本發(fā)明屬于土地修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前土壤資源損毀、污染、土壤功能喪失等嚴(yán)峻問(wèn)題，如鹽漬化導(dǎo)致土壤快速退化，因土工工程、礦產(chǎn)開(kāi)采、城市建設(shè)等人為活動(dòng)造成了城區(qū)、工業(yè)區(qū)、荒山、廢棄地等大量土地裸露，這些土地都因缺乏土壤基質(zhì)造成土地植被難以恢復(fù)、復(fù)墾困難，存在大量土地表層缺乏具有生態(tài)功能的土壤基質(zhì)，致使植被恢復(fù)困難，由此引起的地表裸露極易造成泥石流、揚(yáng)塵、水土流失、空氣污染、人文環(huán)境差，這些問(wèn)題當(dāng)前仍缺乏高效解決的方法。此外，花卉等植物種植、農(nóng)業(yè)育秧/育苗等活動(dòng)每年需要大量的土壤資源，也造成了寶貴的地表土壤不斷流失，這些問(wèn)題尚缺乏有效的解決方案。

2、目前，一些農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家利用沙子、貝殼、功能微生物研發(fā)了土壤基質(zhì)人工合成方法，并在水稻育秧基質(zhì)方面處于壟斷地位，這些國(guó)外技術(shù)部分適用于我國(guó)的土地、氣候條件，但在可操作性、成本等方面不具優(yōu)勢(shì)。鹽漬化、沙化、荒漠化等未利用土地多屬于未受人類(lèi)活動(dòng)污染的“干凈”土地，具備形成肥沃土壤的母質(zhì)，往往具備較大的開(kāi)發(fā)潛力，但受制于自然條件制約、開(kāi)發(fā)利用技術(shù)等因素而未能得到有效利用。其中，開(kāi)發(fā)難度最大、投入成本最高、技術(shù)最為缺乏的當(dāng)屬尚未發(fā)育成土壤的土壤母質(zhì)土地，如新開(kāi)發(fā)鹽堿地、長(zhǎng)期荒漠化土地等，這是因?yàn)槔硐氲淖匀粭l件下土壤熟化過(guò)程所需時(shí)間極其漫長(zhǎng)，通常需要幾十年人工耕作或百年以上的自然演化形成熟化土壤層。尋求利用未熟化的土壤母質(zhì)快速培育成適宜耕作、恢復(fù)植被的肥沃土層有效途徑已經(jīng)成為當(dāng)前土地開(kāi)發(fā)利用、鞏固國(guó)家糧食安全、生態(tài)安全的重要途徑。

3、鹽漬化土地和退化土地通常具備良好的土壤母質(zhì)，可以直接在自然土壤母質(zhì)基礎(chǔ)上直接培育肥沃土壤，而一些礦區(qū)損毀土地、建筑用地復(fù)墾地、荒漠化山地、工程損毀土地、風(fēng)化巖等硬度較低巖石聚體的土地則需要利用固廢等材料制成類(lèi)土壤母質(zhì)作為熟化培肥土壤的結(jié)構(gòu)材料，然后再進(jìn)行培育肥沃土壤工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、解決的技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)空白，提供一種利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，所采用的材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，具有成本低的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)本發(fā)明技術(shù)方案制成的土壤基質(zhì)一次實(shí)施可長(zhǎng)期使用且應(yīng)用范圍廣，有效填補(bǔ)了損毀土地修復(fù)、荒漠化防治、土壤改良、綠化、花卉種植、農(nóng)業(yè)種植等領(lǐng)域人工合成土壤基質(zhì)的技術(shù)空白。

2、技術(shù)方案：一種利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，利用礦源腐殖酸、禽畜糞便、植物源廢棄物分別制成高腐質(zhì)化有機(jī)物料，記為m1；中腐質(zhì)化有機(jī)材料，記為m2；低腐質(zhì)化活性有機(jī)材料，記為m3；然后將m1、m2、m3材料復(fù)混制成營(yíng)養(yǎng)材料；利用土壤母質(zhì)材料或固體廢棄物制成結(jié)構(gòu)材料；引入土壤功能微生物激活劑；最后將營(yíng)養(yǎng)材料、結(jié)構(gòu)材料、功能菌劑和土壤功能微生物激活劑進(jìn)行復(fù)合，得到土壤基質(zhì)。

