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您当前的位置： 一种改善土壤理化性质的方法与流程
2021-01-06 18:01:53|
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起点商标网 本发明涉及种植土壤改良
技术领域：
，具体涉及一种改善土壤理化性质的方法。
背景技术：
：土壤是人们赖以生存的物质基础，在农牧业的可持续发展中占有重要地位。联合国粮食及农业组织的数据表明，我国耕地土壤肥力基础薄弱，耕层土壤有机质平均值为18.63g/kg，仅略高于中亚、西亚、北非等地区，远低于东南亚、北美、北欧等地区。而有机肥投入不足与化肥高投入导致了耕地土壤条件的恶化，土壤肥力进一步降低，肥料吸收利用效率低。我国以世界7％的耕地面积养活了全球1/5多的人口，耕地土壤压力较大，随着农业生态环境的恶化，人、地矛盾更加突出，因此如何改善土壤理化性质，如提高有机质含量、无机营养成分含量，以使贫瘠的土壤能够适合耕作，提高土壤肥力显得更加紧迫。长期以来园林绿化植物废弃物大部分随生活垃圾填埋，或者进行自然堆放、焚烧处理等粗放处理，导致全球气候变暖、加剧城市雾霾、产生土地资源污染等问题。寻找园林绿化植物废弃物合理的多元化利用途径己经成为急待解决的问题之一。近年来，生物炭作为一种新型材料在农业、环境领域均得到广泛关注。将园林绿化植物废弃物与生物炭结合起来应用在改善土壤上，对于拓展改善土壤肥力路径和合理利用园林绿植废弃物是一种积极尝试。技术实现要素：为改善土壤理化性质，本发明的目的在于提供一种改善土壤理化性质的方法，提高土壤中有机质等营养成分的含量，并满足种植需求。本发明提供如下的技术方案：一种改善土壤理化性质的方法，将土壤改良组份按照质量百分比为0.5％～1％添加到土壤中，土壤改良组份中含有生物炭。现有研究表明，生物炭对改善土壤环境功能具有重要作用，包括增强土壤的持水力、营养成分的吸持能力和阳离子交换量、降低土壤酸度以及促进土壤微生物种群的发展并增强土壤微生物的活性等。作为本发明方法的优选，所述土壤改良组份还含有堆肥，生物炭与堆肥的质量比为1:0.3～1。本发明方法利用生物炭和堆肥的配合改善土壤理化性质，生物炭可以由废弃植物煅烧制成，堆肥可以由废弃植物堆积发酵得到，有效提升土壤有机质，取代化学肥料使用，更加绿色，对环境友好。作为本发明方法的优选，所述生物炭通过以下过程制成：将园林植物枝条破碎后干燥至水含量为60～70％，放置在炭化机中，先1～2℃/min升温至40～60℃保持12～24小时，使水分均匀化，然后通入氮气气流，按5～8℃/min的速度升温至400～500℃，低温缺氧煅烧5～12小时。通过低温炭化，保持生物炭孔隙结构的强度。而在煅烧碳化前先置于40～60℃保持静置一段时间，使破碎枝条内的水分迁移分布均匀，能够提升生物炭的孔隙均匀性。作为本发明方法的优选，所述园林植物枝条为香樟枝条、竹条。生物炭的原料采自杭州植物园日常养护的园林植物，如香樟等的废弃枝条。作为本发明方法的优选，所述生物炭的制备过程还包括：破碎园林植物枝条，然后干燥含水量至40～50％后，置于质量浓度为5～10％的碳酸氢钠水溶液中浸泡24～48h，取出后沥水、干燥，然后置于炭化机中低温缺氧煅烧炭化。生物炭表面含有羧基和羟基基团等有机基团，以及碳酸盐等导致生物炭一般呈碱性。碱性的生物炭有利于改善土壤性质。现有的研究表明，提高煅烧温度有利于增加生物炭的ph值，550℃以上高温煅烧下的生物炭的比表面积大，芳香化结构高，对提高生物炭的ph值有较好作用，尤其是煅烧温度达到900℃时，生物炭的孔隙最为丰富。但是低于550℃的低温煅烧则导致炭结构较松弛，且多呈无定形态，芳香度低，ph值也更低，但是低温煅烧在能够制备生物炭的同时制备条件更加温和。本发明的生物炭由低温煅烧制成，通过碳酸氢钠水溶液浸泡后煅烧，碳酸氢钠在270℃以上分解生成碳酸钠和水汽、二氧化碳，碳酸钠可以增加生物炭的碱性，弥补低温煅烧的不足；而水汽和二氧化碳则有助于提升生物炭的孔隙率。作为本发明方法的优选，所述堆肥以乔灌木的枝条为堆料、与氮素混合后堆积发酵制成。选用杭州植物园内乔灌木的生长期和休眠期的修剪物、以及四季产生的园林修剪枝叶好氧发酵制成堆肥。作为本发明方法的优选，堆肥制备过程如下：以乔灌木的枝条为堆料与氮素按照c/n比为(30～20):1的比例混合得到发酵基料，添加发酵基料质量的0.1～0.15％的微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为40～60％，搅拌均匀后覆膜、发酵，发酵温度升温至55～60℃后每2～3天翻堆、搅拌，并补充水分，发酵50～60天。堆肥温度是微生物活动状况的标志，温度过高或过低均不利于有机固体废弃物的堆肥化处理，堆肥过程中温度保持在55℃以上3天以上可以杀灭堆料中的致病微生物。而合适的c/n比有利于微生物的活动，c/n比过低则抑制微生物的活性。作为本发明方法的优选，所述微生物菌剂为芽孢杆菌、真菌、酵母菌、乳酸菌、促生菌的混合菌剂，其中活菌数≥1.0亿个/g。采用复合的微生物菌剂在低温、高温条件下均能快速启动发酵腐解过程腐熟有机物料，而且微生物体系稳定。作为本发明方法的优选，所述土壤改良物料组份由堆肥温度第一次升温至55～60℃后翻堆时，将生物炭添加到堆肥中，均匀搅拌后发酵制成。堆肥完全熟化后一般呈中性或者弱碱性，对于改善土壤具有积极效果。但是堆肥前期和中期过程中，由于有机酸等小分子物质的产生，堆肥的ph值实际呈弱酸性，而微生物多适合在中性或偏碱性的环境中生长，适宜的ph值有利于微生物发挥最大作用，将制备的生物炭添加到早期发酵的堆肥中，生物炭的孔隙为微生物发酵提供附着位点，而生物炭增强的碱性则有利于在小范围内为微生物提供持续的碱性环境，避免前期和中期的堆肥酸性对微生物活性的影响，从而提高堆肥腐熟后的肥力，起到对堆肥的强化协同效果。