CN105950166A - 一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂及制备方法。本发明生态土壤调理剂按重量份计包括30~60份的碳化酒糟、10~20份的工农业废弃物、10~15份的马尾藻、10~15份的水葫芦、5~10份的草木灰、5~15份的纳米改性粘土、5~10份的海藻酸钠、1~10份的罗望子多糖胶、1~5份的鳌合中微量元素、0.1~3份的氧化石墨烯。本发明土壤调理剂能调节土壤pH值，促进土壤团粒结构形成，改善酸性土壤的理化结构，增加土壤有机质含量，提高土壤保水保肥能力，改善土壤物理性状，为植物生长创造良好的生态环境，是一种优良的土壤改良剂，符合有机无公害农业发展趋势，具有较大的推广应用价值。

Description

一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂及制备方法

技术领域

本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂及制备方法。

背景技术

酸性土壤是指pH小于7的土壤。近年来，随着无机化学肥料的不合理大量施用，导致酸化土壤面积逐年增加，土壤酸化程度明显加速，同时由于连种种植模式、气候等因素影响，目前我国酸性土壤的面积已达2亿公顷。土壤酸化对农作物生产带来以下几个方面的影响：一是破坏土壤结构，引起板结，降低土壤的通透性及微生物活性，使土壤贫脊；二是导致土壤中铝离子含量增加，造成农作物产量降低、品质下降，甚至产生铝毒害死亡；三是增加了土壤中重金属离子的活性，使其更容易被作物吸收，加剧了重金属的危害，进而危害人体健康。

目前，传统改良酸性土壤所用的土壤调理剂主要是石灰类和碱性工业废渣，虽然该类物质可以降低土壤酸性，但过量或施用不均，会造成局部石灰化，损伤土壤微生物、影响土壤结构且不能同时满足作物对中微量元素肥料的需求。除此之外也有人用碱渣、菇渣、钙镁磷肥等作为酸性土壤的改良材料，取得了一定的改良和增产效果，但这些材料也存在使用不方便、质量不稳定、用量偏大、运输成本高等缺点，在农业生产中难以大面积推广应用。

中国专利公开号CN 103087720A公开了酸性土壤改良调理剂的制备方法，以生物发电厂的下脚料碱性植物灰为原料，将碱性植物灰与钙镁磷肥及糠醛渣混合搅拌至均匀，达到水份的重量份数为15～18％时即为成品。该制备过程操作简单，产品不但能有效的调理土壤的酸化，还能生产对人们健康有保障的农产品，有效补充钾、硅、钙、磷元素，生产成本低，农民易接受。

中国专利公开号CN 102002368A公开了一种酸化土壤改良剂的配方及其制备方法，该酸化土壤改良剂包括将废弃活性白土、豆粕等植物油脂废弃物与氢氧化钾溶液按比例搅拌混合，使物料pH值在8～12之间，然后将所得物料间接加热、搅拌，得到有机、无机碱性混合物，最后对所得混合物进行脱水干燥，得到粉状有机、无机混合土壤调理剂，可以解决老果园、老菜园由于连年使用化学肥料造成的土壤酸化及其它类型的酸化问题。

中国专利公开号CN 102321484A公开了一种改良酸化或酸性土壤的有机环保型土壤调理剂，由沼渣、贝壳粉、钙镁磷肥、草木灰、壳聚糖、沸石粉、膨润土组成。该土壤调理剂可提高土壤pH值，增加土壤中钙、镁、磷、钾等营养元素，提高土壤有机质含量，提高土壤保水保肥能力，改善土壤理化性质，提高作物抗逆能力，还能降低重金属毒害，而且施用方便，适合机械化作业。

