CN104263379A

CN104263379A - 一种酸性土壤改良剂及施用方法

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Publication number: CN104263379A
Application number: CN201410487549.8A
Authority: CN
Inventors: 凌少青; 寥军; 凌恺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2015-01-07

Abstract

本发明涉及一种酸性土壤改良剂及施用方法，由如下配比的原料充分混匀制备而成：干电石渣80～90wt%、草木灰5～15wt%、聚丙烯酰胺1～5wt%、壳聚糖0.1～0.5wt%,混合物pH值为12～12.6。本发明酸性土壤改良剂的主要原料选用干电石渣，综合利用了工业固废，不但能带来良好的效益，而且能实现变废为宝，符合国家环保和循环经济政策。酸性土壤改良剂在土壤翻耕时施用，在水田采用土壤表施的方式，在旱地采用土壤掺混施的方式。施用本发明酸性土壤改良剂后的土壤pH值达到6～7，不仅加强了农作物对土壤有效养分的吸收，而且还能抑制土壤重金属离子的活性，改良土壤环境、促进植物生长发育。

Description

一种酸性土壤改良剂及施用方法

技术领域

本发明涉及土壤改良与环境保护技术领域，具体涉及一种酸性土壤改良剂及施用方法。

背景技术

土壤是生物赖以生存的母体，更是人类赖以生存的基础，土壤作为不可再生的资源，其作用具有不可替代性。但随着现代工业的飞速发展，大量的酸性气体和水污染物通过大气和水体进入土壤，特别是近年来，酸雨和重金属污染现象严重，加之农民过度施用酸性化肥（如氯化铵、硫酸铵、尿素等），造成了土壤酸化和土壤中重金属离子富集现象加剧。土壤酸化后，会使土壤中有益微生物数量减少，抑制有益微生物的生长和活动，从而影响土壤有机质的分解和土壤中C、N、P和S的循环，不利于农业生产可持续发展。酸性土壤还使养分有效性低，易导致土壤肥力流失、干旱胁迫，而且土壤的酸化又促进有毒、有害金属元素的活化和溶出，加重铝离子及锰、铬、镉、铅、汞等有毒金属离子的淋失和溶出，从而污染土壤和水环境，甚至还可能通过食物链危害人体和动物的健康。

改良酸性土壤的农艺措施有多种，主要措施有：①施用碱性物质如石灰、沸石、粉煤灰、硅酸盐等作为改良剂，用以降低土壤酸度，提高土壤对酸的缓冲能力，减轻酸害或铝害；②通过种植耐酸植物以及改变耕作方式来适应土壤的酸性。

改良酸性土壤的传统方法是施用石灰，我国有长期施用石灰的习惯，特别在南方酸性红黄壤地区更为普遍。有研究表明，石灰能显著降低土壤交换性酸和交换性铝含量，提高交换性钙和镁的含量，并且其降酸作用能保持相当长的时间。但是，大量施用石灰加速了土壤氮的矿化速率，并能提高土壤的硝化作用，使土壤中NO₃ ^--N积累量增加，并且还存在以下缺陷：一是会使土壤板结，土质恶化；二是有效养分容易钙化，造成肥效降低；三是破坏土壤的团粒结构。至于施用其他碱性物质，如粉煤灰、炉渣、钢渣等工业固体废物改良土壤，因这类物质含有重金属，长期施用会对土壤及生态环境产生不利影响。因此，探索酸性土壤改良的新方法已成为广大土壤和植物营养学工作者普遍关注的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种成本低、能显著提高酸性土壤pH值并消除酸性土壤中重金属离子危害的土壤改良剂。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种酸性土壤改良剂，由如下配比的原料充分混匀制备而成：干电石渣80～90wt%、草木灰5～15wt%、聚丙烯酰胺1～5wt%、壳聚糖0.1～0.5wt%,混合物pH值为12～12.6。

作为优选方案，所述干电石渣为湿法乙炔法生产聚氯乙烯时所产生的电石渣浆经过筛除杂、压缩空气吹脱除去乙炔及其他异味气体、板框压滤脱水后，再进行破碎过筛、精制除杂、热风窑干燥而成，其含水量≤30%，粒度为50～200目，主要化学成份Ca(OH)₂含量为90～92%。