而且与直接添加碱溶液以调节堆肥达到碱性相比，可避免堆肥ph环境的骤变对微生物活性的影响。作为本方法的优选，所述土壤中，碱解氮≤86.8mg/kg，有效磷≤12.0mg/kg，速效钾≤125.0mg/kg，有机质≤10.6g/kg。本发明方法以浙江农林大学平山试验基地的红壤为对象，通过上述方法能够有效提升有机质含量，并使碱解氮、有效磷和速效钾等含量得到明显改善，适合种植。本发明的有益效果如下：本发明的改善土壤理化性质的方法，以贫瘠的土壤为对象，将生物炭和生物堆肥应用在土壤上，碱解氮、铵氮、硝氮、速效钾、有效磷和有机质等含量得到提升，土壤的理化性质得到明显的改善。其中生物炭以废弃的园林植物枝条为原料低温煅烧制成，而堆肥则以园林中乔灌木的生长期和休眠期的修剪物以及四季的枝条为原料堆积发酵制成，使园林废弃物得到合理利用；同时生物炭在制备前经碳酸氢钠溶液浸泡，可以明显的提升生物炭的碱性，并有助于改善生物炭的孔隙结构；而碱性增强的生物炭参与堆肥发酵，为微生物提供附着点附近的碱性发酵氛围，促进发酵进程，起到对堆肥的协同强化，强化了土壤里化性质的改善效果。具体实施方式下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。下述实施例和对比例所用的微生物菌剂为北京中农富源生物工程技术有限公司生产的国菌速腐剂微生物菌剂，为芽孢杆菌、真菌、酵母菌、乳酸菌、促生菌的混合菌剂，活菌数≥1.0亿个/g。下述实施例和对比例所用试验土壤选自浙江农林大学平山试验基地的红壤，ph值为4.88，碱解氮为86.8mg/kg，有效磷为12.0mg/kg，速效钾为125.0mg/kg，有机碳为10.6mg/kg。用于堆肥的乔灌木枝条产自杭州植物园，为杭州植物园内的乔灌木的生长期、休眠期的修剪物如枝条和枝叶、以及四季的枯枝条，化学性质为：总氮含量1.164％、有机碳36.739％、c/n比为31.563，ph值为6.58。下述实施例和对比例中以含氮量为46％的尿素提供氮素。下述实施例和对比例中，堆肥在水泥槽中完成，水泥槽长度为1.5m、宽度为1.2m、高度为1.3m，顶面和一个侧立面开口。本发明中所说的c/n为碳元素和氮元素的比值。实施例1一种改善土壤理化性质的方法，包括以下步骤：(1)生物炭的制备：将杭州植物园内的香樟枝条经破碎机破碎至长度2cm以下，通风干燥至含水量为70％，1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，然后升温至400℃低温煅烧炭化12小时；(2)堆肥的制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为25:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.1％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为60％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每3天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵60天，得到堆肥；(3)混合：将生物炭和堆肥按照质量比为1:0.3混合均匀即可得到土壤改良组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例2(1)生物炭的制备：将香樟枝条经破碎机破碎至长度至2cm以下，通风干燥至含水量为60％，置于炭化机中，先2℃/min升温至60℃保持12小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为3ml/min，然后升温至500℃低温煅烧炭化5小时；(2)堆肥的制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为20:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.15％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为50％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至60℃后每2天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵50天，得到堆肥；(3)混合：将生物炭和堆肥按照质量比为1:0.5混合均匀得到土壤改良组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例3(1)生物炭的制备：将香樟枝条经破碎机破碎至长度至2cm以下，通风干燥至含水量为65％，置于炭化机中，先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为4ml/min，然后升温至450℃低温煅烧炭化8小时；(2)堆肥的制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为30:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.13％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为40％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每2天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵55天，得到堆肥；(3)混合：将生物炭