一种缓释型白浆土改良剂及其制备方法

本发明属于土壤改良剂，具体涉及一种缓释型白浆土改良剂及其制备方法。

背景技术：

1、白浆土是我国东北地区分布广泛的耕地土壤之一，主要分布在黑龙江省和吉林省东部。白浆土中的白浆层具有容重高、硬度大、透水透气及持水性差等特点，被列为旱田当中典型的低产田，同时该土壤极差的渗透性也容易造成水土流失。白浆土的性状已对土壤数量和质量构成影响。

2、白浆土是一种特殊的土壤类型，具有腐殖质层薄、养分贫乏、水分物理性质不良、持水量小、容易旱涝、土壤淀浆板结、下层粘重等特点。土壤改良剂在对白浆土进行改良时会遇到以下问题：（1）深度改良：白浆土的白浆层和粘化淀积层较深，改良剂可能难以深入渗透，仅在表面施加可能无法达到深层改良的效果。（2）持续有效性：改良剂在土壤中的持久性和有效性是一个问题，特别是在多雨或灌溉频繁的地区，改良剂可能被迅速淋洗或分解。（3）环境影响：部分改良剂可能含有化学成分，不当使用可能对地下水、周边生态系统和生物多样性造成负面影响。（4）土壤ph值调节：白浆土可能呈现偏酸或偏碱的ph值，需要准确的ph调节剂来创造适合作物生长的环境。

3、现有技术中土壤改良剂将生物质炭的原料，通过生物质炭的特殊结构降低白浆层的容重，提高白浆层的持水、透水和透气性，增加土壤微生物含量和保水保肥能力。但是上述土壤改良剂缓释效果差，持续有效性低，对作物增产效果不佳，同时储存稳定性差容易出现结块现象。

4、因此，亟需一种缓释型白浆土改良剂及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种缓释型白浆土改良剂及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种缓释型白浆土改良剂，包括以下重量份数的组分：12-17份生物炭、24-31份有机肥、8-13份硅藻土、0.4-0.8份微生物菌剂、5-7份粘结剂和15-20份水；

4、所述有机肥的制备方法为：

5、（1）将质量比（1.5-1.9）：1：（0.2-0.4）的猪粪、稻壳和青饲料混合，得到混合物料；

6、（2）将质量比（1-2）：100的混合物料和发酵菌混合均匀，在常温下好氧发酵18-20h，制得发酵物；

7、（3）将发酵物堆垛发酵，发酵温度达到60-65℃后保持16-18h，翻堆再发酵，60-65℃后保持12-14h，翻堆再发酵，60-65℃后保持8-10h，制得有机肥。

8、进一步地，发酵菌包括质量比（1.5-1.9）：1：（0.2-0.4）的地衣芽孢杆菌、马克思克鲁维酵母和黑曲霉。

9、目前有机肥的制备方法大都使用单一菌种进行发酵，有机质含量低，植物对营养元素吸收性较差。本发明使用特定种类和配比的发酵菌对有机肥原料进行发酵，改善了有机肥中有机质含量，植物吸收性更好，提高了土壤有机质含量。地衣芽孢杆菌、马克思克鲁维酵母和黑曲霉可以产生协同作用，将有机物分解为简单的小分子，更容易被土壤吸收和利用。本发明的三种菌发酵产生的微生物和丰富的代谢产物可以激活白浆土中的其他有益微生物，形成一个健康的土壤微生物群落，促进土壤生态系统的平衡。

10、进一步地，所述微生物菌剂的制备方法为：向菌剂培养基中接种混合菌种，混合菌种包括质量比（0.5-0.7）：（1.3-1.5）：1的拟康氏木霉、哈茨木霉和矮小假丝酵母，35-37℃培养5-7天后，得到微生物菌剂。

11、进一步地，混合菌种的接种量占菌剂培养基的1-2%。

12、本发明通过添加微生物菌剂，可以和有机肥中的微生物产生协同作用，共同改善白浆土的ph。同时拟康氏木霉、哈茨木霉和矮小假丝酵母在生长过程中均会分泌胞多种具有一定生理功能的活性物质，在改善土壤理化性质，促进植物根系的生长，调节根际土壤微生物菌群结构多方面，可以起到互补和增强作用。

