CN105331368B - 含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂及其制法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂及其制法和应用，含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂是利用有机废水经过酸化分解制得富含水溶性小分子有机物的液体溶液，再加入碱性氧化物，造粒冷却后再添加有益微生物得到的。本发明土壤调理剂可以改善酸化土壤。

Description

含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂及其制法和应用

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂及其制法和应用。

背景技术

中国专利CN102002368B中提到一种酸化土壤改良剂，仅为废弃有机物料与氢氧化钾混合处理，产生pH值为8～12的改良剂，碱性过高存在会对种子和幼苗伤害的风险；CN1634807B中仅提到有机质和磷及微量元素，缺少钙、镁、硅等中量元素，在酸性、酸化土壤中补充钙镁硅效果极其显著，总之，由于土地中的中微量元素会被作物带走，因此在中微量元素养分没有得到系统的补给的情况下，缺乏中微量元素的土壤越来越多，在缺乏中微量元素的土壤中种植出的作物也会缺少养分，从而作物的产量和质量都会降低。我国中低产田地占总耕地面积的比例很大，其中大部分存在中微量元素缺乏的问题。据统计，在我国缺少中微量元素的土地中，缺少微量元素铁、铜、钼、硼、锰和锌的耕地分别占5％、6.9％、21.3％、46.8％、34.5％和51.5％；我国缺镁的土壤面积大约有2300万公顷，此外还有3900万公顷(32％)土壤速效镁处于中等水平，有4千万公顷(30％)的耕地缺硫，有2千万公顷(20％)的耕地潜在缺硫。同时，由于人民只种不养，土壤有机质含量也不断下降。在农业生产中，随着不合理使用化肥，特别是生理酸性肥料的施用，还有南方酸性土壤超负荷利用，引起了土壤不断酸化，近20年来，土壤酸化严重，已经加速了作物病害发生。目前国内土壤调理剂，缺乏有机成分，使用后能改善土壤酸碱度，长期使用，由于不能提供营养，不能改善作物缺素性生理病害，甚至有些土壤调理剂还含有重金属等有害物质，造成隐性土壤或食物链污染。

发明内容

本发明克服现有技术缺陷，提供一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂及其制法和应用。

本发明目的通过以下技术方案来实现。

一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂，是利用有机废水经过酸化分解制得富含水溶性小分子有机物的液体溶液，再加入碱性氧化物，造粒冷却后再添加有益微生物。

所述富含水溶性小分子有机物的液体溶液中水溶性小分子有机物的质量分数高于10％。

所述富含水溶性小分子有机物的液体溶液，是指有机含碳小分子的重量百分比占5-85％，其中有机含碳小分子是指分子量在800以下，可以包含烷烃类，脂肪类，糖类，酸类，醛类等成分，该有机碳肥可以通过含有机碳的高分子物质经过处理得到，有机碳的高分子混合物包含腐殖酸类、生产酒精废水、生产酵母废水、生产氨基酸废水等，处理方式可以为酸消解、微波消解、微生物发酵、碱解、光解、酶解等，该有机碳肥的形态可以为液体和固体，有机碳在使用过程中可以稀释或者浓缩以达到肥料产品所需的功能。

