人工土壤及其制备方法和改良沙漠化土壤的方法技术

本发明专利技术提供一种人工土壤及其制备方法和改良沙漠化土壤的方法，所述人工土壤按照重量份包括如下原料：畜禽粪便30～50份，硅钙渣50～70份，沙子0～20份，水15～25份，解磷释钾菌0.006～0.014份，且该人工土壤的pH为中性至弱碱性。本发明专利技术的人工土壤原料成本低，能够对工业固废和农业固废实现资源化利用，有效提高人工土壤对水分的保持利用率，实现沙漠化土壤的改良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保土技术，尤其涉及一种人工土壤及其制备方法和改良沙漠化土壤的方法。
技术介绍
全球沙漠化问题导致人类的生存空间和可持续发展已经受到了严重的威胁，成为全世界关注的重要生态环境问题。全球有2/3的国家和地区受到沙漠化的危害，有近35.3亿m2的陆地面积正受到沙漠化的威胁，防治沙漠化是全人类所面临的最最严峻和紧迫的任务之一。中国也是深受沙漠化危害的国家之一，沙漠化遍及宁夏、陕西、山西、河北、吉林、辽宁、黑龙江、新疆、内蒙古、西藏、甘肃、青海等广大地区，总面积达17397万hm2，占国土面积的18.1％。我国沙漠化面积大，人口众多，广大沙漠地区，生态脆弱，经济条件较为落后，沙漠化防治的难度很大。
技术实现思路
本专利技术提供一种人工土壤及其制备方法和改良沙漠化土壤的方法，通过工业固废与农业固废的资源化利用，实现沙漠化土壤的改良。本专利技术提供一种人工土壤，按照重量份包括如下原料：畜禽粪便30～50份，硅钙渣50～70份，沙子0～20份，水15～25份，解磷释钾菌0.006～0.014份，且该人工土壤的pH为中性至弱碱性。本专利技术的人工土壤pH值呈现中性至弱碱性，即pH在7～8之间，该pH值能够有效增强土壤肥力并且符合大多数植物的成生长环境。具体地，硅钙渣是煤基固废的一种，是粉煤灰通过碱法提取氧化铝后剩余的尾渣，主要成分为2CaO·SiO2，由于硅钙渣的产地有限，目前对其进行的研究较少。专利技术人经过大量研究后发现，粉煤灰经过提铝后，粉煤灰中玻璃微珠结构遭到严重破坏，颗粒表面受到严重腐蚀，使得硅钙渣颗粒呈多孔、疏松结构，从而具有粒度细、比表面积大、活性高等特点，因此，将硅钙渣作为人工土壤中的原料之一，既能增强土壤的疏松性，还能够充分利用硅钙渣资源，实现其资源化利用，不仅对提高粉煤灰综合利用率具有重要的意义，而且可以缓解硅钙渣因排放堆积带来的二次污染。畜禽粪便是一种农业与农村固废，本专利技术中的畜禽粪可以是牛粪、鸡粪、猪粪等的一种或多种。另外，解磷释钾菌是一种能够将植物难以吸收利用的磷转化为可吸收利用的形态的微生物，尤其是解磷释钾菌中的胶质芽孢杆菌能够有效的对硅钙渣和畜禽粪便中的磷元素以及钾元素进行释放和转化，有能够分解钾长石、磷灰石等不溶的硅铝酸盐的无机矿物，促进难溶性的钾、磷、镁等养分元素转化成为可溶性养分，增加土壤中速效养分含量，帮助增强人工土壤的营养功能。本专利技术提供的人工土壤原料成本低，能够对工业固废和农业固废实现资源化利用，采用工业固废硅钙渣和农业固废畜禽粪便作为主要原料，有效提高人工土壤对水分的保持利用率，补充氮、磷、钾等大量营养元素和钙、硅、镁、铁、锌、铜、锰等中微量元素，提高土壤的营养水平，促使植物常量和微量营养元素均衡，满足植株生长发育对水分和营养的需求。进一步地，所述禽畜粪便的粒径为3～8mm，所述硅钙渣的粒径为1～3mm，所述沙子的粒径为0.5～1mm。其中，将禽畜粪便和硅钙渣的粒径控制在该范围，能够有效增加解磷释钾菌对禽畜粪便和硅钙渣的接触面积，保证禽畜粪便和硅钙渣中营养元素的最大化释放；将沙子的粒径控制在该范围，能够保证土壤的最优蓬松度，利于植物和微生物的生长。进一步地，所述硅钙渣的pH值为7～8；按照重量百分数计，所述沙子和畜禽粪便的含水量不高于8％。具体的，可以使用重量分数为3～5％的硝酸水溶液调节硅钙渣的pH值以控制人工土壤的pH值。由于土壤原料中包括水，为了保证土壤的最佳形态，需要对沙子和畜禽粪便的含水量进行控制，当控制两者的含水量不高于8％时，土壤在呈现最佳形态的同时还具有最佳的含水量，因此能够为植物和微生物提供良好的生长环境。进一步地，所述人工土壤按照下述方法制备得到：将4～6％的解磷释钾菌水溶液与畜禽粪便、硅钙渣、沙子混合，加入余量水，静置一周后调节pH值为中性至弱碱性，制得所述人工土壤。在具体操作过程中，为了增加土壤中的氮含量，可以选用质量浓度为3～5％的硝酸水溶液调节土壤的pH值。