3、優(yōu)選的，上述m1、m2、m3材料的混合質(zhì)量比范圍為(1-3):(1-3):1。

4、優(yōu)選的，上述土壤母質(zhì)材料為鹽漬土、沙化土或退化土。

5、優(yōu)選的，上述固體廢棄物為石英砂、工程渣土或廢舊磚石。

6、上述礦源腐殖酸材料進(jìn)行粉碎、過(guò)篩處理，獲得粒徑小于1mm的礦源腐殖酸粉，粉碎、過(guò)篩過(guò)程灑入水，控制礦源腐殖酸含水率10wt.％-30wt.％；對(duì)收集的禽畜糞便進(jìn)行脫水處理，并控制禽畜糞便的含水率30wt.％-50wt.％，分揀雜質(zhì)，然后裝入密閉發(fā)酵罐，按每噸畜禽糞便干基重量混入0.5kg商品有機(jī)肥腐熟劑，封閉發(fā)酵罐避光進(jìn)行生物發(fā)酵10天，發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐外氣溫維持在20-60℃，生物發(fā)酵完成后取出生物發(fā)酵后的畜禽糞便，均勻攤開(kāi)至厚度0.5-1.5m，蒸汽加熱至70±10℃并維持48小時(shí)，蒸汽加熱過(guò)程中每隔1小時(shí)翻動(dòng)一次畜禽糞便，蒸汽加熱完成后使畜禽糞便自然冷卻至常溫，陰涼處晾至含水率低于20wt.％，最后對(duì)畜禽糞便進(jìn)行滅菌、過(guò)篩處理，使干基糞大腸菌群數(shù)量小于100個(gè)/g、蛔蟲(chóng)卵死亡率大于95％，使畜禽糞便粒徑小于1.5mm；對(duì)收集的秸稈、木屑、綠肥和植物殘?bào)w中的至少一種進(jìn)行粉碎處理，粉碎至粒徑小于1mm的顆粒，然后放入發(fā)酵罐，按每噸干基重量混入含3kg氮的氮肥、2kg商品發(fā)酵劑，通過(guò)攪拌、加水使顆粒、氮肥和發(fā)酵劑混合均勻并使混合物含水率達(dá)到30wt.％-40wt.％，密封發(fā)酵罐，在氣溫25-40℃環(huán)境中避光發(fā)酵15天，發(fā)酵過(guò)程中每隔4天通過(guò)翻轉(zhuǎn)發(fā)酵罐使罐內(nèi)混合物翻動(dòng)一次，發(fā)酵完成后冷卻至室溫，并在陰涼處晾至含水率≤15wt.％，最后對(duì)發(fā)酵后的植物源廢棄物顆粒進(jìn)行滅菌處理，使干基材料大腸菌群數(shù)量小于100個(gè)/g、蛔蟲(chóng)卵死亡率大于95％。

7、上述m1、m2、m3材料復(fù)混前制作黃腐酸鉀溶液，該溶液由礦源黃腐酸鉀原粉與水按照1:10的干基重量比混合制得。

8、首先將m1材料進(jìn)行造粒處理，得到粒徑為1.5-3mm的m1顆粒材料；然后，將m1顆粒材料與m2粉末按照干基重量2:1比例混合后造粒，該造粒過(guò)程中每噸干基混合物加入黃腐酸鉀溶液5l，造粒完成后得到粒徑為2.5-3.5mm的初級(jí)復(fù)混顆粒；最后，將初級(jí)復(fù)混顆粒與m3材料按照干基重量3:1比例混合或混合后造粒，該造粒過(guò)程中每噸干基混合物加入黃腐酸鉀溶液10l，造粒完成后得到粒徑為3-4.5mm的復(fù)混顆粒。

9、將土壤母質(zhì)材料經(jīng)過(guò)粉碎或過(guò)篩處理達(dá)到粒徑≤4mm，然后淋洗去除鹽分，達(dá)到土質(zhì)鹽分≤0.5％；將固體廢棄物材料粉碎至粒徑≤3mm，其中粉碎后的固體廢棄物材料粒徑分布達(dá)到1-3mm粒徑顆粒占總體積比不低于80％。

