CN103804101A

CN103804101A - 壳聚糖粉末土壤改良剂

Info

Publication number: CN103804101A
Application number: CN201410040072.9A
Authority: CN
Inventors: 袁黎明
Original assignee: WEIHAI SOL BIOTECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WEIHAI SOL BIOTECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2034-01-27
Also published as: CN103804101B

Abstract

本发明涉及一种壳聚糖粉末土壤改良剂，其解决了对酸性土壤改良效果不理想的技术问题，提供一种壳聚糖粉末土壤改良剂，其含有下列重量百分比组分：壳聚糖粉末5%-10%、竹炭粉末10%-20%、腐植酸10%-20%、魁蒿5%-10%，余为牡蛎壳粉末，本发明可广泛用于土壤改良中。

Description

壳聚糖粉末土壤改良剂

技术领域

本发明涉及一种土壤改良剂，具体地说是一种壳聚糖粉末土壤改良剂。

背景技术

目前，我国土壤污染的面积越来越大，其形成的原因主要有：污水灌溉对土壤的污染；大气污染对土壤的污染；化肥对土壤的污染；农药对土壤的影响及固体废物对土壤的污染。

尤其是土壤污染造成的土壤酸化程度也越来越严重。按土壤酸化程度，土壤PH值5.21～5.5（含5.5）。这时，土壤已经酸化，对作物的生长已产生不利影响，但从作物长势上看不出来，属稳性损失。土壤PH无法回归值5.1～5.2（含5.2）。当土壤PH<5.2时，对作物产生的影响表面化，作物明显发育不良，表现为植株矮化。土壤PH<4.5（含4.5）。这时已严重影响作物生长，表现植物严重矮化，甚至失收。

土壤酸化主要原因有以下三点：1、降水量大而且集中，淋溶作用强烈，钙镁、钾等碱性盐基大量流失，是造成土壤酸化的根本原因。例如，酸性雨等。2、施石灰、烧火粪、施有机肥等传统农业措施的缺失，使耕地土壤养分失衡是造成土壤酸化的主要原因。3、长期大量施用化肥是造成土壤酸化的重要原因，就是长期施用尿素也造成土壤酸化。

土壤酸化的危害主要有：土壤酸化会严重影响土壤中生物的活性，改变土壤中养分的形态，降低养分的有效性，促使游离的锰、铝离子溶入土壤溶液中，对作物产生毒害作用。土壤酸化抑制根系发育：土壤酸化可加重土壤板结，使根系伸展困难，发根力弱，缓苗困难，容易形成老小树，老僵苗，根系发育不良吸收功能降低，长势弱，产量降低。土壤酸化加重农药浪费：酸化土壤中植物长势减弱，抗病能力降低，易被病害侵染，不得不增加施药量。因此，减少土壤污染，改良酸性土壤势在必行。

目前，改良酸性土壤的主要是使用熟石灰。从经济方面考虑，熟石灰取料方便、价格便宜，经济实惠。但是，其只能改变土壤的PH值，对于作物生长所需的土壤结构、EC值、土壤有机质及微生物种群状态，则不能起到理想的改良效果。

发明内容

本发明就是为了解决现有技术中对酸性土壤改良效果不理想的技术问题，提供一种可有效改善土壤结构、EC值、土壤有机质及微生物种群状态壳聚糖粉末土壤改良剂。

为此，本发明提供一种壳聚糖粉末土壤改良剂，其含有下列重量百分比组分:壳聚糖粉末5%-10%、竹炭粉末10%-20%、腐植酸10%-20%、魁蒿5%-10%，余为牡蛎壳粉末。

