加速土壤营养的循环。本发明使用多种有益微生物，直接增强土壤的养分循环和病害防治能力，同时通过这些微生物的作用，可加速有机物质的分解和养分的释放，进一步提高土壤的生态系统服务功能。本发明通过科学的材料选择和精确的制备过程，可以显著提升盐碱地的土壤改良效果，使得盐碱地治理更加高效、环保和可持续。

技术特征：

1.一种改良盐碱地生物土壤调理剂，其特征在于，所述生物土壤调理剂包括以下原料：柠檬酸改性壳聚糖15~20份、生物质碳纳米管4~6份、混合秸秆粉末20~30份、腐植酸40~60份、尿素10~20份、微生物菌剂10~16份和磷酸二氢钙5~7份。

2.根据权利要求1所述的一种改良盐碱地生物土壤调理剂，其特征在于，所述柠檬酸改性壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种改良盐碱地生物土壤调理剂，其特征在于，所述生物质碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：

4. 根据权利要求1所述的一种改良盐碱地生物土壤调理剂，其特征在于，所述混合秸秆粉末由小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆按重量比1：1：1组成，直径均为200 μm。

5.根据权利要求1所述的一种改良盐碱地生物土壤调理剂，其特征在于，所述微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌、褐球固氮菌和巨大芽孢杆菌组成，微生物菌剂中的每一种有效活菌数量不少于10亿/g。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的改良盐碱地生物土壤调理剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结本发明涉及盐碱地改良技术领域，具体是提供了一种改良盐碱地生物土壤调理剂及其制备方法，所述生物土壤调理剂包括以下原料：柠檬酸改性壳聚糖15~20份、生物质碳纳米管4~6份、混合秸秆粉末20~30份、腐植酸40~60份、尿素10~20份、微生物菌剂10~16份、磷酸二氢钙5~7份。本发明通过添加柠檬酸改性壳聚糖和生物质碳纳米管，有效调节土壤pH，提高土壤中微生物活性，促进盐碱地有机质的恢复，同时可以提高农业产量，具有环保和可持续的优点。技术研发人员：刘妍受保护的技术使用者：中科摆渡（哈尔滨）新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11