CN103058795A - 有机活性荒漠化土壤营养修复剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供有机活性荒漠化土壤营养修复剂，其为：1）固体模块修复剂；或2）液体被覆修复剂。本发明还提供所述有机活性荒漠化土壤营养修复剂的制备方法。本发明具有以下优点：本发明的有机活性荒漠化土壤营养修复剂固定土层效果好，保水效果佳，且能根据不同的地域、不同的沙化程度和不同的覆绿种类，可采用不同的原料配比，以达到最优的修复效果。

Description

有机活性荒漠化土壤营养修复剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤修复，特别是涉及有机活性荒漠化土壤营养修复剂及其制备方法。

背景技术

当前，我国人均耕地仅为1.5亩，占世界人均耕地的百分之四十左右，且每年还以500－700万亩的速度的递减，中低产田已占到耕地面的70%，沙漠覆盖更以每年10000平方公里的速度在推进，每年受季风的影响，大片地区受到风沙、扬沙和沙尘暴的侵袭，严重威胁着人类的正常生活秩序和经济建设，土地荒漠化、沙漠化的治理迫在眉睫。

为此国家先后采取了各种补救防范措施和治理措施，如保护性耕作、退耕还林、还草围栏封育等。许多相关研究单位和科技工作者也先后研制出多个修复沙漠、治理沙漠的产品，但由于众多因素未能大批生产并投入到治沙工程上。国内外各种治理土地沙漠化和荒漠化的技术都不同程度的存在着固沙不能保水、保水不能固沙的技术瓶颈，同时，在成本上需要进行大量的投入，治理产品所需原料成本过高，仅能停留在实验室试验阶段，无法进行大规模工业化生产和应用。

目前，如何解决治理沙漠化和荒漠化土地技术的可应用性、可工业化生产性和解决生产成本的高昂、可普遍适用于全国各地沙漠化和荒漠化土地治理的问题已成为沙漠治理领域亟待解决的科技难题，在全世界范围内，各国农科和化工学家都在进行研究、试验以便找到最优化的治理途径，但迄今为止，并没有哪个国家研制出可以普遍适用于沙漠化和荒漠化土地治理方面的可以大规模进行工业化生产应用的技术。纵观世界各国的治理方式，大致有如下几类：

1、植物修复技术有三种方式

第一种方式是进行保护性耕作，这项修复技术首先在美国产生并运用，于20世纪60年代逐步成型，在澳大利亚等国广泛采用；该方式在提高土壤持水能力、促进土壤团粒结构形成和土壤养分的转化方面起到治理作用。与传统耕作相比具有的蓄水保墒优势在面对旱情严重以及荒漠化土地时，由于土壤含水率太低，无法发挥作用，因此该项技术最大的缺陷在于应用范围狭窄，仅能在土地开始沙化时和沙化初期进行应用。第二种和第三种方式是退耕还林还草和围栏封育技术。后两种技术同样具有保护性耕作的优点和缺陷。总体而言，植物修复技术作为在全球被广泛采用的沙漠治理和防范技术，重点在与沙化防范和沙化初期治理，对于大面积的沙漠和荒漠化土地的治理，不能达到返绿的效果。

2、化学修复技术

化学修复技术主要是功能性高分子材料应用技术，又称植生带绿化技术。这项技术采用高分子材料制成防护土壤的覆盖层、绿化用的被膜层，上下两层是高分子材料的覆盖层，中间夹有植物种子、有机、无机物质及缓释肥料等，达到固沙返绿的治理效果。其主要的高分子材料为PVA系列高吸水性树脂，再添加硝化抑制剂，延长肥效，达到植物可长期生长，固沙绿化的效果。该项技术在环境保护和工艺生产技术方面存在重大缺陷，其一由于生产被膜的原料是化工原料PVA，降解性能差；其二是工艺技术成本很高，由于全球荒漠化地区面积巨大，在推广使用方面存在困难。

3、微生物修复技术

微生物修复技术实如其名，就是通过培育各类微生物特别是丝状菌、真菌及放线菌粘结土壤颗粒形成团聚体，分解土壤中的有机质和各类纤维素、木质素和蛋白质并释放氨，形成具有酶活性的土壤，促进有机化合物循环，改良了沙土性质，促进了结皮层的形成。但该项技术对适用环境有较高的要求，至少要达到微生物存活的最低要求，推广性和广泛实用性差。

