1.本發(fā)明涉及土壤改良和生態(tài)修復(fù)，具體為采用粉煤灰改良土質(zhì)。

背景技術(shù)：

2.燃煤發(fā)電是中國最主要的煤炭利用方式，每年燃煤電廠會產(chǎn)生大量的粉煤灰。粉煤灰是燃煤發(fā)電廠最多的副產(chǎn)物。粉煤灰本身是一種能源生產(chǎn)的副產(chǎn)品，如果不能被有效的利用，就成為一種環(huán)境污染物，但如果粉煤灰利用得當(dāng)，就會成為一種極有價值的資源。

3.粉煤灰是煤粉在電廠燃煤鍋爐中1200-1700℃的高溫環(huán)境下生成的，煤粉中的有機質(zhì)基本被完全燃燒，煤中主要的無機物質(zhì)及少量的未然碳留存下來。由于煤中無機質(zhì)的復(fù)雜性，所以煤燃燒生產(chǎn)的粉煤灰的元素構(gòu)成和礦物組成也極其復(fù)雜。煤中含有的種類繁多的礦物質(zhì)自身在高溫環(huán)境中會轉(zhuǎn)變成別的礦物，并且礦物之間也會相互反應(yīng)形成新的礦物。大約有 316種獨立礦物和188種礦物組合可以在粉煤灰中被發(fā)現(xiàn)。粉煤灰中主要的元素組成是si、 al、fe、ca、mg、k、na、ti等，同時還有不同含量的含碳物質(zhì)。以氧化物形式來表示各元素在粉煤灰中的含量大小，通常為sio2＞al2o3＞fe2o3＞cao＞mgo＞k2o＞na2o＞tio2，但是對于不同地區(qū)，甚至同一地區(qū)不同煤層生成的粉煤灰中的主要元素含量會有不同。

4.一般來說，次煙煤和褐煤燃燒生成的粉煤灰相對于煤化程度較高的煙煤和無煙煤，含有較高的cao、mgo等堿金屬和堿土金屬，而其sio2和al2o3較低。對于cao含量低10％的煙煤和褐煤，通常主要含有硅鋁酸鹽玻璃相，而含有鈣的結(jié)晶物質(zhì)較少；當(dāng)氧化鈣超過15％時，粉煤灰中礦物組成有鈣硅鋁酸鹽玻璃相，也含有很大比例的鈣結(jié)晶相，包括c3a、c4a3s、 cs和cao。含硅礦物是飛灰顆粒的重要組成部分，硅元素在煤中通常是以石英和粘土礦物形式存在，而粘土礦物在煤燃燒過中的演化過程非常復(fù)雜，并且其演化規(guī)律還不是十分清楚。石英(sio2)是煤中最普遍的礦物之一，它在煤中的含量有時可以占到總礦物含量的60％以上。煤灰中的石英大多數(shù)是來自于煤中未發(fā)生反應(yīng)的原生石英礦物，還有一部分來自于粘土礦物的分解生成的次生石英礦物。在煤燃燒過程中，硅質(zhì)礦物會與煤中其他物質(zhì)相互反應(yīng)，隨著溫度升高，石英可以與煤中綠泥石、白云母、伊利石、蒙脫石，堿性長石和硫酸鹽等礦物反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成熔融的混合物質(zhì)從而使煤灰熔點降低，石英在高溫下也可以單獨轉(zhuǎn)化為鱗石英和方石英。當(dāng)煤中同時含有cao、feo和k2o時，石英很容易形成玻璃相硅酸鹽，造成含硅礦物更易揮發(fā)出來(《1300℃)。

5.粉煤灰的資源化利用途徑多種多樣，很多學(xué)者進(jìn)行了大量的工作研究粉煤灰資源化。例如用于混凝土生產(chǎn)、道路建設(shè)、土壤修復(fù)、沸石合成以及作為高分子聚合物的填充物。粉煤灰中一般ca含量3.29％-8.66％，mg含量2.72％-5.04％，通?？梢宰鳛樘砑觿┨砑拥搅椎V粉中生產(chǎn)鈣鎂磷肥。現(xiàn)有技術(shù)中也有用高鈣煤與粉煤灰在旋風(fēng)爐中經(jīng)過高溫煅燒，生產(chǎn)硅鈣肥施用。我國粉煤灰主要作為建材等低附加值產(chǎn)品，利用方式主要包括：水泥、混凝土、制磚瓦、鋪設(shè)道路和路堤。然而，粉煤灰利用仍然不能趕上粉煤灰的生產(chǎn)量。還是有大量粉煤灰作為固體廢棄物被存儲于灰場、灰池或者飛灰填埋場中，引起環(huán)境問題并給當(dāng)?shù)丨h(huán)境帶來很多的危害。在將來，會更嚴(yán)格的限制粉煤灰堆放地點，填埋空間會縮減，而填埋成