10、將營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料按照1:(9-24)干基重量比混合，并在每噸營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料的混合物中加入20g土壤功能性菌劑與10kg土壤功能微生物激活劑，然后將功能性菌劑、土壤功能微生物激活劑、營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料攪拌混合均勻，最后向功能性菌劑、營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料攪拌混合物中加水至含水率25wt.％，加濕后的功能性菌劑、營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料混合物即為人工合成土壤基質(zhì)。

11、上述土壤功能微生物激活劑由竹炭粉、麥麩、褐藻寡糖按照10:100:1干基重量比均勻混合后制成，土壤功能微生物激活劑施用量為營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料的混合物干基重量的1/100。

12、有益效果：本發(fā)明采用廉價(jià)的礦源腐殖酸、畜禽與農(nóng)業(yè)廢棄物及固體廢棄物，原料來(lái)源廣泛，本發(fā)明技術(shù)流程簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，具有成本低的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)本發(fā)明技術(shù)制成的土壤基質(zhì)一次實(shí)施可長(zhǎng)期使用且可應(yīng)用范圍廣，有效填補(bǔ)了鹽漬化土地治理、損毀土地修復(fù)、荒漠化防治、土壤改良、綠化、花卉種植、農(nóng)業(yè)種植等領(lǐng)域人工合成土壤基質(zhì)的技術(shù)空白。

技術(shù)特征：

1.一種利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，其特征在于，利用礦源腐殖酸、禽畜糞便、植物源廢棄物分別制成高腐質(zhì)化有機(jī)物料，記為m1；中腐質(zhì)化有機(jī)材料，記為m2；低腐質(zhì)化活性有機(jī)材料，記為m3；然后將m1、m2、m3材料復(fù)混制成營(yíng)養(yǎng)材料；利用土壤母質(zhì)材料或固體廢棄物制成結(jié)構(gòu)材料；引入土壤功能微生物激活劑；最后將營(yíng)養(yǎng)材料、結(jié)構(gòu)材料、功能菌劑和土壤功能微生物激活劑進(jìn)行復(fù)合，得到土壤基質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，其特征在于，所述m1、m2、m3材料的混合質(zhì)量比范圍為（1-3）:（1-3）:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，其特征在于，所述土壤母質(zhì)材料為鹽漬土、沙化土或退化土。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，其特征在于，所述固體廢棄物為石英砂、工程渣土或廢舊磚石。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，其特征在于，所述礦源腐殖酸材料進(jìn)行粉碎、過(guò)篩處理，獲得粒徑小于1mm的礦源腐殖酸粉，粉碎、過(guò)篩過(guò)程灑入水，控制礦源腐殖酸含水率10wt.%-30wt.%；對(duì)收集的禽畜糞便進(jìn)行脫水處理，并控制禽畜糞便的含水率30wt.%-50wt.%，分揀雜質(zhì)，然后裝入密閉發(fā)酵罐，按每噸畜禽糞便干基重量混入0.5kg商品有機(jī)肥腐熟劑，封閉發(fā)酵罐避光進(jìn)行生物發(fā)酵10天，發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐外氣溫維持在20-60℃，生物發(fā)酵完成后取出生物發(fā)酵后的畜禽糞便，均勻攤開(kāi)至厚度0.5-1.5m，蒸汽加熱至70±10℃并維持48小時(shí)，蒸汽加熱過(guò)程中每隔1小時(shí)翻動(dòng)一次畜禽糞便，蒸汽加熱完成后使畜禽糞便自然冷卻至常溫，陰涼處晾至含水率低于20wt.%，最后對(duì)畜禽糞便進(jìn)行滅菌、過(guò)篩處理，使干基糞大腸菌群數(shù)量小于100個(gè)/g、蛔蟲(chóng)卵死亡率大于95%，使畜禽糞便粒徑小于1.5mm；對(duì)收集的秸稈、木屑、綠肥和植物殘?bào)w中的至少一種進(jìn)行粉碎處理，粉碎至粒徑小于1?mm的顆粒，然后放入發(fā)酵罐，按每噸干基重量混入含3kg氮的氮肥、2kg商品發(fā)酵劑，通過(guò)攪拌、加水使顆粒、氮肥和發(fā)酵劑混合均勻并使混合物含水率達(dá)到30wt.%-40wt.%，密封發(fā)酵罐，在氣溫25-40℃環(huán)境中避光發(fā)酵15天，發(fā)酵過(guò)程中每隔4天通過(guò)翻轉(zhuǎn)發(fā)酵罐使罐內(nèi)混合物翻動(dòng)一次，發(fā)酵完成后冷卻至室溫，并在陰涼處晾至含水率≤15wt.%，最后對(duì)發(fā)酵后的植物源廢棄物顆粒進(jìn)行滅菌處理，使干基材料大腸菌群數(shù)量小于100個(gè)/g、蛔蟲(chóng)卵死亡率大于95%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，其特征在于，所述m1、m2、m3材料復(fù)混前制作黃腐酸鉀溶液，該溶液由礦源黃腐酸鉀原粉與水按照1:10的干基重量比混合制得。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，其特征在于，首先將m1材料進(jìn)行造粒處理，得到粒徑為1.5-3mm的m1顆粒材料；然后，將m1顆粒材料與m2粉末按照干基重量2:1比例混合后造粒，該造粒過(guò)程中每噸干基混合物加入黃腐酸鉀溶液5l，造粒完成后得到粒徑為2.5-3.5mm的初級(jí)復(fù)混顆粒；最后，將初級(jí)復(fù)混顆粒與m3材料按照干基重量3:1比例混合或混合后造粒，該造粒過(guò)程中每噸干基混合物加入黃腐酸鉀溶液10l，造粒完成后得到粒徑為3-4.5mm的復(fù)混顆粒。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，其特征在于，將土壤母質(zhì)材料經(jīng)過(guò)粉碎或過(guò)篩處理達(dá)到粒徑≤4mm，然后淋洗去除鹽分，達(dá)到土質(zhì)鹽分≤0.5%；將固體廢棄物材料粉碎至粒徑≤3mm，其中粉碎后的固體廢棄物材料粒徑分布達(dá)到1-3mm粒徑顆粒占總體積比不低于80%。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，其特征在于，將營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料按照1:（9-24）干基重量比混合，并在每噸營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料的混合物中加入20g土壤功能性菌劑與10kg土壤功能微生物激活劑，然后將功能性菌劑、土壤功能微生物激活劑、營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料攪拌混合均勻，最后向功能性菌劑、營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料攪拌混合物中加水至含水率25wt.%，加濕后的功能性菌劑、營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料混合物即為人工合成土壤基質(zhì)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，其特征在于，所述土壤功能微生物激活劑由竹炭粉、麥麩、褐藻寡糖按照10:100:1干基重量比均勻混合后制成，土壤功能微生物激活劑施用量為營(yíng)養(yǎng)材料與結(jié)構(gòu)材料的混合物干基重量的1/100。