和堆肥按照质量比为1:1混合均匀得到土壤改良组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例4一种改良土壤理化性质的方法，包括以下步骤：(1)生物炭制备：将杭州植物园内的香樟枝条经破碎机破碎至长度2cm以下，先干燥至水含量为50％后，放置在质量浓度为10％的碳酸氢钠水溶液中浸泡24h，取出后沥水、干燥至水量为70％，置于炭化机，先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，然后升温至400℃低温煅烧炭化12小时；(2)堆肥制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为25:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.1％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为60％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每3天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵60天，得到堆肥；(3)土壤改良组份制备：在上述步骤(2)发酵初期温度第一次升温至55℃翻堆时，将生物炭按质量比1:0.3添加到堆肥中，均匀搅拌后参与堆肥的后续发酵过程，从而得到土壤改良物料组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例5一种改良土壤理化性质的方法，包括以下步骤：(1)生物炭制备：将杭州植物园内的香樟枝条经破碎机破碎至长度2cm以下，先干燥至水含量为40％后，放置在质量浓度为5％的碳酸氢钠水溶液中浸泡48h，取出后沥水、干燥至水量为70％，置于炭化机，先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，然后升温至400℃低温煅烧炭化12小时；(2)堆肥制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为25:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.1％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为60％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每3天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵60天，得到堆肥；(3)土壤改良组份制备：在上述步骤(2)发酵初期温度第一次升温至55℃翻堆时，将生物炭按质量比1:0.3添加到堆肥中，均匀搅拌后参与堆肥的后续发酵过程，从而得到土壤改良物料组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例6一种改良土壤理化性质的方法，包括以下步骤：(1)生物炭制备：将杭州植物园内的香樟枝条经破碎机破碎至长度2cm以下，先干燥至水含量为45％后，放置在质量浓度为8％的碳酸氢钠水溶液中浸泡36h，取出后沥水、干燥至水量为70％，置于炭化机，先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，然后升温至400℃低温煅烧炭化12小时；(2)堆肥制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为25:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.1％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为60％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每3天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵60天，得到堆肥；(3)土壤改良组份制备：在上述步骤(2)发酵初期温度第一次升温至55℃翻堆时，将生物炭按质量比1:0.3添加到堆肥中，均匀搅拌后参与堆肥的后续发酵过程，从而得到土壤改良物料组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例7一种改善土壤理化性质的方法，与实施例1的不同之处在于，在步骤(1)生物炭制备时，将樟枝条破碎后，干燥至水含量40％后，放置在质量浓度为5％的碳酸氢钠水溶液中浸泡48h，取出后沥水、干燥至水量为70％，置于炭化机，先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，再升温至400℃低温煅烧炭化12小时。实施例8一种改善土壤理化性质的方法，包括以下步骤：(1)生物炭制备：将杭州植物园内的香樟枝条经破碎机破碎至长度2cm以下，通风干燥至含水量为70％，置于炭化机先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，然后升温至400℃低温煅烧炭化12小时；(2)堆肥制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为25:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.1％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为60％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每3天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵60天，得到堆肥；(3)土壤改良组份制备：在上述步骤(2)发酵初期温度第一次升温至55℃翻堆时，将生物炭按质量比1:0.3添加到堆肥中，均匀搅拌后参与堆肥的后续发酵过程，从而得到土壤改良物料组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。