本會增加。所以，需要提出更多的粉煤灰利用方式，大大提高粉煤灰的利用量。作為高附加值利用方式的粉煤灰土壤修復(fù)以及農(nóng)業(yè)和礦物提取也在現(xiàn)有技術(shù)有所使用，但占比很少，主要原因在于付出的成本以及獲得的經(jīng)濟價值回報不成比例，大規(guī)模應(yīng)用的市場驅(qū)動力不足，所以我國粉煤灰的高附加值利用，還有很大的發(fā)展前景。

6.粉煤灰做農(nóng)業(yè)肥料和土壤改良劑的應(yīng)用主要在以下方面：(1)粉煤灰生產(chǎn)農(nóng)用肥料：粉煤灰除含有氟、磷、鉀之外，還含有錳、鐵、鈉、硅、鈣等元素，可作為復(fù)合微量元素肥料，土壤中施用粉煤灰可增加其有效成分，對農(nóng)作物的生長有良好的促進(jìn)作用。(2)粉煤灰做土壤改良劑：粉煤灰具有良好的物理化學(xué)性質(zhì)，其中的硅酸鹽礦物質(zhì)和炭粒具有多孔結(jié)構(gòu)，是土壤本身的硅酸鹽礦物質(zhì)所不具備的。將粉煤灰施人土壤，可使土壤顆粒組成發(fā)生變化，改善土壤的可耕性、酸堿性、透氣性，加入粉煤灰有利于降低土壤容重、增加孔隙、提高地溫、縮小土壤膨脹率、提高土壤保水能力，改善土壤的孔隙度和溶液在土壤內(nèi)的擴散情況，有利于植物根部加速對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和分泌物的排出，促進(jìn)植物生長。試驗表明，隨著粉煤灰用量的增加，土壤容重逐漸下降，土壤孔隙度逐漸增大，其相關(guān)系數(shù)分別為-0.97和0.98。

7.但當(dāng)前粉煤灰用作土壤改良劑還存在種種問題，主要體現(xiàn)在利用手段單一，比如粉煤灰不經(jīng)加工篩選僅僅簡單的與土壤或污泥混合后還田，不僅不能發(fā)揮粉煤灰的良好性能，還不具有針對性，粉煤灰在使用時成本與效益之間仍難以達(dá)到平衡，粉煤灰的使用范圍仍有局限，難以實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，不能解決存量粉煤灰和新增粉煤灰的消化，針對不同土質(zhì)、不同環(huán)境條件下土壤的改良效果較差，不能做到因材使用，物盡其用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

8.本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中粉煤灰使用存在的問題，提出一種適用于規(guī)?；姆勖夯仪彝寥栏牧夹Ч鼉?yōu)異的土壤改良劑及其在土壤改良中的應(yīng)用，本發(fā)明的改良劑既可以用于低產(chǎn)土改良，礦區(qū)復(fù)墾復(fù)耕，又可以用于現(xiàn)有耕地的土質(zhì)改良，提高農(nóng)業(yè)種植的產(chǎn)出率。

9.本發(fā)明提供一種粉煤灰土壤改良劑，包括：粉煤灰、污泥、活性炭、生物肥、復(fù)合營養(yǎng)元素、腐殖酸、生物質(zhì)、復(fù)合發(fā)酵菌、原生土，其中各組分的質(zhì)量份數(shù)為：粉煤灰2-15份，污泥20-45份，活性炭1-6份，生物肥15-20份，復(fù)合營養(yǎng)元素1-2份，腐殖酸2-5份，生物質(zhì)15-30份、復(fù)合發(fā)酵菌5-15份、原生土25-30份，所述粉煤灰可選擇高鈣粉煤灰，鈣含量(以cao計)＞6％，優(yōu)選＞10％，粉煤灰平均粒徑《12μm，孔隙度＞70％。

10.所述污泥可選擇富含有機質(zhì)的污泥，養(yǎng)殖廢水處理后的污泥、生活污泥、化糞池污泥、城市污水處理廠排放的生物處理剩余污泥等，含水率《50％。

11.所述活性炭選擇粉末活性炭，優(yōu)選高比表面積的木質(zhì)粉末活性炭，目數(shù)＞200目。

12.所述生物肥選擇商品肥料，包括但不限于氮肥、磷肥、鉀肥等一種或多種肥料，或者商品化的生態(tài)復(fù)合肥，可根據(jù)待改良土壤的肥力適當(dāng)添加和選擇。

13.所述復(fù)合營養(yǎng)元素根據(jù)土壤成分分析和種植農(nóng)作物種類的需要適當(dāng)添加，包括但不限于氮、磷、鉀、鈣、鎂、銅、硒、鐵等植物生長所需的營養(yǎng)元素和微量元素。

14.所述腐殖酸為生物腐殖酸，可選現(xiàn)有技術(shù)已知的任何腐殖酸類型，腐殖酸中含有大量有機酸，是鹽堿土壤的良好改良劑，腐殖酸可以對礦質(zhì)元素進(jìn)行交換、吸附、絡(luò)合，使其

