一種土壤調理劑的制作方法
【專利摘要】本發明涉及土壤改良材料技術領域，具體而言，涉及一種土壤調理劑。該調理劑主要由以下組份制成：礦物質材料、活化劑A、微生物菌劑、用于為所述微生物菌劑提供營養的活化劑B、酶制劑；所述礦物質材料包括沸石、凹凸棒土、海泡石；所述活化劑A的主要成分為有機酸；所述微生物菌劑中含有的細菌菌株為枯草芽孢桿菌。
【專利說明】
一種土壤調理劑
技術領域
[0001] 本發明涉及土壤改良材料技術領域，具體而言，涉及一種土壤調理劑。
【背景技術】
[0002] 土壤調理劑(So i 1 Conditioner)具有改良土壤、治理荒漠、保水抗旱、增強農作物 抗病能力、提尚農作物廣量、改善農廣品品質、恢復農作物原生態等功能，同時還可提尚植 樹成活率和農產品產量，改善農林產品品質，恢復農林產品的天然風貌。
[0003] 目前我國的鹽堿土約占世界總量的十分之一，大約20%的灌溉農業用地受到鹽堿 化的影響，其中干旱半干旱鹽堿土就占54%，成為旱地農業中最大的環境問題。因此積極研 究、探索土壤鹽堿化的治理措施，提高土壤資源的有效利用，改善生態環境，促進農業可持 續發展已經得到社會的普遍重視。其中土壤調理劑的使用已經越來越頻繁。目前市面常見 的土壤調理劑主要有兩種：一種是利用化學物質對土壤進行鹽堿修復，其原理在于用化學 試劑與土壤中的化學物質反應，降低土壤中的鹽堿成分，比如脫硫石膏的使用；另一種是使 用微生物進行修復，主要是利用某些微生物的生理活動達到改變土壤中的鹽堿成分，進而 降低鹽堿量。比如某些微生物新陳代謝活動中能產生大量的有機酸，可以降低鹽堿土的pH 值。
[0004] 然而化學土壤調理劑見效快，短期效果較好，但成本高，而且化學試劑進入土壤后 不易去除，可能形成二次污染，潛在風險較大;而微生物調理劑作用時間長，效果緩慢，短期 經濟效益差，難以推廣。
[0005] 有鑒于此，特提出本發明。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種土壤調理劑，以解決上述問題。
[0007] 為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：
[0008] -種土壤調理劑，按重量份數計，主要由以下組份制成：
[0009] 礦物質材料、活化劑A、微生物菌劑、用于為所述微生物菌劑提供營養的活化劑B、 酶制劑；
[0010] 所述礦物質材料包括沸石、凹凸棒土、海泡石；
[0011] 所述活化劑A的主要成分為有機酸；
[0012] 所述微生物菌劑中含有的細菌菌株為枯草芽孢桿菌。
[0013] 優選的，所述枯草芽孢桿菌菌種購自中國微生物菌種保藏管理委員會農業微生物 中心，保藏編號為ACCC11025,屬名:Bacillus，種名加詞:subtil is。
[0014] 與目前常見的化學或微生物調理劑相比，本發明以礦物+微生物菌劑+酶制劑的方 式，在礦物中加入有機酸等活化劑，可有效吸附土壤中的鹽分，同時中和0?Γ，有效降低土壤 鹽堿性；后施入微生物-酶復合制劑，微生物代謝產生的衍生物能夠活化鹽堿土的難溶元 素，提高養分利用率，酶能促進土壤有機質的合成，加速土壤中氮磷元素的轉化，增加土壤 肥力;這樣可以解決單一化學制劑存在的二次污染問題，同時比單一微生物菌劑見效快，效 果好。
[0015] 本發明提供的土壤調理劑的施用方式可以為撒施、條施和穴施，施用方式根據不 同調理劑的使用量進行相應調整，鹽堿地建議一次性撒施，將調理劑均勻撒施在土壤表層、 翻耕土壤0cm~20cm，使調理劑與土壤混合均勾，每畝用量200~400公斤。
