CN106281354A - 土壤调理剂及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土壤调理剂领域，具体而言，涉及一种土壤调理剂及其制备方法和用途，所述土壤调理剂主要由聚丙烯酰胺、黄腐酸钾、硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠等组分制成，通过聚丙烯酰胺和黄腐酸钾复配，黄腐酸钾可促进了阴离子聚丙烯酰胺分子在土粒表面的吸附，从而改善传统土壤调理剂中聚丙烯酰胺在土粒表面吸附程度低，进而影响土壤水分入渗等问题；本发明提供的土壤调理剂的制备方法，通过先将聚丙烯酰胺和黄腐酸钾混合后，再与硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠混合，分两次混合使得所制备的土壤调理剂更均匀。

Description

土壤调理剂及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及土壤调理剂技术领域，具体而言，涉及一种土壤调理剂及其制备方法和用途。
背景技术
古语有“万物土中生，食以土为本”，这句话表明了优质的农产品离不开健康的土壤。然而，“瓜不甜、果不香、菜没味”却是当下农产品质量下降的真实写照。农产品质量下降说明土壤环境质量在恶化，集中表现在土壤酸化、土壤板结、土壤毒化、土壤营养组分流失和失衡等等。为全面解决土壤质量下降问题，人们开始使用一些土壤调理剂对土壤质量进行调节。
聚丙烯酰胺作为土壤调理剂主要成分之一，其可增加土壤表层颗粒间的凝聚力，维系良好的土壤结构，防止土壤结皮，增加土壤水分入渗，防止水土流失，抑制土壤水分蒸发，提高雨水利用率，具有保水、保土、保肥、保温、增产等效用。但是，土壤因表面具有负电性而产生静电排斥，阴离子聚丙烯酰胺分子在负电性的分散土粒表面难于吸附。当土壤中阳离子含量比较低时，单独施用聚丙烯酰胺，不仅土壤表面吸附的聚丙烯酰胺量较少，而且形成的聚丙烯酰胺分子链较长，长分子链堵塞了土壤颗粒间的孔隙，导致只有较少的水分入渗，改良土壤的作用不明显。
鉴于此，需要一种可促进聚丙烯酰胺在分散土粒表面吸附的土壤调理剂。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种土壤调理剂，所述的土壤调理剂由聚丙烯酰胺、黄腐酸钾、硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠等组分制成，通过聚丙烯酰胺和黄腐酸钾复配，黄腐酸钾可吸附多种金属阳离子，使得金属阳离子在聚丙烯酰胺与土粒表面之间形成阳离子桥，促进了阴离子聚丙烯酰胺分子在土粒表面的吸附，增加了土壤中团聚体数目，进而降低土壤容重；而且由于多价金属阳离子的存在，使得形成的聚丙烯酰胺链比较短，既可以增加水分入渗，又能够稳定土壤结构，减少土壤流失；添加的黄腐酸钾能改良土壤，防止土壤板结，同时调节农作物在生长过程的养分吸收，增强作物抗逆性，改善作物品质。
本发明的目的之二在于提供一种土壤调理剂的制备方法，通过先将聚丙烯酰胺和黄腐酸钾混合后，再与硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠混合，分两次混合使得所制备的土壤调理剂更均匀。
本发明的目的之三在于提供一种土壤调理剂的用途，所述土壤调理剂可通过撒施或者冲施的方法作用于作物的根部，有利于土壤调理剂更充分的进入作物的根部土壤。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种土壤调理剂，按照重量份数计，所述土壤调理剂主要由以下组分制成：
所述聚丙烯酰胺典型但非限制性的的重量份数为0.3份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、4份、5份、5.5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份。
所述黄腐酸钾典型但非限制性的的重量份数为2份、2.5份、3份、4份、5份、5.5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份。
所述硫酸铵典型但非限制性的的重量份数为30份、35份、45份、48份、50份、55份、60份、65份、70份、75份或80份。
所述硫酸锌典型但非限制性的的重量份数为10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、28份、30份、32份、35份、40份、42份或45份。
所述无水硫酸钠典型但非限制性的的重量份数为0.3份、1份、2份、3份、3.6份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、16份、18份、20份、22份或25份。