对比例1与实施例1的不同之处在于，步骤(2)制备堆肥时的初始c/n值为15:1。对比例2与实施例1的不同之处在于，步骤(3)中生物炭与堆肥的质量比为1:3。对比例3与实施例4的不同之处在于：生物炭的制备与实施例1相同；且在制备堆肥时，添加碳酸氢钠溶液调节堆肥的ph值至7.20。对比例4与实施例4的不同之处在于，生物炭在制备时以等浓度的碳酸钠溶液替代碳酸氢钠溶液浸泡香樟枝条。对比例5与实施例4的不同之处在于，步骤(3)的土壤改良组份制备时，在发酵初期温度第一次升温至55℃翻堆后7天时，将生物炭按质量比1:0.3添加到堆肥中，均匀搅拌后参与堆肥的后续发酵过程，从而得到土壤改良物料组份。上述实施例和对比例性能测试1、堆肥的效果测试温度：将联测温湿度记录仪外置探头放置于堆体中心位置实时测定；ec值，表示堆肥中可溶性盐总量，按1:5浸提液法。表1堆肥性质从上表中可以看出，实施例4～6制备的堆肥与实施例1～3相比具有更低的c/n值和ec值，而且更偏碱性，表明经碳酸氢钠浸泡后制备的生物炭参与堆肥发酵，能够强化堆肥的发酵过程，深化堆肥的发酵腐熟程度；而通过实施例8与实施例1～3相比可知，未经碳酸氢钠浸泡制备的生物炭参与堆肥发酵，对堆肥腐熟程度提升效果并不明显突出。对比例4与实施例1～3相比较可知，经碳酸钠浸泡后制备的生物炭参与堆肥发酵，虽然能够降低c/n值，但是ec值较高，而且最高发酵温度也有所降低，并且持续55℃以上的天数有所降低，这表明在本发明的低温生物炭制备下，碳酸钠溶液的加入可能引起了生物炭孔隙结构的形成，由于煅烧中无气体挥发，不经未能有效提升孔隙，而且有可能引起孔隙堵塞，不能为微生物发酵提供充分的附着位点。而对比例3的c/n值大于20表面未完全熟化，这应该是由于碱液的加入造成发酵环境酸碱性的骤变，对菌体的发酵产生不利影响。同时对比例1和对比例3中的ec值均高于1.8，已经超过了行业标准cj/t340-2011中对耐盐植物种植土壤的ec值的要求，因此不适合蔬菜种植。从对比例5与实施例5的比较可知，加入的生物炭的时机对肥料效果存在影响，当温度保持7天后再添加生物炭参与发酵，不能明显提升肥料指标，结果与未添加生物炭参与发酵的实施例1相近。2、土壤理化性质测定取各实施例和对比例2、4处理后的试验土壤进行小青菜种植试验，过程如下：试验采用大棚内盆栽试验，以每盆5kg的试验土壤分装至盆中，每个处理设置5个重复，并设置对照组，为将实施例1的堆肥按1％的量与土壤混合均匀；选用小青菜作为示例，于2019年8月10日播种，8月15日移栽小青菜苗到各盆内，移栽密度为每盆10株，小青菜苗的大小一致，盆栽日常管理保持常规田间持水量，8月30日收获。(1)土壤理化性质小青菜收获后对各盆内的土壤理化性质进行测定，测定指标为每盆土壤样品的ph、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、硝态氮和铵态氮含量，具体测定方法参照鲁如坤主编的《土壤农业化学分析方法》，结果如表2所示。表2土壤理化性质测定结果从上表中可以看出；采用本发明的方法处理后的土壤的ph值变化较小，并未达到明显的中性或偏碱性状态，这说明就本发明所用的红壤而言，生物炭改善土壤酸度的作用较小，土壤性质以及种植效果的改善不依赖于生物炭对土壤酸度的改变。同时从上表中还可以看出，随堆肥含量比重增加，碱解氮、速效钾、有效磷等成分含量也基本呈上升趋势，这主要是因为上述成分的来源主要是堆肥，但是另一方面，有机质的含量随生物炭含量的相对增加而增加；同时当生物炭参与到堆肥初期发酵时，有机质的含量增加明显，并且碱解氮、硝态氮等指标也相对增加，这说明经碳酸氢钠浸泡后指标的生物炭能够强化对堆肥的腐熟。而通过对比例4与对比例1比较可知，采用碳酸钠浸泡指标的生物炭对堆肥的腐熟无明显的强化作用。这可能是因为低温煅烧制备生物炭，孔隙结构不够理想，而碳酸钠溶液的加入在煅烧中强化了这种不理想程度，比如更封闭的孔隙、更小的比表面积，甚至有可能引起孔隙堵塞，不能为微生物发酵提供充分的附着位点。(2)小青菜干重测定小青菜的干重代表有机质总量，干重越大说明土壤对小青菜的生长支持作用越高。每盆处理采取单采单收单烘，每盆分别按常规进行整株取样，测量每株青菜株高并称取每盆青菜的整株鲜重，烘干后称取每株青菜的干重、地上部干重和地下部干重，结果如表3所示。表3小青菜生物量结果项目株高/cm鲜重g/株干重g/株地上部干重g/株地下部干重g/株对照组15.1214.710.850.740.11实施例116.0422.881.581.450.13实施例216.8318.241.020.900.12实施例315.7217.080.870.760.11实施例416.2623.121.791.690.13实施例516.2022.841.701.580.12实施例616.1322.801.721.590.13实施例716.1022.561.601.480.12实施例815.8822.061.521.420.10对比例214.8811.300.540.480.06对比例415.2614.220.790.720.07对比例515.8716.910.820.680.14从表3可以看出，小青菜生物量的提升与土壤理化性质的提升趋势并不一致，这说明书小青菜生物量的影响因素不仅仅是土壤的各理化性质指标，而是各理化性质指标综合作用的结果，因此，应当从土壤理化性质的改善和对蔬菜生长的提升效果两方面综合考虑来确定合理的提升土壤理化性质的方法。当前第1页1 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，具体涉及一种改善土壤理化性质的方法。
