一种绿色农业联产生态修复与固碳方法

1.本发明涉及绿色农业、生态修复、废物综合循环利用领域，具体涉及一种绿色农业联产生态修复与固碳方法。


背景技术：

2.在农业生产过程中，因过度追求产量、化肥农药和杀虫剂使用不合理，导致农产品有害物质残留，土壤板结退化、盐碱化等问题严重，越来越多的农田需要实施治理污染和修复改良。常规微生物和生态修复技术因功能细菌适应性差，对环境要求高，微生物与植物协同能力低，导致作用时间短，效果不明显。
3.一方面，农业生产产生的秸秆和凋落物还田有益于提升土壤有机质，另一方面，秸秆在土壤中分解会释放二氧化碳，无法形成有效固碳机制，且会为秸秆中的病菌提供温床，造成土传病害不断。
4.无论是污染场地治理、还是生态环境的修复都需要大量功效显著、丰富廉价、固碳减排、环境友好的功能性材料。
5.菌根真菌(amf)在土壤改良中具有菌剂适应性强，可显著增强植物抗逆性，提升作物产量和生态环境质量的优势，但存在大通量、本土化、规模化生产技术短板。
6.如何兼顾农业增产增收、减污减碳和环境污染治理、生态修复提升，是急需解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是提供一种绿色农业联产生态修复与固碳方法，通过改善植物根土环境，利用秸秆、根系等固废联产生态修复材料，在实现农业增产增收、减污减碳的同时，增加农业附加值并降低修复材料成本，促进生态环境改善。
8.本发明一种绿色农业联产生态修复与固碳方法，包括绿色农业单元、联产生态修复材料单元；其中：绿色农业单元使用丛枝菌根真菌菌剂或缓释有机菌根真菌肥进行作物种植；种植作物收获后,除农产品销售外；根系经进一步提纯生产amf菌剂，或与生物炭、生物醋结合，制备缓释有机菌根真菌肥、土壤改良剂,用于农业生产和生态修复、污染治理；秸秆不还田，作为饲料经养殖动物过腹消化成为粪便配制缓释有机菌根真菌肥和土壤改良剂使用，或作为原料加工生物炭、生物醋和生物焦油,加工的生物炭和《3
‰
w/w的生物醋作为缓释吸附剂和助发酵剂,用于配制缓释有机菌根真菌肥，加工的≥3
‰
w/w的生物醋和生物焦油作为生物杀菌剂和防虫剂,用于种植过程防虫治病。
9.本发明一种绿色农业联产生态修复与固碳方法，其中，依次包括如下步骤：
10.s1：使用amf菌剂或缓释有机菌根真菌肥进行绿色农业种植，使用生物杀菌剂和防虫剂进行防虫、除草，农产品收获后外销；
11.s2：amf菌剂在作物根部扩繁后，回收根系和根周土壤进行提纯作为amf菌剂使用，提纯包括但不限于阴干、捡选、分级、检测、粉碎、筛分、浸泡、过滤、分离、烘干和混配；
12.s3：对农业生产过程中秸秆、凋落物进行回收，经过粉碎、制粒，经350-450℃干馏获得生物炭、生物醋、生物焦油；生产的生物炭和《3
‰
w/w的生物醋用于制备缓释有机菌根真菌肥；生产的≥3
‰
w/w的生物醋、生物焦油可通过复配制备生物杀菌剂和防虫剂用于农林防护和植物促生；
13.上述步骤构成所述绿色农业单元。
14.本发明一种绿色农业联产生态修复与固碳方法，其中，绿色农业联产生态修复与固碳方法依次还包括如下步骤：
15.s4：来自绿色农业单元作物根系和根周残留土壤进行提纯加工成为amf菌剂使用，提纯包括但不限于阴干、捡选、分级、检测、粉碎、筛分、浸泡、过滤、分离、烘干和混配；
16.s5：均混发酵：将养殖废弃物、种植废弃物和步骤s3中获得的生物炭按重量比(4-6):(1-2):(2-5)于联合发酵设备中混配，并加入混配物总量的3
‰
w/w的步骤s3中获得的生物醋和0.1-0.2％w/w的微生物腐熟剂，设置温度60℃快速联合发酵2h；