聚丙烯酰胺可增加土壤水分入渗，即增加土壤的含水率，能够在降雨后一定时间内保持土壤的含水量，增强了土壤的团粒结构，提高了土壤的通透性和抗旱能力。聚丙烯酰胺还显著影响土壤对肥料元素的吸附，聚丙烯酰胺通过稳定水稳性团粒结构以及对肥料元素吸附，抑制肥料元素流失，提高肥料利用率。
土壤因表面具有负电性而产生静电排斥，阴离子聚丙烯酰胺在负电性的分散土粒表面难于吸附。在土壤中阳离子含量比较低时，单独施用聚丙烯酰胺，不仅土壤表面吸附的聚丙烯酰胺量较少，而且形成的聚丙烯酰胺分子链较长，长分子链堵塞了土壤颗粒间的孔隙，使得能够入渗的水分较少。故需要在土壤调理剂中加入一种或几种可促进聚丙烯酰胺在分散土粒表面吸附的组分。
本发明所述的土壤调理剂由聚丙烯酰胺、黄腐酸钾、硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠等组分制成，通过聚丙烯酰胺和黄腐酸钾复配，黄腐酸钾可吸附多种金属阳离子，使得金属阳离子在聚丙烯酰胺与土粒表面之间形成阳离子桥，促进了阴离子聚丙烯酰胺分子的吸附；而且由于多价金属阳离子的存在，使得形成的聚丙烯酰胺链比较短，既可以增加水分入渗，又能够稳定土壤结构，减少土壤流失；添加的黄腐酸钾能改良土壤，防止土壤板结，同时调节农作物在生长过程的养分吸收，增强作物抗逆性，改善作物品质。
本发明所述的“主要由……组成”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述土壤调理剂不同的特性。例如，所述土壤调理剂还可以包括杀菌剂和生长调节剂等。除此之外，本发明所述的“主要由……组成”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
优选的，一种土壤调理剂，按照重量份数计，所述土壤调理剂主要由以下组分制成：
通过对各组分比例的进一步选择和调整，从而使得本发明所得的土壤调理剂更容易被作物根部土壤吸收。
进一步的，一种土壤调理剂，按照重量份数计，所述土壤调理剂主要由以下组分制成：
将各组分的配比做进一步优化，使得本发明土壤调理剂能够更充分的发挥功效。
进一步的，所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为300-1000万。
聚丙烯酰胺在分散土壤细粒间的桥键作用和在土壤团粒外表面形成保护网的作用较强。聚丙烯酰胺有阳离子、阴离子、非离子、两性离子和超高分子量等类型，在本发明中，聚丙烯酰胺优选为阴离子型聚丙烯酰胺。
聚丙烯酰胺是高分子聚合物，随聚合程度的不同，数均分子量在200-2400万Da之间变动。在水土保持方面，高分子量的聚丙烯酰胺比低分子量的效果好，但分子量过高，分子不易在土层中扩散和对流，限制改良土层深度，并容易在土壤表面形成高分子胶结土壤膜状薄层，反而减弱土壤的渗透性。因此，在本发明中，聚丙烯酰胺的数均分子量优选为300-1000万，聚丙烯酰胺的数均分子量进一步优选为400-800万。
进一步的，所述黄腐酸钾为生化黄腐酸钾。
进一步的，所述黄腐酸钾中的黄腐酸干基含量大于或者等于40％，所述黄腐酸钾的pH为5-9，例如pH为5、6、7、8或者9。
生化黄腐酸钾，是指利用生化技术从植物中提取黄腐酸然后与氧化钾制成黄腐酸钾。生化黄腐酸钾含有多种活性官能团，与金属离子相互作用能力强，能溶于水、酸、碱、乙醇和丙酮，易被植物吸收，具有较强的生物活性。在本发明中，黄腐酸钾与聚丙烯酰胺复配，通过吸附多种金属阳离子，使得金属阳离子在聚丙烯酰胺与土粒表面之间形成阳离子桥，促进了阴离子聚丙烯酰胺在土粒表面的吸附。
而且添加的黄腐酸钾还能改良土壤，防止土壤板结，同时调节作物在生长过程的养分吸收，增强作物抗逆性，改善作物品质。
进一步的，所述土壤调理剂为颗粒状，所述土壤调理剂的粒度为0.1-5mm。
为了实现提供一种可将聚丙烯酰胺、黄腐酸钾、硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠多组分制备土壤调理剂的目的，本发明的制备方法采用了如下技术方案：
(1)将聚丙烯酰胺、黄腐酸钾、硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠混合，得半成品；
(2)将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状，得到土壤调理剂。
本制备方法过程简单、操作方便，所制备出的颗粒大小可根据实际需要进行确定。
更进一步的，所述的土壤调理剂的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将聚丙烯酰胺和黄腐酸钾在常温下搅拌混合均匀，得混合物；
再将所述混合物与硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠在常温下搅拌混合均匀，得半成品；
(2)用挤压机将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状，得到土壤调理剂。