综上所述，目前传统的在酸性土壤大量或长期施用石灰不仅会引起土壤板结，而且易引起土壤钙、钾、镁等元素的平衡失调而导致作物减产，且传统改良剂施入土壤后只是改变局部土壤酸性，经过一段时间耕作后土壤又迅速变酸，改良效果持续时间短。研究者发现施用有机肥改良酸性土壤，具有使用效果好、无二次污染等优点，但在应用中有机肥料改良酸性土地仍存在改良成本高、操作不方便等问题，尚未实现规模化推广应用。因此，需要寻找一种价格低廉、生态环保、可以长期改良酸性土壤的土壤调理剂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂及制备方法，本发明生态土壤调理剂可以调节土壤pH，改善酸性土壤理化性状，增加土壤有机质含量，促进土壤团粒结构的形成，提高土壤孔隙度，增强渗透性，改善土壤肥沃度，提高酸性土壤农田的粮食增产效率。本发明进一步提供了一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，其特征在于按重量份计包括以下组分：30～60份的碳化酒糟、10～20份的工农业废弃物、10～15份的马尾藻、10～15份的水葫芦、5～10份的草木灰、5～15份的纳米改性粘土、5～10份的海藻酸钠、1～10份的罗望子多糖胶、1～5份的鳌合中微量元素、0.1～3份的氧化石墨烯。

上述所述的碳化酒糟是经过高温碳化处理的酒糟，具有多孔结构，孔隙率为70％～85％，pH值为10～11。。

上述所述的工农业废弃物为经过发酵腐熟的罂粟壳、槟榔渣、牡蛎壳中的至少一种。

上述所述的纳米改性粘土为粒径为100～1000nm的钙基蒙脱土、钙基凹凸棒土、钙基滑石粉、钙基球粘土中的至少一种。

上述所述的鳌合中微量元素为氨基酸鳌合钙、氨基酸鳌镁、氨基酸鳌合锰、氨基酸鳌合钼、氨基酸鳌合硼中的多种混合物。

本发明一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：

(1)碳化酒糟的制备：将30～60重量份的酒糟烘干至含水量小于20wt％，将酒糟剪切粉碎至细度为300～500目，放到热解碳化装置中，加入催化剂碱石灰，设置热解碳化温度为300～800℃，碳化时间为5～15min，然后进行水淬处理，得到碳化酒糟；

(2)将10～20重量份的工农业废弃物和5～15重量份的纳米改性粘土粉碎过100～200目筛，与1～5重量份的鳌合中微量元素、0.1～3重量份的氧化石墨烯混合搅拌10～30min，使混合物混合均匀，粉碎干燥备用；

(3)将10～15重量份的马尾藻、10～15重量份的水葫芦、5～10重量份的草木灰粉碎过100～200目筛，加入步骤(1)得到的碳化酒糟和步骤(2)中的混合物混合搅拌，得到粉剂；

(4)将步骤(3)得到的粉剂进行圆盘造粒，造粒过程中喷入5～10重量份的海藻酸钠和1～10重量份的罗望子多糖胶进行表面包覆，烘干至水分小于20％，冷却至室温即得改良酸性土壤的生态土壤调理剂。

上述步骤(1)中所述的热解碳化装置为可控气氛的碳化装置，通过通入氮气使反应气氛保持低氧或无氧，升温方式采用直接升温或者程序升温的方式，从室温升至设定热解碳化反应温度的时间控制在1～5小时；所述催化剂碱石灰的加入量为酒糟重量的1～10％。

上述步骤(3)中所述的搅拌速度为500～3000rpm，搅拌时间为20～40min。

本发明一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂及制备方法，与现有技术相比其突出特点和有益效果在于：

1、本发明生态土壤调理剂以碳化酒糟为主要原料，经过碳化处理的酒糟具有多孔结构，且pH由原来的4.5变为10～11，可以用于中和酸性土壤，降低土壤的酸度，且添加的草木灰和碱性工农业废弃物可以提高碱置换容量，从而使土壤pH值升高，同时还可以增加土壤有机质含量，提高土壤保水保肥能力，改善土壤理化性质。

