CN104193537B

CN104193537B - 一种具有保水保肥作用的复合材料

Info

Publication number: CN104193537B
Application number: CN201410489209.9A
Authority: CN
Inventors: 宗莉; 王爱勤; 康玉茹; 杨效和
Original assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Current assignee: Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2034-09-23
Also published as: CN104193537A

Abstract

本发明公开了一种具有保水保肥作用的复合材料，是由黏土矿物、泥炭、腐殖酸、保水剂及无机肥为原料复合而成，主要用于沙化土地抗旱蓄水、土壤改良。本发明的复合材料能增加沙土有机质含量，提高保水保肥性能，有利于植物生长，从而达到生态恢复的目的；各原料成分都可自然降解，在满足改善土壤的团粒结构、降低盐碱含量、增加植物生长所必需的营养成分的前提下，不对环境造成二次污染；原料廉价易得，制备工艺简单，成本低，便于大规模生产。

Description

一种具有保水保肥作用的复合材料

技术领域

本发明属土壤改良剂领域，涉及一种具有保水保肥作用的复合材料，主要用于沙化土地抗旱蓄水、土壤改良。

背景技术

土地沙化的大面积蔓延就是荒漠化，是最严重的全球环境问题之一。由于风沙土颗粒粗大，细土黏粒少，且沙层深厚，颗粒均一，保水保肥性差，有机质含量低，沙化土壤十分不利于农业生产和植被生长。治理沙化地的初衷和目的，是使在沙化地种植的植物得以生存，而治沙的真正关键在于保持沙土中的水分和植物必需的养分，使植物得以存活生长。

目前用于改善沙土结构的材料主要有三类。第一类是无机材料类，利用膨润土（公开号CN102511213A）和粉碎沉积岩（CN102405822A）等改善土壤结构，提高土壤保水性能；第二类是有机材料类，其通过加入高吸水性树脂（CN101962305A）和有机高分子胶体（CN102002370A）改善缺水状况或者土壤结构状况，但无法解决沙土养分贫瘠问题。有机固体肥料（CN1078343）、泥炭土（公开号CN101077977A）和γ-聚谷氨酸（CN102515934A）可改善沙土养分贫瘠状况，但由于沙土中微生物群落的缺少，影响了有机肥料肥效的发挥；第三类为有机无机复合材料，如专利CN102002370A和CN101081983A这类材料主要从水肥两个方面考虑，通过保水剂提高土壤保水持水性能，同时添加有机无机肥料，改善土壤肥力条件。

沙土中有机质很少，而无机盐的含量却很高，这也是生态恢复建设中树木成活率低和难以成林的主要原因之一。因此，如何改善土壤的团粒结构、降低盐碱含量、增加植物生长所必需的营养成分，具有重要的现实意义和深远的生态效益。在改善沙土水分和植物必需的养分方面，有机无机复合材料有其独特的优势，但如何实现材料的高效利用和植物的协同生长，获得环境友好的生态修复材料和技术，还有许多工作要做。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有保水保肥作用的复合材料。

本发明的复合材料，是以黏土矿物、泥炭、腐殖酸、保水剂及无机肥为原料复合而成。

上述各原料中，黏土矿物由于内部多孔道，比表面大的结构，遇水后可吸附沙土中的钠、钙、镁等离子，起到降低盐碱含量的作用。本发明的黏土矿物可选自凹凸棒石、埃洛石、海泡石、蛭石、累托石、伊蒙混合黏土中的至少一种。其中凹凸棒石、埃洛石、海泡石是一维纳米材料；蛭石、累托石、伊蒙混合黏土二维纳米材料。它们的共同特征是对钠、钙、镁等离子具有较高的吸附量，可以起到“固定”作用。如果将一维与二维结构相结合，其“固定”作用可更好。

保水剂可有效减缓水分的蒸发，同时在遇水溶胀后其三维网络可吸附尿素等肥料成分，从而起到缓慢释放的作用。保水剂的选择，应当具有吸水倍率适中、耐盐碱和反复使用性能。为确保复合材料的保水保肥性能，保水剂的吸水倍率应当在300-800之间，在纯水中连续5次吸水-失水后，吸水倍率下降不大于初始吸水倍率的90%。

