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沙化 土壤改良剂及其制备方法

阅读：0发布：2020-11-17

专利汇可以提供沙化土壤改良剂及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种沙化土壤改良剂，具体涉及一种用复合菌系固态发酵秸秆和城市污泥制备的沙化土壤改良剂。本发明沙化土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：a、秸秆预处理；b、单菌株种子液的制备；c、复合微生物菌剂的制备；d、复合菌群固态发酵；e、制备秸秆污泥混合料；f、混合料堆肥处理，即得。本发明制备的沙化土壤改良剂具有成本低，无二次污染，具有可观的经济、环境效益，可以改善土壤结构，提高吸水蓄水能力，既解决了城市污泥难处理的问题，又避免了秸秆焚烧对环境带来的污染，变废为宝。，下面是沙化土壤改良剂及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.沙化土壤改良剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、秸秆预处理：按照重量比，将粉碎后粒径≤1.2cm的农作物秸秆:5～15wt％稀硫酸＝
1:1～3，混合，在0.1～0.3MPa的高压灭菌锅中120～125℃恒温加热1.5～2.5h，水洗灭菌后的秸秆，直至秸秆成中性，干燥，待用；
b、单菌株种子液的制备：分别配制枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、白腐真菌、黑曲霉菌的液体培养基，不同时间从各菌种固体斜面取一环菌苔，再分别接入液体培养基，在25～28℃下，以120r/min速率震荡培养，确保四种菌的对数生长后期处于同一时间，即得各单菌种子液；
c、复合微生物菌剂的制备：将b步骤制备的单菌种子液按照体积比，枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝2～4:0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5，混合，即得复合微生物菌剂；
d、复合菌群固态发酵：按照固液比，将a步骤预处理后的秸秆:营养盐:水＝1～3Kg:1～
3L:0.5～1.5L，混合搅拌，在0.1～0.3MPa 蒸汽灭菌15～25min，按照每1Kg秸秆加入c步骤制备好的复合微生物菌剂0.2～0.4L计，将接菌后的秸秆在30℃下培养25～35天，即得复合菌系固态发酵秸秆；
e、制备秸秆污泥混合料：将d步骤制备的复合菌系固态发酵秸秆与城市污泥按照干重比1:0.5～2，混合均匀，直至混合料中污泥粒径＜1cm，得到秸秆污泥混合料；
f、混合料堆肥处理：将步骤e制备好的秸秆污泥混合料进行堆肥处理，共堆制25～30天，即得沙化土壤改良剂。
2.根据权利要求1所述沙化土壤改良剂的制备方法，其特征在于：a步骤中按照重量比，粉碎后的农作物秸秆:10wt％稀硫酸＝1:2，混合后，在0.2MPa、121℃下恒温加热2h。
3.根据权利要求1所述沙化土壤改良剂的制备方法，其特征在于：c步骤中按照体积比，枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝3:1:1:1，混合。
4.根据权利要求1所述沙化土壤改良剂的制备方法，其特征在于：d步骤中按照固液比，将a步骤预处理的秸秆:营养盐:水＝2Kg:2L:1L，混合搅拌，0.2MPa下蒸汽灭菌20min，按照每1Kg秸秆加入c步骤制备好的复合微生物菌剂0.3L计，加入复合微生物菌剂后进行培养。
5.根据权利要求1～4任一项所述沙化土壤改良剂的制备方法，其特征在于：d步骤中营养盐由以下重量百分比成分组成：(NH4)2SO42％，KH2PO40.1％，MgSO4·7H2O 0.5％，CaCl20.01％，NaCl0.01％，FeSO4·7H2O 0.005％，MnSO4·H2O 0.0016％，ZnSO4·7H2O
0.0014％，CoCl20.002％，余量为水。
6.根据权利要求1所述沙化土壤改良剂的制备方法，其特征在于：e步骤中的城市污泥为高寒地区城市污水处理厂的含水率在58～62％的浓缩污泥。
7.根据权利要求1所述沙化土壤改良剂的制备方法，其特征在于：f步骤中堆肥处理时秸秆污泥混合料至少翻转3次，每次翻转3～5min，直到物料重新混匀。
8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备的沙化土壤改良剂，其特征在于：由复合菌系固态发酵秸秆和城市污泥按照干重比1:0.5～2，混合制备而成；其中，复合菌系固态发酵秸秆按照如下固液比原料制备而成：秸秆:复合菌系＝1Kg:0.2～0.4L。
9.根据权利要求8所述沙化土壤改良剂，其特征在于：复合菌系为按照体积比，枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝2～4:0.5～1.5:
0.5～1.5:0.5～1.5的复合微生物菌剂。
10.根据权利要求9所述沙化土壤改良剂，其特征在于：复合菌系为按照体积比，枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝3:1:1:1的复合微生物菌剂。

说明书全文

沙化土壤改良剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种沙化土壤改良剂，具体涉及一种用复合菌系固态发酵秸秆和城市污泥制备的沙化土壤改良剂。

背景技术

[0002] 土地沙化是我国当前最为严重的生态问题之一。沙化面积大、分布广，已威胁到人类生存和发展空间，导致土地生产力严重衰退。探寻改良沙化土壤的实用技术和方法具有重要的现实意义。