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：土壤是人们赖以生存的物质基础，在农牧业的可持续发展中占有重要地位。联合国粮食及农业组织的数据表明，我国耕地土壤肥力基础薄弱，耕层土壤有机质平均值为18.63g/kg，仅略高于中亚、西亚、北非等地区，远低于东南亚、北美、北欧等地区。而有机肥投入不足与化肥高投入导致了耕地土壤条件的恶化，土壤肥力进一步降低，肥料吸收利用效率低。我国以世界7％的耕地面积养活了全球1/5多的人口，耕地土壤压力较大，随着农业生态环境的恶化，人、地矛盾更加突出，因此如何改善土壤理化性质，如提高有机质含量、无机营养成分含量，以使贫瘠的土壤能够适合耕作，提高土壤肥力显得更加紧迫。长期以来园林绿化植物废弃物大部分随生活垃圾填埋，或者进行自然堆放、焚烧处理等粗放处理，导致全球气候变暖、加剧城市雾霾、产生土地资源污染等问题。寻找园林绿化植物废弃物合理的多元化利用途径己经成为急待解决的问题之一。近年来，生物炭作为一种新型材料在农业、环境领域均得到广泛关注。将园林绿化植物废弃物与生物炭结合起来应用在改善土壤上，对于拓展改善土壤肥力路径和合理利用园林绿植废弃物是一种积极尝试。技术实现要素：为改善土壤理化性质，本发明的目的在于提供一种改善土壤理化性质的方法，提高土壤中有机质等营养成分的含量，并满足种植需求。本发明提供如下的技术方案：一种改善土壤理化性质的方法，将土壤改良组份按照质量百分比为0.5％～1％添加到土壤中，土壤改良组份中含有生物炭。现有研究表明，生物炭对改善土壤环境功能具有重要作用，包括增强土壤的持水力、营养成分的吸持能力和阳离子交换量、降低土壤酸度以及促进土壤微生物种群的发展并增强土壤微生物的活性等。作为本发明方法的优选，所述土壤改良组份还含有堆肥，生物炭与堆肥的质量比为1:0.3～1。本发明方法利用生物炭和堆肥的配合改善土壤理化性质，生物炭可以由废弃植物煅烧制成，堆肥可以由废弃植物堆积发酵得到，有效提升土壤有机质，取代化学肥料使用，更加绿色，对环境友好。作为本发明方法的优选，所述生物炭通过以下过程制成：将园林植物枝条破碎后干燥至水含量为60～70％，放置在炭化机中，先1～2℃/min升温至40～60℃保持12～24小时，使水分均匀化，然后通入氮气气流，按5～8℃/min的速度升温至400～500℃，低温缺氧煅烧5～12小时。通过低温炭化，保持生物炭孔隙结构的强度。而在煅烧碳化前先置于40～60℃保持静置一段时间，使破碎枝条内的水分迁移分布均匀，能够提升生物炭的孔隙均匀性。作为本发明方法的优选，所述园林植物枝条为香樟枝条、竹条。生物炭的原料采自杭州植物园日常养护的园林植物，如香樟等的废弃枝条。作为本发明方法的优选，所述生物炭的制备过程还包括：破碎园林植物枝条，然后干燥含水量至40～50％后，置于质量浓度为5～10％的碳酸氢钠水溶液中浸泡24～48h，取出后沥水、干燥，然后置于炭化机中低温缺氧煅烧炭化。生物炭表面含有羧基和羟基基团等有机基团，以及碳酸盐等导致生物炭一般呈碱性。碱性的生物炭有利于改善土壤性质。现有的研究表明，提高煅烧温度有利于增加生物炭的ph值，550℃以上高温煅烧下的生物炭的比表面积大，芳香化结构高，对提高生物炭的ph值有较好作用，尤其是煅烧温度达到900℃时，生物炭的孔隙最为丰富。但是低于550℃的低温煅烧则导致炭结构较松弛，且多呈无定形态，芳香度低，ph值也更低，但是低温煅烧在能够制备生物炭的同时制备条件更加温和。本发明的生物炭由低温煅烧制成，通过碳酸氢钠水溶液浸泡后煅烧，碳酸氢钠在270℃以上分解生成碳酸钠和水汽、二氧化碳，碳酸钠可以增加生物炭的碱性，弥补低温煅烧的不足；而水汽和二氧化碳则有助于提升生物炭的孔隙率。作为本发明方法的优选，所述堆肥以乔灌木的枝条为堆料、与氮素混合后堆积发酵制成。选用杭州植物园内乔灌木的生长期和休眠期的修剪物、以及四季产生的园林修剪枝叶好氧发酵制成堆肥。作为本发明方法的优选，堆肥制备过程如下：以乔灌木的枝条为堆料与氮素按照c/n比为(30～20):1的比例混合得到发酵基料，添加发酵基料质量的0.1～0.15％的微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为40～60％，搅拌均匀后覆膜、发酵，发酵温度升温至55～60℃后每2～3天翻堆、搅拌，并补充水分，发酵50～60天。堆肥温度是微生物活动状况的标志，温度过高或过低均不利于有机固体废弃物的堆肥化处理，堆肥过程中温度保持在55℃以上3天以上可以杀灭堆料中的致病微生物。而合适的c/n比有利于微生物的活动，c/n比过低则抑制微生物的活性。作为本发明方法的优选，所述微生物菌剂为芽孢杆菌、真菌、酵母菌、乳酸菌、促生菌的混合菌剂，其中活菌数≥1.0亿个/g。采用复合的微生物菌剂在低温、高温条件下均能快速启动发酵腐解过程腐熟有机物料，而且微生物体系稳定。作为本发明方法的优选，所述土壤改良物料组份由堆肥温度第一次升温至55～60℃后翻堆时，将生物炭添加到堆肥中，均匀搅拌后发酵制成。堆肥完全熟化后一般呈中性或者弱碱性，对于改善土壤具有积极效果。但是堆肥前期和中期过程中，由于有机酸等小分子物质的产生，堆肥的ph值实际呈弱酸性，而微生物多适合在中性或偏碱性的环境中生长，适宜的ph值有利于微生物发挥最大作用，将制备的生物炭添加到早期发酵的堆肥中，生物炭的孔隙为微生物发酵提供附着位点，而生物炭增强的碱性则有利于在小范围内为微生物提供持续的碱性环境，避免前期和中期的堆肥酸性对微生物活性的影响，从而提高堆肥腐熟后的肥力，起到对堆肥的强化协同效果。