本發(fā)明主要屬于土壤改良劑技術領域，具體涉及一種磁化土壤調(diào)理劑及制備方法。
背景技術：
隨著自然氣候的變化以及人為施肥方式不當?shù)纫蛩貙е路N植區(qū)域土壤結構逐漸出現(xiàn)惡化現(xiàn)象，最終導致作物產(chǎn)量下降，品質惡劣，因此，進行土壤合理修復是目前亟待解決的問題。
國家通過推行研發(fā)新型環(huán)保功能性肥料或土壤改良劑的政策可有效改善目前農(nóng)田土壤的問題。
作物植株根系發(fā)達，是吸收土壤養(yǎng)分的主要器官，但是，根系在吸收養(yǎng)分的同時會釋放大量的分泌物，逐漸種植便會導致土壤結構變壞，目前，傳統(tǒng)的施肥模式注重于化肥的投入，忽略有機培肥的作用。
技術實現(xiàn)要素：
針對上述技術問題，本發(fā)明提供一種磁化土壤調(diào)理劑及制備方法，所述磁化土壤調(diào)理劑中含有磁化土壤顆粒，磁化土壤顆粒施入土壤后，提高了土壤的磁性，引起了土壤中磁團粒結構的變化，尤其是導致“磁活性”粒級和土壤中鐵磁性物質的活化，使土壤的結構性、孔隙度、透氣性均得到改善。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
一種磁化土壤調(diào)理劑的制備方法，所述方法包括以下步驟：
制備磁化土壤顆粒：通過高溫煅燒制備獲得多孔結構土壤顆粒，將所述多孔結構土壤顆粒在磁化場下進行磁化，獲得具有磁感應強度的磁化土壤顆粒；
配料預處理：所述配料包括火山石、腐熟羊糞、羊骨、羊毛、生物碳、秸稈；對上述配料進行烘干、粉碎及篩分；分別獲得火山石顆粒、腐熟羊糞顆粒、羊骨顆粒、羊毛顆粒、生物碳顆粒和秸稈顆粒；
配比混合：將所述磁化土壤顆粒、所述火山石顆粒、所述腐熟羊糞顆粒、所述羊骨顆粒、所述羊毛顆粒、所述生物碳顆粒、所述秸稈顆粒以及微生物混合物按照一定配比進行混合，制備獲得所述磁化土壤調(diào)理劑。
進一步地，制備磁化土壤顆粒具體為：將土壤質地為中壤或者粘土的表層土壤至于1400-1500℃的高溫爐中密閉煅燒20-48小時，自然冷卻10-24小時后取出，即獲得多孔土壤顆粒，粉碎過篩以使直徑小于等于1cm，然后送入磁化機，在8000-10000mt磁化場強下磁化6-8秒，使磁感應強度高于40μt后取出，即獲得所述磁化土壤顆粒。
進一步地，在所述配料預處理步驟中，制備獲得的所述火山石顆粒、所述腐熟羊糞顆粒、所述羊骨顆粒、所述羊毛顆粒、所述生物碳顆粒、所述秸稈顆粒的水分含量均低于30％，且粒徑均小于等于1cm。
進一步地，在配比混合步驟中，按照重量份計，各組分所占比例為：所述磁化土壤顆粒20-25份、所述火山石顆粒15-25份、所述腐熟羊糞顆粒28-35份、所述羊骨顆粒5-10份、所述羊毛顆粒5-7份、所述生物碳顆粒2-5份、所述秸稈顆粒5-9份以及所述微生物混合物0.5-2份。
一種磁化土壤調(diào)理劑，所述磁化土壤調(diào)理劑包括磁化土壤顆粒20-25份、火山石顆粒15-25份、腐熟羊糞顆粒28-35份、羊骨顆粒5-10份、羊毛顆粒5-7份、生物碳顆粒2-5份、秸稈顆粒5-9份以及微生物混合物0.5-2份。
進一步地，所述磁化土壤顆粒的磁感應強度高于40μt。
進一步地，所述火山石顆粒、所述腐熟羊糞顆粒、所述羊骨顆粒、所述羊毛顆粒、所述生物碳顆粒、所述秸稈顆粒的水分含量均低于30％，且粒徑均小于等于1cm。
本發(fā)明的有益技術效果：
(1)本發(fā)明所提供的土壤調(diào)理劑含有磁化土壤顆粒，磁化土壤顆粒施入土壤后，提高了土壤的磁性，引起了土壤中磁團粒結構的變化，尤其是導致“磁活性”粒級和土壤中鐵磁性物質的活化，使土壤的結構性、孔隙度、透氣性均得到改善；