[0003] 由于干旱缺水、土壤质地差是土壤沙化的主要驱动力。因此，改良沙地的唯一办法就是解决沙性土壤中的水渗漏蒸发快、土壤中缺少有机质及肥力的问题，改变土壤为散状结构不聚拢的状况。目前各种沙化土壤改良剂相继问世，并取得了一定成效。但改良剂大多属于化学产品，成本较高，易造成二次污染，并且化学改良剂不易于植物吸收，长期使用造成土壤板结。当前，秸秆在土地沙化治理与改良上的作用又逐渐被重视起来。秸秆作为沙化土壤改良剂与单纯化学材料相比具有原材料易得、成本低、持效期长、功能齐全等优点。

[0004] 目前，我国大多数沙化土壤改良剂在利用秸秆作为添加物时往往简单的采用机械粉碎的物理方法，由于预处理简单，在进行堆肥时堆肥周期较长，还田后肥效差。此外，由于秸秆营养成分含量不平衡，在用于沙化土壤改良时要额外添加一定比例的无机肥料、有机氮源、稀有金属化合物及保水剂等，并没有从根本上降低产品成本。

发明内容

[0005] 针对现有技术的不足，本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种成本低，能有效改善土壤结构，提高吸水蓄水能力的沙化土壤改良剂的制备方法。

[0006] 本发明沙化土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

[0007] a、秸秆预处理：按照重量比，将粉碎后粒径≤1.2cm的农作物秸秆:5～15wt％稀硫酸＝1:1～3，混合，在0.1～0.3MPa的高压灭菌锅中120～125℃恒温加热1.5～2.5h，水洗灭菌后的秸秆，直至秸秆成中性，干燥，待用；其中，干燥优选在60℃下烘干；

[0008] b、单菌株种子液的制备：分别配制枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、白腐真菌、黑曲霉菌的液体培养基，不同时间从各菌种固体斜面取一环菌苔，再分别接入液体培养基，在25～28℃下，以120r/min速率震荡培养，确保四种菌的对数生长后期处于同一时间，即得各单菌种子液；

[0009] c、复合微生物菌剂的制备：将a步骤制备的单菌株种子液按照体积比，枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝2～4:0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5，混合，即得复合微生物菌剂；

[0010] d、复合菌群固态发酵：按照固液比，将a步骤预处理的秸秆:营养盐:水＝1～3Kg:1～3L:0.5～1.5L，混合搅拌，在0.1～0.3MPa下蒸汽灭菌15～25min，按照每1Kg秸秆加入c步骤制备好的复合微生物菌剂0.2～0.4L计，将接菌后的秸秆在30℃下培养25～35天，即得复合菌系固态发酵秸秆；

[0011] e、制备秸秆污泥混合料：将d步骤制备的复合菌系固态发酵秸秆与城市污泥按照干重比1:0.5～2，混合均匀，直至混合料中污泥粒径＜1cm，得到秸秆污泥混合料；

[0012] f、混合料堆肥处理：将步骤e制备好的秸秆污泥混合料进行堆肥处理，共堆制25～30天，即得沙化土壤改良剂。

[0013] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，a步骤中按照重量比，粉碎后的农作物秸秆:10wt％稀硫酸＝1:2，混合后，在0.2MPa、121℃下恒温加热2h。

[0014] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，其中c步骤中按照体积比，优选枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝3:1:1:1，混合。

[0015] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，其中d步骤中按照固液比，将a步骤预处理的秸秆:营养盐:水＝2Kg:2L:1L，混合搅拌，在0.2MPa下蒸汽灭菌20min，优选按照每1Kg秸秆加入c步骤制备好的复合微生物菌剂0.3L计，加入复合微生物菌剂后进行培养。

[0016] 上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，其中所述营养盐由以下重量百分比成分组成：(NH4)2SO42％，KH2PO40.1％，MgSO4·7H2O 0.5％，CaCl20.01％，NaCl0.01％，FeSO4·7H2O 0.005％，MnSO4·H2O 0.0016％，ZnSO4·7H2O 0.0014％，CoCl20.002％，余量为水。

[0017] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，e步骤中城市污泥优选为高寒地区城市污水处理厂的含水率在58～62％的浓缩污泥。

[0018] 上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，f步骤中堆肥处理时秸秆污泥混合料至少翻转3次，每次翻转3～5min，直到物料重新混匀。

[0019] 本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种不仅可以改善土壤的容重，孔隙度，含水量及蓄水能力，还可提高土壤中的铵态氮、有效磷、速效钾及有机质的含量，适合沙化土壤的大规模应用的沙化土壤改良剂。

[0020] 本发明沙化土壤改良剂，由复合菌系固态发酵秸秆和城市污泥按照干重比1:0.5～2，混合制备而成；其中，复合菌系固态发酵秸秆按照如下固液比原料制备而成：秸秆:复合菌系＝1Kg:0.2～0.4L。

[0021] 上述所述复合菌系为按照体积比，枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝2～4:0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5的复合微生物菌剂。