13、进一步地，所述菌剂培养基包括以下质量分数的组分：牛肉膏0.5份、蛋白胨1.2份、氯化钠0.4份、琼脂1.3份、水100份，调节ph为7.0-7.5。

14、进一步地，粘结剂选用可溶性淀粉、羟乙基淀粉、酯化淀粉、β-环糊精中的一种或多种。

15、进一步地，粘结剂为质量比（1.6-1.8）：1：（0.2-0.5）的改性淀粉、羟乙基淀粉和β-环糊精混合。

16、羟乙基淀粉，购自湖北鑫宇宏生物医药技术有限公司。

17、进一步地，所述改性淀粉的制备方法为：

18、（1）将6-8质量份氢氧化钠与300质量份水混合均匀，加入到60-65质量份淀粉中，25-30℃搅拌30-40min，然后加入21-23质量份环氧烷烃，升温至52-55℃反应3-5h，得到醚化淀粉；

19、（2）向醚化淀粉中加入1.3-1.7质量份过氧化苯甲酰，搅拌均匀后，加入混合单体6-8质量份，升温至73-76℃反应2-3h，抽真空蒸馏1-2小时，得到交联淀粉；

20、（3）向交联淀粉中加入不超过4质量份含氢硅油及1.2-1.5质量份氯铂酸，温度在72-75℃，反应2-3小时，抽真空蒸馏1-2小时，冷却，得到改性淀粉。

21、进一步地，环氧烷烃为质量比（1.3-1.6）：1：（0.2-0.5）的环氧乙烷、环氧丙烷和2,3-环氧丁烷混合。

22、进一步地，含氢硅油的含氢值是0.15-0.2wt％。

23、进一步地，含氢硅油的含氢值是0.18wt％。购自安徽明怡硅业有限公司，型号：my203甲基低含氢硅油。

24、进一步地，混合单体为质量比（1.3-1.5）：1：（0.2-0.4）的丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯复配。

25、本发明试图使用市售的缓释材料用于改善土壤改良剂的缓释性能，但是效果并不理想，可能是发酵有机肥料和微生物菌剂中含有大量的微生物，这些微生物可能继续在土壤中活跃，加速了肥料中营养物质的分解和释放，从而减少了缓释效果。市售淀粉在土壤水分和微生物的作用下迅速降解，丧失缓释功能。本发明将特定配比的改性淀粉、羟乙基淀粉和β-环糊精混合作为粘结剂可以改善白浆土改良剂的缓释效果，提高作物的产量。通过环氧烷烃与淀粉的醚化反应，引入了更多的羟基和醚键，这增加了淀粉分子的极性和亲水性，同时也提高了其与土壤颗粒的结合能力，从而增强了缓释效果，使用过氧化苯甲酰引发丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯混合单体与醚化淀粉的交联反应，形成了三维网络结构，这种结构可以更好地控制肥料中营养物质的释放速率，避免一次性释放导致的养分流失。最后有机硅改性，可以引入疏水性的硅氧烷基团，改善淀粉的水稳定性，同时增强其在土壤中的耐久性和缓释性能。羟乙基淀粉和β-环糊精的添加，与改性淀粉一起构成了一个复配体系，它们之间可能产生协同效应，羟乙基淀粉可以增加粘结剂的粘性，而β-环糊精可以通过分子包合的方式进一步控制营养物质的释放。同时可以改善白浆土改良剂的储存稳定性。

26、本发明还提供了一种缓释型白浆土改良剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：在固体混料设备中加入各原料组分，缓释型白浆土改良剂开启搅拌将物料混合均匀，然后挤压造粒，通过流化床整粒并烘干，控制物料水分含量不超过4wt%，得到缓释型白浆土改良剂。