而且与直接添加碱溶液以调节堆肥达到碱性相比，可避免堆肥ph环境的骤变对微生物活性的影响。作为本方法的优选，所述土壤中，碱解氮≤86.8mg/kg，有效磷≤12.0mg/kg，速效钾≤125.0mg/kg，有机质≤10.6g/kg。本发明方法以浙江农林大学平山试验基地的红壤为对象，通过上述方法能够有效提升有机质含量，并使碱解氮、有效磷和速效钾等含量得到明显改善，适合种植。本发明的有益效果如下：本发明的改善土壤理化性质的方法，以贫瘠的土壤为对象，将生物炭和生物堆肥应用在土壤上，碱解氮、铵氮、硝氮、速效钾、有效磷和有机质等含量得到提升，土壤的理化性质得到明显的改善。其中生物炭以废弃的园林植物枝条为原料低温煅烧制成，而堆肥则以园林中乔灌木的生长期和休眠期的修剪物以及四季的枝条为原料堆积发酵制成，使园林废弃物得到合理利用；同时生物炭在制备前经碳酸氢钠溶液浸泡，可以明显的提升生物炭的碱性，并有助于改善生物炭的孔隙结构；而碱性增强的生物炭参与堆肥发酵，为微生物提供附着点附近的碱性发酵氛围，促进发酵进程，起到对堆肥的协同强化，强化了土壤里化性质的改善效果。具体实施方式下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。下述实施例和对比例所用的微生物菌剂为北京中农富源生物工程技术有限公司生产的国菌速腐剂微生物菌剂，为芽孢杆菌、真菌、酵母菌、乳酸菌、促生菌的混合菌剂，活菌数≥1.0亿个/g。下述实施例和对比例所用试验土壤选自浙江农林大学平山试验基地的红壤，ph值为4.88，碱解氮为86.8mg/kg，有效磷为12.0mg/kg，速效钾为125.0mg/kg，有机碳为10.6mg/kg。用于堆肥的乔灌木枝条产自杭州植物园，为杭州植物园内的乔灌木的生长期、休眠期的修剪物如枝条和枝叶、以及四季的枯枝条，化学性质为：总氮含量1.164％、有机碳36.739％、c/n比为31.563，ph值为6.58。下述实施例和对比例中以含氮量为46％的尿素提供氮素。下述实施例和对比例中，堆肥在水泥槽中完成，水泥槽长度为1.5m、宽度为1.2m、高度为1.3m，顶面和一个侧立面开口。本发明中所说的c/n为碳元素和氮元素的比值。实施例1一种改善土壤理化性质的方法，包括以下步骤：(1)生物炭的制备：将杭州植物园内的香樟枝条经破碎机破碎至长度2cm以下，通风干燥至含水量为70％，1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，然后升温至400℃低温煅烧炭化12小时；(2)堆肥的制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为25:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.1％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为60％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每3天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵60天，得到堆肥；(3)混合：将生物炭和堆肥按照质量比为1:0.3混合均匀即可得到土壤改良组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例2(1)生物炭的制备：将香樟枝条经破碎机破碎至长度至2cm以下，通风干燥至含水量为60％，置于炭化机中，先2℃/min升温至60℃保持12小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为3ml/min，然后升温至500℃低温煅烧炭化5小时；(2)堆肥的制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为20:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.15％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为50％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至60℃后每2天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵50天，得到堆肥；(3)混合：将生物炭和堆肥按照质量比为1:0.5混合均匀得到土壤改良组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例3(1)生物炭的制备：将香樟枝条经破碎机破碎至长度至2cm以下，通风干燥至含水量为65％，置于炭化机中，先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为4ml/min，然后升温至450℃低温煅烧炭化8小时；(2)堆肥的制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为30:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.13％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为40％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每2天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵55天，得到堆肥