优选地，壳聚糖粉末土壤改良剂，含有下列重量百分比组分：壳聚糖粉末8%、竹炭粉末15%、腐植酸15%、魁蒿8%，牡蛎壳粉末54%。

壳聚糖对土壤生态环境的改善作用主要表现在以下几方面：⑴培养基作用。甲壳素是土壤有益微生物的营养源和保健品，是土壤有益微生物的良好培养基，对土壤微生物区系有良好的识别作用。经试验测定，灌根1次，15天后测定。有益菌：纤维分解细菌、自生固氮细菌、乳酸细菌增加10倍；放线菌增加30倍。有害菌：常见霉菌是对照的1/10，其它丝状真菌是对照的1/15。⑵有益微生物的综合作用。放线菌分泌出抗生素类物质可抑制有害菌（腐霉菌、丝核菌、尖镰孢菌、疫霉菌等）的生长。纤维素分解菌可加速土壤中有机质（有机肥、秸秆等）的矿化分解速度，分解成氮、磷、钾、微量元素及形成黄腐酸、褐腐酸等有机物质，为植物生长提供充足营养；自生固氮细菌可固定空气中的氮素，提高土壤中的氮素水平，减少氮肥的使用量。⑶改良土壤。微生物的大量繁殖可促进土壤团粒结构的形成，改善土壤的理化性质，增强透气性和保水保肥能力，从而为根系提供良好的土壤微生态环境，使土壤中的多种养分处于有效活化状态，可提高养分利用率，减少化学肥料用量。⑷螯合微量元素。壳聚糖分子结构中含有-NH₂（氨基），与微量元素铁、铜、锰、锌、钼等能产生螯合作用，使肥料中的微量元素有效态养分增加，同时使被土壤固定的微量元素养分释放出来，供作物吸收利用，从而提高了肥效。

竹炭粉末的成分及基本原理：竹炭粉末成分的最大特点是：矿物质的含有量极为丰富，尤其是植物生长所必须的硅酸、钙的含量特别丰富，是除了碳、氢、氮和氧之外，也是生物必需的化学元素之一，也是构成人体组织、维持正常的生理功能和生化代谢等生命活动的主要元素。竹炭中（矿物质约2～2.5%）钾的含量很高。主要含有丰富的钾、钙、磷、钠、铁、镁、锰、锌、硒等矿物质。而且不含有有害的水银、六价铬、砒霜等有害物质。硅酸被称为土的生命元素，其结构特征是多孔质炭有着无数的细微的小孔，因为这些小孔全部都和外界相通，所以透气、透水效果很好。把炭弄碎放进土壤中的话，土壤的通气性和透水性、保水性会变得很好。而且，炭还会变成氨气，分解土壤散发的氮。竹炭孔的表面附生着丝状菌、放线菌、细菌等许多有用微生物。这些微生物在分解着土壤中的微生物的同时，还把微生物作为养分进行繁殖。结果创造出了更适宜作物生长的土壤环境。因为有更适宜作物生长的土壤环境后，农作物会变得更加健壮，抵御病虫害。仅此就可以减少农药、化肥的使用量，减少病虫害的发生，确实增产增收。而且，还会吸附土壤中残留的农药化肥等有害成分，最终也会被微生物分解。重茬病害的防止：对于作物来说，富含多种矿物质成分的炭是作物生长所必要并且是作物宝贵的天然矿物质成分的补充来源，特别是在大田和大棚栽培中，相同作物重茬的话，会导致铁、锰等微量成分不足，通过施用适量的粉炭，可以补充不足的微量成分，而且还可以预防重茬病害。

牡蛎壳粉末的基本成分与原理：基本成分：牡蛎壳是由82%碳酸钙（CaCO₃)构成，是一种对于水、盐水溶液、有机溶媒、稀酸、碱性等不溶性的硬蛋白。含有贝壳硬蛋白、微量的碳酸镁、磷酸钙、硫酸钙、酸化铁等。而且，牡蛎壳中不含有任何有害物质，可以说是一种具有很高安全性资材。化学特性：牡蛎壳是一种碱性物质，其PH值12～13，是由82%碳酸钙（CaCO₃)构成。高含量的钙，能够增强植物抗病性、健壮植物的根、茎、叶。