2、本发明生态土壤调理剂添加螯合中微量元素，弥补土壤中的中微量元素，添加的纳米改性粘土具有一定的膨胀性和分散性，可以增加土壤团聚体数量，增大土壤孔隙度，使土壤容重降低；且通过海藻酸钠和罗望子多糖胶对调理剂进行表面包覆处理，可以起到改善土壤结构、增加土壤通气性、透水性，提高土壤肥力。

3、本发明生态土壤调理剂安全环保，采用碳化酒糟、工农业废弃物及改性粘土为主要原料，对农作物、人体及环境均无污染，且原料来源丰富，成本低廉。

4、本发明生产成本低，有利于工业化生产和规模化应用，改变目前利用有机肥料改良酸性土壤存在的成本高的弊端。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进行详细的阐述，并不限制于本发明。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，按重量份计包括以下组分：30份的碳化酒糟、10份的发酵腐熟的罂粟壳、10份的马尾藻、10份的水葫芦、5份的草木灰、5份的纳米钙基蒙脱土、5份的海藻酸钠、1份的罗望子多糖胶、1份的氨基酸鳌合钙、0.1份的氧化石墨烯。

一种上述本实施例的生态土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳化酒糟的制备：将30重量份的酒糟烘干至含水量小于20wt％，将酒糟剪切粉碎至细度为300～500目，放到热解碳化装置中，加入3重量份的催化剂碱石灰，设置热解碳化温度为300℃，碳化时间为15min，然后进行水淬处理，得到碳化酒糟；

(2)将10重量份的发酵腐熟的罂粟壳和5重量份的纳米钙基蒙脱土粉碎过100～200目筛，与1重量份的氨基酸鳌合钙、0.1重量份的氧化石墨烯混合搅拌10min，使混合物混合均匀，粉碎干燥备用；

(3)将10重量份的马尾藻、10重量份的水葫芦、5重量份的草木灰粉碎过100～200目筛，加入步骤(1)得到的碳化酒糟和步骤(2)中的混合物混合，以3000rpm的速度搅拌20min，得到粉剂；

(4)将步骤(3)得到的粉剂进行圆盘造粒，造粒过程中喷入5重量份的海藻酸钠和1重量份的罗望子多糖胶进行表面包覆，烘干至水分小于20％，冷却至室温即得改良酸性土壤的生态土壤调理剂。

实施例2

一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，按重量份计包括以下组分：40份的碳化酒糟、15份的发酵腐熟的槟榔渣、10份的马尾藻、10份的水葫芦、8份的草木灰、10份的纳米钙基凹凸棒土、6份的海藻酸钠、4份的罗望子多糖胶、3份的氨基酸鳌镁、1份的氧化石墨烯。

一种上述本实施例的生态土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳化酒糟的制备：将40重量份的酒糟烘干至含水量小于20wt％，将酒糟剪切粉碎至细度为300～500目，放到热解碳化装置中，加入2重量份的催化剂碱石灰，设置热解碳化温度为500℃，碳化时间为10min，然后进行水淬处理，得到碳化酒糟；

(2)将15重量份的发酵腐熟的槟榔渣和10重量份的纳米钙基凹凸棒土粉碎过100～200目筛，与3重量份的氨基酸鳌镁、1重量份的氧化石墨烯混合搅拌20min，使混合物混合均匀，粉碎干燥备用；

(3)将10重量份的马尾藻、10重量份的水葫芦、8重量份的草木灰粉碎过100～200目筛，加入步骤(1)得到的碳化酒糟和步骤(2)中的混合物混合，以2000rpm的速度搅拌30min，得到粉剂；

(4)将步骤(3)得到的粉剂进行圆盘造粒，造粒过程中喷入6重量份的海藻酸钠和4重量份的罗望子多糖胶进行表面包覆，烘干至水分小于20％，冷却至室温即得改良酸性土壤的生态土壤调理剂。