作为优选方案，所述干电石渣为干法乙炔法生产聚氯乙烯时所产生的电石渣，经破碎过筛、精制除杂后的干电石渣，其含水量4%～12%，粒度为50～200目，主要化学成份Ca(OH)₂含量为90%～92%。

作为优选方案，所述草木灰的含水量≤1%。

作为优选方案，所述聚丙烯酰胺为合格品以上的阴离子型固体粉状物质，粒度为100～200目。

作为优选方案，所述壳聚糖为水溶性粉状固体壳聚糖。

本发明的另一个目的是提供一种酸性土壤改良剂的施用方法，所述酸性土壤改良剂在土壤翻耕时施用，在水田采用土壤表施的方式，施用量根据土壤的酸度而定，一般为50～500kg/亩；在旱地采用土壤掺混施的方式，施用量根据土壤的酸度而定，一般为耕层土壤量的0.1～1wt%。

本发明酸性土壤改良剂的主要原料选用干电石渣，综合利用了工业固废，有利于不可再生的钙资源循环，不但能带来良好的经济效益、环境效益和社会效益，而且能实现变废为宝，符合国家环保和循环经济政策。

施用本发明酸性土壤改良剂后的土壤pH值达到6～7，不仅加强了农作物对土壤有效养分的吸收，而且施用一定时间后，还能抑制土壤中有害离子，特别是重金属离子的活性，稳定和固化土壤中锰、铬、镉、铅、汞等重金属离子，消除重金属对农作物、人体和动物的危害，增加土壤对氮的吸附量，有效缓解NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N向深层土壤迁移的趋势，提高土壤中植物营养元素的有效性，改良土壤环境、促进植物生长发育。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合几个实施例对本发明作进一步详细说明。

电石渣来源于电石乙炔法生产聚氯乙烯时的副产品，一般以工业废渣进行处置，主要成分是Ca(OH)₂,还含有SiO₂、Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃等氧化物。电石渣浆中混杂不参加反应的固体杂质如矽铁、焦炭等在压滤脱水前过筛除去，部分溶解在渣浆中的乙炔气体和副反应产生的气体在压滤脱水前经压缩空气吹脱，经板框压滤脱水后的干电石渣含水在35%～40%。经前述处理后的干电石渣再进行如下处理：破碎过筛、精制除杂、热风窑干燥，使之达到含水量≤30%，粒度为50目～200目，主要化学成份Ca(OH)₂含量为90%～92%，Ca(OH)₂微溶于水，其饱和水溶液pH值为12.6。经处理后的干电石渣不会产生飞灰而污染环境和造成浪费，效率高，是一种优于石灰的酸性土壤改良剂。

干电石渣另一个来源是干法乙炔法生产聚氯乙烯时所产生的电石渣，经破碎过筛、精制除杂后的干电石渣，其含水量4%～12%，粒度为50～200目，主要化学成份Ca(OH)₂含量为90%～92%。

草木灰为植物燃烧后的灰烬，所以凡是植物所含的矿质元素，草木灰中几乎都含有。草木灰质轻且呈碱性，pH值为12左右，草木灰的主要成分是碳酸钾，一般含钾6～12%，其中90%以上是水溶性，以碳酸盐形式存在；其次是磷，一般含1.5～3%；还含有钙、镁、硅、硫和铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量营养元素。草木灰为碱性热性肥料，秧苗田施用草木灰可改善土壤的物理及化学结构，明显地提高土温，促进秧苗根系生长，减少因低温而引起沤根现象发生的程度。但草木灰质轻且细，干时易随风而去，湿时易随水而走，与干电石渣掺混一起施用，不仅能相互促进肥效，中和土壤酸性，而且能克服上述缺点，消除草木灰的损失和环境污染。

