CN102701881B

CN102701881B - 一种土壤消毒剂以及土壤消毒灭菌方法

Info

Publication number: CN102701881B
Application number: CN201210183335.2A
Authority: CN
Inventors: 凌天骏; 胡伟略; 林勇进; 谭志雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: CN102701881A

Abstract

本发明属于农业领域，具体提供了一种土壤消毒剂，其由甲液和乙液组成，其特征在于：所述甲液含有过氧化氢分解催化剂，所述乙液含有过氧化氢。本发明还提供了一种土壤消毒方法。该方法包括以下步骤：（1）将所述甲液加入待消毒泥土中；（2）待所述甲液渗透泥土后，再向待消毒泥土中加入乙液。试验结果证明，本发明的方法利用甲液和乙液在接触后迅速反应分解氧气和发热，所产生的高温对土壤进行加热，能够使土地升温至70~150℃，杀灭土壤中的细菌和虫卵，并且还能够促进农药降解，并提供含有丰富微量元素的土地，安全可靠，环保无污染。

Description

一种土壤消毒剂以及土壤消毒灭菌方法

技术领域

本发明属于农业领域，具体涉及一种对土壤进行消毒灭菌的方法。

背景技术

在农业耕作领域，细菌、地虫害和农药残留是严重制约可持续生产的问题，往往导致农作物发生病害，降低产量和质量，令耕作者遭受重大损失。例如，每逢春初三月份左右，广东一带很难种植，原因是如果这时候下苗的话，会被狗虱虫破坏，而狗虱虫是因地下的虫卵在春天孵化，因此会对农作物幼苗产生危害。而较大程度的农药残留则影响了食品安全，也破坏了自然环境的平衡。

针对土壤的病虫害问题，目前主要的解决方法有物理消毒法和化学消毒法两种。物理消毒法又称高温处理，是利用高温杀死病菌、虫卵和杂草种子的方法，该方法简单易行，不易造成环境污染，但缺点是难以大规模使用。现有的物理消毒法包括日光消毒法、蒸汽消毒法、水煮消毒法和火烧消毒法。其中火烧消毒法尤其危险，有极大的火灾隐患。化学消毒法又称药剂处理，是用药剂直接作用于土壤，杀灭病菌、虫卵的方法，效果好，使用普遍，但长期使用，会破坏土壤结构，造成环境污染，地力下降，须谨慎使用。化学消毒法包括使用甲醛、硫磺粉、石灰粉、多菌灵、代森锌、五氯硝基苯、苏化911、敌克松、硫酸亚铁、甲霜灵、代森锰锌等药剂掺入在土壤中。此外，还有使用酒精消毒、发酵消毒、活性炭消毒、木醋液消毒（CN101606536）、臭氧消毒（CN100417323）、温水浸渍消毒（CN101427642）等方法。现有的土壤消毒方法虽然能够取得一定效果，但化学消毒法容易对环境造成污染，危害人体健康，而现有的物理消毒法又难以大规模应用，而且只能作用于地表面几公分的表层，不能深入几十公分的地层，消毒不够彻底。

过氧化氢，化学式为H₂O₂，其水溶液俗称双氧水，外观为无色透明液体，是一种强氧化剂，有微弱的特殊气味。纯过氧化氢是淡蓝色的油状液体。过氧化氢在常温可以发生分解反应生成氧气和水（缓慢分解），在加热或者加入催化剂后能加快反应，催化剂有银网催化剂、贵金属催化剂、过渡金属氧化物或金属盐（如二氧化锰、硫酸铜、三氯化铁等）、以及生物体内的过氧化氢酶等。

螯合微肥（chelate fertilizers），又称螯合微量元素肥料，是用螯合剂与植物必需的微量元素（硼和钼除外）制成的新型肥料，如螯合铁、螯合锌、螯合锰、螯合钾、螯合铜、螯合锰锌等。螯合微量元素肥料在土壤中不易被固定，易溶于水，又不离解，能很好地被植物吸收利用；也可与其他固态或液态肥料混合施用而不发生化学反应，不降低任何肥料的肥效。可用的螯合剂有乙二胺四乙酸（EDTA）及其二钠盐、二乙三胺五乙酸（DTPA）、乙二胺二羟基苯乙酸（EDDHA）和羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA）等。

