一种生物炭基肥改良喀斯特土壤微生物特性的方法技术

本发明专利技术提供一种生物炭基肥改良喀斯特土壤微生物特性的方法，包括以下步骤：将生物质原材料经过常规生物炭制备工艺，制成生物炭，然后进行粉碎过2 mm筛备用；生物炭与堆肥、化肥按照一定比例混合，之后加入适量水进行充分混合，然后在自然状态下进行风干处理，期间对混合物料进行定期搅拌，以保证生物炭与肥料的充分反应，从而制成生物炭基肥；将该生物炭基肥按照生物炭与土壤1%～4%的质量比与土壤进行充分混匀，经过至少1年时间反应处理，土壤微生物特性得到显著改善。通过本发明专利技术技术方案的实施，喀斯特土壤微生物多样性提高，土壤微生物生物量增加，微生物群落结构发生显著改变，微生物网络结构复杂性显著增加。微生物网络结构复杂性显著增加。微生物网络结构复杂性显著增加。

【技术实现步骤摘要】
一种生物炭基肥改良喀斯特土壤微生物特性的方法


[0001]本专利技术涉及土壤性质的改良方法，具体涉及一种生物炭基肥改良喀斯特土壤微生物特性的方法。

技术介绍

[0002]喀斯特是由石灰岩、白云石或大理石等碳酸岩上的酸性水作用形成的是一种独特的地貌。喀斯特地貌的形成主要是基于水与碳酸盐岩基岩表面地侵蚀化学反应，在流水的作用下，释放出的岩屑充当磨料，研磨更多的岩石物质，从而形成独特的岩溶地貌。由于碳酸盐缓慢的溶解过程，因此其成土过程较慢，从而形成浅薄的土层。由于其特殊的地质特征，如凹陷的溶洞和孤立的陡峭山坡，喀斯特生态系统非常脆弱。其抗干扰能力弱，稳定性低，不能自我调节。植被一旦被破坏，生态恢复就很困难，最终导致石漠化。植被覆盖率是区分喀斯特石漠化的主要标志。喀斯特地区的植被演替阶段分为草、草
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灌木、灌木、乔木和森林5个阶段。但由于喀斯特地区土层较薄，植被恢复很难达到森林阶段。喀斯特生态系统的退化通常表现为水土流失、土壤干旱、生物密度下降以及植物群落退化等。喀斯特生态系统的退化可直接导致土壤生态系统的破坏，如土壤微生物群落多样性减少，进而又导致地上植物群落消失等，从而形成恶性循环，植被群落难以恢复。因此，喀斯特植被恢复的关键在于首先改良贫瘠的喀斯特土壤条件，构建适合植被生长的土壤基础。
[0003]喀斯特土壤通常具有浅薄、分布不均、粗糙、贫瘠、保水保肥能力差，易受侵蚀和易退化等特点。一般认为，喀斯特地区的土壤侵蚀是导致其荒漠化的主要因素。土壤侵蚀会致使土层的进一步变薄，进而使得土壤丧失生产力。土壤微生物参与驱动土壤养分周转和生物地球化学循环过程，有助于喀斯特土壤生态系统的可持续性和健康，有助于修复土壤和调节土壤肥力。喀斯特土壤的退化会导致土壤微生物生物量碳、氮的减少，阻碍了微生物参与土壤养分循环，因此土壤微生物多样性对于提高土壤质量至关重要。
[0004]为改善喀斯特土壤性质，之前往往采用生物覆盖方法，即将生物质材料不经加工直接覆盖于土壤表面，以期改良土壤性质。但生物质直接还田由于其物料未经腐熟或者未经缺氧条件下的高温裂解形成孔隙结构，其肥效往往不够稳定，同时也无法满足保水保肥的要求。生物炭作为一种土壤改良剂，已在农业和湿地土壤中得到了很好的应用。生物炭主要具有丰富的难降解碳、有限的营养物质、丰富的表面氧官能团、带负电荷的表面以及巨大的比表面积和丰富的孔隙度。与生物覆盖相比，生物炭在喀斯特地区的应用具有一个优势，即生物炭在土壤中非常稳定(数百年不降解)，这有利于固碳。然而，由于生物炭低的碳有效性和营养元素的缺乏，生物炭和肥料组合形成孔隙丰富、养分充足的生物炭基肥是一种改良喀斯特土壤性质的思路。