优选地，本发明使用酸解法制备的有机碳肥与其他成分组合形成上述土壤调理剂：

本发明提供了一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂的制备方法：

(1)在有机废水中加入浓酸搅拌反应20-40分钟得到液体；

(2)将液体加热至60-80℃，搅拌条件下加入碱性氧化物，在60-80℃以下反应50-70分钟；

(3)反应后立即加入崩散剂并进行造粒；

(4)冷却，添加有益微生物。

造粒优选喷浆造粒，造粒的物料温度在120-170℃，造粒时间在1-5分钟。

所述有益微生物可以是芽孢杆菌菌液,添加芽孢杆菌菌液是在颗粒表面喷涂芽孢杆菌菌液。

所述步骤(1)所述搅拌的转速为200-400r/min。

所述步骤(2)所述搅拌的转速为100-200r/min。

优选，碱性氧化物的添加量为液体总质量的0.5-1.5倍。在溶液中加入的碱性氧化物会形成喷浆工艺中的料浆，料浆浓度干基物质≥60％

所述的崩散剂为沸石粉、硫酸镁、硅藻土或碳酸钙中的一种以上。

崩散剂的作用是使土壤调理剂颗粒在施入土壤中快速崩解起效，促进农作物根系对肥料的吸收，提高肥料的利用率。

优选的，所述浓酸为浓硝酸、浓硫酸、磷酸或盐酸中的一种以上，浓酸的用量为废水量的2～5％质量。

更加优选，盐酸浓度30-37％质量，浓硝酸浓度为75％～95％质量，浓硫酸浓度≥95％质量，磷酸浓度≥80％质量。优选浓酸为复合酸，例如浓硝酸和盐酸两种时，两者的质量比为1：(1～3)，复合酸的用量为废水量的2～5％。

优选地，复合酸是从相邻的进料口分别注入反应器中。

测得复合酸解法降解的小分子有机质的粒径在3000nm以下，更容易被农作物吸收。

所述有机废水优选发酵工业废液，更加优选酒精、味精或酵母的生产废液。

所述碱性氧化物为氧化镁、氧化钙、二氧化硅、氧化锌、氧化钾中的一种或几种。碱性氧化物的用量为有机废水质量的3～6％。

所述有益微生物可以是芽孢杆菌菌液，添加芽孢杆菌菌液是在颗粒表面喷涂芽孢杆菌菌液。

本发明提供了另一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在有机废水中加入浓酸搅拌反应20-40分钟得到液体；

(2)将液体加热至60-80℃，搅拌条件下加入碱性氧化物，在80℃以下反应50-70分钟；

(3)反应后立即加入碱性氧化物和崩散剂并进行造粒；

(4)冷却，添加有益微生物。

所述碱性氧化物为氧化镁、氧化钙、二氧化硅、氧化锌、氧化钾中的一种以上。

所述步骤(2)中的碱性氧化物的用量为有机废水质量的3～6％。

所述步骤(3)中碱性氧化物的添加量为液体总质量的0.5-1.5倍，加入碱性氧化物的液体会形成喷浆工艺中的料浆，料浆浓度干基物质≥60％。

所述有机废水为发酵工业废液，所述发酵工业废液为酒精、味精或酵母的生产废液。

所述浓酸为浓硝酸、浓硫酸、盐酸或磷酸中的一种以上，所述盐酸质量浓度30-37％，所述浓硝酸质量浓度为75％～95％，所述浓硫酸质量浓度≥95％，所述磷酸质量浓度≥80％，所述浓酸的用量为废水量的2～5％质量。

优选浓酸为复合酸，例如浓硝酸和盐酸两种时，两者的质量比为1：(1～3)，复合酸的用量为废水量的2～5％。

所述甭散剂为为沸石粉、硫酸镁、硅藻土或碳酸钙中的一种以上。

所述有益微生物为芽孢杆菌。

本发明提供一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂在调理土壤酸化中的应用。

本发明相对于现有技术所具有的优点及有益效果：

(1)有机质废水中的水溶性有机质经酸化水解后形成具有大量羟基、羧基的原子团，在加热条件下与氧化物和水反应形成具有活性碱性有机无机复合物，该活性碱性有机无机复合物能够改善根系周围营养条件，改善土壤酸碱度，减缓作物病害发生，使土壤调剂效果更好；

(2)含量≥10％小分子有机质的粒径在3000nm以下，该小分子有机物质可以改善缺乏营养的土壤，有机成分还可以作物农作物营养供其吸收，提高有机质和肥料的利用率；

(3)在水中浸泡24小时，有≥90％的颗粒会崩散，有利于调理剂在土壤中分散均匀，增强调理效果；

(4)由有机质、碱性氧化物和有益微生物等物质在本发明的技术方案中协同增效，改善了土壤酸碱度，改善作物缺素性生理病害，提高了农作物的产量。

具体实施方式

实施例1

含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂A，是利用生产酒精废水经过酸化分解制得富含水溶性小分子有机物的液体溶液，再加入碱性氧化物，造粒冷却后再添加有益微生物。

