本發(fā)明涉及土壤改良劑，具體涉及一種基于魚(yú)類(lèi)糞便的土壤改良劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、土壤改良劑是能改善土壤性質(zhì)并對(duì)植物產(chǎn)量產(chǎn)生積極影響的單一或復(fù)合基質(zhì)的總稱(chēng)。天然的土壤改良劑大致可分為有機(jī)改良劑和礦物改良劑兩大類(lèi)，有機(jī)改良劑包括堆肥、禽畜糞便、植物殘余物、生物質(zhì)炭、屠宰場(chǎng)廢棄物、污水污泥等；礦物改良劑包括火山巖、粘土礦物、石灰、蛋殼、石膏。施用堿性改良劑可以有效改善土壤酸化，有機(jī)肥中的化合物也能與土壤鋁離子發(fā)生絡(luò)合作用，從而對(duì)土壤酸堿性產(chǎn)生改良效果。目前，土壤改良劑已廣泛應(yīng)用于廢棄礦山的退化土壤修復(fù)當(dāng)中，土壤改良劑可以通過(guò)保持土壤中較高的微生物活性以及增加植物的養(yǎng)分吸收，達(dá)到提高土壤肥力的目的。此外，土壤改良劑還能通過(guò)增加土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，影響土壤容重和土壤水分-氣體關(guān)系，從而改善土壤結(jié)構(gòu)。

2、在傳統(tǒng)的土壤改良劑中，通常存在著對(duì)土壤微生物活性的破壞和化學(xué)物質(zhì)殘留的問(wèn)題，因而對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境和農(nóng)作物生長(zhǎng)造成不利影響。為了提高作物產(chǎn)量，當(dāng)?shù)厝朔贌袡C(jī)物并將其還田。而生物質(zhì)炭、堆肥等有機(jī)固體廢棄物可以以不同形式轉(zhuǎn)化為土壤改良劑，為提高土壤生產(chǎn)力和環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)帶來(lái)雙贏。生物質(zhì)炭是生物質(zhì)在低溫缺氧條件下，熱解碳化而形成的一種富碳穩(wěn)定的產(chǎn)物。它具有羥基、羧基、脂肪族雙鍵等親水性基團(tuán)和芳香族結(jié)構(gòu)，具有疏松多孔這一獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)和較大的比表面積。生物質(zhì)炭獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了它具有特殊的性質(zhì)，是一種天然的土壤改良劑。施用生物質(zhì)炭能提高土壤微生物活性，提高作物產(chǎn)量，改善水、肥、氣的滲透性；吸附重金屬和有機(jī)污染物，對(duì)有毒物質(zhì)有固定化和鈍化作用；生物質(zhì)炭的吸附能力也可以作用于減少甲烷等溫室氣體的排放。可以用于制備生物質(zhì)炭的生物質(zhì)材料包括各種天然有機(jī)物及其衍生物，如草藥、木材廢料、農(nóng)業(yè)廢料、城市固體廢料、牲畜糞便、水生植物和藻類(lèi)。將農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)炭可以減少農(nóng)業(yè)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，也可以用可再生能源替代不可再生能源。

3、中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)枺?02211015588.9)公開(kāi)了一種生物碳基土壤改良劑及其制備方法，本發(fā)明改良劑包括以下重量份的原料制備而成：有機(jī)肥組分30-60份、尿素5-10份、磷酸二氫鉀5-10份、改性生物炭4-80份、復(fù)合微生物菌劑4-12份。該專(zhuān)利主要存在以下問(wèn)題：修復(fù)污染土壤能力弱、生物利用率低。因此，本發(fā)明提供一種魚(yú)類(lèi)糞便的土壤改良劑及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于魚(yú)類(lèi)糞便的土壤改良劑及其制備方法。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種基于魚(yú)類(lèi)糞便的土壤改良劑的制備方法，包括如下步驟：

