土壤水分生态有效性的调控方法

摘要

本发明提供一种土壤水分生态有效性的调控方法，其操作步骤包括制备菌肥基料及细菌纤维素，将二者混合制成水分生态有效性菌肥基料，再将水分生态有效性菌肥基料配制成水分生态有效性菌肥浆液并喷射于土壤表面，然后喷射保护浆液，经5～7天后翻耕，重复一次喷射水分生态有效性菌肥浆液和保护浆液的操作，经5～7天后翻耕、平整土地后即可。本发明对土壤水分特性的调控效果十分显著，可高效机械化实施，综合成本较低，操作简便，易于大面积实施与推广。主要用于改良土壤的水分特性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤调控方法，特别是涉及一种土壤水分生态有效性的调控方法。

背景技术

水是农业、林业和生态建设的基本资源，但由于我国水资源短缺，提倡节水保水，并高效利用水已成为其生产建设与发展的一重要技术内容。通过对土壤水分特性进行调控，增大其入渗性能，提高饱和吸水量，延长释水时间，是实现水资源高效利用，达到节水保水目的的重要技术途径。目前，关于土壤水分调控主要以简单的农艺水分保墒(如薄膜或秸秆覆盖等)、高分子保水材料改良(如添加高吸水树脂、甲壳素类物质等)、无机矿物材料改良(如沸石、蛭石、膨润土等)、工程防渗处理(如铺设防水材料等)等措施为主。中国专利审定号CN 1016353B公开了一种提高土壤持水能力的方法，其特征在于将土壤与一种2-30％(重量)的混合物混合，该混合物包括：(a)一种A型和/或X型金黄沸石，该金黄沸石的SiO₂含量为37-60％(重量)、MgO含量为0.1-15％、Fe₂O₃含量为0.1-2.5％(重量)，并含有10-25％(重量)的Al₂O₃、25-35％(重量)的Na₂O和/或K₂O和/CaO和/或(NH4)₂O，以及(b)一种选自蛭石、粘土、含有氮和/或磷和/或钾的肥料及痕量元素的添加剂，其金黄沸石/添加剂比例为1/10至10/1。其特点是应用了含有沥滤石棉基质的金黄沸石，该种沸石与天然沸石相比较，由于对水和水溶性有机和无机分子的持留能力强，阳离子交换能力强，且具有宽而规则的通道和孔室网络，因此，其改良土壤结构和防止土壤退化的性能异常良好。但是，本专利的基本思想仍是采用传统的无机矿物材料，并且制取金黄沸石原料种类繁多，程序较为复杂，获取的改良产品成本高，作为一种方法并不符合技术推广的要求与标准。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种综合了高分子保水材料、无机矿物材料及特殊功能菌剂的作用，改善土壤物理结构，降低水分渗透率，增大库水容量及提高持水能力的土壤水分生态有效性调控方法。

本发明土壤水分生态有效性的调控方法，其操作步骤包括：

1)物料按重量份计是有机肥料发酵剂∶食用菌渣∶腐殖酸＝1∶600～800∶15～30，拌合均匀后得菌肥基料。

2)将木醋杆菌种子液按重量百分数8～10％的接种量接入发酵培养基中，并在机械搅拌发酵罐中培养5～7天，保持温度28～30℃，机械搅拌转速200～500r/min，通气量0.25～1.0L/min，得细菌纤维素。

3)将步骤1)制备的菌肥基料与步骤2)制备的细菌纤维素按重量份1∶0.005～0.02的配合比例拌合均匀，得水分生态有效性菌肥基料。

4)依次向液压喷播机中添加重量份为500～1000份的水分生态有效性菌肥基料，15～50份膨胀蛭石，30～60份粉煤灰，10～30份高吸水性树脂，3000～5000份水，充分拌合制备成水分生态有效菌肥浆液，并均匀喷射于土壤表面，喷射厚度≤5mm。

5)依次向液压喷播机中添加重量份为10～30份的聚丙烯酰胺，2～8份钠基膨润土，30～80份麻纤维，250～500水，充分拌合制备成保护浆液，并均匀喷射于步骤4)处理后土壤表面，喷射厚度≤3mm。