植物生长的三大要素是氮、磷、钾。和三大要素同样重要、而且为植物运送营养成分、健壮根、茎、叶的细胞膜和细胞壁的是“钙化合物”。钙不足会导致叶茎发黄、枯死、烂尾病、心腐病、不结果的病害。其实，钙化合物中，有的容易被根吸收，有的则不容易被根吸收。钙化合物有生石灰、消石灰、碳酸钙等。其中牡蛎壳的主要成分是碳酸钙，根据土壤，钙物质很容易被植物吸收。例如，碳酸钙和土壤成分相融合，转化成的果胶酸钙可以增强植物的细胞膜和细胞壁，对于根系扩张、叶脉、纤毛都会带来良好效果。牡蛎壳的多孔质部分含有促进植物生长、增强口感作用的丰富的氨基酸。而且，由多孔质形成的牡蛎壳还可以成为土壤中微生物的住所，通过促进土壤的团粒化，让更多的空气可以进入土壤中增强透气性，促进根系扩张。

基本机理：牡蛎壳粉末的主要特征为菱孔质容易溶解，含有丰富的矿物质。对土壤和作物有以下几大效果：①可改善土壤结构，增强土壤的通气性、改善根部吸收能力、促进养分吸收，使植物成长旺盛。②补充钙质、补充钙质的同时，更好的促进三大要素（氮磷、钾）的吸收利用。③预防疾病（预防西红柿、青椒的脐腐病，白菜、头菜的软腐病，草莓的炭疽病）稳定土壤PH值（保持土壤中性乃至弱碱性）。因为几乎所有的作物都喜欢中性的土壤，所以能够加强根的呼吸、养分吸收量。④使土壤中的磷变成速效性形态（HgP₄）。保护土壤不容易变成酸性、铁、锰、锌的过剩等病害。⑤促进土壤微生物的繁殖、通过微生物来分解土壤有机物，生成作物可以吸收的营养源。⑥补充矿物质、含有丰富的钙、镁、硼、锰、铁等植物必须的矿物质。

腐植酸的化学构造：腐植酸是经过生物学的分解、化学的分解·合成、微生物参与合成而生成的。它的生成过程有各种分解、合成反应参与。进一步，作为原料的动植物，其种类也有很多种，动植物也有容易分解的部分和不容易分解的部分，所以腐植酸不是特定构造的单一物质，而是一种复杂构造的化合物的混合物。也就是，腐植酸是一种不定形的高分子物质，分子量范围在102～106。碳、氧、氢是主要的分子构成元素，除此之外还有若干的氮、硫、磷等元素。氮、硫、磷等是动植物的都成物质（蛋白质等)。大体的元素组成范围如下：碳C：50～67%；氮N：1.5～3%；氢H：3～6%；硫S：＜1%；氧O：28～45%；磷P：＜1%。腐植酸分子内基本骨骼含有芳香族环，所以可以说是芳香族化合物的一种。芳香族环主要有苯、萘、蒽、吡咯、呋喃、噻吩、吡啶、印多尔等，它们是一个或者一个以上的单一或者复环状结合。酸化或者还原分解上，会一时显示出醌型构造。这样的芳香族环会像-CH₂-CH₂-、-CH₂-、＝N-、-NH-、＝CH-、-0-、＝S-一样，单层或者双侧结合，进一步整体成为三次元网状结构。羟基和羧基是代表芳香族环的酸性基，一个或者一个以上直接结合，因此也可以叫做多酚型羧酸。腐植酸的外观为红褐色乃至黑褐色。这是腐植酸上述的芳香族性高分子的同时，也存在很多分子内双层结合构造。因为这种双层结构能够吸收紫外线，所以腐植酸也有阻挡紫外线的作用。和芳香族环直接结合的羟基和羧基，苯核的相邻位置结合的部分很多。因此有弱电解质的特性，能够制作出含有重金属的各类金属类和螯合结合。此外还存在-OCH₃、-NH₂、-SO₃、-CH₃、-PO₃H₂、-NH-、＝N-等活性基。这些活性基给予腐植酸酸性、亲水性、盐基性、甚至是螯合性，在工业、农业的应用方面发挥有用的作用。