发明内容

为解决目前土地荒漠化治理中存在的各种问题，本发明旨在提供有机活性荒漠化土壤营养修复剂及其制备方法。

腐植酸（HA）是一类芳香稠环聚合程度不同的含杂环的有机化合物，具有弱酸性、吸水性、分散与凝聚性、络合性、缓冲性和氧化还原性等生理活性特点，腐植酸在土壤里可以发生絮凝，成为一种胶结剂，能把分散的土粒胶结起来，形成水稳定性好的团粒结构，改善土壤结构性能。

本发明依托我国丰富的褐煤、草炭资源，利用具有高吸附性、保水、保肥性能极佳而廉价的草炭和非金属矿物为主要原料，添加微量成膜剂、活化剂、菌种等，研制出有机活性荒漠化土壤营养修复剂。

本发明提供的有机活性荒漠化土壤营养修复剂，其为：

1）固体模块修复剂，由以下重量份的原料混合制成：活性腐植酸40-60份、粘结剂1～3份、保水剂10-30份、氮肥1.5份、磷肥1.2份、钾肥0.3份、粉煤灰1-5份；或

2）液体被覆修复剂，由以下重量份的原料混合制成：活性腐植酸30-60份、纤维素1～30份、成膜剂1-5份、微生物菌种10-30份、氮肥0.7份、磷肥0.5份、钾肥0.1份。

其中，活性腐殖酸为风化煤腐植酸或草炭腐殖酸活化处理后得到，所述活化处理为在风化煤腐植酸或草炭腐殖酸的浆液中加入其干基重量4%的NaOH。所述NaOH为工业用NaOH。

其中，氮肥可选用尿素等普通农用氮肥，磷肥可选用磷酸二氢钾、磷酸一铵等普通农用磷肥，钾肥可选用氯化钾、硫酸钾等普通农用钾肥。

其中，粘结剂为钠基膨润土。

其中，保水剂为聚丙烯酰胺。

其中，成膜剂为聚醋酸乙烯，具有植物营养功能。

其中，微生物菌种为EM菌。

活性腐殖酸、氮肥、磷肥、钾肥、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、纤维素、聚醋酸乙烯、EM菌均可市购。

本发明还提供制备所述固体模块修复剂的方法，包括如下步骤：

1）将活性腐殖酸粉碎，按比例加入其他原料，得到混合原料；

2）将步骤1）所述混合原料放入低温等离子体，进行等离子化学反应1-2分钟；

3）将等离子化学反应后的混合原料压缩成型、70-80℃低温烘干，得到固体模块修复剂。

本发明还提供液体被覆修复剂的方法，包括如下步骤：

1）将活性腐殖酸粉碎，按比例加入其他原料，得到混合原料；

2）将步骤1）所述混合原料放入低温等离子体，进行等离子化学反应1-2分钟；

3）将等离子化学反应后的混合原料筛分后70-80℃低温烘干，得到液体被覆修复剂。

其中，所述筛分是指去除粒径1微米以上颗粒。

本发明还提供所述有机活性荒漠化土壤营养修复剂在土壤修复上的应用，具体为1）将固体模块修复剂覆盖在待修复土壤表面；或2）将液体被覆修复剂稀释后喷水当待修复土壤表面。

其中，所述稀释为以水将液体被覆修复剂稀释至其体积的3-10倍。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明的有机活性荒漠化土壤营养修复剂根据不同的地域、不同的沙化程度和不同的覆绿种类，可采用不同的原料配比，以达到最优的修复效果。

（2）本发明固体模块修复剂具有极强的吸附性和膨胀性，覆盖在待修复土壤表面，进行第一次灌溉后，会迅速膨胀，固定的土层体积超过原固体模块修复剂体积10倍以上，吸附在固体模块修复剂周围的水分和沙土颗粒增强了沙土土层团粒结构，为在该处种植的作物提供生长基质和营养。

（3）本发明液体被覆修复剂稀释、喷洒至沙层表面后，会渗透到沙层下10cm左右，施入的水分可保持在沙层中长达60-70天，而直接施入沙层的水分不超过15天全部蒸发，因此使用本发明液体被覆修复剂能为待修复土壤上种植的作物提供更持久的水分供应。