作為良好的肥料增效劑，腐殖酸中含有的礦物質(zhì)和氨基酸同樣可以促進(jìn)土壤微生物的生長和增殖，腐殖酸與粉煤灰、秸稈等配合使用可以改善土壤的生物、化學(xué)和物理性質(zhì)，土壤的保墑能力增強，提高植物發(fā)芽率和作物品質(zhì)。腐殖酸的加入使土壤變黑，有利于陽光吸收，加速了土壤微生物的吸收，促使好氣性的細(xì)菌、放線菌、纖維素分解菌的數(shù)量增加，提高有機物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，促進(jìn)營養(yǎng)元素釋放，便于作物吸收養(yǎng)分。

15.所述生物質(zhì)為農(nóng)作物秸稈，包括但不限于玉米、小麥、水稻、豆類、薯類等農(nóng)作物的秸稈、莖、葉等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄殘余物，可根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、季?jié)等選擇不同的農(nóng)作物秸稈，使用時需粉碎并與所述復(fù)合發(fā)酵菌摻和發(fā)酵，經(jīng)過發(fā)酵的生物質(zhì)可以進(jìn)一步提高土壤肥力、增強土壤保水性能，并且還可以吸附、固定土壤中的重金屬。

16.所述復(fù)合發(fā)酵菌包括纖維素分解菌、固氮菌、木質(zhì)素纖維素酶、白腐菌、黑曲霉、米曲霉、放線菌等成分中的一種或多種。

17.所述原生土為當(dāng)?shù)馗魇焱?，?fù)合發(fā)酵菌配合熟土中的土著微生物強化生物質(zhì)發(fā)酵，發(fā)酵菌可以將生物質(zhì)中的纖維素等難降解物質(zhì)分解成易于被土著微生物利用的糖、醇等小分子碳源，同時原生的土著微生物和益生菌等利用改良劑中的污泥、營養(yǎng)元素等組分中富含的有機質(zhì)、營養(yǎng)成分可以進(jìn)一步增長繁殖，迅速成長為優(yōu)勢菌種，上述優(yōu)勢菌種配合高吸附性的粉煤灰、活性炭等載體進(jìn)一步固定生長增殖，進(jìn)一步達(dá)到提高土壤肥效，增強農(nóng)作物生長的作用。

18.本發(fā)明提供的一種粉煤灰土壤改良劑的制備方法包括以下步驟：

19.(1)按重量份稱取粉煤灰2-15份、活性炭1-6份，腐殖酸0-3份，混合均勻備用。

20.(2)按重量份稱取粉碎好的生物質(zhì)15-30份，采用蒸汽高溫加熱30min，冷卻后與復(fù)合發(fā)酵菌5-15份混合均勻，反復(fù)翻層30min，然后依次加入污泥20-45份、腐殖酸0-2份、生物肥15-20份、原生土25-30份，每加入一種組分需反復(fù)混合攪拌10-20min，混合均勻后，發(fā)酵72h后備用。

21.(3)對待改良土壤進(jìn)行肥力和成分測定，根據(jù)測定結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)膹?fù)合營養(yǎng)元素進(jìn)行搭配，將步驟(1)、(2)制備獲得的原料與復(fù)合營養(yǎng)元素混合均勻，混合過程優(yōu)選施加磁場強度為0.4～0.8t的磁場進(jìn)行強磁處理，經(jīng)過干燥、造粒處理后即可獲得本發(fā)明的粉煤灰土壤改良劑。

22.所述粉煤灰選擇電廠高鈣粉煤灰并經(jīng)過研磨過篩處理，獲得鈣含量(以cao計)＞6％，平均粒徑《12μm，孔隙度＞70％的細(xì)粉煤灰，使用前施加磁場進(jìn)行磁化，然后采用超聲改性處理。所述磁化過程施加的磁場強度為0.3-0.5t，磁化時間為3-5min，所述超聲處理的超聲功率為200-260w，處理時間為10-15min。

23.所述腐殖酸的總質(zhì)量份數(shù)為2-5份，在步驟(1)和(2)中的用量之和應(yīng)滿足上述總質(zhì)量份數(shù)要求，優(yōu)選將腐殖酸分成兩部分。

24.本發(fā)明制備獲得的粉煤灰土壤改良劑以及本發(fā)明要求保護的改良劑制備方法具有以下優(yōu)點：

25.(1)本發(fā)明的土壤改良劑可以極大改善貧土肥力，有效提高作物產(chǎn)率和品質(zhì)。

26.(2)本發(fā)明的土壤改良劑對土壤中的重金屬具有良好的固定能力，防止土壤中重金屬遷移到地下水和植物中。

27.(3)本發(fā)明的土壤改良劑改善土壤理化性能，改善土壤可耕性，提高土壤保水保墑

能力，有助于促進(jìn)植物的生長、提高作物產(chǎn)量。

28.(4)本發(fā)明的土壤改良劑實現(xiàn)了廢物的資源化利用，解決了粉煤灰、污泥、秸稈等多種廢物的處理和二次污染的問題，降低處理成本，并能獲得一定的經(jīng)濟回報。