聚丙烯酰胺（PAM）是丙烯酰胺的高分子聚合物，有良好的水溶性，无毒、无腐蚀性，热稳定性好，早在20世纪50年代，就已开始利用聚合物改善土壤的物理性能，近年来，在利用PAM改良土壤方面的研究取得许多成果，PAM能增加土壤大团聚体数目、提高团聚体水稳性、增加总孔隙率和毛管孔隙度，提高土壤导水性、含水量，减缓土壤流失，土壤施入PAM后能增加对NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N的吸附量，并提高土壤对这两种离子的抗淋溶作用，施用PAM后可减少速效N的流失量。适量的PAM与处理后的干电石渣掺混一起施用，能增加酸性土壤对N吸附量、吸附强度和贮存能力，并能有效缓解NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N向深层土壤迁移的趋势，这是因为，PAM具有羧基和酰胺基等活性基团，可通过与土壤颗粒表面的金属离子形成配位键，与一些基团发生交换或通过氢键等作用在不同土壤颗粒间形成“键桥”，导致土壤发生凝聚，形成水稳性团聚体，与电石渣掺混一起施用后，土壤pH升高，交换性阳离子含量增大，从而导致对N的吸附量增加。

壳聚糖是由甲壳质脱去乙酰基的产物，是自然界存在的唯一碱性多糖，它的胺基极易形成四级胺正离子，有弱碱性阴离子交换作用，其分子中的氨基和与氨基相临的羟基与许多金属离子(如Hg²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Ca²⁺、Ag⁺等)能形成稳定的螯合物，对重金属离子具有很好的吸附去除作用。壳聚糖还是天然的植物营养促长剂，既能给植物杀虫、抗病，起到肥料的作用，又能分解土壤中动植物残体及微量金属元素，从而转化为植物的营养素，增强植物免疫力，促进植物的健康。将壳聚糖掺入电石渣作为土壤改良剂，有适当的稳定性和可降解性，降解以后是优质的有机肥料，可供作物吸收，能抑制土壤中的病原菌生长和繁殖，同时能有效地改善土壤的团粒结构，因此组合成一种理想的土壤改良剂。

本发明酸性土壤改良剂在土壤翻耕时施用，在水田采用土壤表施的方式，施用量根据土壤的酸度而定，一般为50～500kg/亩；在旱地采用土壤掺混施的方式，施用量根据土壤的酸度而定，一般为耕层土壤量的0.1～1wt%，耕层土壤是指5～25cm深度的土层。

实施例1

水田酸化土壤改良：对范围内1亩水田抽样测试，取选平均值，pH值=3.5，土壤中各有效成分和金属离子浓度见表1，施用如下配比的酸性土壤改良剂，干电石渣的干基质量含量为80wt%，所述草木灰的干基质量含量为15wt%，所述聚丙烯酰胺的质量含量为1wt%,所述壳聚糖的质量含量为0.5wt%，其余为水，施用量为400kg。10天后，待土壤吸收完全，对土壤进行测试，测试数据见表1。

实施例2

水田酸化土壤改良：对范围内1亩水田抽样测试，取选平均值，pH值=4.5，土壤中各有效成分和金属离子浓度见表1，施用如下配比的酸性土壤改良剂，干电石渣的干基质量含量为85wt%，所述草木灰的干基质量含量为9wt%，所述聚丙烯酰胺的质量含量为2wt%，所述壳聚糖的质量含量为0.3wt%,其余为水，施用量为250kg。10天后，待土壤吸收完全，对土壤进行测试，测试数据见表1。

实施例3

水田酸化土壤改良：对范围内1亩水田抽样测试，取选平均值，pH值=5.5，土壤中各有效成分和金属离子浓度见表1，施用如下配比的酸性土壤改良剂，干电石渣的干基质量含量为88wt%，所述草木灰的干基质量含量为5wt%，所述聚丙烯酰胺的质量含量为3wt%,所述壳聚糖的质量含量为0.1wt%，其余为水，施用量为100kg。10天后，待土壤吸收完全，对土壤进行测试，测试数据见表1。

由表1可知，不同的酸性水稻田施用本发明的酸性土壤改良剂后，都能得到很好的改良，酸性土壤pH值达到6～7的要求，说明能显著降低土壤交换性酸；氮的吸附量增加5倍以上，交换性钙提高4倍以上，交换性镁提高3倍以上，说明能大大促进了土壤肥效；而交换性铝降低3倍以上，有效铜、有效铬、有效铅、有效镉、有效汞都降低10倍甚至20倍以上，说明能显著降低土壤中交换性铝含量和重金属含量，保证了改良后的土壤对农作物和环境不造成危害和污染。