(2)本發(fā)明所提供的土壤調(diào)理劑中磁化土壤顆粒為經(jīng)過磁場的磁化處理，因此本發(fā)明土壤調(diào)理劑具有有機肥料和磁學(包含土壤磁效應和生物磁效應)的雙重功能，對農(nóng)作物種子發(fā)芽、生長、光合作用及干物質積累有良好作用，能增強作物的抗旱、澇性；
(3)本發(fā)明所述土壤調(diào)理劑的制備過程中首選通過煅燒制備獲得多孔結構土壤顆粒，煅燒獲得的多孔結構土壤顆粒富含植物所需的鋅、銅、鉬、硼等微量元素，施用后能作物收獲更多的產(chǎn)量，提高品質和肥料利用率，降低成本.增加農(nóng)民收入；
(4)本發(fā)明所提供的土壤調(diào)理劑中含有火山石顆粒，火山石含有鈉、鎂、鋁、硅、鈣、等幾十種礦物質和微量元素，可以有效改善土壤中養(yǎng)分狀況，有益于植株生長需要，促進養(yǎng)分均衡吸收，提高產(chǎn)量；同時，火山石ph的穩(wěn)定，它可以適當?shù)恼{(diào)節(jié)土壤過堿情況，同時減少鹽分表聚現(xiàn)象的發(fā)生；
(5)本發(fā)明所提供的土壤調(diào)理劑具有開孔率高且惰性的特點，因此有利于微生物的接觸掛膜和生長，能夠使土壤調(diào)理劑周圍保持較高的微生物量，有利于微生物代謝過程中所需的氧氣與營養(yǎng)物質及代謝產(chǎn)生的廢物的傳質過程；
(6)本發(fā)明所提供的土壤調(diào)理劑中含有一定比例的生物質炭、秸稈，生物質炭和秸稈有機質豐富，可以有效改善土壤的團粒結構和養(yǎng)分狀況，促進植株根系生長下扎，提高土壤的保水保肥能力；
(7)將本發(fā)明所述土壤調(diào)理劑在施入土壤后，在磁場作用下，能迅速促進羊毛和羊骨等有機物質的快速降解，降解過程中釋放的激素能調(diào)節(jié)作物根系的吸收和生長，同時能調(diào)節(jié)根際土壤微生物群落和多樣性；
(8)本發(fā)明所提供的土壤調(diào)理劑還含有微生物混合物，微生物混合物在土壤中具備解磷、解鉀肥、氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等功能，能有效促進土壤有機質的礦化分解和全量養(yǎng)分的有效化。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合對本發(fā)明進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
相反，本發(fā)明涵蓋任何由權利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。
實施例1
一種磁化土壤調(diào)理劑的制備方法，所述方法包括以下步驟：
制備磁化土壤顆粒步驟：將土壤質地為中壤或者粘土的表層土壤至于1400-1500℃的高溫爐中密閉煅燒20-48小時，自然冷卻10-24小時后取出，即獲得多孔土壤顆粒，粉碎過篩以使直徑小于等于1cm，然后送入磁化機，在8000-10000mt磁化場強下磁化6-8秒，使磁感應強度高于40μt后取出，即獲得所述磁化土壤顆粒。其中，中壤或者粘土的分類為根據(jù)卡慶斯基土壤質地分類制的分類結果。
配料預處理步驟：所述配料包括火山石、腐熟羊糞、羊骨、羊毛、生物碳、秸稈；對上述配料進行烘干、粉碎及篩分；分別獲得火山石顆粒、腐熟羊糞顆粒、羊骨顆粒、羊毛顆粒、生物碳顆粒和秸稈顆粒；制備獲得的所述火山石顆粒、所述腐熟羊糞顆粒、所述羊骨顆粒、所述羊毛顆粒、所述生物碳顆粒、所述秸稈顆粒的水分含量均低于30％，且粒徑均小于等于1cm。