实施例3

一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，按重量份计包括以下组分：50份的碳化酒糟、20份的发酵腐熟的牡蛎壳、15份的马尾藻、10份的水葫芦、10份的草木灰、10份的纳米钙基滑石粉、8份的海藻酸钠、6份的罗望子多糖胶、2份的氨基酸鳌合锰、3份的氨基酸鳌合钼、2份的氧化石墨烯。

一种上述本实施例的生态土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳化酒糟的制备：将50重量份的酒糟烘干至含水量小于20wt％，将酒糟剪切粉碎至细度为300～500目，放到热解碳化装置中，加入5重量份的催化剂碱石灰，设置热解碳化温度为800℃，碳化时间为5min，然后进行水淬处理，得到碳化酒糟；

(2)将20重量份的发酵腐熟的牡蛎壳和10重量份的纳米钙基滑石粉粉碎过100～200目筛，与2重量份的氨基酸鳌合锰、3重量份的氨基酸鳌合钼、2重量份的氧化石墨烯混合搅拌30min，使混合物混合均匀，粉碎干燥备用；

(3)将15重量份的马尾藻、10重量份的水葫芦、10重量份的草木灰粉碎过100～200目筛，加入步骤(1)得到的碳化酒糟和步骤(2)中的混合物混合，以1000rpm的速度搅拌40min，得到粉剂；

(4)将步骤(3)得到的粉剂进行圆盘造粒，造粒过程中喷入8重量份的海藻酸钠和6重量份的罗望子多糖胶进行表面包覆，烘干至水分小于20％，冷却至室温即得改良酸性土壤的生态土壤调理剂。

实施例4

一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，按重量份计包括以下组分：60份的碳化酒糟、10份的发酵腐熟的罂粟壳、10份的发酵腐熟的槟榔渣、15份的马尾藻、15份的水葫芦、10份的草木灰、15份的纳米钙基球粘土、10份的海藻酸钠、10份的罗望子多糖胶、1份的氨基酸鳌合锰、1份的氨基酸鳌合钼、1份的氨基酸鳌合硼、3份的氧化石墨烯。

一种上述本实施例的生态土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳化酒糟的制备：将60重量份的酒糟烘干至含水量小于20wt％，将酒糟剪切粉碎至细度为300～500目，放到热解碳化装置中，加入3重量份的催化剂碱石灰，设置热解碳化温度为800℃，碳化时间为5min，然后进行水淬处理，得到碳化酒糟；

(2)将10重量份的发酵腐熟的罂粟壳、10重量份的发酵腐熟的槟榔渣和15重量份的纳米钙基球粘土粉碎过100～200目筛，与1重量份的氨基酸鳌合锰、1重量份的氨基酸鳌合钼、1重量份的氨基酸鳌合硼素、3重量份的氧化石墨烯混合搅拌30min，使混合物混合均匀，粉碎干燥备用；

(3)将15重量份的马尾藻、15重量份的水葫芦、10重量份的草木灰粉碎过100～200目筛，加入步骤(1)得到的碳化酒糟和步骤(2)中的混合物混合，以500rpm的速度搅拌40min，得到粉剂；

(4)将步骤(3)得到的粉剂进行圆盘造粒，造粒过程中喷入10重量份的海藻酸钠和10重量份的罗望子多糖胶进行表面包覆，烘干至水分小于20％，冷却至室温即得改良酸性土壤的生态土壤调理剂。

对比实施例

验证本发明的生态土壤调理剂对酸性四川省宜宾市的紫色土壤改良的试验效果及对花生生长发育的影响，取得了良好的应用效果

(1)施用本发明生态土壤调理剂对酸性紫色土壤pH的影响

施用本发明生态土壤调理剂对调节宜宾市的酸性紫色土壤的pH值有良好的改良作用。由表1可以看出，与对照相比，施用本发明生态土壤调理剂的紫色土壤pH值上升0.6个单位，土壤活性酸含量降低15％，说明施用本发明生态土壤调理剂可以有效中和土壤活性酸，提高土壤pH值。

