CN101723765B - 一种复合型保水性土壤改良剂及其制备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤改良剂，具体地说。是一种复合型保水性土壤改良剂及其制备，按重量份数计，有机质100-200份、活性封面剂0.2-3份、丙烯酰胺150-200份、淀粉50-100份、凹凸棒土20-50份、多孔无机物20-40份、粘土30-60份、微生物菌剂0.5-2份、酸性液体100-150份、引发剂2-4份、交联剂0.5-1份，尿素1-5份、酵母0.03-00.1份。本发明复合型土壤改良剂，保留了保水剂优点，同时由于其中加入了相当的有机物料、多孔无机物和粘土等，可起到改良土壤结构、提高土壤有机质、改善土壤酸碱性的作用；加入了腐殖酸可在一定程度上起到脲酶抑制剂的作用，提高与改良剂共施的肥料N的利用效率。

Description

一种复合型保水性土壤改良剂及其制备

技术领域

本发明涉及具有保水作用的土壤改良剂，具体地说是一种有机复合型保水性土壤改良剂及其制备。

背景技术

干旱是人类面临的一个世界性问题，世界干旱半干旱地区面积占陆地面积的1/3，遍及世界50多个国家和地区，是十分重要的土地资源。世界上约有40％左右的耕地降水量低于500mm，由于其处在干旱半干旱的气候条件下，加之农业生产管理不善、过度开垦和乱砍乱伐等因素使土地沙化面积扩大、土壤理化性质恶化、养分平衡失调、地力下降、抵御自然灾害能力差、生态环境遭到严重破坏，成为生态环境日趋恶化的生态脆弱地区，同时这类地区的生产力也相对低下。

中国是一个农业大国，又是一个干旱、半干旱面积最大的国家，因此抗旱保墒是农业生产中的一个重要环节。同时，因长期片面重视化学肥料，致使土壤有机质含量锐减，土壤物理性状恶化，尤其是团聚体数量和质量的下降，土壤通气状况退化。研究证明土壤的物理性状对作物的品质和产量有着重要影响，其中尤以通气状况和水分状况之间的平衡，控制了大部分品质要素。因此，改善土壤理化性质，减少肥分损失，提高化肥利用效率与土壤贮水能力是目前亟待解决的重要问题之一。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有较高吸水性能、低成本、能够改良土壤理化性状的复合型土壤改良剂及其制备。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：

有机质100-200份、活性封面剂0.2-3份、丙烯酰胺150-200份、淀粉50-100份、凹凸棒土20-50份、多孔无机物20-40份、粘土30-60份、微生物菌剂0.5-2份、酸性液体100-150份、引发剂2-4份、交联剂0.5-1份，尿素1-5份、酵母0.03-0.1份。

所述交联剂选自聚乙二醇二缩水甘油醚；引发剂为硫酸铵或过硫酸钾；淀粉为玉米淀粉或马铃薯淀粉；所述有机质为腐殖酸与有机物料按常规方法经腐熟混合发酵、粉碎而成；腐殖酸为草炭和/或褐煤；有机物料为木糠、花生饼和/或豆饼，腐殖酸与有机物料的重量比可为1：20-50；多孔无机物为珍珠岩、海泡石、麦饭石、沸石等或其混合物；粘土为膨润土、蛋白土、高岭土、硅藻土、蒙脱土其中一种或其混合物；酸性液体为硝酸或盐酸，浓度为0.001-0.1mol/L；酵母可为市售有机肥发酵剂或促腐剂等；微生物菌剂为市售硅酸盐菌剂(活菌数≥1.2亿个/克)、根瘤菌剂(活菌数≥1亿个/克)等；活性封面剂为乳化机油；所述腐殖酸为草炭和/或褐煤；有机物料为木糠、花生饼和/或豆饼。

所述有机质为有机基础原料(腐殖酸中的草炭和/或褐煤；有机物料中的木糠、花生饼和/或豆饼)粉碎，过100-200目筛，而后发酵成有机熟肥，再经二次粉碎经细分后与硫酸钾在常温和低湿条件下进行混合。

淀粉是一种亲水性天然高分子，用它作为制备高吸水性聚合物的原料，具有低成本和可生物降解的优点。凹凸棒土是一种链层结构的镁铝硅酸盐矿物，在我国储量丰富，价格低廉。酸化后凹凸棒土表面存在大量的亲水性硅羟基，不但可与丙烯酰胺有效接枝共聚，而且能增强复合吸水剂的凝胶强度。同时，凹凸棒土中含有多种作物生长所需的微量元素，如：钾、铁等，应用于农、林业时，不但可以发挥保水作用，而且可以起到营养的作用。