[0016] 優選的，如上所述的土壤調理劑，所述酶制劑的主要成分為等質量比的纖維素酶 和脲酶。
[0017] 纖維素酶(β-1，4_葡聚糖-4-葡聚糖水解酶)是降解纖維素生成葡萄糖的一組酶的 總稱，它不是單體酶，而是起協同作用的多組分酶系，是一種復合酶，主要由外切葡聚糖 酶、內切葡聚糖酶和葡萄糖苷酶等組成，還有很高活力的木聚糖酶。作用于纖維素以及 從纖維素衍生出來的產物。
[0018] 脲酶一種含鎳的寡聚酶，特異性地催化尿素水解釋放出氨和二氧化碳。
[0019] 本發明所用酶制劑購自北京沃比森科技有限公司。
[0020] 優選的，如上所述的土壤調理劑，所述凹凸棒土、海泡石、沸石的質量比為（0.8~ 1.2):(0.4~0.6):(0.8~1.2);
[0021]所述凹凸棒土、海泡石、沸石的粒徑為100~200目。
[0022]沸石也稱"泡沸石"，是沸石族礦物的總稱，包括一系列含水的鈣、鈉以及鋇、鉀的 鋁硅酸鹽礦物。因成分不同分為方沸石、鈣沸石等。其含水量與外界溫度及水蒸氣的壓力有 關，加熱時水分可徐徐逸出，但不破壞期限結晶構造，并形成不同大小的孔徑。一般呈淺色， 玻璃光澤，硬度3~5.5,比重2.0~2.4。沸石具有鋁硅酸鹽四面體網狀格架，其中有可作離 子交換的陽離子(如鈉離子)及不固定的水分子;有吸附作用。
[0023 ]凹凸棒土是指以凹凸棒石(at tapu 1 g i t e)為主要組分的一種粘土礦物。凹凸棒石 為一種晶質水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀結構特征，在其結構中存在晶格置換， 幫晶體中含有不定量的似+、0& 2+、？63+^13+，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀。凹凸棒石具 有獨特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質和較高的吸附脫色能力。凹凸棒土施入土 壤后能提高土壤肥力，增加作物產量，減少農田灌溉用水量。主要是由于凹凸棒土具有較好 的陽離子代換性、吸附性、保水性、黏結性等特點，可以改良土壤的物化性狀，改善土壤的水 熱條件。陽離子交換量是土壤保肥供肥的一個重要指標。凹凸棒土有較高的吸水率和較好 的黏結性，這些性能對協調土壤的水肥氣熱，提高土壤肥力具有良好的效果。同時，凹凸棒 土含有較高的礦質營養元素，可以增加土壤的肥力，提供微量元素。凹凸棒土還可以吸附土 壤中的有害元素，減輕土壤的污染。凹凸棒土能治理土壤板結，能讓作物增產，還能提升品 質。凹凸棒礦是非金屬粘土礦，含有微量的硒、磷、碘、硼等，這些微量元素雖少，但對作物的 生長有著非常巨大的作用，所以將凹凸棒和含有氮磷鉀這些大量元素的材料混合使用，效 果是最好的。
[0024]海泡石是一種纖維狀多孔富鎂質的硅酸鹽黏土礦物材料，比表面積大，孔隙率高， 具有高的吸附容量和離子交換能力，可以與土壤中的重金屬發生離子交換作用，固定土壤 中的重金屬，達到去除重金屬污染的目的。是作為土壤重金屬穩定劑的首選材料。
[0025]在本發明中，特定礦物質材料的配比的選擇一方面是從其各自的吸附性能及固有 土壤改善性能考慮，還是微生物生命活動的載體及生長繁殖的養分來源，另一方面則是通 過與活化劑A反應后使得合理配比的礦物質材料中所含有的硅、鈣、鎂、鋁、鐵等不易被作物 吸收養分及中微量元素釋放出來供作物生長吸收利用。
[0026]適當的礦物質材料有利于增強其吸附性，同時也可縮短其與活化劑A的反應時間。 [0027]優選的，活化劑A中的所述有機酸可選自甲酸、醋酸等一元羧酸或乙二酸、丁二酸、 戊二酸等二元羧酸，也可選自磺酸(-S03H)、亞磺酸(RS00H)、硫羧酸(RC0SH)等有機酸，最優 選的選自檸檬酸。