6)待步骤5)实施5～7天后，进行机械翻耕，再重复步骤4)和步骤5)。

7)待步骤6)5～7天后，进行机械均匀翻耕并平整土地即可。

其中，步骤1)中的有机肥料发酵剂为市售产品；食用菌渣为平菇、香菇、木耳等常见食用菌生产的菌渣废料，干燥粉碎后过8目筛；腐植酸是一种天然有机质，为市售产品；步骤2)中的木醋杆菌种子液(Acetobacter xylinum)是木醋杆菌经常规斜面培养及种子基培养得到。木醋杆菌为中科院微生物研究所保藏及商业提供；步骤2)中的发酵培养基其组分按g/L计是葡萄糖20、蛋白胨10、酵母粉5、磷酸二氢钠2.7、柠檬酸1.2、硫酸镁0.25，pH为6.0，并蒸气灭菌15min；步骤4)和步骤5)中的膨胀蛭石吸水倍率≥10倍，粉煤灰细度≤0.1mm，高吸水性树脂吸水倍率≥300倍、聚丙烯酰胺分子量600-800万，钠基膨润土细度过200目筛，麻纤维细度≤0.2mm、长度≤8mm。以上均为市售产品。

本发明土壤水分生态有效性调控方法的优点在于其一，使用食用菌渣可增加土壤营养含量，改善土壤物理结构，增大土壤水分吸水能力与库水容量，其残留的菌丝体起到活化土壤的作用。其二，应用细菌纤维素，由于其内部有很多孔道，具有极强持水性和透水透气性，能吸收60-700倍水分，并保持较长时间的高湿强度，因此，对土壤的水分特性的调控作用十分显著。其三，高吸水树脂、膨胀蛭石、粉煤灰三种物质均具有高效吸水、保水功能，不仅能增大土壤的库水容量，提高吸水倍率，而且能有效延长土壤释水时间，使其供水能力提升，供水周期加长。其四，喷射保护浆液一方面保护下层水分生态有效性菌肥浆液避免降雨冲蚀，另一方面由于自身具有一定的透气率，可为下层水分生态有效性菌肥浆液中的微生物活动提供氧气，同时起到一定保温作用，促使其在自然田间快速发酵，在增加土壤养分同时又可对细菌纤维素、高吸水树脂、膨胀蛭石、粉煤灰等的水分调控功能起增强效应。总之，本发明集高分子保水材料、有机质材料及无机矿物材料的水分调控功能于一体，对土壤水分特性的调控效果十分显著，且高效机械化实施，综合成本较低，操作简便，易于大面积实施与推广。主要用于改良土壤的水分特性。

具体实施方式：

实施例1

(一)实施步骤

1)物料按重量份计是有机肥料发酵剂∶食用菌渣∶腐殖酸＝1∶600∶15，拌合均匀得菌肥基料。

2)将木醋杆菌种子液按重量百分数8％的接种量接种入发酵培养基中，并在机械搅拌发酵罐中培养5天，保持温30℃，机械搅拌转速350r/min，通气量0.25L/min，得细菌纤维素。

3)将步骤1)制备的菌肥基料与步骤2)制备的细菌纤维素按重量份1∶0.005的配合比例拌合均匀，得水分生态有效性菌肥基料。

4)依次向液压喷播机中添加重量份为1000份的水分生态有效性菌肥基料，15份膨胀蛭石，60份粉煤灰，20份高吸水性树脂，5000份水，充分拌合，制备成水分生态有效性菌肥浆液，并均匀喷射于土壤表面，喷射厚度≤5mm。

5)依次向液压喷播机中添加重量份为20份的聚丙烯酰胺，2份钠基膨润土，50份麻纤维，350份水，充分拌合制备成保护浆液，并均匀喷射于步骤4)处理后的土壤表面，喷射厚度≤3mm。

6)待步骤5)实施5天后，进行机械翻耕，并重复步骤4)和步骤5)。

7)待步骤6)实施5天后，进行机械均匀翻耕并平整土地即可。

(二)实施效果

实施地四川省彭州市升平镇河滩种植地，土壤为砂壤土，实施面积为5亩。检测结果表明：本发明调控后的土壤与未调控土壤的水分生态有效性指标如表1所示。本发明方法使土壤容重明显降低，土壤孔隙率增加，并使饱和持水量增加17.05％，有效水含量相对提高54.3％，稳定入渗率相对降低34％，释水速率相对降低44.5％