17.s6：静置陈化：均混发酵产物进行堆体发酵，维持堆体温度为55-65℃7-15天，待堆体温度接近15-20℃后停止发酵，发酵产物经破碎、筛分制得缓释有机肥；
18.s7：在s6所得缓释有机肥中加入3-10％w/w的s2所得amf菌剂，均混复配、破碎、筛分，制成缓释有机菌根真菌肥。
19.本发明一种绿色农业联产生态修复与固碳方法，其中，还包括如下步骤：
20.s5＇：均混发酵：将步骤s5中养殖废弃物中的固形物和风化煤/多孔材料等按重量比(4-6):(2-5)于联合发酵设备中混配，设置温度60℃快速联合发酵2h；
21.s6＇：静置陈化：均混发酵产物进行堆体发酵，维持堆体温度为55-65℃7-15天，待堆体温度接近15-20℃后停止发酵，发酵产物经破碎、筛分制得土壤改良剂；
22.s7＇：在s6＇所得土壤改良剂中加入3-10％w/w的s2所得amf菌剂，均混复配、破碎、筛分，制成生态修复用的土壤改良剂；
23.步骤s4、s5、s6、s7、s4＇、s5＇、s6＇、s7＇构成所述联产生态修复材料单元。
24.本发明一种绿色农业联产生态修复与固碳方法，其中，还包括步骤s8：将s7中所述缓释有机菌根真菌肥和s7＇中所述土壤改良剂用于绿色农业、中低产田改良、园林绿化和生态修复。
25.本发明一种绿色农业联产生态修复与固碳方法，其中，所述步骤s71中，缓释有机菌根真菌肥中，有机质质量分数高于30％，总养分质量分数高于4％，水分质量分数低于30％，酸碱度为5.5-8.5，种子发芽指数高于70％，机械杂质质量分数低于0.5％；砷含量低于15mg/kg，汞含量低于2mg/kg，铅含量低于50mg/kg，镉含量低于3mg/kg，铬含量低于150mg/kg，粪大肠菌群数低于100个/g，蛔虫卵死亡率高于95％；菌根真菌可侵染繁殖体数＞5个/g。
26.本发明一种绿色农业联产生态修复与固碳方法，其中，所述步骤s1中，amf菌剂为复配菌剂，以外生丛枝菌根真菌amf为主，复配根际促生细菌、腐霉菌，amf菌剂中菌根真菌可侵染繁殖体数大于500个/g。
27.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
28.本发明通过改善植物根土环境，利用秸秆、根系等固废联产生态修复材料，实现了农业增产增收、减污减碳，同时，增加了农业附加值并降低了修复材料成本，促进了生态环
境改善。
29.下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
30.图1为本发明一种绿色农业联产生态修复与固碳方法的流程图。
具体实施方式
31.下面将对本发明实施例进行清楚、详细地描述，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域普通技术人员公知的现有技术。
32.如图1所示，本发明一种绿色农业联产生态修复与固碳方法，提供了一种绿色农业联产生态修复材料同时增加生物固碳量的方法，包括绿色农业单元、联产生态修复材料单元；其中：绿色农业单元使用丛枝菌根真菌(amf)菌剂或缓释有机菌根真菌肥进行作物种植；种植作物收获后,除农产品销售外；根系经进一步提纯生产amf菌剂，或与生物炭等材料结合，制备缓释有机菌根真菌肥、土壤改良剂等,用于农业生产和生态修复、污染治理；秸秆不还田，作为饲料经养殖动物过腹消化成为粪便配制缓释有机菌根真菌肥和土壤改良剂使用，或作为原料加工生物炭、生物醋和生物焦油,加工的生物炭和《3
‰
w/w的生物醋作为缓释吸附剂和助发酵剂,用于配制缓释有机菌根真菌肥，加工的≥3
‰
w/w的生物醋和生物焦油作为生物杀菌剂和防虫剂,用于种植过程防虫治病。该方法具体步骤如下：