[0022] 进一步，作为更优选的技术方案，上述所述复合菌系为按照体积比，优选为枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝3:1:1:1的复合微生物菌剂。

[0023] 本发明具有如下有益效果：

[0024] 1、与单纯化学改良材料相比，本方法无二次污染，成本较低，具有可观的经济、环境效益。

[0025] 2、本发明秸秆等有机物料具有原材料来源广泛、持效期长、成本低等优点，秸秆中富含大量有机质、氮、钾和微量元素；污泥中有机质和磷元素丰富且所含的聚丙烯酰胺具有很强的吸附能力，可以改善土壤结构，提高吸水蓄水能力，故本改良剂兼具土壤改良剂和有机肥的特点。

[0026] 3、本方法能够利用大量的废弃的作物秸秆和去路难处理的城市污泥，变废为宝，且避免了秸秆焚烧对环境带来的污染。

具体实施方式

[0027] 本发明沙化土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

[0028] a、秸秆预处理：按照重量比，将粉碎后粒径≤1.2cm的农作物秸秆:5～15wt％稀硫酸＝1:1～3，混合，在0.1～0.3MPa的高压灭菌锅中120～125℃恒温加热1.5～2.5h，水洗灭菌后的秸秆，直至秸秆成中性，干燥，待用；其中，干燥优选在60℃下烘干；

[0029] b、单菌株种子液的制备：分别配制枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、白腐真菌、黑曲霉菌的液体培养基，不同时间从各菌种固体斜面取一环菌苔，再分别接入液体培养基，在25～28℃下，以120r/min速率震荡培养，确保四种菌的对数生长后期处于同一时间，即得各单菌种子液；

[0030] c、复合微生物菌剂的制备：将a步骤制备的单菌株种子液按照体积比，枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝2～4:0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5，混合，即得复合微生物菌剂；

[0031] d、复合菌群固态发酵：按照固液比，将a步骤预处理的秸秆:营养盐:水＝1～3Kg:1～3L:0.5～1.5L，混合搅拌，高压蒸汽灭菌15～25min，按照每1Kg秸秆加入c步骤制备好的复合微生物菌剂0.2～0.4L计，将接菌后的秸秆在30℃下培养25～35天，即得复合菌系固态发酵秸秆；

[0032] e、制备秸秆污泥混合料：将d步骤制备的复合菌系固态发酵秸秆与城市污泥按照干重比1:0.5～2，混合均匀，直至混合料中污泥粒径＜1cm，得到秸秆污泥混合料；

[0033] f、混合料堆肥处理：将步骤e制备好的秸秆污泥混合料进行堆肥处理，共堆制25～30天，即得沙化土壤改良剂。

[0034] 本发明在秸秆中加入稀硫酸，是因为无机酸在加热条件下能催化秸秆中的纤维素水解成单糖，有利于微生物的利用。

[0035] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，a步骤中按照重量比，粉碎后的农作物秸秆:10wt％稀硫酸＝1:2，混合后，在0.2MPa压力、121℃下恒温加热2h。

[0036] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，其中c步骤中按照体积比，优选枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝3:1:1:1，混合。其中，黑曲霉和白腐真菌培养40小时，假丝酵母培养15小时，枯草芽孢杆菌培养11小时，使得各菌种对数生长后期达到同一时间，即得各菌株处于对数生长后期的种子液。

[0037] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，其中d步骤中按照固液比，将a步骤预处理的秸秆:营养盐:水＝2Kg:2L:1L，混合搅拌，在0.2MPa下蒸汽灭菌20min，优选按照每1Kg秸秆加入c步骤制备好的复合微生物菌剂0.3L计，加入复合微生物菌剂后进行培养。

[0038] 上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，其中所述营养盐由以下重量百分比成分组成：(NH4)2SO42％，KH2PO40.1％，MgSO4·7H2O 0.5％，CaCl20.01％，NaCl0.01％，FeSO4·7H2O 0.005％，MnSO4·H2O 0.0016％，ZnSO4·7H2O 0.0014％，CoCl20.002％，余量为水。

[0039] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述沙化土壤改良剂的制备方法，e步骤中城市污泥优选为高寒地区城市污水处理厂的含水率在58～62％的浓缩污泥。

[0040] 本发明对秸秆进行预处理，粉碎灭菌后的秸秆与复合菌群进行固态发酵，制成纤维素、半纤维素和木质素含量低，铵态氮、有效磷、速效钾含量高的腐解产物。

[0041] 所述的发酵降解后的秸秆中铵态氮、有效磷、速效钾的含量显著升高，分别比发酵前高出1.64～1.69g/kg、201.93～256.28mg/kg、21.64～26.48g/kg。

[0042] 所述的复合菌系固态发酵后的秸秆与单纯的机械粉碎的秸秆相比，其吸水率高出25～37％，保水率高出70～95％。

[0043] 本发明中制备复合微生物菌剂时的单菌种子液浓度分别为：枯草芽孢杆菌为0.910 10 8 8
×10 ～1.2×10 cfu/mL；假丝酵母菌为1.5×10 ～2×10 cfu/mL；白腐真菌为4.5～
4.8mg/mL；黑曲霉为8.5～8.7mg/mL。