实施例4

旱土酸化土壤改良：对范围内100kg旱土抽样测试，取选平均值，pH值=3.5，土壤中各有效成分和金属离子浓度见表2，施用如下配比的酸性土壤改良剂，干电石渣的干基质量含量为80wt%，所述草木灰的干基质量含量为11wt%，所述聚丙烯酰胺的质量含量为5wt%,所述壳聚糖的质量含量为0.4wt%，其余为水，掺混施用量为0.8kg。30天后，待土壤吸收完全，对土壤进行测试，测试数据见表2。

实施例5

旱土酸化土壤改良：对范围内100kg旱土抽样测试，取选平均值，pH值=4.5，土壤中各有效成分和金属离子浓度见表2，施用如下配比的酸性土壤改良剂，干电石渣的干基质量含量为84wt%，所述草木灰的干基质量含量为8wt%，所述聚丙烯酰胺的质量含量为4wt%,所述壳聚糖的质量含量为0.3wt%，其余为水，掺混施用量为0.5kg。30天后，待土壤吸收完全，对土壤进行测试，测试数据见表2。

实施例6

旱土酸化土壤改良：对范围内100kg旱土抽样测试，取选平均值，pH值=5.5，土壤中各有效成分和金属离子浓度见表2，施用如下配比的酸性土壤改良剂，干电石渣的干基质量含量为90wt%，所述草木灰的干基质量含量为5wt%，所述聚丙烯酰胺的质量含量为1wt%,所述壳聚糖的质量含量为0.2wt%，掺混施用量为0.2kg。30天后，待土壤吸收完全，对土壤进行测试，测试数据见表2。

由表2可知，不同的酸性旱土施用本发明的酸性土壤改良剂后，都能得到很好的改良，酸性土壤pH值达到6～7的要求，说明能显著降低土壤交换性酸；氮的吸附量增加3倍以上，交换性钙提高2倍以上，交换性镁提高2倍以上，说明能有效促进了土壤肥效保持；而交换性铝降低2倍以上，有效铜、有效铬、有效铅、有效镉、有效汞都降低10倍甚至20倍以上，说明能显著降低土壤中交换性铝含量和重金属含量，保证了改良后的土壤对农作物和环境不造成危害和污染。

以上所述仅为本发明的部分较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在不脱离本发明宗旨和原则的前提下所作的任何修改、等同替换和改进等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种酸性土壤改良剂，其特征在于，由如下配比的原料充分混匀制备而成：干电石渣80～90wt%、草木灰5～15wt%、聚丙烯酰胺1～5wt%、壳聚糖0.1～0.5wt%,混合物pH值为12～12.6。

2.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于：所述干电石渣为湿法乙炔法生产聚氯乙烯时所产生的电石渣浆，经过筛除杂、压缩空气吹脱除去乙炔及其他异味气体、板框压滤脱水后，再进行破碎过筛、精制除杂、热风窑干燥制成，其含水量≤30%，粒度为50～200目，主要化学成份Ca(OH)₂含量为90～92%。

3.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于：所述干电石渣为干法乙炔法生产聚氯乙烯时所产生的电石渣，经破碎过筛、精制除杂后制成，其含水量为4%～12%，粒度为50～200目，主要化学成份Ca(OH)₂含量为90%～92%。

4.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于：所述草木灰的含水量≤1%。

5.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为合格品以上的阴离子型固体粉状物质，粒度为100～200目。

6.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂，其特征在于：所述壳聚糖为水溶性粉状固体壳聚糖。

7.根据权利要求1所述的酸性土壤改良剂的施用方法，其特征在于：所述酸性土壤改良剂在土壤翻耕时施用，在水田采用土壤表施的方式，施用量根据土壤的酸度而定，一般为50～500kg/亩；在旱地采用土壤掺混施的方式，施用量根据土壤的酸度而定，一般为耕层土壤量的0.1～1wt%。