[0028]優選的，如上所述的土壤調理劑，所述活化劑A為質量比為1:(0.01~0.03)的檸檬 酸和氨基乙腈硫酸氫鹽的混合物。
[0029] 檸檬酸和氨基乙腈硫酸氫鹽可與礦物質材料進行反應，釋放出其中的礦質營養元 素及中微量元素。
[0030] 優選的，如上所述的土壤調理劑，所述活化劑B包括酵母浸提液、蛋白胨和氨基酸。 [0031]進一步優選的，如上所述的土壤調理劑，所述酵母浸提液、蛋白胨和氨基酸的質量 比為(0.8~1.2) :(1.8~2.2) :(0.8~1.2)。
[0032]優選的，如上所述的土壤調理劑，所述微生物菌劑為固體粉劑，且在該固體粉劑 中，枯草芽孢桿菌的芽孢數為1 X lO^WCFU/ml。
[0033]優選的，如上所述的土壤調理劑，所述礦物質材料與所述活化劑A的質量比為1: (0.01~0.03);
[0034]所述酶制劑占所述礦物質材料的質量百分比為0.05%~0.1% ;
[0035]所述微生物菌劑與所述活化劑B的質量比為1:(0.5~2.5)。
[0036]如上所述的土壤調理劑的制備方法包括以下步驟：
[0037] 1)、將礦物質材料與活化劑A混勻并加熱反應，得到第一反應物；
[0038] 2)、將微生物菌劑與活化劑B混勻并發酵，得到第二反應物；
[0039] 3)、將所述第一反應物與所述第二反應物按1:(0.01~0.05)的質量比混合，再添 加酶制劑混勻、造粒，即得所述土壤調理劑。
[0040]優選的，如上所述的土壤調理劑的制備方法，步驟1)中的加熱反應的條件為：150 。(：~200°C 反應 0.5h ~5h。
[0041 ] 步驟2)中的發酵條件為:28 °C~32 °C培養1 Oh~14h。
[0042] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0043] 1)、本發明以礦物+微生物菌劑+酶制劑的方式，在礦物中加入有機酸等活化劑，可 有效吸附土壤中的鹽分，同時中和(ΜΓ，有效降低土壤鹽堿性;后施入微生物-酶復合制劑， 微生物代謝產生的衍生物能夠活化鹽堿土的難溶元素，提高養分利用率，酶能促進土壤有 機質的合成，加速土壤中氮磷元素的轉化，增加土壤肥力;這樣可以解決單一化學制劑存在 的二次污染問題，同時比單一微生物菌劑見效快，效果好。
[0044] 2)、本發明所選用的微生物菌劑具有顯著抗鹽堿作用的菌劑，且所選的天然礦物 質有較強的土壤鹽基交換能力，因而制成的土壤調理劑針對且適合河套地區鹽堿地的改 良。
[0045] 3)、選用天然礦物質凹凸棒土、海泡石和沸石為主要成分，來源于自然又回歸自 然，具有特殊的表面結構，具有良好的吸附和離子交換性能，既能提高土壤的保水保肥能 力，也可提高鹽分離子的吸附量，降低鹽分危害，利于土壤團粒結構的形成，施于退化土壤， 能夠提高土壤鹽基交換量，這有利于鹽堿土鹽分離子的置換淋洗，是一種性能優良的環保 型修復制劑。
[0046] 4)、礦物質材料中所含有的硅、鈣、鎂、鋁、鐵等養分是不易被作物吸收的形態，本 發明利用活化劑與礦物質作用，活化礦物質材料，釋放其中的微量元素供給作物生長吸收 利用。
[0047] 5)、活化劑不僅可以用來活化礦物質，還是微生物生命活動的載體及生長繁殖的 養分來源，活化劑的應用確保微生物在土壤中能夠健康良好的存活，進而發揮抗鹽堿的作 用。
【具體實施方式】