发明内容

本发明的目的在于针对以上要解决的技术问题，提供一种能够有效杀灭土壤中的细菌和虫卵的土壤消毒剂。

本发明的另一个目的是提供一种使用上述土壤消毒剂对土壤进行消毒的方法。

本发明提供的土壤消毒剂由甲液和乙液组成，其中，所述甲液含有过氧化氢分解催化剂，所述乙液含有过氧化氢。

这里，本发明所指的“过氧化氢分解催化剂”指的是能够加速过氧化氢分解的催化剂，包括含有各种过渡金属元素（例如铁、锌、锰、铜、等）的化合物，例如硫酸铜、氯化铁等等。这些过氧化氢分解催化剂与过氧化氢接触后能够加速后者的分解释放出氧气的速率，同时产生热量，因此达到高温消毒的目的，有效应用于本发明的土壤消毒灭菌方法中。其中，所述过氧化氢分解催化剂的用量优选以有效提高过氧化氢分解速率为宜，该用量是技术人员可根据实际情况以及所需要达到的技术效果来确定的。

本发明提供的土壤消毒剂是基于过氧化氢分解催化剂对过氧化氢的催化作用，当两者接触反应后，过氧化氢分解生成氧气和水，而过氧化氢分解催化剂能够加速过氧化氢的分解，同时过氧化氢的分解反应又产生热量，所产生的热量能够对土壤进行加热，从而杀灭其中的病毒、细菌等。本发明的土壤消毒剂在使用前，甲液和乙液是不能混合或相互接触的，而应当分开保存，当使用时，在通过施放甲液使其自然渗入土壤内部后，再施放乙液使其与甲液反应放热。本领域普通技术人员根据常规技术知识可知，过氧化氢分解催化剂可溶解于适当溶剂中，且与这些溶剂不起反应，而乙液亦然。鉴于技术人员知晓本发明的作用机理在于通过加速过氧化氢的分解来实现目的，因此，对其而言，采用何种含过氧化氢分解催化剂的甲液和含过氧化氢的乙液，均是清楚而可实现的。

在本发明的土壤消毒剂中，所述甲液优选为过氧化氢分解催化剂的水溶液。本发明所使用的甲液的溶剂包括但不仅限于水，相对而言，水是中性的、成本低、方便易取、化学性质稳定，也是最为广泛使用的溶剂，能够使过氧化氢分解催化剂有效渗透到待消毒土壤中。

如上所述，本发明所指的“过氧化氢分解催化剂”可以是能够加速过氧化氢分解的任何合适的催化剂，在以上这些过氧化氢分解催化剂中，尤其是铁、锌、锰、铜等金属离子的螯合物尤其适用于土壤消毒灭菌，原因在于当这些金属螯合物在催化过氧化氢分解后，留存于土壤中的产物多为植物生长所需的微量元素，有益于后续的耕种。在本发明的一个实施例中，其优选为选自螯合铁、螯合锌、螯合钾、螯合锰、螯合钾锰、螯合铜中的一种或多种，特别是螯合铁、螯合锌、螯合钾、螯合锰。使用螯合铁、螯合锌、螯合锰、螯合钾锰或螯合铜等均可达到本发明所期望的迅速反应升温加热的目的，采用复合配方是基于植物所需微量元素的综合考虑，使得反应后有多种微量元素存留在土壤中，更有益于植物的生长，同时也可免除后期施肥的工作。凡应用本发明原理，使用不同的过氧化氢分解催化剂和过氧化氢反应亦均能达到本发明的目的，这是本领域技术人员能够毫无疑义确定的，具体选择那一种只是根据具体情况和需求有所差异。