33.s1：使用amf菌剂或缓释有机菌根真菌肥进行绿色农业种植，使用生物杀菌剂和防虫剂进行防虫、除草，绿色农产收获后外销。amf菌剂为复配菌剂，以外生丛枝菌根真菌(amf)为主，复配根际促生细菌(pgpr)、腐霉菌(如哈茨木霉tri)，amf菌剂中菌根真菌可侵染繁殖体数大于500个/g。
34.s2：amf菌剂在作物根部扩繁后，回收根系和根周土壤进行提纯、阴干、捡选、分级、检测、粉碎和混配作为amf菌剂(菌根真菌可侵染繁殖体数大于50个/g)使用。该过程中amf菌剂得到本土驯化，提升菌剂本土适应性，并完成大通量扩繁。
35.s3：对农业生产过程中秸秆、凋落物进行回收，经过粉碎、制粒，经350-450℃干馏获得生物炭、生物醋、生物焦油。该过程可减少秸秆、凋落物还田造成的土传疾病传染，减少其分解过程形成的碳排放。生产的生物炭用于制备缓释有机菌根真菌肥；生产的生物醋、生物焦油可通过复配制备生物杀菌剂和防虫剂用于农林防护和植物促生。
36.s4：来自绿色农业单元作物根系和根周残留土壤进行提纯(包括但不限于阴干、捡选、分级、检测、粉碎、筛分、浸泡、过滤、分离、烘干和混配)作为amf菌剂使用；
37.s5：均混发酵：将养殖废弃物(如：粪便等)、种植废弃物(如：秸秆、凋落物等)和来自绿色农业生产单元的生物碳按重量比(4-6):(1-2):(2-5)于联合发酵设备中混配，并加入混配物总量3
‰
w/w的来自绿色农业生产单元的生物醋和0.1-0.2％w/w的微生物腐熟剂，设置温度60℃快速联合发酵2h。
38.s6：静置陈化：均混发酵产物进行堆体发酵，维持堆体温度55-65℃7-15天，待堆体温度接近环境温度后停止发酵，发酵产物经破碎、筛分制得缓释有机肥。生物炭载持肥力，抑制发酵过程中臭气释放，并通过加入生物醋液促进发酵过程，平衡发酵系统酸碱性。经该过程生产的缓释有机肥，具有肥力缓释、促进水土平衡、级配土壤和载持微生物的能力。
39.s7：在s3所得缓释有机肥中加入3-10％w/w的s2所得amf菌剂，均混复配、破碎筛分，制成缓释有机菌根真菌肥。缓释有机菌根真菌肥应符合ny525-2021《有机肥料》且菌根真菌可侵染繁殖体数＞5个/g。具体地，缓释有机菌根真菌肥应符合以下要求：其中的有机质质量分数高于30％，总养分质量分数高于4％，水分质量分数低于30％，酸碱度为5.5-8.5，种子发芽指数高于70％，机械杂质质量分数低于0.5％。同时，缓释有机菌根真菌肥应满足：其中的砷含量低于15mg/kg，汞含量低于2mg/kg，铅含量低于50mg/kg，镉含量低于3mg/kg，铬含量低于150mg/kg，粪大肠菌群数低于100个/g，蛔虫卵死亡率高于95％。
40.s5＇：均混发酵：将养殖废弃物(如：粪便等)和风化煤/多孔材料等按重量比(4-6):(2-5)于联合发酵设备中混配，设置温度60℃快速联合发酵2h。
41.s6＇：静置陈化：均混发酵产物进行堆体发酵，维持堆体温度55-65℃7-15天，待堆体温度接近环境温度后停止发酵，发酵产物经破碎、筛分制得土壤改良剂。生物炭载持肥力，抑制发酵过程中臭气释放，并通过加入生物醋液促进发酵过程，平衡发酵系统酸碱性。经该过程生产的土壤改良剂，具有肥力缓释、促进水土平衡、级配土壤和载持微生物的能力。
42.s7＇：在s6＇所得土壤改良剂中加入3-10％w/w的s2所得amf菌剂，均混复配、破碎筛分，制成土壤改良剂(生态修复用)。
43.s8：将s7中制得的缓释有机菌根真菌肥和s7＇中制得的土壤改良剂用于绿色农业、中低产田改良、园林绿化和生态修复。