；(3)混合：将生物炭和堆肥按照质量比为1:1混合均匀得到土壤改良组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例4一种改良土壤理化性质的方法，包括以下步骤：(1)生物炭制备：将杭州植物园内的香樟枝条经破碎机破碎至长度2cm以下，先干燥至水含量为50％后，放置在质量浓度为10％的碳酸氢钠水溶液中浸泡24h，取出后沥水、干燥至水量为70％，置于炭化机，先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，然后升温至400℃低温煅烧炭化12小时；(2)堆肥制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为25:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.1％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为60％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每3天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵60天，得到堆肥；(3)土壤改良组份制备：在上述步骤(2)发酵初期温度第一次升温至55℃翻堆时，将生物炭按质量比1:0.3添加到堆肥中，均匀搅拌后参与堆肥的后续发酵过程，从而得到土壤改良物料组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例5一种改良土壤理化性质的方法，包括以下步骤：(1)生物炭制备：将杭州植物园内的香樟枝条经破碎机破碎至长度2cm以下，先干燥至水含量为40％后，放置在质量浓度为5％的碳酸氢钠水溶液中浸泡48h，取出后沥水、干燥至水量为70％，置于炭化机，先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，然后升温至400℃低温煅烧炭化12小时；(2)堆肥制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为25:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.1％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为60％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每3天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵60天，得到堆肥；(3)土壤改良组份制备：在上述步骤(2)发酵初期温度第一次升温至55℃翻堆时，将生物炭按质量比1:0.3添加到堆肥中，均匀搅拌后参与堆肥的后续发酵过程，从而得到土壤改良物料组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例6一种改良土壤理化性质的方法，包括以下步骤：(1)生物炭制备：将杭州植物园内的香樟枝条经破碎机破碎至长度2cm以下，先干燥至水含量为45％后，放置在质量浓度为8％的碳酸氢钠水溶液中浸泡36h，取出后沥水、干燥至水量为70％，置于炭化机，先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，然后升温至400℃低温煅烧炭化12小时；(2)堆肥制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为25:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.1％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为60％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每3天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵60天，得到堆肥；(3)土壤改良组份制备：在上述步骤(2)发酵初期温度第一次升温至55℃翻堆时，将生物炭按质量比1:0.3添加到堆肥中，均匀搅拌后参与堆肥的后续发酵过程，从而得到土壤改良物料组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。实施例7一种改善土壤理化性质的方法，与实施例1的不同之处在于，在步骤(1)生物炭制备时，将樟枝条破碎后，干燥至水含量40％后，放置在质量浓度为5％的碳酸氢钠水溶液中浸泡48h，取出后沥水、干燥至水量为70％，置于炭化机，先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，再升温至400℃低温煅烧炭化12小时。实施例8一种改善土壤理化性质的方法，包括以下步骤：(1)生物炭制备：将杭州植物园内的香樟枝条经破碎机破碎至长度2cm以下，通风干燥至含水量为70％，置于炭化机先1℃/min升温至40℃保持24小时，使水分迁移均匀化，然后通入氮气气流，流速为5ml/min，然后升温至400℃低温煅烧炭化12小时；(2)堆肥制备：将乔灌木的枝条经粉碎机破碎至2cm制成堆料，然后与尿素按照c/n比为25:1的比例混合得到发酵基料，放置在水泥槽中，然后添加发酵基料质量的0.1％的国菌速腐剂微生物菌剂，并控制发酵基料的湿度为60％，搅拌混合后覆盖上透明的聚乙烯薄膜、发酵，待发酵温度升温至55℃后每3天翻堆、搅拌一次，并补充水分，如此发酵60天，得到堆肥；(3)土壤改良组份制备：在上述步骤(2)发酵初期温度第一次升温至55℃翻堆时，将生物炭按质量比1:0.3添加到堆肥中，均匀搅拌后参与堆肥的后续发酵过程，从而得到土壤改良物料组份；(4)实施：将土壤改良组份按照1％的添加量与试验土壤混合均匀。