所述富含水溶性小分子有机物的液体溶液中水溶性小分子有机物的质量分数高于10％。

具体制备方法为：

(1)在1000kg生产酒精废水中加入25kg浓酸搅拌反应20分钟得到液体，25kg浓酸是由10kg质量浓度为80％的浓硝酸和15kg质量浓度为35％的盐酸混合而成的；

(2)将上述液体加热至60℃，搅拌条件下加入30kg氧化锌和30kg氧化钙，在60℃以下反应50分钟；

(3)反应后立即加入10kg沸石粉和硅藻土的混合物并进行造粒，采用喷浆造粒，造粒的物料温度在120℃，造粒时间在1分钟。

(4)冷却，添加10kg芽孢杆菌菌液，将其喷涂在颗粒表面上。

得到调理剂A，将制备得到的调理剂A按照每亩200公斤均匀施加到土壤中，施加后最好再整理一下土壤，使之与土壤充分混合，在10亩经过本实施例土壤调理剂处理过的土壤上种植辣椒，得到平均每亩的增产量，调查辣椒作物在生长过程中的发病率，植株发病率＝(染病株数/调查总株数)×100％。

实施例2

含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂B，是利用生产味精废水经过酸化分解制得富含水溶性小分子有机物的液体溶液，再加入碱性氧化物，造粒冷却后再添加有益微生物。

所述富含水溶性小分子有机物的液体溶液中水溶性小分子有机物的质量分数高于10％。

土壤调理剂B的制备方法为：

(1)在1000kg生产味精废水中加入25kg浓酸搅拌反应20分钟得到液体，25kg浓酸是由10kg质量浓度为80％的浓硝酸和15kg质量浓度为35％的盐酸混合而成的；

(2)将上述液体加热至60℃，搅拌条件下加入30kg氧化锌和30kg氧化镁，在60℃以下反应50分钟；

(3)反应后立即加入10kg碳酸钙和硫酸镁的混合物并进行造粒，采用喷浆造粒，造粒的物料温度在150℃，造粒时间在3分钟。

(4)冷却，添加10kg芽孢杆菌菌液，将其喷涂在颗粒表面上。

得到调理剂B，将制备得到的调理剂B按照每亩200公斤均匀施加到土壤中，施加后最好再整理一下土壤，使之与土壤充分混合，在10亩经过本实施例土壤调理剂处理过的土壤上种植番茄，得到平均每亩的增产量，调查番茄作物在生长过程中的发病率，植株发病率＝(染病株数/调查总株数)×100％。

实施例3

含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂C，是利用生产酵母废水经过酸化分解制得富含水溶性小分子有机物的液体溶液，再加入碱性氧化物，造粒冷却后再添加有益微生物。

所述富含水溶性小分子有机物的液体溶液中水溶性小分子有机物的质量分数高于10％。

土壤调理剂C的制备方法为：

(1)在1000kg生产酵母废水中加入25kg浓酸搅拌反应20分钟得到液体，25kg浓酸是由10kg质量浓度为80％的浓硝酸和15kg质量浓度为35％的盐酸混合而成的；

(2)将上述液体加热至60℃，搅拌条件下加入30kg氧化钙和30kg氧化镁，在60℃以下反应50分钟；

(3)反应后立即加入10kg沸石粉和硫酸镁的混合物并进行造粒，采用喷浆造粒，造粒的物料温度在170℃，造粒时间在5分钟。

(4)冷却，添加10kg芽孢杆菌菌液喷，将其涂在颗粒表面上。

得到调理剂C，将制备得到的调理剂C按照每亩200公斤均匀施加到土壤中，施加后最好再整理一下土壤，使之与土壤充分混合，在10亩经过本实施例土壤调理剂处理过的土壤上种植黄瓜，得到平均每亩的增产量，调查黄瓜作物在生长过程中的发病率，植株发病率＝(染病株数/调查总株数)×100％。