[0044] 本发明所述秸秆为稻草、麦秆、玉米杆、油菜杆等农作物的秸秆，优选为稻草秸秆。

[0045] 本发明秸秆等有机物料具有原材料来源广泛、持效期长、成本低等优点，秸秆中富含大量有机质、氮、钾和微量元素；污泥中有机质和磷元素丰富且所含的聚丙烯酰胺具有很强的吸附能力，可以改善土壤结构，提高吸水蓄水能力，故本改良剂兼具土壤改良剂和有机肥的特点。

[0046] 上述所述的高寒地区城市污泥中含有大量的有机质、磷元素、氮元素和聚丙烯酰胺，一般没被重金属污染，与秸秆配比作为改良剂可使沙化土壤中大团聚体数目增加，增大土壤表面粗糙度，降低土壤容重，使土壤总孔隙率和毛管孔隙度上升，进而使土壤颗粒和孔隙结构保持稳定，使土壤入渗率明显提高，增加了土壤含水量可有效的改善沙化土壤的团粒结构。

[0047] 上述所述制备沙化土壤改良剂的方法，堆肥处理时秸秆污泥混合料至少翻转3次以上，可以在每天9:00、15:00、21:00分别翻转一次，每次翻转3～5min，直到物料重新混匀。

[0048] 上述所述对混合料进行堆肥处理是为了稳定污泥，杀灭污泥内部的有害细菌，堆肥可以在翻转式堆肥机中进行。

[0049] 本发明制备的沙化土壤改良剂，不仅可以改善土壤的容重，孔隙度，含水量及蓄水能力，还可提高土壤中的铵态氮、有效磷、速效钾及有机质的含量，适合沙化土壤的大规模应用。

[0050] 本发明沙化土壤改良剂，由复合菌系固态发酵秸秆和城市污泥按照干重比1:0.5～2，混合制备而成；其中，复合菌系固态发酵秸秆按照如下固液比原料制备而成：秸秆:复合菌系＝1Kg:0.2～0.4L。

[0051] 上述所述复合菌系为按照体积比，枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝2～4:0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5的复合微生物菌剂。

[0052] 进一步，作为更优选的技术方案，上述所述复合菌系为按照体积比，优选为枯草芽孢杆菌种子液:假丝酵母菌种子液:白腐真菌种子液:黑曲霉菌种子液＝3:1:1:1的复合微生物菌剂。

[0053] 本发明改良剂中有机质含量大于73％，铵态氮大于2.61g/kg，有效磷大于3.66g/kg，速效钾大于10.28g/kg。此改良剂具有提高土壤肥力和改善土壤结构的双重作用。同时实现了秸秆废弃物和城市污泥的资源化再利用，兼具经济效益与环境效益。

[0054] 下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

[0055] 一、土壤改良剂的制备

[0056] 实施例1

[0057] 1)秸秆原料的制备

[0058] 将农作物秸秆粉碎，与10％稀硫酸以质量比1:2混合，与高压灭菌锅中121℃恒温加热2小时，然后用水冲洗秸秆至中性，并过滤，将秸秆60℃烘干备用。

[0059] 2)复合微生物菌剂固态发酵

[0060] ①单菌株种子液的制备

[0061] 配制枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、白腐真菌、黑曲霉菌的液体培养基，不同时间从各菌种固体斜面取一环菌苔，分别接入液体培养基，25～28℃、120r/min震荡培养，使黑曲霉和白腐真菌培养40小时和假丝酵母培养15小时、枯草芽孢杆菌培养11小时时达到同一时间，即得各菌种处于对数生长后期的种子液。

[0062] ②复合微生物菌剂的制备

[0063] 将枯草芽孢杆菌种子液与假丝酵母菌种子液、白腐真菌种子液、黑曲霉菌种子液按体积比为3:1:1:1的比例混合，即得到降解稻草秸秆能力较强的复合菌系。

[0064] ③复合菌群固态发酵

[0065] 预处理后的秸秆加入营养盐溶液，再加入水，混合翻搅均匀，自然pH。固液比即秸秆：营养盐溶液：水为2:2:1(Kg:L:L)，高压蒸汽灭菌20分钟。向灭好菌的秸秆固态发酵基质中加入复合菌剂，按1Kg秸秆接入混合菌0.3L的配比，接菌后30℃静置发酵降解25天。

[0066] 3)沙化土壤改良剂的制备

[0067] ①发酵结束后，通过物料衡算将固态发酵物料与来自高寒地区城市污水处理厂的浓缩污泥(一般不被重金属污染)以二者的干重1:1混合，混合物料含水率控制在60％±2％。

[0068] ②将污泥秸秆充分混合均匀，保证混合物料中污泥粒径＜1.0cm装入翻转式堆肥器进行堆肥处理，堆肥目的为稳定污泥，杀灭污泥内部的有害细菌。堆肥期间每天9:00、15:00、21:00分别翻转3min～5min，直到物料重新混匀，共堆制25天，即制得沙化土壤改良剂。