其中，本實施例中生物碳為秸稈類生物質炭，其中生物碳為擇秸稈在絕氧環(huán)境中，經(jīng)高溫快速熱裂解后生成的固態(tài)產(chǎn)物，直徑小于1cm。其碳含量為40％～80％、灰分含量在20％～35％。裂解溫度與生物炭碳灰組分呈正相關。施入生物炭可以改善土壤狀況，生物炭灰分通常對養(yǎng)分貧瘠土壤及沙質土壤的一些養(yǎng)分補充作用較明顯。2)秸稈炭比表面積集中在0～200m2/g以內(nèi)；生物炭的孔隙結構能降低土壤容重、降低土壤密度，能較好地去除溶液和鈍化土壤中的重金屬。3)生物炭ph值范圍在5～12，平均為9.15；生物炭施入土壤后可消耗土壤質子，提高酸性土壤ph值，提高酸性土壤一些養(yǎng)分的有效性；其巨大的表面積還可提高對陽離子的吸附，提高土壤保肥能力。
所述微生物混合物為具有解磷解鉀和固氮功能的包括放線菌、乳酸菌、枯草芽孢桿菌、木霉菌、固氮菌、酵母菌中的至少三種，且有效活菌數(shù)至少為50億個/g。
其中，羊骨需要先進行粉碎，使獲得的羊骨顆粒粒徑小于等于1cm；羊毛需要用鍘刀切割成直徑小于1cm的羊毛段。
配比混合步驟：將所述磁化土壤顆粒、所述火山石顆粒、所述腐熟羊糞顆粒、所述羊骨顆粒、所述羊毛顆粒、所述生物碳顆粒、所述秸稈顆粒以及微生物混合物按照一定配比進行混合，制備獲得所述磁化土壤調(diào)理劑。在配比混合步驟中，按照重量份計，各組分所占比例為：所述磁化土壤顆粒20-25份、所述火山石顆粒15-25份、所述腐熟羊糞顆粒28-35份、所述羊骨顆粒5-10份、所述羊毛顆粒5-7份、所述生物碳顆粒2-5份、所述秸稈顆粒5-9份以及所述微生物混合物0.5-2份。
一種磁化土壤調(diào)理劑，根據(jù)上述方法制備獲得的，所述磁化土壤調(diào)理劑包括磁化土壤顆粒20-25份、火山石顆粒15-25份、腐熟羊糞顆粒28-35份、羊骨顆粒5-10份、羊毛顆粒5-7份、生物碳顆粒2-5份、秸稈顆粒5-9份以及微生物混合物0.5-2份。
所述磁化土壤顆粒的磁感應強度高于40μt。
所述火山石顆粒、所述腐熟羊糞顆粒、所述羊骨顆粒、所述羊毛顆粒、所述生物碳顆粒、所述秸稈顆粒的水分含量均低于30％，且粒徑均小于等于1cm。
實施例2
玉米土壤調(diào)理劑田間施用實例，在實施例中，使用實施例1中所述土壤調(diào)理劑。
在玉米播種前，常規(guī)化肥和有機無機肥均勻撒入玉米田中，然后用旋耕機整田將肥料摻勻，旋耕深度控制在20cm左右。所述土壤調(diào)理劑施入方式與常規(guī)化肥和有機無機肥一致。
在寧夏中寧縣余丁鄉(xiāng)永興村標準化農(nóng)田玉米種植地段同一時期內(nèi)進行小區(qū)對比試驗：
處理1不施肥
處理2常規(guī)化肥，農(nóng)民常規(guī)施肥量為尿素300kg/hm2、磷酸一銨180kg/hm2、硫酸鉀270kg/hm2；
處理3有機無機肥，有機肥施肥量3t/hm2(有機質≥45％，n-p2o5-k2o＝2.5-1-1.5，有益菌數(shù)目為0.2億/克)，無機肥用量同處理2；
處理4施用實施例1中的的土壤調(diào)理劑(以下提到的“土壤調(diào)理劑”均為利用實施例1所提供方法制備獲得的土壤調(diào)理劑)，施用量為1.5t/hm2；
處理5施用實施例1中的土壤調(diào)理劑+常規(guī)化肥減半。
通過田間試驗，對采收后的玉米進行產(chǎn)量評估，其結果如表1所示，同時對土壤基本理化性質的影響見表2-7。
表1土壤調(diào)理劑對玉米產(chǎn)量的影響
(注：去除肥料因素，玉米種植成本6000元/hm2，有機肥800元/t，尿素1.7元/kg，磷酸一銨4.5元/kg，硫酸鉀4.8元/kg，玉米價格1.8元/kg，土壤調(diào)理劑2.5元/kg)