29.(5)本發(fā)明對土壤改良劑進(jìn)行磁化處理，有助于提高粉煤灰、活性炭、腐殖酸等具有吸附性能的原料對微生物和營養(yǎng)成分的固定和吸附，維持土壤肥效保持較長時間，防止?fàn)I養(yǎng)成分的流失。

30.(6)本發(fā)明的土壤改良劑能廣泛應(yīng)用于改造重黏土、生土、酸性土和鹽堿土，彌補其酸、瘦、板、黏的缺陷，改善土壤的可耕性，實現(xiàn)復(fù)耕復(fù)產(chǎn)，用于貧土則可顯著提高土壤肥效，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。土壤中摻入本發(fā)明的改良劑，可變得疏松，使黏粒減少，砂粒增加，可用于酸、堿性土壤，能有效改變土壤酸堿性、改善土壤的透水透氣性、促進(jìn)了土壤的水、熱、電的交換。施人土壤后，一般可使土層溫度提高i～2℃，而地溫提高對土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、微生物的活動、種子萌芽和作物生長發(fā)育都有促進(jìn)作用，利于作物早熟和豐產(chǎn)，本發(fā)明改良劑中的硅酸鹽礦物與炭粒具有多孔性，能進(jìn)一步改善土壤的空隙率和溶液在土壤中的擴散情況，從而調(diào)節(jié)土壤的含水量，有利于植物正常生長。

具體實施方式

31.以下通過具體的實施例詳述本發(fā)明。

32.實施例1：

33.(一)粉煤灰土壤改良劑的制備：

34.本實施例改良劑的制備原料以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：粉煤灰15份，污泥20份，活性炭1份，生物肥15份，復(fù)合營養(yǎng)元素2份，腐殖酸3份，生物質(zhì)20份、復(fù)合發(fā)酵菌2份、原生土 25份，所述粉煤灰選擇高鈣粉煤灰，鈣含量(以cao計)＞10％，粉煤灰平均粒徑10μm，孔隙度80％。

35.選擇燃煤電廠堆存的粉煤灰作為原料，通過研磨、過篩等處理，去除雜質(zhì)和大顆粒，獲得平均粒徑為10μm的粉煤灰，關(guān)于粉煤灰的鈣含量，優(yōu)選高鈣粉煤灰，鈣含量應(yīng)＞10％，含鈣量低的粉煤灰可通過添加石灰的方式進(jìn)行調(diào)整。通過研磨可破壞粉煤灰表層結(jié)構(gòu)，將粗的粉煤灰顆粒磨成細(xì)小的碎粒。粉碎粗大多孔的玻璃體，解除玻璃顆粒粘結(jié)，改善了表面特性；另一方面，粗大玻璃體尤其是多孔和顆粒粘連體的破壞，破壞了玻璃體表面堅固的保護膜，比表面積增大，使反應(yīng)接觸面增加，活化分子增加，粉煤灰早期化學(xué)活性提高，增加了粉煤灰的密度和孔隙度，提高粉煤灰的吸附性能，通過研磨和補鈣調(diào)整獲得鈣含量＞10％(以cao 重量分計)，平均粒徑約為10μm，孔隙度達(dá)到80％的細(xì)粉煤灰。

36.粉煤灰粒徑不同對土壤的保水性能具有較大影響，發(fā)明人通過研究粉煤灰粒徑與土壤保水性能之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)粉煤灰粒徑越小土壤持水能力越強，具體測試方式為：將不同粒徑的粉煤灰和同樣的土壤按相同比例混合均勻。將處理好的樣品放在人工氣候箱中，設(shè)定參數(shù)為溫度25℃，濕度30％rh，光強6600lx，光照12h/d。加入100ml自來水后，分別在第1、3、 5、10、15和20天稱重，計算土壤相對含水量。關(guān)于粉煤灰粒徑對土壤改良劑保水性能的的影響參見表1，通過上述數(shù)據(jù)可以看出，粉煤灰粒徑越小，土壤中相對含水量越高，但過小的粉煤灰粒徑會增加研磨成本，綜合考慮成本和收益，發(fā)明人選擇10μm粒徑的粉煤灰。

37.表1不同粒徑粉煤灰含水率隨時間的變化

[0038][0039]

選定粉煤灰經(jīng)過磁化和超聲處理后，可以進(jìn)一步提高粉煤灰的吸附性能，本實施例選擇施加0.5t的磁場對粉煤灰磁化處理5min，磁化后粉煤灰采用功率為260w的超聲處理15min，處理后粉煤灰作為原料備用。

[0040]

活性炭優(yōu)選粉末活性炭，材質(zhì)可以選擇椰殼活性炭、木塊活性炭、果殼活性炭等，活性炭粒徑以＞200目為佳。本實施例選擇300目的椰殼活性炭，污泥選擇化糞池污泥，需經(jīng)晾曬風(fēng)干至含水率《50％。