腐植酸物理化学的性质：腐植酸有胶质性、界面活性、良分散性等特性。腐植酸的胶体在碱性溶液中为球状乃至椭圆形状。大小为0.05～0.07μm先对一定。表面带有负电。腐植酸的碱性水溶液的粘性，会随着浓度而变化，腐植酸浓度15%以上时粘度会超过10000cp。另外，粘度还会根据PH而变化，偏酸性，腐植酸会凝集呈悬浮状态，粘度降低。腐植酸有亲水基和亲油基，因此对于碱性水溶液有界面活性作用。但是腐植酸的分子为球形乃至椭圆形，水溶液中亲水基很多存在于水的界面，很难形成单分子膜。这一点和一般的界面活性剂稍微不同。腐植酸的碱性水溶液的表面张力不会显示一定的数值，会经常发生变动，每次测定数值都会发生变化。原因归根于腐植酸的这种胶质性。腐植酸的界面活性特性的另一个特征是能够调整粘土悬浮液的粘性和加强流动性。腐植酸的粘胶粒子吸附在粘土粒子的表面，加厚粘土粒子表面的双层电，因为粘土粒子间的排斥加大，所以悬浮液的粘性降低。

腐植酸因为有以上的界面活性、螯合性等功能，在土壤中有保持地力、推进肥效等效果，发挥有机肥料和土壤改良剂的作用。腐植酸和堆肥具有同样的效果，所以腐植酸可以说是化学堆肥。

腐植酸作为氨、K、Na、Ca、Fe、盐或者磷酸化以及硝基化衍生物，和各种无机物、有机物等作为复合肥料使用。这种复合肥料有以下的效果，用很多施肥数据来表示。①土壤改良效果：腐植酸肥料阳离子交换容量很大，通常可达到300-500cmol(＋)/kg。在酸性土壤上施用，可对土壤中的Na、Ca、Mg、Fe、Al、Cl等具有很强的交换能力和吸附作用，降低土壤溶液中的氯化物、硫酸盐浓度，减少盐分对作物的危害，可以增强土壤的缓冲能力。所以除了增大保肥能力以外，还可以有效地改良酸性土壤。进而，还可以增大土壤、凝结土粒或者固结土粒等的多孔质性，形成团粒化构造。②生长刺激效果：主要表现在能促进作物种子萌发、提高种子出苗率，促进根系吸收水分和养分的能力，增加分孽和提早成熟。腐植酸肥料产生刺激作用的主要原因在于腐殖酸分子结构中存在着酚基和醌基，它们参与作物体内的氧化还原过程、加强作物体内的多种酶，如多酚氧化酶、过氧化酶、抗坏血酸氧化酶等的活性。多酚-醌体系，既是氧的活化剂，又是氢的载体，故能促进作物的呼吸作用，增加养吸收量和干物质累积量，有利于作物的生长发育和增产。③营养的供给效果。腐植酸含有植物生长所需要的氮、磷、钾三大要素，可供作物吸收。此外，由于腐殖酸吸附能力强，能活化土壤中矿质元素，如磷、钾、钙、镁和微量元素，使养分有效性提高。腐植酸吸附NH₄的能力强，与氨态氮肥配合施用，可以提高磷的有效性，减少磷的固定。同时，腐殖酸能刺激根系发育，增大根系与肥料的接触面积和增加根系分泌有机酸的数量，从而提高根系对难溶性养分的利用率。另外，腐殖酸的螯合作用，能使难溶性的微量元素形成可溶性的鳌合物，供根部吸收，并助于它们从根部向上运转。施用腐植酸肥料可以促进发芽、发根、枝叶繁茂、增大果实以及丰富的谷粒，进而缩短苗木到果实的期间，促进植物增产。

魁蒿的原理及特点：魁蒿不仅是中医药材里不可缺少的重要材料，

也是对农作物生长发育及其有效的生理活性物质。通过研究发现，它除了含有丰富的硼、矿物质、氨基酸、及各种维他命之外，还含有植物生长荷尔蒙等迄今为止还没有发现的物质。这些物质可提高植物细胞活性，促进根系发育，改善作物品质。叶绿素等的物质，可诱导植物的生长发育的特点，每100g所含营养成分如下：能量46（kcal），水分83.6（g），蛋白质5.2（g），脂肪0.3（g），碳水化合物8.7（g），食物纤维7.8（g），视黄醇890（μg），胡萝卜素5300（μg），维生素E3.2（mg），维生素K340（μg），维生素B10.19（mg），维生素B20.34（mg），维生素B60.08（mg），叶酸190（μg），烟酸2.4（mg），泛酸0.55（mg），维生素C35（mg），钠10（mg），钾890（mg），钙180（mg），镁29（mg），磷100（mg），铁4.3（mg），锌0.6（mg），铜0.29（mg），锰0.84（mg）。