[0048] 下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會 理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體 條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為 可以通過市售購買獲得的常規產品。
[0049] 實施例1
[0050] 本實施例提供了一種微生物菌劑及其制備方法，該方法包括如下步驟：
[0051] 枯草芽孢桿菌菌種購自中國微生物菌種保藏管理委員會農業微生物中心，保藏編 號為 ACCC11025,屬名：Bacillus，種名加詞：subtilis〇
[0052] 1)、菌種活化
[0053]將低溫保存的枯草芽孢桿菌菌株接種于LB液體培養基中，30°C下震蕩培養20h~ 24h，得到的發酵液作為接種液；
[0054] 2)、種子液的制備
[0055] 按照體積百分比2%~5 %的比例向LB液體培養基中接入步驟1)制備的接種液，在 30"€下震蕩培養1211~1611，得種子液。
[0056] 3)、發酵培養
[0057]將步驟2)所得種子液與發酵培養基按照體積百分比1%~2%比例接入含有發酵 培養基的發酵罐中進行發酵，得到枯草芽孢桿菌菌株的液體菌劑。
[0058]其中：所述的發酵培養基的組成成分及其質量百分比為葡萄糖0.5%，玉米粉2%， 黃豆餅粉〇. 5 %，硫酸鎂0.01 %，磷酸二氫鉀0.15 %，碳酸鈣0.15 %，硫酸錳0.0001 %，余者 為水；
[0059]所述發酵罐發酵條件為培養溫度為28°C~32 °C，通氣量為1: (0.5~1.6)，攪拌速 度為200rpm~400rpm，培養時間為24h~36h;
[0060]上述制得的菌劑為液體菌劑，離心后添加適量的基質混合即得固體粉劑。所述微 生物菌劑中枯草芽孢桿菌的芽孢數為lXlO^WCFU/ml，通常在2X109CFU/ml左右。
[0061 ] 實施例2
[0062]本實施例提供了一種土壤調理劑及其制備方法，該土壤調理劑包括以下成分：
[0063] 礦物質材料、活化劑A、實施例1中提供的微生物菌劑、用于為所述微生物菌劑提供 營養的活化劑B、酶制劑；
[0064] 所述酶制劑的主要成分為等質量比的纖維素酶和脲酶；
[0065]所述礦物質材料包括100~200目的凹凸棒土、海泡石、沸石;所述凹凸棒土、海泡 石、沸石的質量比為〇. 8:0.6:0.8;
[0066]所述活化劑A的成份為質量比為1:0.01:0.06的檸檬酸、氨基乙腈硫酸氫鹽和螯合 態的鋅與硼的混合物；
[0067] 所述酶制劑占所述礦物質材料的質量百分比為0.05% ;
[0068] 所述活化劑B包括酵母浸提液、蛋白胨和氨基酸;所述酵母浸提液、蛋白胨和氨基 酸的質量比為0.8:1.8:0.8;
[0069] 該土壤調理劑制備方法包括以下步驟：
[0070] 1 )、將礦物質材料與活化劑A按1:0.01的質量比混勻，200 °C在反應釜中反應0.5h， 得到第一反應物；
[0071] 2)、將微生物菌劑與活化劑B按1:0.5的質量比混勻，于28°C在發酵罐中培養10h得 到第二反應物；
[0072] 3)、將所述第一反應物與所述第二反應物按1:0.01的質量比混合，再添加酶制劑 混勻、造粒，即得所述土壤調理劑。
[0073] 實施例3
[0074]本實施例提供了一種土壤調理劑及其制備方法，該土壤調理劑包括以下成分：
[0075] 礦物質材料、活化劑A、實施例1中提供的微生物菌劑、用于為所述微生物菌劑提供 營養的活化劑B、酶制劑；
[0076] 所述酶制劑的主要成分為等質量比的纖維素酶和脲酶；
[0077]所述礦物質材料包括100~200目的凹凸棒土、海泡石、沸石;所述凹凸棒土、海泡 石、沸石的質量比為1.2:0.4:1.2;