本发明选用廉价的可生物降解有机质、淀粉与丙烯酰胺、凹凸棒土、多孔无机物、粘土、微生物菌剂等作为主要原料，添加引发剂和交联剂，经共聚、交联、水解、洗涤、干燥、粉碎等过程后得到一种低价高效的复合型土壤改良剂。

具体过程如下：

有机质100-200份、活性封面剂0.2-3份、丙烯酰胺150-200份、淀粉50-100份、凹凸棒土20-50份、多孔无机物20-40份、粘土30-60份、微生物菌剂0.5-2份、酸性液体100-150份、引发剂2-4份、交联剂0.5-1份，尿素1-5份、酵母0.03-0.1份。

1)将有机物料(腐殖酸中的草炭和/或褐煤；有机物料中的木糠、花生饼和/或豆饼)粉碎，过100目筛，加入酵母粉碎后适量经稀释的尿素溶液(尿素溶液重量浓度为10％)进行拌合，拌后常温堆放发酵二周(或采用发酵设备发酵的，发酵时问可缩短为24-72小时)，之后，晾晒三天制干(或用干燥机制干)，得有机熟肥，再经二次粉碎作为堆肥产品；

2)将淀粉加入水在50-100℃下糊化20分钟-1小时，然后加入经酸化粉碎后的凹凸棒土、丙烯酰胺、堆肥、交联剂和引发剂，升温至40-90℃反应4-5小时；

3)将多孔无机物和粘土加入酸性液体，搅拌10-50分钟，浸泡3-40小时，过滤，加入碱溶液，调整pH处于3-6.5；

4)然后向上述2)所得物料中加入碱液调pH＝7.5-9.5，升温至90-100℃进行水解反应1-3小时，反应产物经洗涤、干燥后粉碎；

5)将3)、4)所得物料与微生物菌剂充分混合，室温堆腐3-5天，风干或烘干、粉碎后，向物料中喷浓度为7-9％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为改良剂重量的0.9-1.1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒；造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油；搅拌均匀后晾干，装袋。凹凸棒土进行酸化处理过程采用常规方法进行，即采用硫酸或盐酸浸泡12-36小时；水解反应过程中，使用的碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

本发明复合型土壤改良剂，在改良剂中添加淀粉和经腐熟和粉碎后的有机物料与腐殖酸，与丙烯酰胺接枝共聚，同时添加其他成分形成一种淀粉、纤维素与丙烯酰胺聚合类树脂，保留了淀粉类与纤维素两类保水剂优点，还由于其中加入了相当的有机物料、多孔无机物等，可明显提高土壤有机质含量，改善土壤结构，提高土壤保水保肥性能；此外，腐殖酸具有碱溶性特点，所含的各种不溶性有机酸在盐碱条件下可被活化溶解，一方面可降低土壤pH，减少盐害的发生，另一方面生成的腐殖酸盐可加速作物新陈代谢，调理植物生长；加入了腐殖酸还可在一定程度上起到脲酶抑制剂的作用，提高与改良剂共施的肥料N的利用效率。凹凸棒土中有多种微量元素，可供作物吸收、有效的防止土壤板结。由于吸水树脂具有超强的吸水吸湿能力，因此，改良剂无论在生产、运输还是储存，均有一定困难，如在改良剂成粒后在其表面包裹一层涂层材料，将会很好的解决该改良剂的规模生产、运输和储存过程中吸湿问题。另外，本发明具有生态环保效应，所采用材料均为天然可降解材料，不致对农业生态环境造成威胁。

本发明在步骤1)有机肥制作过程中加入无机氮素，以调节有机物料中C/N，有利于有机物料的快速腐解，将无机氮转化为有机氮；将多孔无机物经酸处理后调节其pH值为微酸或中性，使其具有改良土壤结构同时还具有改良盐碱性土壤的作用；有机堆肥与微生物菌剂的混合使有益微生物均吸附或包裹在有机大团粒内部，减少了微生物直接与酸碱试剂接触机会，有利于其在该改良剂中保持活性，同时为微生物的生存提供了养料和环境提高了其利用效率。