[0069] 以稻草秸秆发酵25天，秸秆与污泥干重1:1混合得到的改良剂中铵态氮含量为3.01g/Kg，有效磷含量为5.32g/Kg，速效钾含量为13.81g/Kg，有机质含量为73.75％。中重度沙化土壤中施加改良剂500Kg/亩，保水性提高9.5～11.5％，土壤容重减少0.50～0.75g/
3
cm。

[0070] 实施例2

[0071] 1)秸秆原料的制备

[0072] 将农作物秸秆粉碎，与10％稀硫酸以质量比1:2混合，与高压灭菌锅中121℃恒温加热2小时，然后用水冲洗秸秆至中性，并过滤，将秸秆60℃烘干备用。

[0073] 2)复合微生物菌剂固态发酵

[0074] ①单菌株种子液的制备

[0075] 配制枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、白腐真菌、黑曲霉菌的液体培养基，不同时间从各菌种固体斜面取一环菌苔，分别接入液体培养基，25～28℃、120r/min震荡培养，使黑曲霉和白腐真菌培养40小时和假丝酵母培养15小时、枯草芽孢杆菌培养11小时时达到同一时间，即得各菌种处于对数生长后期的种子液。

[0076] ②复合微生物菌剂的制备

[0077] 将枯草芽孢杆菌种子液与假丝酵母菌种子液、白腐真菌种子液、黑曲霉菌种子液按体积比为3:1:1:1的比例混合，即得到降解稻草秸秆能力较强的复合菌系。

[0078] ③复合菌群固态发酵

[0079] 预处理后的秸秆加入营养盐溶液，再加入水，混合翻搅均匀，自然pH，固液比即秸秆：营养盐溶液：水为2:2:1(Kg:L:L)，高压蒸汽灭菌20分钟。向灭好菌的秸秆固态发酵基质中加入复合菌剂，按1Kg秸秆接入混合菌0.3L的配比，接菌后30℃静置发酵降解30天。

[0080] 3)沙化土壤改良剂的制备

[0081] ①发酵结束后，通过物料衡算将固态发酵物料与来自高寒地区城市污水处理厂的浓缩污泥(一般不被重金属污染)以二者的干重1:0.5混合，混合物料含水率控制在60％±2％。

[0082] ②将污泥秸秆充分混合均匀，保证混合物料中污泥粒径＜1.0cm装入翻转式堆肥器进行堆肥处理，堆肥目的为稳定污泥，杀灭污泥内部的有害细菌。堆肥期间每天9:00、15:00、21:00分别翻转3min～5min，直到物料重新混匀，共堆制25天，即制得沙化土壤改良剂。

[0083] 以稻草秸秆发酵30天，秸秆与污泥干重1:0.5混合得到的改良剂铵态氮含量为2.61g/Kg，有效磷含量为3.66g/Kg，速效钾含量为18.85g/Kg，有机质含量为74.02％。

[0084] 实施例3

[0085] 1)秸秆原料的制备

[0086] 将农作物秸秆粉碎，与10％稀硫酸以质量比1:2混合，与高压灭菌锅中121℃恒温加热2小时，然后用水冲洗秸秆至中性，并过滤，将秸秆60℃烘干备用。

[0087] 2)复合微生物菌剂固态发酵

[0088] ①单菌株种子液的制备

[0089] 配制枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、白腐真菌、黑曲霉菌的液体培养基，不同时间从各菌种固体斜面取一环菌苔，分别接入液体培养基，25～28℃、120r/min震荡培养，使黑曲霉和白腐真菌培养40小时和假丝酵母培养15小时、枯草芽孢杆菌培养11小时时达到同一时间，即得各菌种处于对数生长后期的种子液。

[0090] ②复合微生物菌剂的制备

[0091] 将枯草芽孢杆菌种子液与假丝酵母菌种子液、白腐真菌种子液、黑曲霉菌种子液按体积比为3:1:1:1的比例混合，即得到降解稻草秸秆能力较强的复合菌系。

[0092] ③复合菌群固态发酵

[0093] 预处理后的秸秆加入营养盐溶液，再加入水，混合翻搅均匀，自然pH。固液比即秸秆：营养盐溶液：水为2:2:1(Kg:L:L)，高压蒸汽灭菌20分钟。向灭好菌的秸秆固态发酵基质中加入复合菌剂，按1Kg秸秆接入混合菌0.3L的配比，接菌后30℃静置发酵降解35天左右。

[0094] 3)沙化土壤改良剂的制备

[0095] ①发酵结束后，通过物料衡算将固态发酵物料与来自高寒地区城市污水处理厂的浓缩污泥(一般不被重金属污染)以二者的干重1:2混合，混合物料含水率控制在60％±2％。

[0096] ②将污泥秸秆充分混合均匀，保证混合物料中污泥粒径＜1.0cm装入翻转式堆肥器进行堆肥处理，堆肥目的为稳定污泥，杀灭污泥内部的有害细菌。堆肥期间每天9:00、15:00、21:00分别翻转3min～5min，直到物料重新混匀，共堆制25天，即制得沙化土壤改良剂。