表1 生态土壤调理剂对酸性紫色土壤pH的影响

处理	pH	活性酸(cmol/kg)
			施用土壤调理剂(80kg/亩)	5.8	0.55
不施土壤调理剂(对照)	5.2	0.65

(2)施用本发明生态土壤调理剂对花生产量及品质的影响

由表2可以看出，与对照相比，施用本发明生态土壤调理剂，显著的提高了花生的产量，增幅达到15％，此外花生粗蛋白、粗脂肪含量也分别提高19.6％、5.8％。

表2 生态土壤调理剂对花生产量及品质的影响

处理	产量(kg/公顷)	粗蛋白(％)	粗脂肪(％)
				施用土壤调理剂(60kg/亩)	230	34.1	48.2
不施土壤调理剂(对照)	200	28.5	45.6

Claims (9)

1.一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，其特征在于按重量份计包括以下组分：30~60份的碳化酒糟、10~20份的工农业废弃物、10~15份的马尾藻、10~15份的水葫芦、5~10份的草木灰、5~15份的纳米改性粘土、5~10份的海藻酸钠、1~10份的罗望子多糖胶、1~5份的鳌合中微量元素、0.1~3份的氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，其特征在于所述的碳化酒糟是经过高温碳化处理的酒糟，具有多孔结构，孔隙率为70%~85%，pH值为10~11。

3.根据权利要求1所述的一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，其特征在于所述的工农业废弃物为经过发酵腐熟的罂粟壳、槟榔渣、牡蛎壳中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，其特征在于所述的纳米改性粘土为粒径为100~1000nm的钙基蒙脱土、钙基凹凸棒土、钙基滑石粉、钙基球粘土中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，其特征在于所述的鳌合中微量元素为氨基酸鳌合钙、氨基酸鳌镁、氨基酸鳌合锰、氨基酸鳌合钼、氨基酸鳌合硼中的多种混合物。

6.一种权利要求1所述的改良酸性土壤的生态土壤调理剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：

（1）碳化酒糟的制备：将30~60重量份的酒糟烘干至含水量小于20wt%，将酒糟剪切粉碎至细度为 300～500目，放到热解碳化装置中，加入催化剂碱石灰，设置热解碳化温度为300~800℃，碳化时间为5~15min，然后进行水淬处理，得到碳化酒糟；

（2）将10~20重量份的工农业废弃物和5~15重量份的纳米改性粘土粉碎过100~200目筛，与1~5重量份的鳌合中微量元素、0.1~3重量份的氧化石墨烯混合搅拌10~30min，使混合物混合均匀，粉碎干燥备用；

（3）将10~15重量份的马尾藻、10~15重量份的水葫芦、5~10重量份的草木灰粉碎过100~200目筛，加入步骤（1）得到的碳化酒糟和步骤（2）中的混合物混合搅拌，得到粉剂；

（4）将步骤（3）得到的粉剂进行圆盘造粒，造粒过程中喷入5~10重量份的海藻酸钠和1~10重量份的罗望子多糖胶进行表面包覆，烘干至水分小于20%，冷却至室温即得改良酸性土壤的生态土壤调理剂。

7.根据权利要求6所述的一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的热解碳化装置为可控气氛的碳化装置，通过通入氮气使反应气氛保持低氧或无氧，升温方式采用直接升温或者程序升温的方式，从室温升至设定热解碳化反应温度的时间控制在 1~5小时。

8.根据权利要求6所述的一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，其特征在于步骤（1）中所述催化剂碱石灰的加入量为酒糟重量的1~10%。

9.根据权利要求6所述的一种改良酸性土壤的生态土壤调理剂，其特征在于步骤（3）中所述的搅拌速度为500~3000rpm，搅拌时间为20~40min。