具体实施方式

实施例1

将木糠1公斤、花生饼10公斤、褐煤3公斤、酵母0.005公斤，粉碎后加入1.5公斤左右的稀释的尿素溶液(尿素溶液重量浓度为10％)进行拌合，拌后常温堆放发酵二周(或采用发酵设备发酵的，发酵时问可缩短为24-72小时)，之后，晾晒三天制干(或用干燥机制干)，成为约10公斤左右的干品(有机质≥70％)，并进行二次粉碎，过100目筛。

将3公斤凹凸棒土用重量浓度10％盐酸浸泡24小时，120℃烘至恒重，粉碎后备用。将8公斤玉米淀粉加蒸馏水，在95℃下糊化30分钟后，降温至40℃，剧烈搅拌下加入3公斤凹凸棒土、10公斤有机质、引发剂过硫酸钾0.3公斤、20公斤丙烯酰胺、0.07公斤交联剂聚乙二醇二缩水甘油醚和100L水，升温至50-70℃保持3-5小时。然后升温至95℃，加入5M的氢氧化钠溶液20L，保持2小时，在70℃下烘至恒重，粉碎，过50目筛。

将3公斤珍珠岩、4公斤膨润土用重量浓度10％盐酸浸泡24小时，加入氢氧化钠溶液，调节pH至4-8.5，过滤，120℃烘至恒重，粉碎后与上述物料混匀，并加入微生物菌剂0.04公斤。调节混合物料水分至30-45％，用螺旋搅拌器充分搅拌，而后室温堆腐3-5天，每天翻动1-2次。腐熟后经自然风干或40-60℃下烘干、粉碎。

喷浓度为8％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为改良剂重量的1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒。造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油，喷洒量为0.3公斤；搅拌均匀后晾干，装袋。

实施例2

将木糠10克、豆饼150克、褐煤35克、酵母0.07克，粉碎后加入20克总量浓度为10％的尿素溶液进行搅拌，拌后常温堆放两周(或采用发酵设备发酵的，发酵时问可缩短为24-48小时)，而后晾晒三天制干(或用干燥机制干)，成为约有140克左右的干品，进行二次粉碎，过100目筛。将78克凹凸棒土用总量浓度为10％的盐酸浸泡24小时，120℃烘至恒重，粉碎后备用。

将150克玉米淀粉加入蒸馏水，在95℃下糊化30分钟后，降温至40℃，剧烈搅拌下加入78克凹凸棒土、140克有机质、引发剂硫酸铵6克、120克丙烯酰胺、2克交联剂聚乙二醇二缩水甘油醚和1L水，升温至50-70℃保持3-5小时。然后升温至95℃，加入5M的氢氧化钠溶液0.4L，保持2小时，在70℃下烘至恒重，粉碎，过50目筛。

将40克麦饭石、50克蛋白土用重量浓度为10％的盐酸浸泡24小时，加入氢氧化钠溶液，调节pH至4-8.5，过滤，120℃烘至恒重，粉碎后与上述物料混匀，加入微生物菌剂1克。调节混合物料水分至30-45％，用螺旋搅拌器充分搅拌，而后室温堆腐3-5天，每天翻动1-2次。腐熟后经自然风干或40-60℃下烘干、粉碎。

喷浓度为8％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为改良剂重量的1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒。造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油，喷洒量为6克；搅拌均匀后晾干，装袋。

实施例3

将木糠25克、豆饼375克、草炭90克、酵母0.2克，粉碎后加入50克总量浓度为10％的尿素溶液进行搅拌，拌后常温堆放两周(或采用发酵设备发酵的，发酵时问可缩短为24-48小时)，而后晾晒三天制干(或用干燥机制干)，成为约有340克左右的干品，进行二次粉碎，过100目筛。

将200克凹凸棒土用总量浓度为10％的盐酸浸泡24小时，120℃烘至恒重，粉碎后备用。

将375克玉米淀粉加入蒸馏水，在95℃下糊化30分钟后，降温至40℃，剧烈搅拌下加入200克凹凸棒土、340克有机质、引发剂硫酸铵15克、300克丙烯酰胺、5克交联剂聚乙二醇二缩水甘油醚和3L水，升温至50-70℃保持3-5小时。然后升温至95℃，加入5M的氢氧化钠溶液1.1L，保持2小时，在70℃下烘至恒重，粉碎，过50目筛。