[0097] 以稻草秸秆发酵35天，秸秆与污泥干重1:2混合得到的改良剂铵态氮含量为3.43g/Kg，有效磷含量为7.02g/Kg，速效钾含量为10.28g/Kg，有机质含量为73.48％。

[0098] 实施例4

[0099] 1)秸秆原料的制备

[0100] 将农作物秸秆粉碎，与10％稀硫酸以质量比1:1混合，与高压灭菌锅中121℃恒温加热2小时，然后用水冲洗秸秆至中性，并过滤，将秸秆60℃烘干备用。

[0101] 2)复合微生物菌剂固态发酵

[0102] ①单菌株种子液的制备

[0103] 配制枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、白腐真菌、黑曲霉菌的液体培养基，不同时间从各菌种固态斜面取一环菌苔，分别接入液体培养基，25～28℃、120r/min震荡培养，使黑曲霉和白腐真菌培养40小时和假丝酵母培养15小时、枯草芽孢杆菌培养11小时时达到同一时间，即得各菌种处于对数生长后期的种子液。

[0104] ②复合微生物菌剂的制备

[0105] 将枯草芽孢杆菌种子液与假丝酵母菌种子液、白腐真菌种子液、黑曲霉菌种子液按体积比为2:0.5:0.5:0.5的比例混合，即得到降解稻草秸秆能力较强的复合菌系。

[0106] ③复合菌群固态发酵

[0107] 预处理后的秸秆加入营养盐溶液，再加入水，混合翻搅均匀，自然pH。固液比即秸秆：营养盐溶液：水为1:1:0.5(Kg:L:L)，高压蒸汽灭菌20分钟。向灭好菌的秸秆固态发酵基质中加入复合菌剂，按1Kg秸秆接入混合菌0.2L的配比，接菌后30℃静置发酵降解35天左右。

[0108] 3)沙化土壤改良剂的制备

[0109] ①发酵结束后，通过物料衡算将固态发酵物料与来自高寒地区城市污水处理厂的浓缩污泥(一般不被重金属污染)以二者的干重1:2混合，混合物料含水率控制在60％±2％。

[0110] ②将污泥秸秆充分混合均匀，保证混合物料中污泥粒径＜1.0cm装入翻转式堆肥器进行堆肥处理，堆肥目的为稳定污泥，杀灭污泥内部的有害细菌。堆肥期间每天9:00、15:00、21:00分别翻转3min～5min，直到物料重新混匀，共堆制25天，即制得沙化土壤改良剂。

[0111] 以稻草秸秆发酵35天，秸秆与污泥干重1:2混合得到的改良剂铵态氮含量为2.01g/Kg，有效磷含量为3.98g/Kg，速效钾含量为9.27g/Kg，有机质含量为72.32％。

[0112] 实施例5

[0113] 1)秸秆原料的制备

[0114] 将农作物秸秆粉碎，与10％稀硫酸以质量比1:3混合，与高压灭菌锅中121℃恒温加热2小时，然后用水冲洗秸秆至中性，并过滤，将秸秆60℃烘干备用。

[0115] 2)复合微生物菌剂固态发酵

[0116] ①单菌株种子液的制备

[0117] 配制枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、白腐真菌、黑曲霉菌的液体培养基，不同时间从各菌种固体斜面取一环菌苔，分别接入液体培养基，25～28℃、120r/min震荡培养，使黑曲霉和白腐真菌培养40小时和假丝酵母培养15小时、枯草芽孢杆菌培养11小时时达到同一时间，即得各菌种处于对数生长后期的种子液。

[0118] ②复合微生物菌剂的制备

[0119] 将枯草芽孢杆菌种子液与假丝酵母菌种子液、白腐真菌种子液、黑曲霉菌种子液按体积比为4:1.5:1.5:1.5的比例混合，即得到降解稻草秸秆能力较强的复合菌系。

[0120] ③复合菌群固态发酵

[0121] 预处理后的秸秆加入营养盐溶液，再加入水，混合翻搅均匀，自然pH。固液比即秸秆：营养盐溶液：水为3:2:1(Kg:L:L)，高压蒸汽灭菌20分钟。向灭好菌的秸秆固态发酵基质中加入复合菌剂，按1Kg秸秆接入混合菌0.4L的配比，接菌后30℃静置发酵降解35天左右。

[0122] 3)沙化土壤改良剂的制备

[0123] ①发酵结束后，通过物料衡算将固态发酵物料与来自高寒地区城市污水处理厂的浓缩污泥(一般不被重金属污染)以二者的干重1:1混合，混合物料含水率控制在60％±2％。

[0124] ②将污泥秸秆充分混合均匀，保证混合物料中污泥粒径＜1.0cm装入翻转式堆肥器进行堆肥处理，堆肥目的为稳定污泥，杀灭污泥内部的有害细菌。堆肥期间每天9:00、15:00、21:00分别翻转3min～5min，直到物料重新混匀，共堆制25天，即制得沙化土壤改良剂。

[0125] 以稻草秸秆发酵35天，秸秆与污泥干重1:1混合得到的改良剂铵态氮含量为2.31g/Kg，有效磷含4.95g/Kg，速效钾含量为9.05g/Kg，有机质含量为71.06％。