优选的，可以将解磷释钾菌水溶液的质量浓度控制为5％。本专利技术还提供一种上述任一所述的人工土壤的制备方法，包括如下步骤：1)取部分水将0.006～0.014份解磷释钾菌配制成质量分数为4～6％的解磷释钾菌水溶液；2)将50～70份硅钙渣，0～20份沙子，30～50份畜禽粪便混合，搅拌20～30min，得到第一混合物；3)将所述解磷释钾菌水溶液与所述第一混合物混合，搅拌10～20min，随后加入余量水，在20～25℃下静置一周，得到第二混合物；4)调节所述第二混合物的pH值为中性至弱碱性，制得所述人工土壤。本专利技术并不限制步骤1)和2)的先后顺序，可以先配制解磷释钾菌水溶液，也可以先将硅钙渣，沙子和畜禽粪便混合生成第一混合物。步骤1)中，可以在15～25份水中取适量水将0.006～0.014份解磷释钾菌配制成质量分数为4～6％的解磷释钾菌水溶液。当将解磷释钾菌水溶液和第一混合物混合后，再向其中加入剩余的水，并且在20～25℃下静置一周，得到第二混合物。该静置过程能够保证各原料成分间的微生物相互作用发酵，从而为人工土壤提供大量的营养元素。步骤4)中，可以用质量浓度为3～5％的硝酸水溶液调节第二混合物的pH值至7～8，从而制备出中性至弱碱性的人工土壤。其中，控制该制备方法中的搅拌速率在1000～3000r/min。本专利技术提供的人工土壤的制备方法，操作简便，可实施性高，无需借助大型设备，通过控制原料的添加形态和添加顺序得到了富含多种营养元素的人工土壤。进一步地，步骤2)前还包括将所述硅钙渣的预处理至pH值为7～8且粒径为1～3mm的颗粒。具体地，可以采用质量浓度为3～5％的硝酸水溶液调节硅钙渣的pH值，并优选调节pH值至7.5。进一步地，步骤2)前还包括将所述沙子预处理至含水量不高于8％且粒径为0.5～1mm的颗粒。进一步地，步骤2)前还包括将所述畜禽粪便预处理至含水量不高于8％且粒径为3～8mm的颗粒。其中，可以直接将畜禽粪便堆叠，其中的微生物发酵产生的热量能够将畜禽粪便中的水分进行烘干。本专利技术还提供了一种改良沙漠化土壤的方法，包括如下步骤：1)将上述任一所述的人工土壤覆盖至沙漠化土壤表面，得到改良土壤，控制所述人工土壤在所述沙漠化土壤表面的覆盖厚度为2～3cm；2)将植被在所述改良土壤中进行培育。可以采用覆盖法将本专利技术的人工土壤覆盖在沙漠化土壤表面形成改良土壤并控制厚度在2～3c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工土壤，其特征在于，按照重量份包括如下原料：畜禽粪便30～50份，硅钙渣50～70份，沙子0～20份，水15～25份，解磷释钾菌0.006～0.014份，且该人工土壤的pH为中性至弱碱性。

【技术特征摘要】
1.一种人工土壤，其特征在于，按照重量份包括如下原料：畜禽粪便
30～50份，硅钙渣50～70份，沙子0～20份，水15～25份，解磷释钾菌0.006～
0.014份，且该人工土壤的pH为中性至弱碱性。
2.根据权利要求1所述的人工土壤，其特征在于，所述禽畜粪便的粒径
为3～8mm，所述硅钙渣的粒径为1～3mm，所述沙子的粒径为0.5～1mm。
3.根据权利要求1或2述所述的人工土壤，其特征在于，
所述硅钙渣的pH值为7～8；
按照重量百分数计，所述沙子和畜禽粪便的含水量不高于8％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的人工土壤，其特征在于，所述人工
土壤按照下述方法制备得到：将4～6％的解磷释钾菌水溶液与畜禽粪便、硅
钙渣、沙子混合，加入余量水，静置一周后调节pH值为中性至弱碱性，制
得所述人工土壤。
5.权利要求1～4任一所述的人工土壤的制备方法，其特征在于，包括
如下步骤：
1)取部分水将0.006～0.014份解磷释钾菌配制成质量分数为4～6％的解
磷释钾菌水溶液；
2)将50～70份硅钙渣，0～20份沙子，30～50份畜禽粪便混合，搅拌
20～30mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志杰，孙俊民，赵吉，康振中，许继飞，
申请(专利权)人：大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心，内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15