技術(shù)總結(jié)
一種利用類(lèi)土壤母質(zhì)材料快速熟化培肥土壤基質(zhì)的方法，利用礦源腐殖酸、禽畜糞便、植物源廢棄物分別制成高腐質(zhì)化有機(jī)物料，記為M1；中腐質(zhì)化有機(jī)材料，記為M2；低腐質(zhì)化活性有機(jī)材料，記為M3；然后將M1、M2、M3材料復(fù)混制成營(yíng)養(yǎng)材料；利用土壤母質(zhì)材料或固體廢棄物制成結(jié)構(gòu)材料；引入土壤功能微生物激活劑；最后將營(yíng)養(yǎng)材料、結(jié)構(gòu)材料、功能菌劑和土壤功能微生物激活劑進(jìn)行復(fù)合，得到土壤基質(zhì)。本技術(shù)發(fā)明所采用的材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，具有成本低的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)本發(fā)明技術(shù)培育的肥沃土壤基質(zhì)一次實(shí)施可長(zhǎng)期使用且應(yīng)用范圍廣，有效填補(bǔ)了荒蕪的鹽漬土、損毀土地修復(fù)、荒漠化防治、土壤改良、綠化、花卉種植、農(nóng)業(yè)種植等領(lǐng)域土壤修復(fù)的技術(shù)空白。

技術(shù)研發(fā)人員：趙占輝,張楠,張叢志,李靜,公華銳,徐巖,潘慧,馬學(xué)偉,李芳,文楓,李艷,馬戰(zhàn)林,劉戰(zhàn),殷守強(qiáng),魯春陽(yáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南城建學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8