4、s1將魚(yú)類(lèi)糞便、腐殖土混合攪拌，加入發(fā)酵菌和水繼續(xù)攪拌，發(fā)酵，得到有機(jī)肥；

5、s2將步驟s1中得到的有機(jī)肥、改性生物質(zhì)炭、γ聚谷氨酸、蛭石和微生物菌劑混合，造粒，得到魚(yú)類(lèi)糞便的土壤改良劑。

6、含有生物質(zhì)碳的修復(fù)性土壤改良劑通過(guò)結(jié)合動(dòng)植物廢料、生物碳技術(shù)和土壤修復(fù)理論，能夠有效修復(fù)受損的土壤，提高土壤質(zhì)量，增強(qiáng)土壤生物活性，促進(jìn)健康農(nóng)業(yè)發(fā)展。

7、本發(fā)明以魚(yú)類(lèi)糞便中作為動(dòng)物糞便，將其與腐殖土作為有機(jī)肥的制備原料，通過(guò)發(fā)酵處理后，能夠進(jìn)一步改善腐殖土的松散程度，提高腐殖土的透水通氣性能，具有非常良好的保水保肥能力。而且，動(dòng)物糞便發(fā)酵后，糞便中的大分子物質(zhì)被溶解，可以直接供農(nóng)作物運(yùn)用的溶解小分子水化學(xué)物質(zhì)，提高有機(jī)肥中養(yǎng)分含量，提升肥力。

8、將有機(jī)肥和改性生物質(zhì)炭、γ聚谷氨酸、蛭石和微生物菌劑按照一定比例作為土壤改良劑，能夠有效改善土壤板結(jié)、降低鹽堿化和重金屬污染。利用聚谷氨酸具有緩釋、保濕等多種功能，聚谷氨酸本身不是肥料，但它可以作肥料增效劑。聚谷氨酸的添加能夠提高農(nóng)作物產(chǎn)量，并能改善土壤質(zhì)量。聚谷氨酸對(duì)金屬離子具有螯合作用，聚谷氨酸可以富集微量元素供給植物，使植物更有效地利用肥料，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。利用蛭石可用于改善底泥的結(jié)構(gòu)，提高形成的修復(fù)基質(zhì)的儲(chǔ)水保性能，提高修復(fù)基料的透氣性和含水性，由于蛭石自身含有大量的鉀、鎂、鈣以及錳、鋅等微量元素，隨著植物的生長(zhǎng)，其中的微量元素緩慢釋放，可為植物生長(zhǎng)提供一定的養(yǎng)分，提高植物生長(zhǎng)效果。改性生物質(zhì)炭的孔隙可達(dá)納米級(jí)別，非常有利于微生物在其內(nèi)部的附著生長(zhǎng)，對(duì)負(fù)載微生物也具有良好的保護(hù)作用，進(jìn)而有利于培育土壤中有益功能菌群，促進(jìn)土壤中有益功能菌群的繁殖可用于制備炭基土壤修復(fù)材料，修復(fù)土壤重金屬污染。各物質(zhì)相同作用，發(fā)揮不同的作用，能夠有效改善土壤板結(jié)、降低鹽堿化和重金屬污染。

9、優(yōu)選的，所述基于魚(yú)類(lèi)糞便的土壤改良劑的制備方法，包括如下步驟：

10、s1將8-20重量份魚(yú)類(lèi)糞便、3-6重量份腐殖土混合在400-800rpm下攪拌30-70min，加入質(zhì)量為魚(yú)類(lèi)糞便0.5-4wt％的發(fā)酵菌和15-30重量份水，繼續(xù)攪拌20-50min，置于32-38℃、100-300rpm的條件下發(fā)酵10-30d，發(fā)酵過(guò)程中，每隔18-28h翻料一次；發(fā)酵后風(fēng)干至水分比重8-15％，得到有機(jī)肥；

11、s2將步驟s1中得到的有機(jī)肥、改性生物質(zhì)炭、γ聚谷氨酸、蛭石和微生物菌劑按照質(zhì)量比(15-30):(20-40):(0.8-2):(3-8):(0.8-2)混合，在34-45℃、400-700rpm下攪拌0.5-3h，進(jìn)行造粒，再置于35-45℃下干燥0.5-2h，得到魚(yú)類(lèi)糞便的土壤改良劑。