在本发明中，所述“常温”是指，温度为20℃～30℃。
由于聚丙烯酰胺和黄腐酸钾的密度比较小，硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠的密度相对比较大，采用一步法对各组分进行混合时，往往存在混合不均匀的问题。本制备方法采用两步混合，即先将密度比较小的聚丙烯酰胺和黄腐酸钾进行混合搅拌均匀后，再与密度比较大的硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠进行混合，此法可使得各组分混合的更为均匀。
进一步的，所述的土壤调理剂的用途，可为撒施，即在下雨或者浇水前，将所述土壤调理剂与基肥一起撒施，或者将所述土壤调理剂单独撒施在作物根部周围。也可以为冲施，即将所述土壤调理剂溶于部分水中，然后随水灌溉于作物根部土壤。
土壤调理剂的具体用量则应该根据土壤情况进行确定。采用上述撒施或者冲施的方式，有利于作物根部土壤对土壤调理剂的吸收。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明土壤调理剂主要由聚丙烯酰胺、黄腐酸钾、硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠等组分制成，通过聚丙烯酰胺和黄腐酸钾复配，黄腐酸钾可吸附多种金属阳离子，使得金属阳离子在聚丙烯酰胺与土粒表面之间形成阳离子桥，促进了阴离子聚丙烯酰胺分子在土粒表面的吸附，增加了土壤中团聚体数目，进而降低土壤容重；而且由于多价金属阳离子的存在，使得形成的聚丙烯酰胺链比较短，既可以增加水分入渗，又能够稳定土壤结构，减少土壤流失；添加的黄腐酸钾能改良土壤，防止土壤板结，同时调节农作物在生长过程的养分吸收，增强作物抗逆性，改善作物品质。
(2)本发明还提供了一种土壤调理剂的制备方法，通过将各组分混合，然后再依次破碎、筛选、制粒，得到土壤调理剂，该过程操作简单，各组分经两次混合，可使得各组分混合更加均匀。
(3)本发明还提供了一种土壤调理剂的用途，通过撒施或者冲施的方法，将土壤调理剂施用到作物根部土壤，此种方式可使得土壤调理剂快速进入作物根部土壤。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
(1)将聚丙烯酰胺0.5份和黄腐酸钾4份在常温下搅拌混合均匀，得混合物；
再将混合物与硫酸铵30份、硫酸锌15份和无水硫酸钠18份在常温下搅拌混合均匀，得半成品；
(2)用挤压机将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状土壤调理剂，粒径为0.2mm。
实施例2
(1)将聚丙烯酰胺2份和黄腐酸钾8份在常温下搅拌混合均匀，得混合物；
再将混合物与硫酸铵40份、硫酸锌18份和无水硫酸钠25份在常温下搅拌混合均匀，得半成品；
(2)用挤压机将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状土壤调理剂，粒径为2mm。
实施例3
(1)将聚丙烯酰胺6份和黄腐酸钾10份在常温下搅拌混合均匀，得混合物；
再将混合物与硫酸铵50份、硫酸锌30份和无水硫酸钠2份在常温下搅拌混合均匀，得半成品；
(2)用挤压机将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状土壤调理剂，粒径为0.5mm。
实施例4
(1)将聚丙烯酰胺15份和黄腐酸钾12份在常温下搅拌混合均匀，得混合物；
再将混合物与硫酸铵60份、硫酸锌25份和无水硫酸钠8份在常温下搅拌混合均匀，得半成品；
(2)用挤压机将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状土壤调理剂，粒径为4.5mm。
实施例5
(1)将聚丙烯酰胺20份和黄腐酸钾15份在常温下搅拌混合均匀，得混合物；
再将混合物与硫酸铵80份、硫酸锌40份和无水硫酸钠0.3份在常温下搅拌混合均匀，得半成品；
(2)用挤压机将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状土壤调理剂，粒径为1.0mm。
实施例6
(1)将聚丙烯酰胺6份、黄腐酸钾10份、硫酸铵50份、硫酸锌30份和无水硫酸钠2份在常温下搅拌混合均匀，得半成品；
(2)用挤压机将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状土壤调理剂，粒径为0.5mm。
对比例1
(1)将聚丙烯酰胺6份、硫酸铵50份、硫酸锌30份和无水硫酸钠2份在常温下搅拌混合均匀，得半成品；
(2)用挤压机将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状土壤调理剂，粒径为0.5mm。
对比例1为实施例3的对照实验，两者所不同的在于实施例3各组分分两次进行混合，对比例1各组分进行一次混合，其他参数均一致。