将90克海泡石和沸石混合物、110克高岭土用重量浓度为10％的盐酸浸泡24小时，加入氢氧化钠溶液，调节pH至4-8.5，过滤，120℃烘至恒重，粉碎后与上述物料混匀，加入微生物菌剂3克。调节混合物料水分至30-45％，用螺旋搅拌器充分搅拌，而后室温堆腐3-5天，每天翻动1-2次。腐熟后经自然风干或40-60℃下烘干、粉碎。

喷浓度为8％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为改良剂重量的1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒。造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油，喷洒量为15克；搅拌均匀后晾干，装袋。

Claims (2)

1.一种复合型保水性土壤改良剂，其特征在于：按重量份数计，有机质100-200份、活性封面剂0.2-3份、丙烯酰胺150-200份、淀粉50-100份、凹凸棒土20-50份、多孔无机物20-40份、粘土30-60份、微生物菌剂0.5-2份、酸性液体100-150份、引发剂2-4份、交联剂0.5-1份，尿素1-5份、酵母0.03-0.1份；所述交联剂为聚乙二醇二缩水甘油醚；引发剂为硫酸铵或过硫酸钾；淀粉为玉米淀粉或马铃薯淀粉；多孔无机物为珍珠岩、海泡石、麦饭石或沸石；粘土为膨润土、蛋白土、高岭土、硅藻土或蒙脱土；酸性液体为硝酸或盐酸，浓度为0.001-0.1mol/L；酵母为市售有机肥发酵剂或促腐剂；微生物菌剂为市售硅酸盐菌剂和/或根瘤菌剂；所述硅酸盐菌剂的活菌数≥1.2亿个/克，所述根瘤菌剂的活菌数≥1亿个/克；活性封面剂为乳化机油；

所述复合型保水性土壤改良剂的制备方法为；

1)将有机质粉碎，过100目筛，再加入酵母粉碎后，加入适量经稀释的尿素溶液进行拌合，尿素溶液重量浓度为8-12％，拌后常温堆放发酵或采用发酵设备发酵，常温堆放发酵时间为10-15天，发酵设备发酵的时间为24-72小时；之后晾晒2-4天制干或用干燥机制干，得有机熟肥，再经二次粉碎作为堆肥产品；

2)将淀粉加入水在50-100℃下糊化20分钟-1小时，降温至40℃，剧烈搅拌下加入经酸化粉碎后的凹凸棒土、丙烯酰胺、步骤1)所得的堆肥产品、交联剂和引发剂，升温至90℃反应4-5小时；

3)将多孔无机物和粘土加入酸性液体，搅拌10-50分钟，浸泡3-40小时，过滤，加入碱溶液，调整pH处于3-6.5；

4)然后向上述2)所得物料中加入碱液调pH＝7.5-9.5，升温至90-100℃，进行水解反应1-3小时，反应产物经洗涤、干燥后粉碎；

5)将3)、4)所得物料与微生物菌剂充分混合，室温堆腐3-5天，风干或烘干、粉碎后，向物料中喷浓度为7-9％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为土壤改良剂重量的0.9-1.1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒；造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油；搅拌均匀后晾干，装袋。

2.一种权利要求1所述改良剂的制备方法，其特征在于：

1)将有机质粉碎，过100目筛，再加入酵母粉碎后，加入适量经稀释的尿素溶液进行拌合，尿素溶液重量浓度为8-12％，拌后常温堆放发酵或采用发酵设备发酵，常温堆放发酵时间为10-15天，发酵设备发酵的时间为24-72小时；之后晾晒2-4天制干或用干燥机制干，得有机熟肥，再经二次粉碎作为堆肥产品；

2)将淀粉加入水在50-100℃下糊化20分钟-1小时，降温至40℃，剧烈搅拌下加入经酸化粉碎后的凹凸棒土、丙烯酰胺、步骤1)所得的堆肥产品、交联剂和引发剂，升温至90℃反应4-5小时；

3)将多孔无机物和粘土加入酸性液体，搅拌10-50分钟，浸泡3-40小时，过滤，加入碱溶液，调整pH处于3-6.5；

4)然后向上述2)所得物料中加入碱液调pH＝7.5-9.5，升温至90-100℃，进行水解反应1-3小时，反应产物经洗涤、干燥后粉碎；

5)将3)、4)所得物料与微生物菌剂充分混合，室温堆腐3-5天，风干或烘干、粉碎后，向物料中喷浓度为7-9％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为土壤改良剂重量的0.9-1.1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒；造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油；搅拌均匀后晾干，装袋。