44.s7中所述缓释有机菌根真菌肥和s7＇中制得的土壤改良剂可用于绿色农业、中低产田改良、园林绿化和生态修复。通过优化植物、根际微生物(菌根真菌等)、缓释复合材料(生物炭等)和土壤的构效关系，改善植物根部及共生体缠绕、包裹、富集的养分、载体和微生物等成分组合，在促进植物生长的同时，修复退化、逆境和污染的土壤，改进生态系统组成结构，维持物种多样性和群落稳定性，提升固碳效率。其在绿色农业应用上，改良中低产田、提升作物产量、促进植物生长、保水保肥、增强植物抗逆性；在生态修复应用上，涵养土壤、提升复绿速度、降低维护成本。
45.上述步骤中得到的amf菌剂在绿色农业中的应用如下：
46.amf菌剂用量为2-5kg/亩。
47.amf菌剂的施用方法为：(1)播种前，将amf菌剂与底肥均匀混合后，播撒并旋耕入地；或拌种施用；或在追肥时同步施用；或其他方式根部穴施。
48.amf菌剂在施用时的注意事项：(1)使用前后两个月不可使用杀菌剂，慎用杀虫剂、除草剂等农药；(2)接种剂在雨前施用，若施用后3天内无降雨，需人工浇灌；(3)使用时确保和种子及作物根部充分接触；(4)使用时应避免强风和阳光直射。
49.案例：在谷子种植中，amf菌剂用量选择2.5kg/亩，与400kg/亩有机肥均混后进行旋耕作为底肥施用。收获期内测得，施用amf菌剂组较对照组，株高提升约5％，白发病发病率降低51％，增产24.9kg，增幅10.7％，可收扩繁根系约200-400kg/亩。
50.以上可知，本发明通过改善植物根土环境，利用秸秆、根系等固废联产生态修复材料，实现了农业增产增收、减污减碳，同时，增加了农业附加值并降低了修复材料成本，促进了生态环境改善。
51.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范
围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种绿色农业联产生态修复与固碳方法，其特征在于：包括绿色农业单元、联产生态修复材料单元；其中：绿色农业单元使用丛枝菌根真菌菌剂或缓释有机菌根真菌肥进行作物种植；种植作物收获后,除农产品销售外；根系经进一步提纯生产amf菌剂，或与生物炭、生物醋结合，制备缓释有机菌根真菌肥、土壤改良剂,用于农业生产和生态修复、污染治理；秸秆不还田，作为饲料经养殖动物过腹消化成为粪便配制缓释有机菌根真菌肥和土壤改良剂使用，或作为原料加工生物炭、生物醋和生物焦油,加工的生物炭和<3
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w/w的生物醋作为缓释吸附剂和助发酵剂,用于配制缓释有机菌根真菌肥，加工的≥3
‰
w/w的生物醋和生物焦油作为生物杀菌剂和防虫剂,用于种植过程防虫治病。2.根据权利要求1所述的绿色农业联产生态修复与固碳方法，其特征在于：依次包括如下步骤：s1：使用amf菌剂或缓释有机菌根真菌肥进行绿色农业种植，使用生物杀菌剂和防虫剂进行防虫、除草，农产品收获后外销；s2：amf菌剂在作物根部扩繁后，回收根系和根周土壤进行提纯作为amf菌剂使用，提纯包括但不限于阴干、捡选、分级、检测、粉碎、筛分、浸泡、过滤、分离、烘干和混配；s3：对农业生产过程中秸秆、凋落物进行回收，经过粉碎、制粒，经350-450℃干馏获得生物炭、生物醋、生物焦油；生产的生物炭和<3
‰
w/w的生物醋用于制备缓释有机菌根真菌肥；生产的≥3
‰
w/w的生物醋、生物焦油可通过复配制备生物杀菌剂和防虫剂；上述步骤构成所述绿色农业单元。3.根据权利要求2所述的绿色农业联产生态修复与固碳方法，其特征在于：绿色农业联产生态修复与固碳方法依次还包括如下步骤：s4：来自绿色农业单元作物根系和根周残留土壤进行提纯加工成为amf菌剂使用，提纯包括但不限于阴干、捡选、分级、检测、粉碎、筛分、浸泡、过滤、分离、烘干和混配；s5：均混发酵：将养殖废弃物、种植废弃物和步骤s3中获得的生物炭按重量比(4-6):＇(1-2):(2-5)于联合发酵设备中混配，并加入混配物总量的3