12、所述發(fā)酵菌為近平滑假絲酵母、膠質(zhì)芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌中的至少一種；優(yōu)選的，所述發(fā)酵菌由近平滑假絲酵母、膠質(zhì)芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌按照質(zhì)量比為(1-3):(0.5-2):(2-4)組成。

13、所述微生物菌劑為水生拉恩氏菌、玫瑰色考克氏菌i-7r中至少一種；優(yōu)選的，所述微生物菌劑由水生拉恩氏菌、玫瑰色考克氏菌i-7r按照質(zhì)量比為1:(1-2)組成。

14、所述改性生物質(zhì)炭的制備方法，包括如下步驟：

15、n1將蘋(píng)果皮干燥粉碎炭化，得到生物質(zhì)炭；將生物質(zhì)炭加入到n-甲基吡咯烷酮中超聲；再加入腐殖酸的乙酸溶液中繼續(xù)超聲，即得初步改性生物質(zhì)炭；

16、n2將殼聚糖和醋酸水溶液混合攪拌，加入煙酸?；?β-d-葡糖醛酸和活化劑，繼續(xù)攪拌反應(yīng)；得到改性殼聚糖；

17、n3將上述初步改性生物質(zhì)炭和上述改性殼聚糖混合，加熱攪拌，再加入戊二醛繼續(xù)攪拌得到改性生物質(zhì)炭。

18、殼聚糖具有多種生物活性和生物降解性，且殼聚糖表面擁有豐富的胺基和羥基官能團(tuán)，這些官能團(tuán)都是很好地吸附位點(diǎn)以此來(lái)結(jié)合重金屬，能更高效地鈍化重金屬，但單獨(dú)使用時(shí)易黏連成塊，緊密的空間形態(tài)會(huì)降低吸附效率而且很不穩(wěn)定。而生物質(zhì)炭單獨(dú)使用時(shí)，具有較好的污染物吸附能力，但其對(duì)重金屬鈍化效果較差。因此，本發(fā)明有效的將二者結(jié)合起來(lái)使用，一方面改善殼聚糖易粘結(jié)在一起，同時(shí)還可以進(jìn)一步提高生物質(zhì)炭對(duì)重金屬的吸附效果，起到協(xié)同增效的作用。

19、改性殼聚糖可以增加土壤的吸水性和持水能力，原因是其分子結(jié)構(gòu)中包含許多羥基和氨基親水基團(tuán)，這些基團(tuán)能夠有效吸附和保持水分，從而改善土壤的保水性能，改性殼聚糖在土壤中形成一種保水層，減少水分的蒸發(fā)和滲漏，這有助于維持土壤的濕度，尤其在干旱條件下，能夠顯著提高作物的抗旱能力。改善土壤結(jié)構(gòu)：改性殼聚糖相對(duì)松散，使土壤更加疏松，有利于水分的滲透和儲(chǔ)存。同時(shí)，良好的土壤結(jié)構(gòu)也促進(jìn)了植物根系的生長(zhǎng)，提高了水分利用效率。改性殼聚糖還可以與重金屬離子(如鉛、鎘、鋅等)發(fā)生螯合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而將重金屬固定在土壤中，降低其遷移性和生物可利用性；通過(guò)與重金屬離子結(jié)合，改性殼聚糖能夠顯著降低植物對(duì)重金屬的吸收和積累，減少重金屬進(jìn)入食物鏈的風(fēng)險(xiǎn)，減少重金屬的植物吸收，保護(hù)作物和生態(tài)環(huán)境。

20、利用本方法制備得到的改性生物質(zhì)炭富含大量的微孔，具有較大的比表面積和吸附性能，添加到土壤中時(shí)，不僅能夠提補(bǔ)充土壤的有機(jī)物含量、水分和養(yǎng)料，提高土壤肥力；通過(guò)吸附和緩慢釋放養(yǎng)分，增加養(yǎng)分利用效率，減少養(yǎng)分的流失和浪費(fèi)；具有良好的保水性能，可以防止水分的過(guò)度蒸發(fā)和流失，幫助植物更好地吸收水分，促進(jìn)植物的健康生長(zhǎng)；另外加入腐殖酸可以在一定程度上具有改良土壤、刺激作物生長(zhǎng)等功能；另外，腐植酸大分子的基本結(jié)構(gòu)是芳環(huán)和脂環(huán)，環(huán)上連有羧基、羥基、羰基等官能團(tuán)，與金屬離子有交換、吸附等作用還能夠在一定程度上降低土壤中的重金屬，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)。