泥炭营养丰富，含有很高的有机质（纤维素、半纤维素、木质素、腐殖酸、沥青物质等），是良好的土壤调解剂。泥炭施入沙土后，可进一步提高沙土的肥力。

腐殖酸是土壤团粒结构的主要组成部分，具有刺激植物生长、提高氮肥利用率和磷肥转化率等功能。

无机肥是提高植物生长所必需的营养成分，也是提高沙生植物成活率的前提。本发明无机肥选自硫酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钾、尿素中的至少一种。

经过大量实验确定，各原料按以下质量百分数进行配比，所得复合材料具有很好的保水保肥作用：黏土矿物30-70%，保水剂2-5%，泥炭5-10%，腐殖酸15-40%，无机肥8-15%。

本发明复合材料的具体制备工艺为：将各原料烘干，粉碎至200目以上，按比例混合均匀后包装即可。

本发明的复合材料在内蒙古阿拉善盟（该沙土是高盐碱土壤，几乎没有有机质）通过梭梭树、葡萄的种植实验，取得了很好的效果。

相对于现有技术具有以下优点：

1、本发明的复合材料能增加沙土有机质含量，提高保水保肥性能，有利于植物生长，从而达到生态恢复的目的；

2、本发明的各原料成分都可自然降解，在满足改善土壤的团粒结构、降低盐碱含量、增加植物生长所必需的营养成分的前提下，不对环境造成二次污染。

3、原料廉价易得，制备工艺简单，成本低，便于大规模生产。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明复合材料的原料配比、制备工艺及应用效果作进一步说明。

实施例1

原料配比：凹凸棒石50%，保水剂5%，泥炭10%，腐殖酸30%，尿素5%；

制备工艺：将上述各原料各自烘干，粉碎至200目以上，充分混合均匀后包装。

实施例2

原料配比：凹凸棒石30%，蛭石30%，保水剂5%，泥炭5%，腐殖酸25%，硫酸钾2%，尿素3%；

实施例3

原料配比：伊蒙混合黏土40%，蛭石30%，保水剂2%，泥炭8%，腐殖酸15%，磷酸二氢钾2%，尿素3%；

实施例4

原料配比：海泡石20%，累托石0%，保水剂15%，泥炭10%，腐殖酸40%，硫酸钾3%，磷酸二氢钾3%，尿素9%；

上述各实施例中，各原料的配比均按质量百分比计；采用的保水剂是中科院兰州化学物理研究所研发的有机-无机复合保水剂（专利号：ZL03120346.9）。

上述实施例制备的复合材料在内蒙古阿拉善盟肉苁蓉种植基地进行了梭梭树的种植实验：当年成活率达到了98%，次年的保活率达到了92%。经对沙土的分析发现，采用该产品有效的遏制了沙土中盐分的迁移，土壤的团粒结构发生了明显的变化，施入后的土壤大于0.25mm的稳定性团粒占45%左右，而对照组只有11%。

上述实施例制备的复合材料在内蒙古阿拉善盟进行了葡萄种植实验：成活率达到95%（对照组的成活率82%），更重要的葡萄的长势明显好于对照组。

Claims

1.一种具有保水保肥作用的复合材料，是由黏土矿物、泥炭、腐殖酸、保水剂及无机肥为原料复合而成；

所述各原料按以下质量百分数进行配比：黏土矿物30-70%，保水剂2-5%，泥炭5-10%，腐殖酸15-40%，无机肥8-15%；

制备工艺：将各原料烘干，粉碎至200目以上，混合均匀即可。

2.如权利要求1所述具有保水保肥作用的复合材料，其特征在于：所述黏土矿物为凹凸棒石、埃洛石、海泡石、蛭石、累托石、伊蒙混合黏土中的至少一种。

3.如权利要求1所述具有保水保肥作用的复合材料，其特征在于：所述保水剂的吸水倍率在300-800之间，在纯水中连续5次吸水-失水后，吸水倍率下降不大于初始吸水倍率的90%。

4.如权利要求1所述具有保水保肥作用的复合材料，其特征在于：所述无机肥选自硫酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钾或尿素。