[0041]

本發(fā)明的腐殖酸可選現(xiàn)有技術(shù)已知的任何腐殖酸類型，在改良劑制備時優(yōu)選將腐殖酸分為兩部分，一部分先將腐殖酸與吸附劑粉煤灰和活性炭混合，這樣的目的在于增加吸附劑的吸附性能，實現(xiàn)吸附劑的協(xié)同增效；另一部分在生物質(zhì)發(fā)酵過程中加入，可以起到促進(jìn)微生物繁殖、促進(jìn)營養(yǎng)元素絡(luò)合吸附，改善生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)物表面結(jié)構(gòu)并實現(xiàn)微生物固定、營養(yǎng)元素的吸附、交換等作用。

[0042]

將上述步驟制備獲得的粉煤灰原料、活性炭原料和腐殖酸原料混合，具體來說按重量份稱取粉煤灰15份、活性炭1份，腐殖酸1份，將上述原料混合攪拌均勻備用，稱為組分a。

[0043]

本實施例的生物肥可以根據(jù)待改良土壤的肥力和作物種類選擇，本實施例具體選擇具有普適性的氮磷復(fù)合肥。

[0044]

本實施例復(fù)合營養(yǎng)元素根據(jù)土壤成分分析和種植農(nóng)作物種類的需要適當(dāng)添加，含有的復(fù)合營養(yǎng)元素種類包括鎂、銅、硒、鐵、錳、鋅、硼七種，以上各元素的摻雜重量比例為1∶ 0.5∶0.1∶1∶0.7∶1∶0.5。

[0045]

本實施例選擇的生物質(zhì)為水稻和玉米秸稈，首先將其粉碎，過40目篩，通入高溫蒸汽加熱30mim后，冷卻備用。

[0046]

本實施例采用的原生土選擇高產(chǎn)肥沃的稻田熟土，經(jīng)過初步粗篩，去除石塊、根莖等雜質(zhì)后備用。

[0047]

本實施例的復(fù)合發(fā)酵菌組成為固氮菌、木質(zhì)素纖維素酶、白腐菌、黑曲霉，比例為1∶ 1∶1∶1。發(fā)酵時將20份生物質(zhì)粉末鋪設(shè)成5cm厚薄層，噴灑復(fù)合發(fā)酵菌劑，繼續(xù)鋪設(shè)生物質(zhì)粉末，然后噴灑復(fù)合發(fā)酵菌劑，依次重復(fù)進(jìn)行，直至所有生物質(zhì)粉末堆疊放置完畢，靜止24h后，反復(fù)翻層30min將20份生物質(zhì)和2份復(fù)合發(fā)酵菌混合均勻，然后依次加入污泥 20份、剩余腐殖酸2份、生物肥15份、原生土25份，每加入一種組分需反復(fù)混合攪拌20min，混合均勻

后，發(fā)酵72h后備用，獲得組分b。

[0048]

將組分a和組分b與2份復(fù)合營養(yǎng)元素在容器中混合均勻，并施加磁場強度為0.4t的磁場進(jìn)行強磁處理10min，然后進(jìn)行干燥和造粒，即可獲得實施例1的粉煤灰土壤改良劑。

[0049]

(二)土壤改良劑在作物種植中的應(yīng)用試驗

[0050]

將實施例1的土壤改良劑用于低產(chǎn)稻田土中，具體用量為每100kg土中施加土壤改良劑 1kg。

[0051]

試驗采用桶栽種植的方法模擬大田水稻生長狀況，整個試驗過程在防雨篷內(nèi)進(jìn)行。試驗桶共15個，均為內(nèi)徑60cm，高70cm的pvc桶。試驗桶底部填入10cm的沙石濾層，再將摻雜了土壤改良劑的土壤進(jìn)行分層填制，試驗桶上部留5cm距離作保留水層，各試驗桶外部裹一層土工布用作隔熱處理，并在試驗桶四周繞一圈塑料水管以保證試驗桶內(nèi)土溫不會有過大的變化。

[0052]

水稻采用節(jié)水灌溉的灌溉模式，在水稻移栽后至返青期，試驗桶中始終保持2.5～5.0cm 的薄水層，此后水稻的其他生育階段除了生產(chǎn)性要求(例如，施肥、打藥、除草等)外，試驗桶內(nèi)不建立灌溉水層，試驗施肥與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施肥習(xí)慣相同，采用的傳統(tǒng)化肥(尿素和復(fù)合肥)。其他各項桶栽農(nóng)藝措施同大田。

[0053]

水稻收割后進(jìn)行取樣測產(chǎn)，取2-3穴以調(diào)查穗粒數(shù)、結(jié)實率，并測量千粒重。測定水稻的理論產(chǎn)量和樣方產(chǎn)量。產(chǎn)量：根據(jù)試驗桶內(nèi)的穴數(shù)，計算每平方米穴數(shù)；計算每穴的穗數(shù)，推算每畝有效的穗數(shù)。理論產(chǎn)量計算公式：理論產(chǎn)量(kg/hm2)＝15