表1本发明调控后的土壤与未调控土壤的水分生态有效性指标比较

实施例2

(一)实施步骤

1)物料按重量份计是有机肥料发酵剂∶食用菌渣∶腐殖酸＝1∶700∶20，拌合均匀得菌肥基料。

2)将木醋杆菌种子液按重量百分数9％的接种量接入醋酸菌发酵培养基中，并在机械搅拌发酵罐中培养6天，保持温度30℃，机械搅拌转速500r/min，通气量0.6L/min，得细菌纤维素。

3)将步骤1)制备的菌肥基料与步骤2)制备的细菌纤维素按重量份为1∶0.02的配合比例拌合均匀，得水分生态有效性菌肥基料。

4)依次向液压喷播机中添加重量份为500份的水分生态有效性菌肥基料，35份膨胀蛭石，45份粉煤灰，30份高吸水性树脂，3000份水，充分拌合制备成水分生态有效性菌肥浆液，并均匀喷射于土壤表面，喷射厚度≤5mm。

5)依次向液压喷播机中添加重量份为30份的聚丙烯酰胺，5份钠基膨润土，30份麻纤维，250水，充分拌合制备成保护浆液，并均匀喷射于步骤4)处理后的土壤表面，喷射厚度≤3mm。

6)待步骤5)实施6天后，进行机械翻耕，并重复步骤4)和步骤5)。

7)待步骤6)实施6天后，进行机械均匀翻耕并平整土地即可。

(二)实施效果

实施地重庆涪陵珍溪城市废弃地，土壤为砂土，实施面积2亩。检测结果表明：本发明调控后土壤与未调控土壤的水分生态有效性指标如表2。本发明方法使土壤容重明显降低，土壤孔隙率增加，并使饱和持水量增加17.39％，有效水含量相对提高49.34％，稳定入渗率相对降低34.67％，释水速率相对降低42.18％。

表2本发明调控后土壤与未调控土壤的水分生态有效性指标比较

实施例3

(一)实施步骤

1)物料按重量份计为有机肥料发酵剂∶食用菌渣∶腐殖酸＝1∶800∶30，拌合均匀后得菌肥基料。

2)将木醋杆菌种子液按重量百分数10％的接种量接入发酵培养基中，并在机械搅拌发酵罐中培养7天，保持温度28℃，机械搅拌转速200r/min，通气量1.0L/min，得细菌纤维素。

3)将步骤1)制备的菌肥基料与步骤2)制备的细菌纤维素按重量份1∶0.01的配合比例拌合均匀，得水分生态有效性菌肥基料。

4)依次向液压喷播机中添加重量份为800份的水分生态有效性菌肥基料，50份膨胀蛭石，30份粉煤灰，10份高吸水性树脂，4000份水，充分拌合制备成水分生态有效性菌肥浆液，并均匀喷射于土壤表面，喷射厚度≤5mm。

5)依次向液压喷播机中添加重量份为10份的聚丙烯酰胺，8份钠基膨润土，80份麻纤维，500份水，充分拌合制备成保护浆液，并均匀喷射于步骤4)处理后的土壤表面，喷射厚度≤3mm。

6)待步骤5)实施7天后，进行机械翻耕，并重复步骤4)和步骤5)。

7)待步骤6)实施7天后，进行机械均匀翻耕并平整土地即可。

(二)实施效果

实施地贵州从江至兴义高速公路边坡绿化示范项目，工程使用土壤为中黏土，实施面积1000m³(人工铺设厚度为30cm)。检测结果表明：本发明调控后土壤与未调控土壤的水分生态有效性指标如表3所示。本发明方法使土壤容重明显降低，土壤孔隙率增加，并使饱和持水量增加10.69％，有效水含量相对提高21.10％，稳定渗透率相对提高124.4％，释水速率相对提高3.25％

表3本发明调控后土壤与未调控土壤的水分生态有效性指标比较