由表1可得：各處理間均存在顯著性差異，施用土壤調(diào)理劑明顯提高產(chǎn)量，相比不施肥增產(chǎn)率高達123.77％，調(diào)理劑配常規(guī)施肥減半處理后增產(chǎn)率更是高達127.49％，但是二者產(chǎn)量差異不顯著；在成本方面，不施肥與常規(guī)施肥成本中較低，但是產(chǎn)值不高，綜合所得的經(jīng)濟效益屬施用本發(fā)明所提供的土壤調(diào)理劑最高。
表2土壤調(diào)理劑對土壤基本物理性質的影響
表2可得：有機無機肥和施用土壤調(diào)理劑能顯著降低土壤容重，不施肥和常規(guī)施用化肥處理下容重高達1.48、1.47g/cm3，對植株根系的繼續(xù)穿插產(chǎn)生了一定限制作用。施用土壤調(diào)理劑對田間持水量有著明顯的提高作用，增加土壤水勢，維持穩(wěn)定的土壤含水量，供給植株生長需要。同時，該處理下土壤孔隙度相比常規(guī)施肥增加了15.56％，有機無機肥處理下總孔隙度與施用土壤調(diào)理劑處理相差不大，總孔隙度超過50％以上，加速土壤與大氣之間的氣體交換；尤其施用土壤調(diào)理劑后土壤呼吸強度明顯提升，相比常規(guī)施用化肥提升了接近2倍，有利于植物根系周圍的好養(yǎng)微生物活動，進而加快植株新陳代謝。
表3土壤調(diào)理劑對土壤機械組成的影響
表3可得：施用土壤調(diào)理劑顯著降低土壤砂粒含量，有機無機肥處理外與土壤調(diào)理劑處理間均無顯著性差異，相比不施肥和常規(guī)施用化肥顯著降低，不施肥的處理下砂粒和粘粒含量均較高；有機肥配合常規(guī)施肥處理下顯著提高了粉粒含量，施用土壤調(diào)理劑處理下粉粒與粘粒比例大于1:1，同時加之砂粒含量超過50％以上，該種土壤結構較為穩(wěn)定，促進土壤空氣與大氣進行相應能量交換，而不施肥處理下通氣性以及透水性較差，抑制好氧微生物活動。
表4土壤調(diào)理劑對土壤團聚體含量的影響
表4可得：總體來看，該地區(qū)不施肥和常規(guī)施肥處理下>0.25mm的團聚體含量接近80％，而施用有機肥配常規(guī)施肥和施用土壤調(diào)理劑處理下>0.25mm的團聚體含量遠遠超過80％，不同處理下土壤各級團聚體占有不同的比例，施用有機肥配常規(guī)施肥和施用土壤調(diào)理劑處理下>5mm的團聚體含量間無顯著性差異，不施肥顯著降低了該級的團聚體含量，0.5-0.25cm的團聚體含量較大，與>5mm的團聚體含量呈現(xiàn)1:1，施用土壤調(diào)理劑處理下不同粒徑比例適中，>5mm的團聚體含量大于>0.25mm的團聚體含量，表現(xiàn)為持水孔隙與充氣孔隙的并存，既達到保水效果，同時具備合理的孔隙密度。
表5土壤調(diào)理劑對土壤微生物數(shù)量的影響
表5可得：總體來看，該地區(qū)可培養(yǎng)土壤微生物數(shù)量為細菌>放線菌>真菌，施用土壤調(diào)理劑處理顯著增加細菌數(shù)量，分別相比不施肥和常規(guī)施用化肥處理增加了169.04％、140.42％，由此可見，土壤調(diào)理劑有助于有機物分解以及腐殖質合成；放線菌數(shù)量跟細菌數(shù)量表現(xiàn)為相同趨勢，施用土壤調(diào)理劑以及有機無機肥處理顯著增加放線菌數(shù)量，促進各種礦物質元素的轉化；而真菌數(shù)量正好相反，由于不施肥以及施用化肥造成土壤呼吸強度較弱，抑制細菌增殖，在細菌數(shù)量減少的情況下為真菌創(chuàng)造了良好的繁殖場所，在條件不利的情況下增加了土壤植株病原菌的發(fā)生率；施用土壤調(diào)理劑顯著提高了細菌/真菌比，對激活土壤有機物的活性起到關鍵性作用。
表6土壤調(diào)理劑對土壤酶活性的影響