×

有效的穗數(shù)(穗/畝)

×

每穗實粒數(shù)(粒/穗)

×

千粒重(g)

×

10-6

，樣方產(chǎn)量按照各試驗桶單打單收，分別裝袋，做好標(biāo)簽，曬干后測定重量。對照組設(shè)置兩組分為d1、d2，試驗裝置和方法與上述試驗相同，桶內(nèi)填充土壤分別為低產(chǎn)稻田土(可選銹水田、冷浸田、爛泥田中的任一種土壤)和肥沃的高產(chǎn)稻田肥土(與制備改良劑時摻雜的熟土相同)。

[0054]

實施例1還針對施加土壤改良劑后的土壤肥力進(jìn)行了的測定，具體測定方式為：水稻移栽前、分蘗期、乳熟期和水稻收割后各采集一次土樣，每次利用土鉆從每個試驗桶內(nèi)隨機采集兩鉆土樣(0-20cm)，并將這兩鉆土樣充分混合待測。將土樣被儲存在-4℃以下，在限定時間內(nèi)用于測定部分土壤物化指標(biāo)。其中土壤理化指標(biāo)為土壤含水率(烘干法)、土壤水穩(wěn)性團聚體(濕篩法)、土壤有效磷(碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法)、土壤速效鉀(乙酸銨

??

火焰光度計法)。

[0055]

實施例2：

[0056]

實施例2的改良劑制備方法和作物種植的應(yīng)用試驗與實施例1相同，實施例2改良劑的組成為：粉煤灰20份，污泥25份，活性炭2份，生物肥25份，復(fù)合營養(yǎng)元素1份，腐殖酸3份，生物質(zhì)30份、復(fù)合發(fā)酵菌3份、原生土35份，所述粉煤灰鈣含量(以cao計)＞20％，粉煤灰平均粒徑5μm，孔隙度85％。

[0057]

實施例3：

[0058]

實施例3的改良劑制備方法和作物種植的應(yīng)用試驗與實施例1相同，實施例3改良劑的組成為：粉煤灰30份，污泥20份，活性炭3份，生物肥20份，復(fù)合營養(yǎng)元素3份，腐殖酸3份，生物質(zhì)35份、復(fù)合發(fā)酵菌6份、原生土35份，所述粉煤灰鈣含量(以cao計)＞15％，粉煤灰平均粒徑10μm，孔隙度75％。

[0059]

實施例4：

[0060]

實施例4土壤改良劑的組成與實施例1相同，僅在制備方法上存在區(qū)別，實施例4省略了實施例1改良劑最后的強磁處理步驟。其余方法和步驟與實施例1相同。

[0061]

實施例5：

[0062]

實施例5土壤改良劑的組成與實施例1相同，在制備方法上存在區(qū)別，實施例5延長了粉煤灰的磁化處理時間至15min，省略了實施例1改良劑最后的強磁處理步驟。其余方法和步驟與實施例1相同。

[0063]

實施例6：

[0064]

實施例6的土壤改良劑的組成和配比與實施例1相同，但腐殖酸的投加方式不同，實施例6在制備組分a時不投加腐殖酸，腐殖酸的投加不分步使用，而是全部用于組分b的制備。

[0065]

實施例7：

[0066]

實施例7的土壤改良劑的組成和配比與實施例1相同，但腐殖酸的投加方式不同，實施例6將腐殖酸全部用于制備組分a，組分b的制備過程不使用腐殖酸。

[0067]

測量并計算上述實施例1-3，對照組d1、d2，實施例4-7的理論產(chǎn)量和樣方產(chǎn)量，試驗結(jié)果見表2。

[0068]

表2水稻種植的理論產(chǎn)量

[0069][0070]

從表2數(shù)據(jù)可以看出，施加本發(fā)明改良劑的低產(chǎn)稻田土(實施例1-7)相比于未施加改良劑的低產(chǎn)稻田土(d1)可以增產(chǎn)13.0％-20.7％，理論產(chǎn)量接近甚至超過了高產(chǎn)稻田土(d2)，從上述實施效果可以看出，改良劑能大大提高作物產(chǎn)量。

[0071]