附图说明

图1为实施例1中本发明固体模块修复剂的制造工艺流程图。

图2为实施例3中本发明液体被覆修复剂的制造工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中所用原料为：草炭腐殖酸（山东临沂元丰腐殖酸厂，120目），风化煤腐殖酸（山东临沂元丰腐殖酸厂，100目），成膜剂（无锡汉德森化工制品有限公司，M30000），保水剂（无锡汉德森化工制品有限公司，M500000），微生物菌种（河南鹤壁天元生物化工有限公司，300亿），纤维素（无锡汉德森化工制品有限公司，ABQP），氮肥（山东临沂郯城化肥厂，46%）、磷肥（四川什邡化工厂，55%）、钾肥（山东临沂青上化工有限公司，50%）。

实施例中所用设备为：低温等离子体（D3000，长春市北源节能环保设备有限公司）。

实施例1本发明固体模块修复剂的制造

本实施例的原料为：草炭腐植酸40份、粘结剂3份、保水剂30份、氮肥1.5份、磷肥1.2份、钾肥0.3份。

参照图1进行本发明固体模块修复剂的制造：

1）将草炭粉碎，按比例加入其他原料，得到混合原料；

2）将步骤1）所述混合原料放入低温等离子体，进行等离子化学反应1分钟；

3）将等离子化学反应后的混合原料按长8cm、宽8cm、高3cm压缩成型、70-80℃低温烘干，得到固体模块修复剂。

实施例2本发明固体模块修复剂的制造

本实施例的原料为：草炭腐植酸60份、粘结剂1份、保水剂10份、氮肥1.5份、磷肥1.2份、钾肥0.3份。

参照图1进行本发明固体模块修复剂的制造：

1）将草炭粉碎，按比例加入其他原料，得到混合原料；

2）将步骤1）所述混合原料放入低温等离子体，进行等离子化学反应3分钟；

3）将等离子化学反应后的混合原料按长8cm、宽8cm、高3cm压缩成型、70-80℃低温烘干，得到固体模块修复剂。

实施例3本发明液体被覆修复剂的制造

本实施例的原料为：风化煤腐植酸30份、纤维素30份、成膜剂1份、微生物菌种30份、氮肥0.7份、磷肥0.5份、钾肥0.1份。

参照图2进行本发明液体被覆修复剂的制造：

1）将活性腐殖酸粉碎，按比例加入其他原料，得到混合原料；

2）将步骤1）所述混合原料放入低温等离子体，进行等离子化学反应2分钟；

3）将等离子化学反应后的混合原料筛除粒径1微米以上颗粒后，70-80℃低温烘干，得到液体被覆修复剂。

实施例4本发明液体被覆修复剂的制造

本实施例的原料为：风化煤腐植酸60份、纤维素1份、成膜剂5份、微生物菌种10份、氮肥0.7份、磷肥0.5份、钾肥0.1份。

参照图2进行本发明液体被覆修复剂的制造：

1）将活性腐殖酸粉碎，按比例加入其他原料，得到混合原料；

2）将步骤1）所述混合原料放入低温等离子体，进行等离子化学反应3分钟；

3）将等离子化学反应后的混合原料筛除粒径1微米以上颗粒后，70-80℃低温烘干，得到液体被覆修复剂。

实施例5本发明固体模块修复剂的固定土层的效果

2008年9月，在内蒙古赤峰市翁牛特旗红山镇的沙漠，以100块实施例1所述固体模块修复剂均匀覆盖面积一亩的沙漠，立刻进行第一次灌溉，浇足水，模块迅速膨胀，固定土层体积超过固体模块修复剂体积10倍，可为在其上种植的作物提供生长基质和营养。

实施例6本发明液体被覆修复剂的保水效果

2008年9月，在内蒙古赤峰市翁牛特旗红山镇的沙漠，取本发明实施例3所述液体被覆修复剂15L，以水稀释10倍，每亩喷洒150L，喷洒一亩的面积。以喷洒等体积清水为对照。

喷洒1小时后，检测沙层的渗透情况，稀释后的本发明液体被覆修复剂平均渗透到沙层下10cm深，清水为渗透到沙层下15cm深。

之后每天取样，以常规方法检测土壤含水量，清水对照在15天内喷施的水分完全蒸发（以含水量与未喷洒任何液体的周边区域相比一致为准），本发明稀释后的本发明液体被覆修复剂处理的则保水65天。