[0078]所述活化劑A的成份為質量比為1:0.03:0.04的檸檬酸、氨基乙腈硫酸氫鹽和螯合 態的鋅與硼的混合物；
[0079] 所述酶制劑占所述礦物質材料的質量百分比為0.1% ;
[0080] 所述活化劑B包括酵母浸提液、蛋白胨和氨基酸；所述酵母浸提液、蛋白胨和氨基 酸的質量比為1.2:2.2:1.2;
[0081 ] 該土壤調理劑制備方法包括以下步驟：
[0082] 1 )、將礦物質材料與活化劑A按1:0.03的質量比混勻，150 °C在反應釜中反應5h，得 到第一反應物；
[0083] 2)、將微生物菌劑與活化劑B按1:2.5的質量比混勻，于32°C在發酵罐中培養14h得 到第二反應物；
[0084] 3)、將所述第一反應物與所述第二反應物按1:0.05的質量比混合，再添加酶制劑 混勻、造粒，即得所述土壤調理劑。
[0085] 實施例4
[0086]本實施例提供了一種土壤調理劑及其制備方法，該土壤調理劑包括以下成分：
[0087] 礦物質材料、活化劑A、實施例1中提供的微生物菌劑、用于為所述微生物菌劑提供 營養的活化劑B、酶制劑；
[0088] 所述酶制劑的主要成分為等質量比的纖維素酶和脲酶；
[0089] 所述礦物質材料包括100~200目的凹凸棒土、海泡石、沸石;所述凹凸棒土、海泡 石、沸石的質量比為1:0.5:1;
[0090] 所述活化劑A的成份為質量比為1:0.02:0.05的檸檬酸、氨基乙腈硫酸氫鹽和螯合 態的鋅與硼的混合物；
[0091] 所述酶制劑占所述礦物質材料的質量百分比為0.07% ;
[0092] 所述活化劑B包括酵母浸提液、蛋白胨和氨基酸;所述酵母浸提液、蛋白胨和氨基 酸的質量比為1:2:1;
[0093] 該土壤調理劑制備方法包括以下步驟：
[0094] 1 )、將礦物質材料與活化劑A按1:0.02的質量比混勻，180 °C在反應釜中反應3h，得 到第一反應物；
[0095] 2)、將微生物菌劑與活化劑B按1:1.5的質量比混勻，于30 °C在發酵罐中培養12h得 到第二反應物；
[0096] 3)、將所述第一反應物與所述第二反應物按1:0.03的質量比混合，再添加酶制劑 混勻、造粒，即得所述土壤調理劑。
[0097] 實驗例
[0098]利用本發明產品進行鹽堿地改良試驗。
[0099]采用本發明提出的復合土壤調理劑對內蒙古巴彥淖爾市鹽堿地進行改良試驗，具 體操作為:在巴彥淖爾市五原縣天吉泰鎮、勝豐鎮各選取2畝鹽荒地作為試驗田并檢測土壤 養分含量。2016年4月施入本發明產品，后翻耕漫灌，6月5日進行播種，作物為當地常見經濟 作物向日葵。播種前兩日取土樣再次進行養分檢測，播種后兩周進行出苗率測定。試驗樣地 1~3施用的分別為實施例2~4提供的土壤調理劑，其施用方法為一次性撒施，將調理劑均 勾撒施在土壤表層、翻耕土壤〇cm~20cm，使調理劑與土壤混合均勾，每畝用量300公斤。CK 組采用大水漫灌方式，面積與試驗樣地相同。試驗結果如下：
[0100]表1天吉泰鎮樣地施用本發明產品結果
[0101]
[0102]從以上結果可以看出，當地常規的大水漫灌方式(CK)可以洗掉部分鹽分，降低土 壤pH值，對于土壤鹽堿性有一定的緩解作用；而有機質含量及陽離子交換量變化不明顯，出 苗率為52%。施用本發明產品的樣地，pH值及含鹽量均大幅降低，相比原始荒地及CK，pH最 多分別下降1.24及0.62，含鹽量最多分別降低65.7%及49.5%。由于酶制劑的加入，試驗樣 地3有機質含量也有所增加，相比原始荒地及CK分別增加了 18.6%及23.5%，土壤陽離子交 換量也略有增加，出苗效果顯著，施用本發明的樣地出苗率可達90以上，CK樣地約為52%。 [0103]表2勝豐鎮樣地施用本發明產品結果