土壤脲酶屬于土壤中一類具有催化作用的活性物質，其活性大小可反映土壤中尿素的分解狀況，表6可得：有機無機肥處理下脲酶活性最強，土壤調(diào)理劑處理下土壤脲酶活性與有機肥+常規(guī)施肥處理無顯著性差異，二者處理均下脲酶活性顯著高于不施肥與常規(guī)施肥處理，有利于土壤中氮素循環(huán)的進行；土壤中進行的許多催化分解過程離不開堿性磷酸酶，土壤調(diào)理劑處理顯著增加土壤堿性磷酸酶活性，不施肥處理下堿性磷酸酶活性最低，阻礙了土壤中有機磷的降解以及有效轉化速率。蔗糖酶表征了土壤生物學活性強度，土壤調(diào)理劑處理提高了蔗糖酶的活性，其活性顯著高于其他處理，對土壤中有機碳的礦化和分解起到關鍵作用；過氧化氫酶可有效地評價土壤土壤生物氧化過程和氧化還原能力的強弱，土壤調(diào)理劑處理下過氧化氫酶活性最高，對土壤中產(chǎn)生的過氧化氫等毒害物質的分解尤為重要，該處理與有機肥+常規(guī)施肥以及有機無機肥處理間無顯著性差異，但與不施肥以及常規(guī)施肥處理間均存在顯著性差異。
表7土壤調(diào)理劑對土壤化學性質的影響
表7可得：施用土壤調(diào)理劑可以有效地降低土壤ph，相比不施肥和常規(guī)施用化肥降低了5.63％、6.62％，常規(guī)使用化肥處理下ph最高，同時，該處理下全鹽含量與不施肥處理間不顯著性差異，且與施用本產(chǎn)品土壤調(diào)理劑以及有機肥配常規(guī)施用化肥處理間均存在顯著性差異，施用土壤調(diào)理劑處理下全鹽含量相比常規(guī)施用化肥降低了25.49％，有機質增加了34.25％，其次為有機肥+常規(guī)施用化肥減半處理；有機肥+常規(guī)施用化肥處理顯著提高了堿解氮含量，相比施用土壤調(diào)理劑提升了2倍左右，同時該處理下有效磷含量也相比較高；速效鉀含量在施用土壤調(diào)理劑后顯著增加，相比不施肥和常規(guī)施用化肥增加了47.84％、13.60％，由此可見，本發(fā)明提供的土壤調(diào)理劑可為土壤提供較多品質元素，對玉米產(chǎn)量形成具有良好作用。
本發(fā)明磁化土壤改良劑施入土壤后，能提高土壤的磁性，引起土壤中磁團粒結構的變化，尤其是導致“磁活性”粒級和土壤中鐵磁性物質的活化，使土壤的結構性、孔隙度、透氣性均得到改善。田間小區(qū)試驗和大田試范試驗表明，土壤中施入磁化尾礦后，農(nóng)作物增產(chǎn)效果十分明顯，早稻平均增產(chǎn)12.63％，中稻平均增產(chǎn)11.06％，大豆增產(chǎn)15.5％。
磁化土壤改良劑具有肥料和磁學(包含土壤磁效應和生物磁效應)的雙重功能，通過發(fā)揮其肥料與磁學的雙重效應，可以在相同化肥投入下，增加作物產(chǎn)量和肥料利用率，使土壤養(yǎng)分狀況得到改善并提高農(nóng)產(chǎn)品品質。
實施例3
一種磁化土壤調(diào)理劑，根據(jù)上述方法制備獲得的，所述磁化土壤調(diào)理劑包括磁化土壤顆粒20份、火山石顆粒15份、腐熟羊糞顆粒28份、羊骨顆粒5份、羊毛顆粒5份、生物碳顆粒2份、秸稈顆粒5份以及微生物混合物0.5份。
所述磁化土壤顆粒的磁感應強度為40μt。
所述火山石顆粒、所述腐熟羊糞顆粒、所述羊骨顆粒、所述羊毛顆粒、所述生物碳顆粒、所述秸稈顆粒的水分含量均低于30％，且粒徑均小于等于1cm。
實施例4
一種磁化土壤調(diào)理劑，其特征在于，所述磁化土壤調(diào)理劑包括磁化土壤顆粒25份、火山石顆粒25份、腐熟羊糞顆粒35份、羊骨顆粒10份、羊毛顆粒7份、生物碳顆粒5份、秸稈顆粒9份以及微生物混合物2份。
實施例4
一種磁化土壤調(diào)理劑，其特征在于，所述磁化土壤調(diào)理劑包括磁化土壤顆粒23份、火山石顆粒20份、腐熟羊糞顆粒31份、羊骨顆粒9份、羊毛顆粒6份、生物碳顆粒3份、秸稈顆粒7份以及微生物混合物1份。