進(jìn)一步的可以看出，本發(fā)明土壤改良劑的最后的強磁處理對改良劑的肥力也產(chǎn)生了顯著的影響，實施例1相比于實施例4和5的理論產(chǎn)量提高了5.95％、5.51％，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)雖然粉煤灰經(jīng)過磁化處理后吸附性能會改善，但磁化時間和磁化強度的進(jìn)一步增加并不會對吸附性能有更大的提高，從實施例4與實施例5的結(jié)果看，延長粉煤灰磁化處理時間導(dǎo)致的作物產(chǎn)量提高程度有限，實施例5僅比實施例4提高了23kg，發(fā)明人認(rèn)為最后的磁化處理可能對改良劑組分的表面活性產(chǎn)生了顯著影響，粉煤灰與本發(fā)明中改良劑組分活性炭、腐殖酸以及生物質(zhì)發(fā)酵后的產(chǎn)物混合后再經(jīng)過進(jìn)一步磁化處理會顯著改善改良劑的理化性能，進(jìn)一步影響了組分表面之間多種官能團之間的絡(luò)合、吸附和鍵合，提高了組分的活性，對改良劑產(chǎn)生了更深的影響，在應(yīng)用于土壤改良時會顯著提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。雖然發(fā)明人對其作用的機理并不完全清楚，但試驗結(jié)果表明了強磁處理顯著提升了作物的產(chǎn)量。

[0072]

除此之外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)腐殖酸投加方式對作物的產(chǎn)量也有較大影響，從試驗結(jié)果看，實施例1、實施例6和7，腐殖酸總用量相同，但腐殖酸的投加方式不同，實施例1比實施例6和7的作物產(chǎn)量高出了3.68％、4.48％，而且應(yīng)用于組分b的制備時帶來的提升更好，這可能于生物質(zhì)發(fā)酵過程腐殖酸對生物質(zhì)發(fā)酵帶來的影響更明顯有關(guān)。

[0073]

對于施加改良劑后土壤的理化指標(biāo)和生物指標(biāo)，參見表3。從表3的土壤含水率變

化來看，實施例1-7施加改良劑的土壤與d1的土壤在水稻移栽前含水率并無太大差別，實施例1施加改良劑的土壤含水率高于實施例4-7，說明改良劑強磁處理步驟和腐殖酸分步投加對土壤持水性能存在影響。實施例1-7與d1在分蘗期、乳熟期、收割后的土壤含水率差距逐漸增大，這說明施加本發(fā)明的改良劑增加了土壤保水性能和持續(xù)時間，實施例1與實施例 4-7相比土壤含水率保持在更高的水平，這也說明實施例1中的強磁處理步驟和腐殖酸分步投加步驟可以使土壤含水率處于較高的水平，改善了土壤的保水性能。

[0074]

從表4的結(jié)果可以看出，土壤水穩(wěn)性團聚體含量隨著土壤粒徑的減小而增加，且團聚體含量的分布以土壤水穩(wěn)性微團聚體為主(《0.25mm)，施加改良劑的土壤微團聚體含量明顯高于d1，與d2相當(dāng)，土壤團聚體是土壤物理結(jié)構(gòu)的基本單位，其含量主要用于表示土壤的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分的循環(huán)與運移以及土壤的抗蝕能力等，而粉煤灰改良劑對土壤水穩(wěn)性團聚體的分布狀況及其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有明顯的調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而有助于提高土壤的抗蝕能力?？赡苁欠勖夯腋牧紕┲胸S富的微生物含量，增加了土壤中微生物的數(shù)量和活性，進(jìn)而促使土壤中有機質(zhì)的分解，對土壤微團聚體的相對含量產(chǎn)生增加的效果。

[0075]

從表5的試驗結(jié)果看，土壤有效磷在水稻種植的不同時期表現(xiàn)出先降后增再降的特征，這與水稻生長周期內(nèi)肥料的使用相關(guān)，但在施肥情況相同的條件下，實施例1-7中土壤有效磷含量均顯著高于d1，實施例1的中有效磷在各個階段的含量也均高于實施例4-7。

[0076]

從表6的試驗結(jié)果看，水稻在移栽前和收割后及其不同生育階段，土壤中速效鉀含量隨著水稻的生長階段，呈現(xiàn)為先增后減的變化趨勢，施加本發(fā)明改良劑的土壤和未施加改良劑的土壤相比有效鉀含量在各個階段均存在明顯的差異，對改良劑進(jìn)行強磁處理和分步添加腐殖酸均可以提高土壤中速效鉀的含量。

[0077]

從上述試驗結(jié)果和土壤理化性能來看，經(jīng)過本發(fā)明改良劑改良后的低產(chǎn)稻田土顯著提高了作物種植的產(chǎn)量和收益，土壤的理化指標(biāo)也有了顯著改善，本發(fā)明的改良劑可以明顯提高土壤含水率、土壤有效磷和速效鉀的含量，調(diào)節(jié)土壤水穩(wěn)性團聚體的分布結(jié)構(gòu)，改善土壤的通氣度、田間持水保水能力、基本物理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等，改良劑中的有益微生物菌落催化土壤中的生化反應(yīng)，導(dǎo)致土壤孔隙度和通氣度的增加，進(jìn)而改善了土壤理化性能，提高土壤肥力。

[0078]

本發(fā)明的土壤改良劑除用于上述實施例的土質(zhì)改良外，還可用于污染土壤的修復(fù)，采礦區(qū)復(fù)墾復(fù)耕等領(lǐng)域，上述實施例僅用于說明本發(fā)明的土壤改良劑，并不對其使用范圍進(jìn)行限制。