当选择这些过氧化氢分解催化剂时，所用的螯合剂包括但不限于乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、乙二胺二羟基苯乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸中的一种或多种，特别是优选为二乙三胺五乙酸。这些金属螯合剂通过与金属离子的强结合作用，将金属离子包含到螯合剂内部，变成稳定的、分子量更大的化合物。以上所用螯合剂均为常用的螯合剂，但本发明并不限于以上螯合剂，本领域技术人员根据本发明的启示，可采用本领域其他可行的常规的螯合剂。

进一步的，本发明优选每升所述甲液中含有1~2mol螯合铁、1~2mol螯合锌、1~2mol螯合钾和1~2mol螯合锰，特别是含有1mol螯合铁、1mol螯合锌、1mol螯合钾、1mol螯合锰。值得注意的是，以上只是本发明的特别优选的实施例，在该基础上对螯合铁、螯合锌、螯合钾、螯合锰的量进行适当的调整，也是可行的。因为金属螯合物的含量多少主要的影响在于存留土壤中的微量元素的量，如果实际情况需要，技术人员可以灵活调整，而技术效果是同样可以实现的。

本发明的土壤消毒剂中，所述乙液优选为过氧化氢水溶液，其浓度优选为含氧10~60%。如果含氧浓度过低，则反应的速率较慢，消毒效果有限，如果含氧浓度过高，则不稳定性增强，容易发生爆炸。在本发明的优选实施例中，所述过氧化氢浓度为含氧30~60%，特别是浓度为含氧30~50%、30~40%、40~50%均可达到预期效果，其中，最优选浓度为50%。

本发明的土壤消毒剂中，所述甲液和乙液的体积比优选为0.01~0.1，特别优选为0.01~0.03。该比例主要基于一般农作物所需养分以及土壤的湿度而定，本领域普通技术人员根据现有技术和实际情况，可对甲液和乙液的比例进行适当调整，例如0.01~0.1、0.01~0.03、0.03~0.1，以期达到最佳的效果。鉴于本发明之发明机理在于催化剂对过氧化氢的催化分解，甲液和乙液的用量比例不同取决于其中所含催化剂与过氧化氢的量，而催化剂与过氧化氢的量不同影响了过氧化氢分解反应的速率，以及留存于土壤中的过氧化氢分解催化剂的量。

本发明还提供了一种利用所述土壤消毒剂对土壤进行消毒灭菌的方法，其包括以下步骤：先将甲液均匀加入待消毒土壤中，待甲液渗透土壤后，再将乙液均匀加入待消毒土壤中。

根据以上方法，一种优选的实施方式是，每亩待消毒土壤使用20~40升所述土壤消毒剂，其中所述甲液与所述乙液的体积之比为0.01~0.1，特别优选为0.01~0.03。该比例主要基于一般农作物所需养分以及土壤的湿度而定，本领域普通技术人员根据现有技术和实际情况，可对甲液和乙液的比例进行适当调整，例如0.01~0.1、0.01~0.03、0.03~0.1，以期达到最佳的效果。鉴于本发明之发明机理在于催化剂对过氧化氢的催化分解，甲液和乙液的用量比例不同取决于其中所含催化剂与过氧化氢的量，而催化剂与过氧化氢的量不同影响了过氧化氢分解反应的速率，以及留存于土壤中的过氧化氢分解催化剂的量。

经试验结果证明，在本发明的土壤消毒剂中，当过氧化氢分解催化剂（如螯合铁、螯合锌、螯合铜、螯合钾锰等）和过氧化氢接触后，作为催化剂，能够加速过氧化氢的分解，使其迅速产生氧气和发热。本发明利用过氧化氢分解催化剂和过氧化氢在接触后迅速反应分解产生氧气热量，所产生的热量对土壤进行加热，能够使土地升温至70~150℃，有效杀灭了土壤中的细菌和虫卵，并且还能够促进农药降解，加速氧化还原反应，使药残加速降解，从而达到无药残留的目的，为日后耕作提供了健康而无药残种植的土壤。如果采用螯合微肥（如螯合铁、螯合锌、螯合锰钾等）的话，反应后的产物只有螯合微肥、氧气和水，留存在土壤中的主要元素是一价至四价相的金属离子化物质，包括生物必需的钾、锌、锰、铁和螯合剂，安全可靠，环保无污染，并提供含有丰富微量元素的土地，具有底肥效应。此外，由于氧化作用，泥土含氧丰富并具有除臭效果，清洁卫生。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述，但本发明仅是对实施方式的有限列举，本发明的保护范围并不限于以下实施例。需要注意的是，以下实施例中所使用的原料均可商购获得，并且为本领域中常用的规格、品种。