实验例1
土壤容重是指单位容积原状土壤干土的质量，土壤容重大小反映土壤结构、透气性、透水性能以及保水能力的高低。土壤容重越小，土壤的总孔隙度越大，说明土壤结构、透气透水性能越好。
分别选用土壤状况和成分相同的作物生长土壤，分别施用相同重量、不同组成的土壤调理剂，间隔相同时间后，采集5-10cm深度的土层，分别单独测定土壤容重和总孔隙度，所得结果如下：
施用实施例1-6和对比例1土壤调理剂后的土壤容重和总孔隙度变化
组别 土壤容重(g/cm3) 总孔隙度(％)
实施例1土壤调理剂 1.35 49.32
实施例2土壤调理剂 1.30 52.06
实施例3土壤调理剂 1.26 55.62
实施例4土壤调理剂 1.24 54.71
实施例5土壤调理剂 1.23 54.16
实施例6土壤调理剂 1.27 53.58
对比例1土壤调理剂 1.37 45.47
对上述分别施用实施例1-6和对比例1土壤调理剂的土壤进行测定，测定结果如上表所示。从实施例1-5的数据结果可以看出，随着聚丙烯酰胺和黄腐酸钾的用量在不断增加，土壤容重大幅度降低，总孔隙度逐渐增加，这是因为聚丙烯酰胺和黄腐酸钾对土壤结构的改良与其施用量有很大关系。但当聚丙烯酰胺和黄腐酸钾的用量达到一定程度后，土壤容重和总孔隙度的变化幅度减慢。
对比例1为未添加黄腐酸钾的常规土壤调理剂，与实施例3相比，施用对比例1的土壤的容重比施用实施例3的土壤容重要大，施用对比例1的土壤的总孔隙度要比施用实施例3的总孔隙度小，这说明黄腐酸钾可以促进聚丙烯酰胺在土粒表面的吸附，改善土壤结构。
实施例6是实施例3的对照试验，两者所不同的是实施例6施用的是各组经一次混合的土壤调理剂，而实施例3施用的是各组分经两次混合的土壤调理剂。从上述表格可以看出，实施例3的土壤容重比实施例6的土壤容重要小，实施例3的总孔隙度比实施例6的总孔隙度要大。可见，各组分采用两步混合，即先将密度比较小的聚丙烯酰胺和黄腐酸钾进行混合搅拌均匀后，再与密度比较大的硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠进行混合，此法可使得各组分混合更为均匀，所制备出的土壤调理剂的性能较高，功效发挥更充分。总的来说，本发明的土壤调理剂与常规调理剂相比，具有更明显的改良土壤结构的效果，更有利于作物的生长。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种土壤调理剂，其特征在于：按照重量份数计，所述土壤调理剂主要由以下组分制成：
2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于：按照重量份数计，所述土壤调理剂主要由以下组分制成：
3.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于：按照重量份数计，所述土壤调理剂主要由以下组分制成：
4.根据权利要求1-3任意一项所述的土壤调理剂，其特征在于：所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为300-1000万。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的土壤调理剂，其特征在于：所述黄腐酸钾为生化黄腐酸钾。
6.根据权利要求5所述的土壤调理剂，其特征在于：所述黄腐酸钾中的黄腐酸干基含量大于或者等于40％，所述黄腐酸钾的pH为5-9。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的土壤调理剂，其特征在于：所述土壤调理剂为颗粒状，所述土壤调理剂的粒度为0.1-5mm。
8.权利要求1-7任意一项所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将聚丙烯酰胺、黄腐酸钾、硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠混合，得半成品；
(2)将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状，得到土壤调理剂。
9.根据权利要求8所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将聚丙烯酰胺和黄腐酸钾在常温下搅拌混合均匀，得混合物；
再将所述混合物与硫酸铵、硫酸锌和无水硫酸钠在常温下搅拌混合均匀，得半成品；
(2)用挤压机将半成品挤压成块后，依次进行破碎和筛选，制成颗粒状，得到土壤调理剂。
10.权利要求1-7任意一项所述的土壤调理剂的用途，其特征在于：下雨或者浇水前，将所述土壤调理剂与基肥一起撒施，或者将所述土壤调理剂单独撒施在作物根部周围，或者将所述土壤调理剂溶于部分水中，然后随水灌溉于作物根部土壤。
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