一种提高滨海盐碱耕地土壤肥沃程度并改良结构的盐碱土壤调理剂及制备方法和应用

本发明涉及盐碱地改良，特别是涉及一种提高滨海盐碱耕地土壤肥沃程度并改良结构的盐碱土壤调理剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、土壤盐碱化是世界土地资源利用和农业生产的最大障碍之一。土壤盐分和酸碱度过高会限制植物生长以及酶和微生物的活性，从而降低农业生产力。我国滨海盐碱土面积高达1.0×106公顷，土壤盐渍化的主要原因是地下水浅、蒸发-降水比值高、海水不断入侵。土壤盐渍化引起了低肥力、低微生物活性和土壤结构不良等问题，严重影响粮食产量和农业发展。因此，发展科学合理、技术高效的盐碱土修复技术，对滨海盐碱土地资源的开发和提高粮食产量至关重要。

2、土壤有机质是最大的陆地碳主动循环库，储存的碳比大气和植被加起来还多，其维持对土壤质量、可持续作物生产和减缓气候变化至关重要。而盐碱地区由于有限的植被覆盖和微生物活动限制了有机质输入、土壤养分循环和碳储量。在结构不良的钠质土中，高度分散的粘土颗粒可能导致稳定团聚体的快速崩解，改善盐碱地土壤结构(如团聚体稳定性和孔隙空间)可以增加土壤的导水率，减少盐的毛细作用，为作物生长创造有利的土壤生长环境。而增加土壤有机质则能够降低土壤容积密度，是改善沿海盐渍土物理性质的重要土壤成分。此外，有机物源附近的微生物活性较高，有助于微生物生物量和残留物的产生，这些微生物生物量和残留物对微团聚体的有机碳持久性起主导作用。因此，通过改良滨海盐碱土壤来提高土壤有机碳累积、土壤肥力以及作物产量，有利于提升其土壤固碳能力。

3、现有技术中，多通过添加外源有机改良剂可以改良盐碱土壤性质，扩大活性碳库容量，维持有机碳库供需平衡。其中，cn116606657a公开了一种苏打盐碱土壤新型复合调理剂及综合改良技术，具体的，将有机物料(褐煤腐殖酸活化粉等)，复合钙源以及微量元素混合制成新型复合改良剂，并结合农艺技术，能增加土壤有机质，显著提高作物产量等，但其采用的褐煤腐植酸活化粉为腐植酸钠，会增加盐碱土中的na+含量，且使用了大量的粉末状有机物料及复合钙源，在运输和使用过程中会产生大量的粉尘既污染又不安全。cn115625194a公开了利用废弃建筑材料和废弃生物质材料协同改良碳酸盐渍土的方法，具体的，将废弃物、糠醛渣、钙基膨润土、生物炭和黄腐酸混合制得盐碱地改良剂，虽然该改良剂可以改善盐碱土壤物理性质并降低盐分，但糠醛渣在生产和后续调理剂运输中带有的异味难以解决，而且翻耕深度也限制了盐碱地区亚耕层碳库的快速提高。

4、由此可见，现有技术中的盐碱土调理剂存在着原料难以储存、湿度高、异味大，易于降解、需要每年施用，粉末状易起粉尘、颗粒大小不均易施用不均等难使用等问题。

5、因此，制备一种提高滨海盐碱土壤肥沃程度并改良结构的盐碱土壤调理剂对滨海盐碱地区提升耕地土壤质量及作物产量具有重要意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种提高滨海盐碱耕地土壤肥沃程度并改良结构的盐碱土壤调理剂及其制备方法和应用。本发明采用钙铝钾硅基甘蔗渣水热炭、钙基膨润土糠醛渣生物炭和活化褐煤混合作为矿物基有机改良剂，硅酸盐水泥、阳离子羟乙基纤维素和木质素磺酸钙混合作为团聚体粘结剂，脲醛和硫酸铵混合作为增氮剂。本发明提供的盐碱土壤调理剂及改良方法经济环保、施用方便，能够有效、长效地改善滨海盐碱耕地土壤理化性质，并提高作物产量，并有利于提高滨海盐碱地区碳汇。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供了一种盐碱土壤调理剂，所述盐碱土壤调理剂包括如下质量份的原料：

4、82-90份矿物基有机改良剂、5-12份团聚体粘结剂和5-6份增氮剂；

5、所述矿物基有机改良剂由钙铝钾硅基甘蔗渣水热炭、钙基膨润土糠醛渣生物炭和活化褐煤按质量比(40-55)：(20-30)：(25-30)混合而成；所述团聚体粘结剂由硅酸盐水泥、阳离子羟乙基纤维素和木质素磺酸钙按质量比(35-50)：(30-45)：(20-30)混合而成。