[0106] 可以看出，該地塊施用產品后土壤養分及鹽分變化規律與天吉泰試驗田基本類 似，相比原始荒地及CK，施用產品后土壤pH值最多分別下降1.22及0.68,含鹽量最多分別降 低57.2 %及36.5 %。試驗樣地3有機質含量相比原始荒地及CK分別增加了 7.9 %及12.8 %， 土壤陽離子交換量略有增加，出苗率由CK樣地的56 %增加至92 %，提高了 64.3 %。
[0107] 從以上實驗結果可以得出結論，本發明所提出的產品能夠有效緩解土壤鹽漬化， 增加土壤有機質含量，提高作物出苗率。
[0108] 盡管已用具體實施例來說明和描述了本發明，然而應意識到，在不背離本發明的 精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權利要求中 包括屬于本發明范圍內的所有這些變化和修改。
【主權項】
1. 一種土壤調理劑，其特征在于，所述土壤調理劑主要由以下組份制成： 礦物質材料、活化劑A、微生物菌劑、用于為所述微生物菌劑提供營養的活化劑B、酶制 劑； 所述礦物質材料包括沸石、凹凸棒土、海泡石； 所述活化劑A的主要成分為有機酸； 所述微生物菌劑中含有的細菌菌株為枯草芽孢桿菌。2. 根據權利要求1所述的土壤調理劑，其特征在于，所述酶制劑的主要成分為等質量比 的纖維素酶和脲酶。3. 根據權利要求1所述的土壤調理劑，其特征在于，所述凹凸棒土、海泡石、沸石的質量 比為(0.8~1.2) :(0.4~0.6) :(0.8~1.2); 所述凹凸棒土、海泡石、沸石的粒徑為100~200目。4. 根據權利要求1所述的土壤調理劑，其特征在于，所述活化劑A為質量比為1:(0.01~ 〇. 03)的檸檬酸和氨基乙腈硫酸氫鹽的混合物。5. 根據權利要求1所述的土壤調理劑，其特征在于，所述活化劑B包括酵母浸提液、蛋白 胨和氨基酸。6. 根據權利要求4所述的土壤調理劑，其特征在于，所述酵母浸提液、蛋白胨和氨基酸 的質量比為(0.8~1.2) :(1.8~2.2) :(0.8~1.2)。7. 根據權利要求1所述的土壤調理劑，其特征在于，所述微生物菌劑為固體粉劑，且在 該固體粉劑中，枯草芽孢桿菌的芽孢數為I X IO9^1t3CFlVml。8. 根據權利要求1~7任一項所述的土壤調理劑，其特征在于，所述礦物質材料與所述 活化劑A的質量比為1:(0.01~0.03); 所述酶制劑占所述礦物質材料的質量百分比為〇. 05 %~0.1 % ; 所述微生物菌劑與所述活化劑B的質量比為1: (0.5~2.5)。9. 權利要求1~8任一項所述的土壤調理劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 1 )、將礦物質材料與活化劑A混勾并加熱反應，得到第一反應物； 2 )、將微生物菌劑與活化劑B混勻并發酵，得到第二反應物； 3)、將所述第一反應物與所述第二反應物按1:(0.01~0.05)的質量比混合，再添加酶 制劑混勻、造粒，即得所述土壤調理劑。10. 根據權利要求9所述的土壤調理劑的制備方法，其特征在于，步驟1)中的加熱反應 的條件為：150°C~200°C反應0.5h~5h; 步驟2)中的發酵條件為:28°C~32 °C培養IOh~14h。
【文檔編號】C09K109/00GK105950187SQ201610587532
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月22日
【發明人】趙川, 韓建均, 郝俊鵬
【申請人】北京本農科技發展有限公司