專利名稱：一種土壤改良組合物及土壤改良的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于土壤改良領域，涉及一種土壤改良組合物及土壤改良的方法。
背景技術：
隨著經濟社會的快速發(fā)展和城市化進程的加快，中國的基本設施建設速度也隨之加快，因實施交通、水利、礦山、電力等建設項目而形成了大量的裸露坡面。這些裸露坡面不僅影響了生態(tài)環(huán)境景觀，破壞了該地區(qū)的自然生態(tài)平衡，而且有些坡面還存在著嚴重的地質災害隱患，影響主體工程的安全穩(wěn)定，甚至會危害人民的生命和財產安全。因此，邊坡綠化具有十分重要的環(huán)保意義和現實意義，邊坡綠化不僅可美化環(huán)境、涵養(yǎng)水源，而且可以防止水土流失和滑坡、凈化空氣。目前已有很多地方開始大力開展邊坡綠化。對巖土邊坡和土夾石邊坡，傳統的治理方法一般采用三維網植草技術。三維網植 草技術是在邊坡裸露的前提下通過在坡面設置三維網格并在網格內植草，植物恢復后植物憑借發(fā)達的根系將坡面固定，同時隨著三維網的老化和降解可使植物與坡面更加牢固結合，從而達到植物防護功能的一種綠化技術。但實踐證明，這類邊坡由于土質條件較差，采用三維網植草技術由于無法改變坡面土壤條件，植物死亡率高，并不能達到良好的綠化和破面防護效果。人們轉而尋找更為有效更為簡潔的綠化技術，近年來噴播技術在國內綠化工程中逐漸發(fā)展開來。噴播技術是一種適用于風化程度較高的巖土邊坡和土夾石邊坡綠化的新型技術，它特別適用于公路鐵路、鐵路、河道邊坡的護坡綠化。它利用特制噴射機將草種、保水劑等有機基材噴射到坡面上，有機材在壓力的作用下與坡面緊密結合，形成一層可供植物生長發(fā)育的基質層。噴播對土壤厚度的要求，根據邊坡的具體情況而定，通常為10-30cm。在噴射中必須加入狗牙根、高羊茅、紫穗槐等草種，在較短的時間內達到理想的綠化效果?？屯羾姴ナ亲顬槌Ｒ姷囊彩菓米顝V泛的噴播技術客土噴播是將含有植物生長所需營養(yǎng)的基質材料混合膠結材料噴附在巖基坡面上，在巖基坡面上創(chuàng)造出宜于植物生長的硬度的、牢固且透氣、與自然表土相近的土板塊，種植出可粗放管理的植物群落，最大程度地恢復自然生態(tài)。如果是風化巖、土壤較少的軟巖及土壤硬度較大的土壤邊坡，對于坡度大，石質成片的坡面可借鑒錨桿鋼筋噴錨的工，通過打錨桿、掛鍍鋅鐵網后再噴播，同樣可以達到綠化美化的目的，浙贛線鐵路生態(tài)護、福建泉三高速等在石質邊坡防護中均采用錨桿固定噴播綠化技術?？屯羾姴ヒ泊嬖诿黠@缺點，首先客土噴播過程中客土的形成是通過采用噴植設備(可以用噴漿設備來代替)在巖石坡面噴上客土來實現的，因而其與三維網植草技術相比造價要高很多。其次，客土噴播雖然通過移植客土可以短期內改善邊坡土質條件以及水肥條件，但客土噴播法噴播物的內部成分和結構等等和自然腐殖土相差甚遠，其中的客土加化肥及草種等第一年可以發(fā)芽，但是沒有持續(xù)生命力，噴播層內外沒有土壤化發(fā)生，根系只是懸在巖石的上面，施工覆蓋層將隨著養(yǎng)分的消失而逐漸枯死，剝落，客土噴播綠化的結果一般就是“一年綠，二年黃，三年都死光”。因而客土噴播并不能實現邊坡的長期綠化，而白白浪費了資金投入和大量的人力物力。傳統噴播植草與簡單的三維網噴播技術很難達到預期效果，因此尋找有效的可持續(xù)的綠化技術成為目前邊坡綠化所面臨的重大問題。專利申請01104199. 4公開了一種通過固定短U形鋼釘固定坡面并通過噴漿機噴抹土漿的邊坡綠化技術，該技術操作簡單，成本降低，但使用該技術進行邊坡綠化時噴薄層容易從主土層滑落，該技術并不能達到邊坡持續(xù)綠化效果。專利200710053060. X通過在高陡巖質邊坡上設置緩坡帶富土層以及回水溝實現儲水功能實現邊坡綠化的目的，該技術可以有效的防止噴薄層從邊坡滑落且具有灌溉優(yōu)勢，但該技術造價較高，且由于土質沒有改善，并不能實現可持續(xù)的長期綠化效果。本發(fā)明旨在通過提供一種土壤改良組合物使主土土壤化，從而達到邊坡長期可持續(xù)的綠化效 果。