植物体中所含的碳和氧主要来源于空气中的二氧化碳，氢的来源是水。氮主要是植物通过根系由土壤中吸收。魁蒿所含有的各种营养成分对作物生长发育，改善因土壤酸化所造成的中微量元素不足，还可以对根系的微生物联合固氮和根瘤菌的共生固氮作用，减少氮的流失，增加土壤肥力。

通过施用证明，其土壤的酸性PH值由原来的4.6变为5.3，EC值由原来的0.67变为0.52，土壤有机质由原来的2%变为5%，各项数值，基本达到农作物生长所需的标准值。因此，证明该产品对改良酸性土壤有很好的实际效果。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步说明。但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；下述实施例中的“%”代表“重量百分含量”。

本发明中所使用的壳聚糖来源于：日本壳聚糖食品工业株式会社；竹炭粉末来源：浙江省遂昌县神龙谷制炭有限公司；牡蛎粉来源：荣成市蓝得生物制品有限公司；腐殖酸来源：江西远志腐殖酸有限公司；魁蒿来源：威海索尔生物科技有限公司。主要加工方法：将采摘好的魁蒿嫩叶，自然晾干后，用粉碎机粉碎成大小为300目。所用设备：烘干机、日本HORIBA公司制样品分析仪。

实施例1

按以下配比施用所用素材:壳聚糖粉末5%、竹炭粉末10%、牡蛎壳粉末70%、腐植酸10%、魁蒿5%。

操作方法：改良前土壤状况：土壤PH值4.6、EC值0.67、有机质2%。资材通过比例配制后，在土壤表面，每亩按50KG-60KG均匀撒施后，深翻50-60CM,平整土地。年2次，同一种方法、均在播种前的春秋两季。效果：通过2次使用后，以花生为例，土壤、作物发生了以下变化：土壤的PH值由原来的4.6变为4.9，EC值由原来的0.67变为0.61，土壤有机质由原来的2%变为3%，土壤病害较以往降低了30%左右、平均亩产量增产了20%，化肥的使用量减少了13%。

实施例2

按以下配比施用所用素材:壳聚糖粉末8%、竹炭粉末18%、牡蛎壳粉末48%、腐植酸18%、魁蒿8%。

操作方法：资材通过比例配制后，在土壤表面，每亩按50KG-60KG均匀撒施后，深翻50-60CM，平整土地。年2次，同一种方法、均在播种前的春秋两季。效果：通过2次使用后，以花生为例，土壤、作物发生了以下变化：土壤的PH值由原来的4.6变为5.0，EC值由原来的0.67变为0.58，土壤有机质由原来的2%变为3.2%，土壤病害较以往降低了41%左右、平均亩产量增产了29%，减少化肥的使用量28%。

实施例3

按以下配比施用所用素材:壳聚糖粉末10%、竹炭粉末20%、牡蛎壳粉末40%、腐植酸20%、魁蒿10%。

操作方法：资材通过比例配制后，在土壤表面，每亩按50KG-60KG均匀撒施后，深翻50-60CM，平整土地。年2次，同一种方法、均在播种前的春秋两季。效果：通过2次使用后，以花生为例，土壤、作物发生了以下变化：土壤的PH值由原来的5.0变为5.3，EC值由原来的0.58变为0.52，土壤有机质由原来的3.2%变为5%，土壤病害较以往降低了50%左右、平均亩产量增产了34%，减少化肥的使用量40%。

Claims

1.一种壳聚糖粉末土壤改良剂，其特征是含有下列重量百分比组分:壳聚糖粉末5%-10%、竹炭粉末10%-20%、腐植酸10%-20%、魁蒿5%-10%，余为牡蛎壳粉末。

2.根据权利要求1所述的壳聚糖粉末土壤改良剂，其特征在于含有下列重量百分比组分:壳聚糖粉末8%、竹炭粉末18%、牡蛎壳粉末48%、腐植酸18%、魁蒿8%。