27、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

28、1、本发明制备的缓释型白浆土改良剂可以改善白浆土改良剂的有机质含量、调节白浆土ph，促进作物的生长和提高产量，同时改良剂具有较高的稳定性。

29、2、本发明使用特定种类和配比的发酵菌对有机肥原料进行发酵，改善了有机肥中有机质含量，植物吸收性更好，提高了土壤有机质含量。

30、3、本发明通过添加微生物菌剂，可以和有机肥中的微生物产生协同作用，共同改善白浆土的ph。同时拟康氏木霉、哈茨木霉和矮小假丝酵母在改善土壤理化性质，促进植物根系的生长，调节根际土壤微生物菌群结构多方面，可以起到互补和增强作用。

31、4、本发明将特定配比的改性淀粉、羟乙基淀粉和β-环糊精混合作为粘结剂可以改善白浆土改良剂的缓释效果，提高作物的产量。

技术特征：

1.一种缓释型白浆土改良剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：12-17份生物炭、24-31份有机肥、8-13份硅藻土、0.4-0.8份微生物菌剂、5-7份粘结剂和15-20份水；

2.根据权利要求1所述的缓释型白浆土改良剂，其特征在于，发酵菌包括质量比（1.5-1.9）：1：（0.2-0.4）的地衣芽孢杆菌、马克思克鲁维酵母和黑曲霉。

3.根据权利要求1所述的缓释型白浆土改良剂，其特征在于，所述微生物菌剂的制备方法为：向菌剂培养基中接种混合菌种，混合菌种包括质量比（0.5-0.7）：（1.3-1.5）：1的拟康氏木霉、哈茨木霉和矮小假丝酵母，35-37℃培养5-7天后，得到微生物菌剂。

4.根据权利要求1所述的缓释型白浆土改良剂，其特征在于，粘结剂选用可溶性淀粉、羟乙基淀粉、酯化淀粉、β-环糊精中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的缓释型白浆土改良剂，其特征在于，粘结剂为质量比（1.6-1.8）：1：（0.2-0.5）的改性淀粉、羟乙基淀粉和β-环糊精混合。

6.根据权利要求5所述的缓释型白浆土改良剂，其特征在于，所述改性淀粉的制备方法为：

7.根据权利要求6所述的缓释型白浆土改良剂，其特征在于，环氧烷烃为质量比（1.3-1.6）：1：（0.2-0.5）的环氧乙烷、环氧丙烷和2,3-环氧丁烷混合。

8.根据权利要求6所述的缓释型白浆土改良剂，其特征在于，含氢硅油的含氢值是0.15-0.2wt％。

9.根据权利要求6所述的缓释型白浆土改良剂，其特征在于，混合单体为质量比（1.3-1.5）：1：（0.2-0.4）的丙烯酸、丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯复配。

10.一种权利要求1-9任意一项所述的缓释型白浆土改良剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：在固体混料设备中加入各原料组分，缓释型白浆土改良剂开启搅拌将物料混合均匀，然后挤压造粒，通过流化床整粒并烘干，控制物料水分含量不超过4wt%，得到缓释型白浆土改良剂。

技术总结
本发明属于土壤改良剂技术领域，具体涉及一种缓释型白浆土改良剂及其制备方法。所述缓释型白浆土改良剂包括以下重量份数的组分：12‑17份生物炭、24‑31份有机肥、8‑13份硅藻土、0.4‑0.8份微生物菌剂、5‑7份粘结剂和15‑20份水，所述微生物菌剂的制备方法为：向菌剂培养基中接种混合菌种，混合菌种包括质量比（0.5‑0.7）：（1.3‑1.5）：1的拟康氏木霉、哈茨木霉和矮小假丝酵母，35‑37℃培养5‑7天后，得到微生物菌剂。本发明制备的缓释型白浆土改良剂可以改善白浆土改良剂的有机质含量、调节白浆土pH，促进作物的生长和提高产量，同时改良剂具有较高的稳定性。

技术研发人员：王玲莉,魏占波,石元亮,张蕾,石淏心
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳应用生态研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23