發(fā)明內容
為了克服現有綠化技術不能對邊坡起到可持續(xù)的綠化效果，且造價昂貴的現有技術不足，本發(fā)明提供一種新型的土壤改良組合物及改良土壤的方法。該土壤改良方法主要適用于公路、鐵路及采石場等巖石邊坡生態(tài)防護工程，在水土保持與環(huán)境建設領域上具有廣闊的技術應用前景，其生態(tài)治理的快速性、可行性、前瞻性必將對國內石質邊坡生態(tài)防護方面產生深遠的影響。為了使本領域技術人員更好的理解本發(fā)明，發(fā)明人特將本發(fā)明所涉及的術語定義或闡述如下，本申請中所涉及此類術語的解釋均應參照以下定義。I、客土客土是指非當地原生的、由別處移來用于置換原生土的外地土壤，通常是指質地好的壤土 (沙壤土)或人工土壤。制作滿足這些條件的客土，僅依靠自然土壤是不夠的，還需人工添加其他物質。在自然土壤中所應添加的其他物質為I)纖維材料，即可增加客土的有機質含量，又可防止土壤粒子散落；2)各類肥料(無機肥和有機肥)，提供植物生長所需營養(yǎng)元素；3) 土壤改良劑(如保水劑、粘合劑和土壤穩(wěn)定劑)，提高客土保水性，增強團粒結構和穩(wěn)定性。2、土壤保水劑土壤保水劑就是農林保水劑，號稱植物微型水庫，是一種獨具三維網狀結構的有機高分子聚合物。在土壤中能將雨水或澆灌水迅速吸收并保住，不滲失，進而保證根際范圍水份充足、緩慢釋放供植物利用。它特有的吸水、貯水、保水性能，在改善生態(tài)環(huán)境、防風固沙工程中起到決定成敗的作用。廣泛用于土地荒漠化治理、農林作物種植、園林綠化等領域。因其顆粒吸水后膨脹而釋水后縮小，可使土壤形成團粒多孔結構、松軟透氣，既保證植物需求，又可增加粘土的通透性和沙土的持水力。3、固氮菌群固氮菌群的細菌菌體一般為桿狀，卵圓或球形，無內生芽孢；革蘭氏染色陰性(有時陰、陽性兩可)；嚴格好氧性，有機營養(yǎng)型細菌，能利用簡單糖類為碳源和能源，有的能利用淀粉，但不能利用纖維素。固氮菌群可以將大氣中的分子態(tài)氮氣轉化為農作物能利用的氨，進而為其提供合成蛋白質所必需的氮素營養(yǎng)的肥料。這類微生物自生或者與植物共生，其將大氣中的分子態(tài)氮氣轉化為農作物可吸收的氨的過程，稱為生物固氮。固氮菌群中的常見代表菌種如根瘤菌、圓褐固氮菌。4、泥炭土泥炭土(peat soil)是指在某些河湖沉積低平原及山間谷地中，由于長期積水，水生植被茂密，在缺氧情況下，大量分解不充分的植物殘體積累并形成泥炭層的土壤。泥炭地可分為水蘚泥炭地和沼澤泥炭地，這兩類泥炭地的主要區(qū)別在于泥炭地形成的條件不同。泥炭質土有機質含量Wu —般為10%〈Wu ( 60%,顏色呈深灰或黑色，有腥臭味，能看到未完全分解的植物結構，浸水體脹，易崩解，有植物殘渣浮于水中，干縮現象明顯。本發(fā)明的目的之一是提供一種土壤改良組合物，本發(fā)明所述土壤改良組合物中含有有機物和土壤微生物，所述有機物優(yōu)選為泥炭土、牛糞或者其他生物肥料。所述土壤微生物至少包括固氮菌群、有機體分解菌群和促進巖石分解的酸性土壤菌群，其中固氮菌群可以提供植物營養(yǎng)，有機體分解菌群可以參與諸如樹葉、動物尸體在內有機體的分解，酸性土壤菌群可以促進巖石的分解，巖石中含有大量的微量元素，這些微量元素可以被植物吸收，從而改善主土的土壤性質和植物生長狀況。這三大類微生物相互協作，對增強土壤肥力，促 進周邊土壤的土壤化過程起到明顯的協同作用。上述所述的土壤改良組合物中，所述土壤微生物為經過富集培養(yǎng)的微生物群，其中固氮菌群的富集培養(yǎng)基可以為=Ashby無氮培養(yǎng)基(富集自生固氮菌用)甘露醇1%，KH2PO4 0. 02%, MgSO4 7H20 0. 02%, NaCl 0. 02%, CaSO4 2H20 0. 01%, CaCO3 0.5%。