对比例1与实施例1的不同之处在于，步骤(2)制备堆肥时的初始c/n值为15:1。对比例2与实施例1的不同之处在于，步骤(3)中生物炭与堆肥的质量比为1:3。对比例3与实施例4的不同之处在于：生物炭的制备与实施例1相同；且在制备堆肥时，添加碳酸氢钠溶液调节堆肥的ph值至7.20。对比例4与实施例4的不同之处在于，生物炭在制备时以等浓度的碳酸钠溶液替代碳酸氢钠溶液浸泡香樟枝条。对比例5与实施例4的不同之处在于，步骤(3)的土壤改良组份制备时，在发酵初期温度第一次升温至55℃翻堆后7天时，将生物炭按质量比1:0.3添加到堆肥中，均匀搅拌后参与堆肥的后续发酵过程，从而得到土壤改良物料组份。上述实施例和对比例性能测试1、堆肥的效果测试温度：将联测温湿度记录仪外置探头放置于堆体中心位置实时测定；ec值，表示堆肥中可溶性盐总量，按1:5浸提液法。表1堆肥性质从上表中可以看出，实施例4～6制备的堆肥与实施例1～3相比具有更低的c/n值和ec值，而且更偏碱性，表明经碳酸氢钠浸泡后制备的生物炭参与堆肥发酵，能够强化堆肥的发酵过程，深化堆肥的发酵腐熟程度；而通过实施例8与实施例1～3相比可知，未经碳酸氢钠浸泡制备的生物炭参与堆肥发酵，对堆肥腐熟程度提升效果并不明显突出。对比例4与实施例1～3相比较可知，经碳酸钠浸泡后制备的生物炭参与堆肥发酵，虽然能够降低c/n值，但是ec值较高，而且最高发酵温度也有所降低，并且持续55℃以上的天数有所降低，这表明在本发明的低温生物炭制备下，碳酸钠溶液的加入可能引起了生物炭孔隙结构的形成，由于煅烧中无气体挥发，不经未能有效提升孔隙，而且有可能引起孔隙堵塞，不能为微生物发酵提供充分的附着位点。而对比例3的c/n值大于20表面未完全熟化，这应该是由于碱液的加入造成发酵环境酸碱性的骤变，对菌体的发酵产生不利影响。同时对比例1和对比例3中的ec值均高于1.8，已经超过了行业标准cj/t340-2011中对耐盐植物种植土壤的ec值的要求，因此不适合蔬菜种植。从对比例5与实施例5的比较可知，加入的生物炭的时机对肥料效果存在影响，当温度保持7天后再添加生物炭参与发酵，不能明显提升肥料指标，结果与未添加生物炭参与发酵的实施例1相近。2、土壤理化性质测定取各实施例和对比例2、4处理后的试验土壤进行小青菜种植试验，过程如下：试验采用大棚内盆栽试验，以每盆5kg的试验土壤分装至盆中，每个处理设置5个重复，并设置对照组，为将实施例1的堆肥按1％的量与土壤混合均匀；选用小青菜作为示例，于2019年8月10日播种，8月15日移栽小青菜苗到各盆内，移栽密度为每盆10株，小青菜苗的大小一致，盆栽日常管理保持常规田间持水量，8月30日收获。(1)土壤理化性质小青菜收获后对各盆内的土壤理化性质进行测定，测定指标为每盆土壤样品的ph、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、硝态氮和铵态氮含量，具体测定方法参照鲁如坤主编的《土壤农业化学分析方法》，结果如表2所示。表2土壤理化性质测定结果从上表中可以看出；采用本发明的方法处理后的土壤的ph值变化较小，并未达到明显的中性或偏碱性状态，这说明就本发明所用的红壤而言，生物炭改善土壤酸度的作用较小，土壤性质以及种植效果的改善不依赖于生物炭对土壤酸度的改变。同时从上表中还可以看出，随堆肥含量比重增加，碱解氮、速效钾、有效磷等成分含量也基本呈上升趋势，这主要是因为上述成分的来源主要是堆肥，但是另一方面，有机质的含量随生物炭含量的相对增加而增加；同时当生物炭参与到堆肥初期发酵时，有机质的含量增加明显，并且碱解氮、硝态氮等指标也相对增加，这说明经碳酸氢钠浸泡后指标的生物炭能够强化对堆肥的腐熟。而通过对比例4与对比例1比较可知，采用碳酸钠浸泡指标的生物炭对堆肥的腐熟无明显的强化作用。这可能是因为低温煅烧制备生物炭，孔隙结构不够理想，而碳酸钠溶液的加入在煅烧中强化了这种不理想程度，比如更封闭的孔隙、更小的比表面积，甚至有可能引起孔隙堵塞，不能为微生物发酵提供充分的附着位点。(2)小青菜干重测定小青菜的干重代表有机质总量，干重越大说明土壤对小青菜的生长支持作用越高。每盆处理采取单采单收单烘，每盆分别按常规进行整株取样，测量每株青菜株高并称取每盆青菜的整株鲜重，烘干后称取每株青菜的干重、地上部干重和地下部干重，结果如表3所示。表3小青菜生物量结果项目株高/cm鲜重g/株干重g/株地上部干重g/株地下部干重g/株对照组15.1214.710.850.740.11实施例116.0422.881.581.450.13实施例216.8318.241.020.900.12实施例315.7217.080.870.760.11实施例416.2623.121.791.690.13实施例516.2022.841.701.580.12实施例616.1322.801.721.590.13实施例716.1022.561.601.480.12实施例815.8822.061.521.420.10对比例214.8811.300.540.480.06对比例415.2614.220.790.720.07对比例515.8716.910.820.680.14从表3可以看出，小青菜生物量的提升与土壤理化性质的提升趋势并不一致，这说明书小青菜生物量的影响因素不仅仅是土壤的各理化性质指标，而是各理化性质指标综合作用的结果，因此，应当从土壤理化性质的改善和对蔬菜生长的提升效果两方面综合考虑来确定合理的提升土壤理化性质的方法。当前第1页1 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