21、綜上所述，本發(fā)明將改性生物質(zhì)炭和改性殼聚糖結(jié)合在一起使用，利用生物質(zhì)炭的多孔吸水特性和殼聚糖的高效持水能力，能夠在土壤中形成一個(gè)互補(bǔ)的保水系統(tǒng)；生物質(zhì)炭吸附儲(chǔ)存的水分通過(guò)殼聚糖的膠質(zhì)層逐步釋放，提供持續(xù)的水分供應(yīng)。通過(guò)不同的吸附和螯合機(jī)制共同作用，顯著提高重金屬的固定效果，將土壤中的重金屬固定化，減少農(nóng)作物根系的吸收，從而減少重金屬通過(guò)植物進(jìn)入到食物鏈當(dāng)中，減少對(duì)人體的危害。

22、二者協(xié)同使用可以更有效地降低重金屬的遷移性和生物可利用性，不僅能夠提高土壤的保水性能同時(shí)還能夠有效鈍化重金屬作用，改善土壤生態(tài)環(huán)境，改善土壤通透性和有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力。

23、優(yōu)選的，所述改性生物質(zhì)炭的制備方法，包括如下步驟：

24、n1將蘋(píng)果皮干燥粉碎，過(guò)20-60目篩，再置于650-900℃管式爐中炭化1-5h，得到生物質(zhì)炭；取8-15重量份生物質(zhì)炭加入到400-600重量份n-甲基吡咯烷酮中，在超聲頻率40-80khz、超聲功率150-260w、35-45℃下超聲0.3-1h；再加入10-20重量份20-40wt％腐殖酸的乙酸溶液中，繼續(xù)超聲處理2-5h，離心，真空干燥，研磨過(guò)80-200目篩，即得初步改性生物質(zhì)炭；

25、n2將2-5重量份殼聚糖和80-200重量份1-3wt％醋酸水溶液混合，在50-70℃、400-800rpm下攪拌20-50min，加入1-3重量份煙酸?；?β-d-葡糖醛酸和0.1-0.5重量份活化劑，所述活化劑由1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和n-羥基丁二酰亞胺物質(zhì)的量5-8:1組成，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3-6h；透析，冷凍干燥，得到改性殼聚糖；

26、n3將3-8重量份上述初步改性生物質(zhì)炭和2-5重量份上述改性殼聚糖混合，在30-50℃、100-300rpm下攪拌20-50min，再加入0.5-2重量份戊二醛繼續(xù)攪拌10-30min，再調(diào)節(jié)ph為8.5-9.5，靜置0.5-2h，抽濾，干燥，得到改性生物質(zhì)炭。

27、一種基于魚(yú)類(lèi)糞便的土壤改良劑，采用上述方法制備得到。

28、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供一種基于魚(yú)類(lèi)糞便的土壤改良劑及其制備方法。本發(fā)明將改性生物質(zhì)炭和改性殼聚糖結(jié)合在一起使用，利用生物質(zhì)炭的多孔吸水特性和殼聚糖的高效持水能力，能夠在土壤中形成一個(gè)互補(bǔ)的保水系統(tǒng)；生物質(zhì)炭吸附儲(chǔ)存的水分通過(guò)殼聚糖的膠質(zhì)層逐步釋放，提供持續(xù)的水分供應(yīng)。二者協(xié)同使用可以更有效地降低重金屬的遷移性和生物可利用性，不僅能夠提高土壤的保水性能同時(shí)還能夠有效鈍化重金屬作用，改善土壤生態(tài)環(huán)境，改善土壤通透性和有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力。通過(guò)不同的吸附和螯合機(jī)制共同作用，顯著提高重金屬的固定效果，將土壤中的重金屬固定化，減少農(nóng)作物根系的吸收，從而減少重金屬通過(guò)植物進(jìn)入到食物鏈當(dāng)中，減少對(duì)人體的危害。