6、优选的，所述增氮剂则是由脲醛和硫酸铵按质量比(1-1.2)：(0.7-1.5)混合而成。

7、优选的，钙铝钾硅基甘蔗渣水热炭由如下方法制备而成：

8、将甘蔗渣、钾长石、脱硫石膏和贝壳混合后，得混合物；将混合物和硫酸溶液混合后，进行水热反应，待反应结束后，将反应产物干燥并粉碎，即得钙铝钾硅基甘蔗渣水热炭。

9、进一步优选的，所述甘蔗渣为甘蔗榨汁后的残余废弃物，贝壳包括扇贝壳、牡蛎壳、蛤蜊壳。

10、进一步优选的，甘蔗渣、钾长石、脱硫石膏和贝壳的质量比为(52-60)：(15-24)：(12-16)：(8-15)。

11、进一步优选的，混合物和硫酸溶液的质量比为3：7。

12、进一步优选的，所述硫酸溶液的浓度为1mol/l。

13、进一步优选的，水热反应过程中，反应温度为180-220℃，反应时间为4-6h。

14、进一步优选的，粉碎至60目。

15、优选的，钙基膨润土糠醛渣生物炭由如下方法制备而成：

16、将糠醛渣、钙基膨胀土粉末混合后，得混合物料；热解混合物料，待热解结束后，研磨热解产物，即得钙基膨润土糠醛渣生物炭。

17、进一步优选的，糠醛渣、钙基膨胀土粉末的质量比为(5-9)：(1-2)。

18、进一步优选的，热解具体操作为：将混合物料置于氮气保护下，以5℃/min升温速率升温至400-600℃，热解2-3.5h。

19、进一步优选的，研磨至热解产物粒径为60目。

20、优选的，活化褐煤由如下方法制备而成：

21、将褐煤、亚硫酸铵、硫酸铵和氯化铁混合后进行球磨，干燥，即得活化褐煤。

22、进一步优选的，褐煤、亚硫酸铵、硫酸铵和氯化铁的质量比为(52-58)：(32-36)：(8-9)：(1-3)。

23、进一步优选的，球磨转速为250-450r/min，球磨时间为20min。

24、本发明的第二方面，提供了一种盐碱土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

25、(1)将钙铝钾硅基甘蔗渣水热炭、钙基膨润土糠醛渣生物炭、活化褐煤混合后，得矿物基有机改良剂；将硅酸盐水泥、阳离子羟乙基纤维素和木质素磺酸钙混合后，得团聚体粘结剂；将脲醛和硫酸铵混合后，得增氮剂；

26、(2)将矿物基有机改良剂、团聚体粘结剂和增氮剂混合后，得混合物，向混合物中加水，经造粒、烘干、粉碎，即得盐碱土壤调理剂。

27、优选的，水的质量为混合物质量的3-5％。

28、优选的，所述盐碱土壤调理剂的粒径为3-5mm。

29、本发明的第三方面，提供了一种盐碱土壤调理剂在改良滨海盐碱土壤中的应用。

30、优选的，改良滨海盐碱土壤包括提高滨海盐碱土壤的肥沃程度和/或改良滨海盐碱土壤的结构。

31、本发明的第四方面，提供了一种滨海盐碱土壤的改良方法，包括以下步骤：

32、先将秸秆粉碎后均匀铺于土壤上，再将盐碱土壤调理剂均匀施入土壤中，进行旋耕、翻耕、再旋耕、镇压。

33、优选的，盐碱土壤调理剂的施加量为25-35吨/公顷，施用频率为3年/次，施用时间为秋季或春季。

34、优选的，旋耕深度为15-20cm、翻耕深度为30-35cm、再旋耕深度为15-20cm。

35、优选的，每年每季需将秸秆粉碎后均匀铺于土壤上，并旋耕15-20cm。

36、本发明的有益效果：

37、本发明采用矿物基有机改良剂、团聚体粘结剂和增氮剂作为原料制备盐碱土壤调理剂，其中，矿物基有机改良剂可以增加土壤中的有机碳含量、养分含量和促生物质，从而提高微生物活性，促进作物生长并间接改善土壤结构，其中的矿物成分可以提供金属离子以置换土壤中的交换性钠，还能与有机物结合形成有机-无机复合物可以更稳定地保留在耕地中。有机改良剂的碎屑以及其刺激微生物生长产生的分泌物可以作为团聚体形成的生物粘合剂，而且多孔的结构也可以吸附更多的土壤颗粒，从而促进团聚体形成。团聚体粘结剂中的阳离子和高分子聚合物能够促进分散土粒的粘结，并增加土壤颗粒间的粘结性，从而加速团聚体的形成并维持稳定；并在挤压造粒过程中也有利于调理剂原料粘结成粒。本发明中的增氮剂主要起到补充有机改良剂和秸秆还田在降解过程中与作物竞争吸收的氮，而且脲醛经过挤压造粒后比常见的氮肥更稳定，可减少在田间的氮损失

38、本发明将盐碱土壤调理剂施入至30-35cm耕层深处，提高肥沃耕层厚度从而减少根区积盐量，并提高土壤碳储存能力和碳库。