技术实现思路

[0005]本专利技术所解决的技术问题是：喀斯特生态系统脆弱，抗干扰能力弱，稳定性低，土壤逐渐石漠化，给当地生态恢复带来困难。喀斯特土壤浅薄、分布不均、粗糙、贫瘠、保水保
肥能力差，易受侵蚀和易退化。本专利技术通过施用具有保水保肥和较高养分含量的生物炭基肥以期改良喀斯特土壤微生物性质，为喀斯特地区植被恢复提供良好的土壤基础。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是：1、一种生物炭基肥改良喀斯特土壤微生物特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将生物质原材料经过常规生物炭制备工艺，裂解温度500～700 ℃，裂解时间40 min，制成生物炭，然后进行粉碎过2 mm筛备用；步骤2：将生物炭与堆肥、化肥按照一定比例混合，之后加入适量水进行充分混合，然后在自然状态下进行风干处理，期间对混合物料进行定期搅拌，以保证生物炭与肥料的充分混合和反应，从而制成生物炭基肥；步骤3：将该生物炭基肥按照一定施用比例与喀斯特地区表层0
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20cm土壤进行充分混匀，经过至少1年的处理时间，测定土壤微生物学指标。
[0007]优选地，步骤1所述生物质原材料包括稻壳、竹子、森林采伐剩余物。
[0008]优选地，步骤2所述堆肥为猪粪堆肥，化肥为氮肥（CH4N2O）、磷肥（NH4H2PO4）和钾肥（KCl）。
[0009]优选地，步骤2所述生物炭与堆肥、堆肥、氮肥、磷肥、钾肥的混合质量比例为（1～4）：（1.5～3）：（0.02～0.04）：（0.015～0.03）：（0.01～0.02）。
[0010]优选地，步骤3所述生物炭基肥施用比例为按生物炭与土壤质量比1%～4%施用。
[0011]优选地，步骤3所述土壤微生物学指标为微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷、微生物多样性指数、微生物群落结构组成、微生物网络结构复杂性。
[0012]本专利技术具有以下有益效果：1、生物炭基肥基于其丰富孔隙度和丰富的养分含量的特点，可以提高喀斯特土壤保水保肥性能。
[0013]2、通过本专利技术中提供的生物炭基肥的施用，喀斯特土壤微生物多样性提高，土壤微生物生物量增加，微生物群落结构发生显著改变，微生物网络结构复杂性显著增加。
[0014]3、随着生物炭基肥对喀斯特土壤微生物性质的改变，土壤养分含量增加。
附图说明
[0015]图1为微生物群落结构的聚类分析。
具体实施方式
[0016]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。
[0017]实施例1一种生物炭基肥改良喀斯特土壤微生物特性的方法，包括以下步骤：步骤1：将稻壳经过常规生物炭制备工艺，裂解温度500℃，裂解时间40 min，制成稻壳炭，然后进行粉碎过2 mm筛备用；步骤2：将稻壳炭与猪粪堆肥、氮肥（CH4N2O）、磷肥（NH4H2PO4）和钾肥（KCl）按质量比2：1.5：0.02：0.015：0.01混合，之后加入适量水进行充分混合，然后在自然状态下进行风干处理，期间对混合物料进行定期搅拌，以保证生物炭与肥料的充分混合和反应，从而制成稻壳炭基肥，记为RH2MF；
min，制成木炭，然后进行粉碎过2 mm筛备用；步骤2：将木炭与猪粪堆肥、氮肥（CH4N2O）、磷肥（NH4H2PO4）和钾肥（KCl）按质量比4：1.5：0.02：0.015：0.01混合，之后加入适量水进行充分混合，然后在自然状态下进行风干处理，期间对混合物料进行定期搅拌，以保证生物炭与肥料的充分混合和反应，从而制成木炭基肥，记为W4MF；步骤3：将制成的木炭基肥按照生物炭/土壤质量比4%与喀斯特土壤进行充分混匀，经过20个月处理时间，测定土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物生物量磷、微生物多样性指数、微生物群落结构组成、微生物网络结构。
[0022]对比例不施加生物炭基肥的处理组记为CK。氮肥（CH4N2O）、磷肥（NH4H2PO4）和钾肥（KCl）按质量比4:3:2混合，然后按0.9 g.kg
‑1土壤的比例与喀斯特土壤进行混合，该处理记为F。将猪粪堆肥按与土壤3%的质量比与土壤混合，记为M。将猪粪堆肥、氮肥、磷肥和钾肥按质量比1.5：0.02：0.015：0.01混合，然后按15.45 g.kg
‑1土壤的比例与喀斯特土壤进行混合，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物炭基肥改良喀斯特土壤微生物特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将生物质原材料经过常规生物炭制备工艺，裂解温度500～700 ℃，裂解时间40 min，制成生物炭，然后进行粉碎过2 mm筛备用；步骤2：将生物炭与堆肥、化肥按照一定比例混合，之后加入适量水进行充分混合，然后在自然状态下进行风干处理，期间对混合物料进行定期搅拌，以保证生物炭与肥料的充分混合和反应，从而制成生物炭基肥；步骤3：将该生物炭基肥按照一定施用比例与喀斯特地区表层0
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20cm土壤进行充分混匀，经过至少1年的处理时间，测定土壤微生物学指标。2.依据权利要求1所述一种生物炭基肥改良喀斯特土壤微生物特性的方法，其特征在于，步骤1所述生物质原材料包括稻壳、竹子、森林采伐剩余物。3.依据权利要求1所述一种生物炭基肥改良喀斯特土壤微...

【专利技术属性】
技术研发人员：周之栋，薛建辉，
申请(专利权)人：周之栋，
类型：发明
国别省市：