实施例7本发明有机活性荒漠化土壤营养修复剂的使用效果

在山东半岛地区荒漠化严重的盐碱地上进行本实施例。试验时间为2005-2007连续3年。

种植的作物：耐盐抗虫棉SGK321。

2005年5月，以本发明的固体模块修复剂为营养钵基质提前进行育苗，所用固体模块修复剂的制作方法参见实施例2。

播种前一个月对盐碱地进行灌水压盐。播前每亩地使用优质腐植酸有机肥（德邦华源（北京）有机农业荒漠化治理技术发展有限公司生产，有机质含量60%，腐植酸含量23%，氮磷钾含量6%）200kg。含盐量0.2-0.3%的轻度盐碱地，使用腐植酸复合肥（德邦华源（北京）有机农业荒漠化治理技术发展有限公司生产，氮磷钾比例=9:14:6）50kg/亩。含盐量0.3%以上的重度盐碱地或新垦殖的盐碱地，增施过磷酸钙50kg/亩。上述腐植酸有机肥和腐植酸复合肥均做底肥，1/2尿素和钾肥用作追肥。

播后45天移栽，移栽后喷施以水稀释3倍的本发明的液体被覆修复剂（参见实施例4），以达到保墒、提高地温的作用。

简化棉田管理，实行棉田粗整枝，去掉第一果枝以下的营养枝，7月20左右打顶，6月下旬视商情进行中耕培土。合理化控，在蕾期、花铃期酌情喷施矮壮素（缩节胺）。综合防治病虫害，尤其注意预测预报和防治烟飞虱、盲蝽蟓、棉铃虫、蚜虫等。

2006年和2007年按同样方式种植棉花。

试验结果表明，在含盐量0.3%以上的重度盐碱地上，棉花当年产量达到170kg/亩，连续种植3年亩产可达到500kg，达到高产棉田的产量；在含盐量0.2-0.3%的轻度盐碱地上使用增产效果也十分明显，一般增产幅度在5-15%之间。

我们对试验地块表土5mm的土壤团粒结构情况进行了研究，使用本发明的液体被覆修复剂（参见实施例4）3次，土壤团粒可增加10-17%，同等风力条件下土壤的风蚀量减少1/4-1/5。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.有机活性荒漠化土壤营养修复剂，其为：

1）固体模块修复剂，由以下重量份的原料混合制成：活性腐植酸40-60份、粘结剂1～3份、保水剂10-30份、氮肥1.5份、磷肥1.2份、钾肥0.3份、粉煤灰1-5份；或

2）液体被覆修复剂，由以下重量份的原料混合制成：活性腐植酸30-60份、纤维素1～30份、成膜剂1-5份、微生物菌种10-30份、氮肥0.7份、磷肥0.5份、钾肥0.1份。

2.根据权利要求1所述的有机活性荒漠化土壤营养修复剂，其特征在于，所述活性腐殖酸为风化煤腐植酸或草炭腐殖酸活化处理后得到，所述活化处理为在风化煤腐植酸或草炭腐殖酸的浆液中加入其干基重量4%的NaOH。

3.根据权利要求1所述的有机活性荒漠化土壤营养修复剂，其特征在于，所述粘结剂为钠基膨润土。

4.根据权利要求1所述的有机活性荒漠化土壤营养修复剂，其特征在于，所述保水剂为聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求1所述的有机活性荒漠化土壤营养修复剂，其特征在于，所述成膜剂为聚醋酸乙烯。

6.根据权利要求1所述的有机活性荒漠化土壤营养修复剂，其特征在于，所述微生物菌种为EM菌。

7.制备权利要1所述固体模块修复剂的方法，包括如下步骤：

1）将活性腐殖酸粉碎，按比例加入其他原料，得到混合原料；

2）将步骤1）所述混合原料放入低温等离子体，进行等离子化学反应1-2分钟；

3）将等离子化学反应后的混合原料压缩成型、70-80℃低温烘干，得到固体模块修复剂。

8.制备权利要1所述液体被覆修复剂的方法，包括如下步骤：

1）将活性腐殖酸粉碎，按比例加入其他原料，得到混合原料；

2）将步骤1）所述混合原料放入低温等离子体，进行等离子化学反应1-2分钟；

3）将等离子化学反应后的混合原料筛分后70-80℃低温烘干，得到液体被覆修复剂。

9.权利要求8所述制备液体被覆修复剂的方法，其特征在于，所述筛分是指去除粒径1微米以上颗粒。

10.权利要求1-6任一项所述有机活性荒漠化土壤营养修复剂在土壤修复上的应用。

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