实施例4

采用另一种方法制备含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂D，是利用生产酒精废水经过酸化分解制得富含水溶性小分子有机物的液体溶液，再加入碱性氧化物，造粒冷却后再添加有益微生物。

所述富含水溶性小分子有机物的液体溶液中水溶性小分子有机物的质量分数高于10％。

具体制备方法为：

(1)在1000kg生产酒精废水中加入25kg浓酸搅拌反应20分钟得到液体，25kg浓酸是由10kg质量浓度为80％的浓硝酸和15kg质量浓度为35％的盐酸混合而成的；

(2)将上述液体加热至60℃，搅拌条件下加入30kg氧化锌和30kg氧化钙，在60℃以下反应50分钟；

(3)反应后立即加入750kg氧化镁与250kg氧化钾的混合物以及10kg沸石粉与硅藻土的混合物并进行造粒，采用喷浆造粒，造粒的物料温度在120℃，造粒时间在1分钟。

(4)冷却，添加10kg芽孢杆菌菌液，将其喷涂在颗粒表面上。

得到调理剂D，将制备得到的调理剂D按照每亩200公斤均匀施加到土壤中，施加后最好再整理一下土壤，使之与土壤充分混合，在10亩经过本实施例土壤调理剂处理过的土壤上种植辣椒，得到平均每亩的增产量，调查辣椒作物在生长过程中的发病率，植株发病率＝(染病株数/调查总株数)×100％。

对比例1

将市场上常规的土壤调理剂A’氧化钙施用在与实施例1相同的辣椒作物地上。

对比例2

将市场上常规的土壤调理剂B’氧化镁施用在与实施例2相同的番茄作物地上。

对比例3

对比例3是针对实施例3改变调理剂的制备条件，得到调理剂C’。

含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂C’，是利用生产酵母废水经过酸化分解制得富含水溶性小分子有机物的液体溶液，再加入碱性氧化物，造粒冷却后再添加有益微生物。

所述富含水溶性小分子有机物的液体溶液中水溶性小分子有机物的质量分数高于10％。

土壤调理剂C’的制备方法为：

(1)在1000kg生产酵母废水中加入10kg浓酸搅拌反应20分钟得到液体，10kg浓酸是由4kg质量浓度为80％的浓硝酸和6kg质量浓度为35％的盐酸混合而成的；

(2)将上述液体在常温搅拌条件下加入10kg氧化钙和10kg氧化镁，搅拌反应10分钟；

(3)反应后立即加入10kg沸石粉和硫酸镁的混合物并进行造粒，采用喷浆造粒，造粒的物料温度在170℃，造粒时间在5分钟。

(4)冷却，添加10kg芽孢杆菌菌液，将其喷涂在颗粒表面上。

对比例3与实施例3的制备方法不同之处在于：1)酸解反应浓酸的量减少至10kg；2)碱性氧化物的量较少10kg氧化钙和10kg氧化镁，搅拌时间缩短为10分钟，并且反应温度改为在常温下反应。

将土壤调理剂C’施用在与实施例3相同的黄瓜作物地上。

表1中实施例1是在辣椒作物地上施用实施例1中制备的调理剂A，对比例1是相同的辣椒作物地上施用市场上常规的土壤调理剂A’氧化钙；实施例2是在番茄作物地上施用实施例2中制备的调理剂B，对比例2是相同的番茄作物地上施用市场上常规的土壤调理剂B’氧化镁。