[0126] 对比例1

[0127] 1)秸秆原料的制备

[0128] 将农作物秸秆粉碎，与10％稀硫酸以质量比1:0.5混合，与高压灭菌锅中121℃恒温加热2小时，然后用水冲洗秸秆至中性，并过滤，将秸秆60℃烘干备用。

[0129] 2)复合微生物菌剂固态发酵

[0130] ①单菌株种子液的制备

[0131] 配制枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、白腐真菌、黑曲霉菌的液体培养基，不同时间从各菌种固体斜面取一环菌苔，分别接入液体培养基，25～28℃、120r/min震荡培养，使黑曲霉和白腐真菌培养40小时和假丝酵母培养15小时、枯草芽孢杆菌培养11小时时达到同一时间，即得各菌种处于对数生长后期的种子液。

[0132] ②复合微生物菌剂的制备

[0133] 将枯草芽孢杆菌种子液与假丝酵母菌种子液、白腐真菌种子液、黑曲霉菌种子液按体积比为4:0.1:0.3:2的比例混合，即得到降解稻草秸秆能力较强的复合菌系。

[0134] ③复合菌群固态发酵

[0135] 预处理后的秸秆加入营养盐溶液，再加入水，混合翻搅均匀，自然pH。固液比即秸秆：营养盐溶液：水为4:1:3(Kg:L:L)，高压蒸汽灭菌20分钟。向灭好菌的秸秆固态发酵基质中加入复合菌剂，按1Kg秸秆接入混合菌0.1L的配比，接菌后30℃静置发酵降解35天左右。

[0136] 3)沙化土壤改良剂的制备

[0137] ①发酵结束后，通过物料衡算将固态发酵物料与来自高寒地区城市污水处理厂的浓缩污泥(一般不被重金属污染)以二者的干重1:3混合，混合物料含水率控制在60％±2％。

[0138] ②将污泥秸秆充分混合均匀，保证混合物料中污泥粒径＜1.0cm装入翻转式堆肥器进行堆肥处理，堆肥目的为稳定污泥，杀灭污泥内部的有害细菌。堆肥期间每天9:00、15:00、21:00分别翻转3min～5min，直到物料重新混匀，共堆制25天，即制得沙化土壤改良剂。

[0139] 以稻草秸秆发酵35天，秸秆与污泥干重1:5混合得到的改良剂铵态氮含量为1.21g/Kg，有效磷含量为3.25g/Kg，速效钾含量为5.11g/Kg，有机质含量为68.10％。

[0140] 对比例2

[0141] 1)秸秆原料的制备

[0142] 将农作物秸秆粉碎，与10％稀硫酸以质量比1:4混合，与高压灭菌锅中121℃恒温加热2小时，然后用水冲洗秸秆至中性，并过滤，将秸秆60℃烘干备用。

[0143] 2)复合微生物菌剂固态发酵

[0144] ①单菌株种子液的制备

[0145] 配制枯草芽孢杆菌、假丝酵母菌、白腐真菌、黑曲霉菌的液体培养基，不同时间从各菌种固体斜面取一环菌苔，分别接入液体培养基，25～28℃、120r/min震荡培养，使黑曲霉和白腐真菌培养40小时和假丝酵母培养15小时、枯草芽孢杆菌培养11小时时达到同一时间，即得各菌种处于对数生长后期的种子液。

[0146] ②复合微生物菌剂的制备

[0147] 将枯草芽孢杆菌种子液与假丝酵母菌种子液、白腐真菌种子液、黑曲霉菌种子液按体积比为1.5:3:4:0.1的比例混合，即得到降解稻草秸秆能力较强的复合菌系。

[0148] ③复合菌群固态发酵

[0149] 预处理后的秸秆加入营养盐溶液，再加入水，混合翻搅均匀，自然pH。固液比即秸秆：营养盐溶液：水为0.5:4:2(Kg:L:L)，高压蒸汽灭菌20分钟。向灭好菌的秸秆固态发酵基质中加入复合菌剂，按1Kg秸秆接入混合菌0.5L的配比，接菌后30℃静置发酵降解35天左右。

[0150] 3)沙化土壤改良剂的制备

[0151] ①发酵结束后，通过物料衡算将固态发酵物料121℃高压灭菌后与来自高寒地区城市污水处理厂的浓缩污泥(一般不被重金属污染)以二者的干重1:3混合，混合物料含水率控制在60％±2％。

[0152] ②将污泥秸秆充分混合均匀，保证混合物料中污泥粒径＜1.0cm装入翻转式堆肥器进行堆肥处理，堆肥目的为稳定污泥，杀灭污泥内部的有害细菌。堆肥期间每天9:00、15:00、21:00分别翻转3min～5min，直到物料重新混匀，共堆制25天，即制得沙化土壤改良剂。

[0153] 以稻草秸秆发酵35天，秸秆与污泥干重0.5:2混合得到的改良剂铵态氮含量为1.47g/Kg，有效磷含量为2.02g/Kg，速效钾含量为7.29g/Kg，有机质含量为69.83％。