实施例1

按照以下具体步骤，对土壤进行消毒灭菌：

1、按照每升水溶液中含有1mol螯合铁、1mol螯合锌、1mol螯合钾、1mol螯合锰的浓度（以上螯合铁、螯合锌、螯合钾锰为分析试剂纯级别，均购自田丰农业技术集团），配制螯合铁、螯合锌和螯合钾、螯合锰的混合水溶液300ml。所用螯合剂为二乙三胺五乙酸。

2、准备浓度为含氧50%的过氧化氢水溶液30L。

3、将步骤1的混合液均匀加入1亩普通待消毒土壤中（经试验前检测，该土壤中存在多种普通细菌和虫卵，微量元素含量偏低）。

4、待混合液渗透土壤后，再将过氧化氢水溶液均匀加入待消毒土壤中，使其与步骤1的混合液混合。

此时，对多处土壤表面温度进行测量，发现土壤表面温度瞬间达到70~100℃，反应过程中产生大量水蒸气，土壤中可见蒸汽释放，反应后泥土松开，像翻了土一样。对消毒土壤进行统计学抽样检测，均未见抽样土壤中存在普通细菌和虫卵，且微量元素含量增加。

实施例2

按照以下具体步骤，对土壤进行消毒灭菌：

1、按照每升水溶液中含有1mol螯合铁、1mol螯合锌、1mol螯合钾、1mol螯合锰的浓度（以上螯合铁、螯合锌、螯合钾锰为分析试剂纯级别，均购自田丰农业技术集团），配制螯合铁、螯合锌和螯合钾、螯合锰的混合水溶液600ml。所用螯合剂为二乙三胺五乙酸。

2、准备浓度为含氧60%的过氧化氢水溶液20L。

实施例3

按照以下具体步骤，对土壤进行消毒灭菌：

1、按照每升水溶液中含有1mol螯合铁、1mol螯合锌、1mol螯合钾、1mol螯合锰的浓度（以上螯合铁、螯合锌、螯合钾锰为分析试剂纯级别，均购自田丰农业技术集团），配制螯合铁、螯合锌和螯合钾、螯合锰的混合水溶液400ml。所用螯合剂为二乙三胺五乙酸。

2、准备浓度为含氧40%的过氧化氢水溶液40L。

4、待混合液渗透土壤后，再将过氧化氢水溶液均匀加入入待消毒土壤中，使其与步骤1的混合液混合。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，不同的实施例可以进行组合，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何组合、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种土壤消毒剂，由甲液和乙液组成，其特征在于：所述甲液为过氧化氢分解催化剂的水溶液，所述乙液中为过氧化氢水溶液，其浓度为含氧10~60%；每升所述甲液中含有1~2 mol螯合铁、1~2 mol螯合锌、1~2 mol螯合钾和1~2 mol螯合锰；所述甲液和乙液的体积之比0.01~0.1。

2．根据权利要求1所述的土壤消毒剂，其特征在于：所述过氧化氢分解催化剂所用的螯合剂为乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、乙二胺二羟基苯乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸中的一种或多种。

3．根据权利要求1所述的土壤消毒剂，其特征在于：所述过氧化氢水溶液的浓度为含氧30~60%。

4．使用权利要求1至3任一项所述的土壤消毒剂对土壤进行消毒灭菌的方法，其特征在于包括以下步骤：先将甲液均匀加入待消毒土壤中，待甲液渗透土壤后，再将乙液均匀加入待消毒土壤中。

5．根据权利要求4所述的方法，其特征在于：每亩待消毒土壤使用20~40升所述土壤消毒剂，其中所述甲液与所述乙液的体积之比为0.01~0.1。