有些土壤中真菌與植物共生的菌根菌，它們對植樹造林起著重要作用。土壤真菌也參與動、植物殘體的分解，成為土壤中氮、碳循環(huán)不可缺少的動力，特別是在植物有機體分解的早期階段，真菌比細菌和放線菌更為活躍。為了使土壤改良處方中真菌大量繁殖，對土壤中真菌進行富集培養(yǎng)，其培養(yǎng)基成分可以根據所分離菌種選用合適的真菌富集培養(yǎng)基，本發(fā)明中土壤真菌的富集培養(yǎng)基優(yōu)選為Martin培養(yǎng)基葡萄糖I %，蛋白胨0. 5 %，KH2P04 0.1%, MgSO4 7H20 0. 05%，瓊脂 2%，孟加拉紅 1/3 萬，鏈霉素 30 y g/ml，金霉素
2u g/mlo本發(fā)明所述土壤配方中的酸性土壤菌可以將巖石分解，給植物生長提供大量微量元素，其可以使植物生長到巖石中并與巖石成為一體起到重要的作用。本發(fā)明所述的酸性土壤菌主要為放線菌的富集培養(yǎng)基為高氏培養(yǎng)基，其組分為可溶性淀粉2g，KNO3 0. Ig,K2HPO4 0. 05g, MgSO4* 7H20 0. 05g, NaCl 0. 05g, FeSO4* 7H20 0. OOlg (母液)，瓊脂 2g，自來水 lOOmL，pH7. 2 7. 4。上述土壤菌群富集培養(yǎng)后，培養(yǎng)液經濃縮離心后即得菌體，菌體經自然風干即可得干燥的菌體，本發(fā)明中土壤改良組合物中菌體重量即為菌體干重。同時本發(fā)明人在此申明，上述土壤菌群富集培養(yǎng)基并非富集培養(yǎng)這些菌群的唯一培養(yǎng)基，本領域技術人員可在本發(fā)明所列舉培養(yǎng)基基礎上或者現有技術所列舉培養(yǎng)基的基礎上合理確定出其他培養(yǎng)基，只要其富集菌群與本發(fā)明相同，均屬于本發(fā)明所述土壤菌群的范圍。上述土壤菌群的富集培養(yǎng)基的配制方法對本領域技術人員來說是公知常識。上述土壤改良組合物中還可以含有砂土，所述砂土為自然砂土粉碎后與土壤改良組合物中其他成分混合。本發(fā)明人在經過深入的配比研究和土壤效果測驗后，發(fā)現當上述土壤組合物中組分如下配比時，其對土壤的改良作用最好砂土 10-20%，有機物50-75%，酸性土壤菌群2-10%、有機體分解菌群5%-25%和固氮菌群7%-25%。進一步優(yōu)選為含有如下重量份的土壤組合物砂土 20%，有機物55%，酸性土壤菌群5%，有機體分解菌群9%，固氮菌群 11%。本發(fā)明的目的之二是提供一種土壤改良方法，該土壤改良方法是利用本發(fā)明上述所述土壤改良組合物中的有機物使其中的土壤微生物大量繁殖從而分解代謝周圍主土土壤，并最終實現目標主土土壤化的一種土壤改良方法。該土壤改良方法適用于主土貧瘠的土壤的肥力改造，尤其適用于巖石、沙漠、貧瘠地、采石場的主土改良。本發(fā)明所述的土壤改良方法利用了土壤改良組合物中土壤微生物的代謝作用，因此本發(fā)明所述土壤改良方法包括向所述的主土土壤中加入本發(fā)明所述土壤改良組合物并在混合后土壤中種植種植草本或木本植物的步驟。上述土壤改良方法中，所述土壤改良組合物與目標土壤的混合比例可視目標土壤具體肥力而定，優(yōu)選為主土土壤與土壤改良組合物的重量配比為I :0. 5-2。為了使混合后土壤組合物中的環(huán)境適宜固氮菌群、有機體分解菌群和酸性土壤菌 群的大量繁殖，本發(fā)明所述的土壤改良方法中混合后土壤的PH優(yōu)選為2. 0-5. 0，進一步優(yōu)選為2. 5-4. O。其中混合后土壤的pH的測定方法采用國際標準化組織于2005年2月15日發(fā)布的《ISO 10390 :2005土壤質量pH的測定》中所述的方法測定，現簡單陳述如下1)前處理。取少量土壤樣品顆粒自然風干或將土壤樣品進行不高于40 0C的干燥處理后，土壤過篩處理，篩網眼尺寸為2 mm。2)懸濁液的準備用樣品匙取一小部分有代表性的實驗室樣品(樣品應不少于5 mL)。