[0154] 与对比例1～2相比，可见实施例1～5制备的复合菌系发酵后的秸秆与城市污泥混合后制备的土壤沙化改良剂含有效肥力更多，对土壤的保水性更强；其中，枯草芽孢杆菌种子液与假丝酵母菌种子液、白腐真菌种子液、黑曲霉菌种子液的体积比为3:1:1:1时，混合菌剂对秸秆的降解效果最好，高于或者低于这个比例，其降解效果在逐渐降低，为了满足秸秆复合菌对土壤的保水率，本发明选择枯草芽孢杆菌种子液与假丝酵母菌种子液、白腐真菌种子液、黑曲霉菌种子液的体积比为2～4:0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5；可见本发明选取的特定比例的原料配比下制备的改良剂具有最好的土壤沙化改良效果。

[0155] 对比例3

[0156] 1)秸秆原料的制备

[0157] 将农作物秸秆粉碎，与10％稀硫酸以质量比1:2混合，与高压灭菌锅中121℃恒温加热2小时，然后用自来水冲洗秸秆至中性，并过滤，将秸秆60℃烘干备用。

[0158] 2)沙化土壤改良剂的制备

[0159] ①通过物料衡算直接将粉碎的农作物秸秆与来自高寒地区城市污水处理厂的浓缩污泥(一般不被重金属污染)以二者的干重1:1混合，混合物料含水率控制在60％±2％。

[0160] ②将污泥秸秆充分混合均匀，保证混合物料中污泥粒径＜1.0cm装入翻转式堆肥器进行堆肥处理，堆肥目的为稳定污泥，杀灭污泥内部的有害细菌。堆肥期间每天9:00、15:00、21:00分别翻转3min～5min，直到物料重新混匀，共堆制25天，即制得沙化土壤改良剂。

[0161] 直接将粉碎的秸秆(未发酵)与污泥干重1:2混合得到的改良剂中铵态氮含量为0.73g/Kg，有效磷含量为1.82g/Kg，速效钾含量为2.97g/Kg，有机质含量为60.5％。中重度沙化土壤中施加改良剂500Kg/亩，保水性提高3.5～5.5％，土壤容重减少0.40～0.65g/cm3。

[0162] 与对比例3相比，实施例1～5制备的复合菌系发酵后的秸秆含有效肥力更多，对土壤的保水性更强。

[0163] 二、随着降解时间的变化，固态腐解组分的变化测试

[0164] 最优发酵条件为枯草芽孢杆菌(0.9×1010～1.2×1010cfu/mL):假丝酵母菌(1.5×108～2×108cfu/mL):白腐真菌(4.5～4.8mg/mL):黑曲霉(8.5～8.7mg/mL)以体积比3:1:1:1混合，最佳接种量为100kg秸秆中加入混合菌液30L，最佳初始pH为7.0，最佳降解温度为
30℃，降解时间30天左右。降解过程中固态腐解组分变化如下表1，表2所示：

[0165] 表1 不同时间元素含量及降解率的测定

[0166]

[0167] 表2 不同时间固态腐解基质组分的测定(湿重)

[0168]

[0169]

[0170] NDF:中性洗涤纤维ADF：酸性洗涤纤维ADL：酸性洗涤木质素

[0171] 由表2知：NDF、ADF、ADL、纤维素、半纤维素的含量分别下降：37.68％、35.15％、53.56％、50.86％、49.33％，复合菌对秸秆的降解率在30天时达到62.54％，降解率比一般单菌降解或其他复合菌降解高出15～35％。

[0172] 改良效果：

[0173] 复合菌系发酵腐解25天～35天的秸秆与城市污泥按比例混合后进行野外现场试验，土壤理化指标测定结果如下表3:

[0174] 表3 土壤理化指标测定结果

[0175]

[0176] 注：D：对照区，即未施加土壤改良剂；S：试验区，即施加了土壤改良剂；MBC：土壤微生物生物量碳。

[0177] 对照区沙化土壤中铵态氮、有效磷、速效钾和有机质的含量很低，在植物生长过程中，铵态氮、速效钾呈波浪式起伏的变化规律，有效磷和有机质呈缓慢下降趋势。试验区沙化土壤中铵态氮、有效磷、速效钾和有机质含量明显提高，其中速效钾含量增加最为显著，约增加70mg/Kg；植物生长过程中，速效钾呈波浪式起伏变化，铵态氮、有效磷的含量呈缓慢增加的趋势；有机质含量则缓慢下降。试验区的脲酶活性比对照区增强，开始不明显，但随时间增加逐渐增强，这与试验区沙化土壤中铵态氮含量变化呈正相关；同时也与土壤微生物生物量碳(MBC)含量呈正相关。试验区较对照区的土壤容重下降，在30天时出现最小值0.99g/cm3，此后容重增加，但增加较缓慢；施加沙化土壤改良剂的土壤含水量随时间逐渐增大，在30天出现最大值13.73％，含水量比对照区提高92％左右。可见，改良剂对沙化土的肥力、含水量、生物量及酶活有明显的影响。

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沙化土壤改良剂及其制备方法

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