[0079]

表3土壤含水率指標(biāo)

[0080][0081]

表4土壤水穩(wěn)性團聚體相對含量的分布

[0082][0083]

表5土壤有效磷成分

[0084][0085]

表6土壤速效鉀成分

[0086]技術(shù)特征：

1.一種粉煤灰土壤改良劑，包括以下組分：粉煤灰、污泥、活性炭、生物肥、復(fù)合營養(yǎng)元素、腐殖酸、生物質(zhì)、復(fù)合發(fā)酵菌、原生土，其中各組分的質(zhì)量份數(shù)為：粉煤灰2-15份，污泥20-45份，活性炭1-6份，生物肥15-20份，復(fù)合營養(yǎng)元素1-2份，腐殖酸2-5份，生物質(zhì)15-30份、復(fù)合發(fā)酵菌5-15份、原生土25-30份。2.如權(quán)利要求1所述的土壤改良劑，其中粉煤灰可選擇高鈣粉煤灰，鈣含量(以cao計)＞6％，優(yōu)選＞10％，粉煤灰平均粒徑＜12μm，孔隙度＞70％。3.如權(quán)利要求1所述的土壤改良劑，所述污泥可選擇富含有機質(zhì)的污泥，含水率＜50％。4.如權(quán)利要求1所述的土壤改良劑，所述活性炭選擇粉末活性炭，目數(shù)＞200目。5.如權(quán)利要求1所述的土壤改良劑，所述生物肥選擇商品肥料，包括但不限于氮肥、磷肥、鉀肥等一種或多種肥料，或者商品化的生態(tài)復(fù)合肥，可根據(jù)待改良土壤的肥力適當(dāng)添加和選擇。6.如權(quán)利要求1所述的土壤改良劑，所述復(fù)合營養(yǎng)元素根據(jù)土壤成分分析和種植農(nóng)作物種類的需要適當(dāng)添加，包括但不限于氮、磷、鉀、鈣、鎂、銅、硒、鐵等植物生長所需的營養(yǎng)元素和微量元素。7.如權(quán)利要求1所述的土壤改良劑，所述生物質(zhì)為農(nóng)作物秸稈，包括但不限于玉米、小麥、水稻、豆類、薯類等農(nóng)作物的秸稈、莖、葉等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄殘余物。8.如權(quán)利要求1所述的土壤改良劑，所述復(fù)合發(fā)酵菌包括纖維素分解菌、固氮菌、木質(zhì)素纖維素酶、白腐菌、黑曲霉、米曲霉、放線菌等成分中的一種或多種。9.如權(quán)利要求1-8任一項所述土壤改良劑的制備方法，包括以下步驟：(1)按重量份稱取粉煤灰2-15份、活性炭1-6份，腐殖酸0-3份，混合均勻備用。(2)按重量份稱取粉碎好的生物質(zhì)15-30份，采用蒸汽高溫加熱30min，冷卻后與復(fù)合發(fā)酵菌5-15份混合均勻，反復(fù)翻層30min，然后依次加入污泥20-45份、腐殖酸0-2份、生物肥15-20份、原生土25-30份，每加入一種組分需反復(fù)混合攪拌10-20min，混合均勻后，發(fā)酵72h后備用。(3)將步驟(1)、(2)制備獲得的原料與復(fù)合營養(yǎng)元素混合均勻，混合結(jié)束后經(jīng)干燥、造粒即可獲得所述粉煤灰土壤改良劑。10.如權(quán)利要求9所述制備方法，其中所述步驟(3)混合過程中施加磁場強度為0.4～0.8t的磁場進(jìn)行強磁處理。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供一種粉煤灰土壤改良劑，包括組分如下：粉煤灰、污泥、活性炭、生物肥、復(fù)合營養(yǎng)元素、腐殖酸、生物質(zhì)、復(fù)合發(fā)酵菌、原生土，其中各組分的質(zhì)量份數(shù)為：粉煤灰2-15份，污泥20-45份，活性炭1-6份，生物肥15-20份，復(fù)合營養(yǎng)元素1-2份，腐殖酸2-5份，生物質(zhì)15-30份、復(fù)合發(fā)酵菌5-15份、原生土25-30份，所述粉煤灰可選擇高鈣粉煤灰，鈣含量(以CaO計)＞6％，優(yōu)選＞10％，粉煤灰平均粒徑＜12μm，孔隙度＞70％。本發(fā)明的土壤改良劑可以用于土壤改良，復(fù)耕復(fù)墾等領(lǐng)域，施加土壤改良劑后可以獲得性能優(yōu)良的土壤土質(zhì)，提高經(jīng)濟和社會價值。提高經(jīng)濟和社會價值。

技術(shù)研發(fā)人員：段建宏 楊勝利 張杰 戴夢娜 楊曉鈴

受保護的技術(shù)使用者：寧夏宏德環(huán)境科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.02.28

技術(shù)公布日：2022/6/1