將取好的樣品放入樣品瓶中，并加入5倍于樣品體積的水(25°C時電導率不大于0. 2 mS/m,pH大于5. 6)或者氯化鉀或者氯化|丐溶液。持續(xù)搖動懸池液(60± 10)min，使用機械振蕩器或者混合器，然后靜置I h以上，但不能超過3 h。在振蕩后的靜置期間，應該避免空氣進入樣品瓶。3)pH的測量在(20±2)°C條件下，攪拌開始時在懸濁液中立即測量PH，攪拌速度選擇應該使土壤顆粒能夠相對均勻分布在懸濁液中，但不能夾帶空氣。當PH值達到穩(wěn)定時即可讀取，記錄值精確到小數點后的兩位。本發(fā)明所述的土壤改良組合物以及利用該土壤改良組合物進行土壤改良的技術，其與現有技術相比具有如下技術優(yōu)勢I)本發(fā)明所述的土壤改良技術由于采用了土壤改良組合物，其可以使主土土壤化。該技術不同于傳統的客土噴薄技術，其對土壤具有再生作用而非傳統的替代；再造植物可以從風化巖石和空氣中自動汲取營養(yǎng)，而不需施肥灌溉。2)本發(fā)明所述的土壤改良技術中再造植物為草灌喬混合草種，其在一定程度上可以實現共生，優(yōu)于傳統客土噴薄技術中的草籽加營養(yǎng)層的客土噴薄技術。3)本發(fā)明所述的土壤改良技術中，由于土壤改良組合物可以再生土壤，草灌喬根系迅速深入基巖，與周邊完全融為一體，對于年降水量400mm以上地區(qū),養(yǎng)護成本低。
具體實施例方式
為了便于本領域技術人員理解，以下通過具體實施例進一步說明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明不僅僅限于以下實施例。本領域技術人員可以借鑒本文內容，適當改進或調整本發(fā)明的內容即可實現。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動，對于本領域技術人員來說，是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明范圍內。實施例I本發(fā)明所述土壤改良組合物
組成砂土 20份，有機物(牛糞)55份，酸性土壤菌群5份，有機體分解菌群9份，固氮菌群11份。制備工藝使用土壤粉碎機將處方中砂土和有機物加工成細小顆粒，粒徑不大于Icm,稱取200kg的砂土顆粒和550kg有機物顆粒置于預混機中混合30min,向預混后土壤混合物中加入酸性土壤菌群粉末50kg、有機體分解菌群粉末90kg和固氮菌群粉末IlOkg即可得到本發(fā)明所述土壤改良組合物。實施例2本發(fā)明所述土壤改良組合物組成砂土 10份，有機物(泥炭土)75份，酸性土壤菌群2份，有機體分解菌群15份，固氮菌群7份。制備工藝同實施例I中制備工藝。實施例3本發(fā)明所述土壤改良組合物組成砂土 10份，有機物(泥炭土)60份，酸性土壤菌群10份，有機體分解菌群8份，固氮菌群10份。制備工藝同實施例I中制備工藝。 實施例4本發(fā)明所述土壤改良組合物組成有機物(泥炭土與牛糞混合物)70份，酸性土壤菌群5份，有機體分解菌群17. 5份，固氮菌群8. 5份。制備工藝同實施例I中制備工藝。試驗例I本發(fā)明所述的土壤改良組合物對土壤肥力的影響采用主成分分析法評價不同時間段內的土壤肥力，是本試驗例的分析方法。其中，主成分分析，又稱主分量分析，是指將原始的多個變量通過線性組合提煉出較少幾個彼此獨立的新變量的一種多元統計分析方法。主成分分析的目的是通過線性變換，將原來的多個指標組合成相互獨立的少數幾個能充分反映總體信息的指標，便于進一步分析。在主成分分析中可消除評價指標間的相互影響。各主成分按方差大小依次排列。在分析問題時，可以舍棄一部分主成分，只取前后方差較大的幾個主成分來代表原變量，還可以減少指標選擇的工作量，從而減少了計算的工作量。土壤肥力評價既是獲取土地質量狀況的重要手段，又是農業(yè)開發(fā)和土地利用規(guī)劃中一項重要的基礎性工作，可為土地合理利用提供科學依據。