表1

从表1中可以看出，实施例1和实施例2施用了本发明的土壤调理剂，其发病率明显比施用常规调理剂降低了，作物的增产量也比常规的调理剂提高了；由此得知，利用有机废水经过酸化分解制得富含水溶性小分子有机物的液体溶液，再加入碱性氧化物，造粒冷却后再添加有益微生物得到的调理剂可以改善土壤环境，降低作物发病率，使农作物增产。

表2是调理剂C和调理剂C’在农作物应用上的对比实验：对比例3改变本发明制备土壤调理剂的条件，得到调理剂C’，将实施例3制得的调理剂C与对比例3制得的调理剂C’应用在农作物黄瓜地上。

表2

从表2中可以看出，改变调理剂的制备条件后得到的调理剂C’应用黄瓜作物上的发病率比调理剂C增加了，增产量也降低了，由此可以得知，在本发明的制备条件下，制备的调理剂是比较适合作物生长，表现出本发明制备条件的优越性。

表3是将实施例4采用另一种方法制备含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂D与对比例1以及实施例1做比较，实施例4是在造粒过程中有一次加入了碱性氧化去，且用量为生产酒精废水的一倍，将三者在等同的条件下施用在辣椒作物上，观察三者的发病率和增产量。

表3

从表3中可以看出，在辣椒作物上施用实施例4制备的调理剂D，发现其发病率比实施例1和对比例1都减低了，且增产量比实施例1和对比例1都增加了，这说明在造粒过程加入碱性氧化物得到的调理剂对土壤的调理效果更好，更好地改善土壤酸碱度，为作物提供营养，减少作物病害，提高产量。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂，其特征在于，是利用有机废水经过酸化分解制得富含水溶性小分子有机物的液体溶液，再加入碱性氧化物，造粒冷却后再添加有益微生物得到的。

2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述富含水溶性小分子有机物的液体溶液中水溶性小分子有机物的质量分数高于10％。

3.一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在有机废水中加入浓酸搅拌反应20-40分钟得到液体；

(2)将液体加热至60-80℃，搅拌条件下加入碱性氧化物，在80℃以下反应50-70分钟；

(3)反应后立即加入崩散剂并进行造粒；

(4)冷却，添加有益微生物。

4.根据权利要求3所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述浓酸为浓硝酸、浓硫酸、盐酸或磷酸中的一种以上。

5.根据权利要求3所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述有机废水为酒精、味精或酵母的生产废液。

6.根据权利要求3所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述碱性氧化物为氧化镁、氧化钙、二氧化硅、氧化锌、氧化钾中的一种以上。

7.根据权利要求3所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述崩解剂为沸石粉、硫酸镁、硅藻土或碳酸钙中的一种以上。

8.根据权利要求3所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述有益微生物为芽孢杆菌。

9.一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在有机废水中加入浓酸搅拌反应20-40分钟得到液体；

(2)将液体加热至60-80℃，搅拌条件下加入碱性氧化物，在80℃以下反应50-70分钟；

(3)反应后立即加入碱性氧化物和崩散剂并进行造粒；

(4)冷却，添加有益微生物；

所述碱性氧化物为氧化镁、氧化钙、二氧化硅、氧化锌、氧化钾中的一种以上；

所述步骤(2)中的碱性氧化物的用量为有机废水质量的3～6％；

所述步骤(3)中碱性氧化物的添加量为液体总质量的0.5-1.5倍，加入碱性氧化物的液体会形成喷浆工艺中的料浆，料浆浓度干基物质≥60％；

所述有机废水为酒精、味精或酵母的生产废液；

所述浓酸为浓硝酸、浓硫酸、盐酸或磷酸中的一种以上，所述盐酸质量浓度30-37％，所述浓硝酸质量浓度为75％～95％，所述浓硫酸质量浓度≥95％，所述磷酸质量浓度≥80％；

所述崩解剂为沸石粉、硫酸镁、硅藻土或碳酸钙中的一种以上；

所述有益微生物为芽孢杆菌。

10.权利要求1所述的一种含有水溶性小分子有机质的土壤调理剂在调理酸化土壤中的应用。