‰
w/w的步骤s3中获得的生物醋和0.1-0.2％w/w的微生物腐熟剂，设置温度60℃快速联合发酵2h；s6：静置陈化：均混发酵产物进行堆体发酵，维持堆体温度为55-65℃7-15天，待堆体温度接近15-20℃后停止发酵，发酵产物经破碎、筛分制得缓释有机肥；s7：在s6所得缓释有机肥中加入3-10％w/w的s2所得amf菌剂，均混复配、破碎、筛分，制成缓释有机菌根真菌肥。4.根据权利要求2所述的绿色农业联产生态修复与固碳方法，其特征在于：绿色农业联产生态修复与固碳方法依次还包括如下步骤：s4＇：来自绿色农业单元作物根系和根周残留土壤进行提纯加工成为amf菌剂使用，提纯包括但不限于阴干、捡选、分级、检测、粉碎、筛分、浸泡、过滤、分离、烘干和混配；s5＇：均混发酵：将养殖废弃物中的固形物和风化煤/多孔材料按重量比(4-6):(2-5)于联合发酵设备中混配，设置温度60℃快速联合发酵2h；s6＇：静置陈化：均混发酵产物进行堆体发酵，维持堆体温度为55-65℃7-15天，待堆体温度接近15-20℃后停止发酵，发酵产物经破碎、筛分制得土壤改良剂；s7＇：在s6＇所得土壤改良剂中加入3-10％w/w的s2所得amf菌剂，均混复配、破碎、筛分，制成生态修复用的土壤改良剂；
步骤s4、s5、s6、s7、s4＇、s5＇、s6＇、s7＇构成所述联产生态修复材料单元。5.根据权利要求1所述的绿色农业联产生态修复与固碳方法，其特征在于：还包括步骤s8：将s7中所述缓释有机菌根真菌肥和s7＇中所述土壤改良剂用于绿色农业、中低产田改良、园林绿化和生态修复。6.根据权利要求5所述的绿色农业联产生态修复与固碳方法，其特征在于：所述步骤s7中，缓释有机菌根真菌肥中，有机质质量分数高于30％，总养分质量分数高于4％，水分质量分数低于30％，酸碱度为5.5-8.5，种子发芽指数高于70％，机械杂质质量分数低于0.5％；砷含量低于15mg/kg，汞含量低于2mg/kg，铅含量低于50mg/kg，镉含量低于3mg/kg，铬含量低于150mg/kg，粪大肠菌群数低于100个/g，蛔虫卵死亡率高于95％；菌根真菌可侵染繁殖体数＞5个/g。7.根据权利要求6所述的绿色农业联产生态修复与固碳方法，其特征在于：所述步骤s1中，amf菌剂为复配菌剂，以外生丛枝菌根真菌amf为主，复配根际促生细菌、腐霉菌，amf菌剂中菌根真菌可侵染繁殖体数大于500个/g。

技术总结
本发明一种绿色农业联产生态修复与固碳方法公开了一种绿色农业联产生态修复的同时增加生物固碳量的方法，包括绿色农业单元、联产生态修复材料单元；绿色农业单元使用丛枝菌根真菌菌剂或缓释有机菌根真菌肥进行作物种植，种植作物收获后，除农产品销售外；根系经提纯生产AMF菌剂，或与生物炭结合制备缓释有机菌根真菌肥、土壤改良剂,用于农业生产和生态修复、污染治理；秸秆作为饲料经养殖动物过腹消化成为粪便配制缓释有机菌根真菌肥，或作为原料加工生物炭、生物醋和生物焦油,配制缓释有机菌根真菌肥、生物杀菌剂和防虫剂。本发明不仅增加了农业附加值，降低了生态修复和污染治理的成本,而且提升了生态固碳量,实现了农业生产负碳化目标。业生产负碳化目标。业生产负碳化目标。


技术研发人员：邹炎 靳大鹏 吴海滨 邢宇 冯政军 赵中鹤
受保护的技术使用者：山西大学
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/1