I. I取樣與分析取樣時間為2008年6月巖坡處理之后。取樣方法為網格布點法,每500 m取I個點，如遇到障礙物則就近取樣。采取5點取樣法取土，混合均勻，過篩處理等。土壤樣品pH值的測定采用2. 5 :1. 0水浸提電位法；有機質(OM)含量的測定采用K2Cr2O7容量法；有效氮(AN)含量的測定采用堿解擴散法；有效磷(AP)含量的測定采用Olsen法；有效鉀(AK)含量的測定采用乙酸銨浸提火焰光度法；全氮(TN)含量的測定采用半微量凱氏定氮法；全磷(TP)含量的測定采用鑰銻抗比色法；緩效鉀(SK)含量的測定采用火焰光度法。I. 2數據處理數據整理使用Excel 2007，數據計算使用SPSS17. O。數據標準化應用
Analyze---Descriptive Statistics----DescriptiVOS,相關系數矩陣、特征值和特征向
量、主成分得分的計算應用 Analyze_Data Reduction_Factor Analysis。、
I. 3結果與分析I. 3. I肥力指標分析結果選取土壤TN、TP、0M、AP、AK、SK、pH值、CEC共8個肥力因子作為主成分分析的評價指標，各個處理全氮含量為0. 65-1. 24g/kg，全磷含量為0. 12 一 0. 34g/kg，有機質含量為 6. 00-41. 80 g/kg，速效磷含量為 0. 10-68. 90 mg/kg，速效鉀含量為 21. 10-255. 90 mg/kg，緩效鉀含量15. 40-1539. 70 mg/kg，pH值范圍為4. 93-7. 95，陽離子交換量含量為
0.40-31. 20 cmol/kg。具體測定值如下所示
權利要求
1.一種土壤改良組合物,其特征在于其包含有機物和土壤微生物,所述土壤微生物由固氮菌群、有機體分解菌群和酸性土壤菌群組成。
2.如權利要求I所述的土壤改良組合物，其特征在于所述土壤改良組合物還可以含有砂土。
3.如權利要求2所述的土壤改良組合物，其特征在于所述的土壤改良組合物由如下重量百分含量的組分組成砂土 10-20%，有機物50-75%，酸性土壤菌群2-10%，有機體分解菌群5%-25%和固氮菌群7%-25%。
4.如權利要求3所述的土壤改良組合物，其特征在于所述的土壤改良組合物由如下重量百分含量的組分組成砂土 20%，有機物55%，酸性土壤菌群5%，有機體分解菌群9%，固氮菌群11%。
5.如權利要求3所述的土壤改良組合物，其特征在于土壤改良組合物中酸性土壤菌群的富集培養(yǎng)基為高氏培養(yǎng)基；有機體分解菌群的富集培養(yǎng)基為Martin培養(yǎng)基；固氮菌群的富集培養(yǎng)基為Ashby無氮培養(yǎng)基。
6.一種土壤改良的方法，它包括將主土土壤與權利要求1-7任一所述土壤改良組合物混合并在混合后的混合土壤中種植草本植物或木本植物的步驟，所述的混合土壤的PH為2.5_4. O。
全文摘要
本發(fā)明請求保護一種土壤改良組合物及土壤改良的方法，屬于土壤改良領域。為了克服現有綠化技術不能對邊坡起到可持續(xù)的綠化效果且成本高的不足，本發(fā)明提供了一種土壤改良組合物及土壤改良的方法。本發(fā)明所述的土壤改良組合物包含有機物、固氮菌群、有機體分解菌群和促進巖石分解的酸性土壤菌群，它能夠較好的改良土壤，使生長在邊坡的植株深扎入巖石，起到了改善邊坡綠化景觀和防止滑坡的作用；該土壤改良方法包括將主土土壤與土壤改良組合物混合并在混合后的混合土壤中種植草本植物或木本植物的步驟，該方法可以有效改善貧瘠土壤的肥力，土壤改良方法適宜在邊坡綠化過程中值得大力推廣應用。
文檔編號C09K17/40GK102732255SQ20121021158
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權日2012年6月25日
發(fā)明者柴華, 郎煜華 申請人:國建中茂(北京)建筑科學研究院, 廣州中茂園林建設工程有限公司