CN108192622B - 沙生植物腐解促进剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沙生植物腐解促进剂及其应用，由凹凸棒土和黏土制成，所述黏土为硅藻土、高岭土、海泡石中的至少一种。将凹凸棒土和黏土按比例混合均匀得到复合材料；(2)、将步骤(1)的复合材料加入到2‑5mol/L的盐酸溶液中配制成浓度为20‑50g/L的悬浊液，在50‑80℃下搅拌20‑50min，然后过滤，将沉淀在50‑100℃下烘干，并粉碎至50‑200目；(3)、将步骤(2)中制得的材料于用微波炉加热至200‑300℃，保持1‑3小时，然后冷却至常温，制得沙生植物腐解促进剂。可以有效促进沙生植物腐解转化为腐殖质，而且可以抑制腐殖质降解，从而延长腐殖质的保水、粘结和供养持效期，实现低成本改良沙漠的目的。

Description

沙生植物腐解促进剂及其应用
技术领域
本发明属于沙漠治理领域，具体地说，涉及一种沙生植物腐解促进剂及其应用。
背景技术
沙漠化是我国长期存在的生态问题，严重制约了我国农业和经济社会发展。沙漠治理一直以来是环境领域研究热点，在治理技术方面取得了长足进展。现有治理方法主要包括工程措施、植物修复法和化学固定法。虽然这些方法对沙漠化具有不同程度的治理效果，但它们各自具有一些缺点，大大限制了其规模化应用。工程措施主要通过防风固沙工程治理沙漠，其主要缺点为成本高。植物修复法主要通过种植耐旱植物恢复沙漠生态，其主要缺点为周期长。化学固定法主要通过使用有机高分子在沙漠表面形成一层粘结层达到固沙的目的，其主要缺点为有机高分子易在高温强光照条件下分解，有效期短。
腐殖质是有机物经微生物分解转化形成的胶体物质，一般为黑色或暗棕色，是土壤有机质的主要组成部分(50％～65％)。腐殖质主要由碳、氢、氧、氮、硫、磷等营养元素组成，其主要种类有胡敏酸和富里酸(也称富丽酸)。腐殖质具有适度的黏结性，能够使黏土疏松，砂土黏结，是形成团粒结构的良好胶结剂。
近年来，通过沙生植物还田改良沙漠的方法被提出并不断发展，该方法通过沙生植物腐解产生的腐殖质保持水分、粘结沙粒、改善结构、补充有机质从而治理沙漠。具有成本低、操作简便等优势，成为沙漠治理领域的一个研究热点。
然而，该方法存在两大问题：1)沙漠微生物数量少、活性低，导致植物腐解缓慢。2)植物腐解产生的腐殖质易进一步降解成为气体或无机小分子，难以持久存在沙漠中。这两个问题严重制约着该方法的应用和发展，迫切需要研发一种既能促进沙生植物腐解又能固定腐殖质的方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一目的在于提供一种沙生植物腐解促进剂，能促进植物腐解转化为腐殖质，抑制腐殖质降解。本发明的第二目的在于提供该种植物腐解促进剂的应用。
为了实现上述第一目的，本发明的技术方案如下：一种沙生植物腐解促进剂，其特征在于，由凹凸棒土和黏土制成，所述黏土为硅藻土、高岭土、海泡石中的至少一种。
优选：由凹凸棒土、硅藻土和高岭土制成，凹凸棒土、硅藻土和高岭土的质量比为3-5∶2-3∶3-4。
制备方法为按照如下方法制备：
(1)、将凹凸棒土和黏土按比例混合均匀得到复合材料；
(2)、将步骤(1)的复合材料加入到2-5mol/L的盐酸溶液中配制成浓度为20-50g/L的悬浊液，在50-80℃下搅拌20-50min，然后过滤，将沉淀在50-100℃下烘干，并粉碎至50-200目；
(3)、将步骤(2)中制得的材料于用微波炉加热至200-300℃，保持1-3小时，然后冷却至常温，制得沙生植物腐解促进剂。
将凹凸棒土和黏土经过盐酸溶液处理，再经过高温活化得到的改性的凹凸棒土腐解促进剂，具有高活性，凹凸棒土可以作为微生物的优良载体，促进微生物生长，提高微生物对植物的降解速度。当降解成腐殖质后，改性的凹凸棒土可以装载腐殖质，相当于为之加了保护层，阻止进一步被微生物和光分解变为气体跑掉，通过实验发现，本发明的沙生植物腐解促进剂可以提高沙生植物的降解速度20％以上，延长腐殖质持效期20％以上。
上述方案中：所述凹凸棒土、硅藻土、高岭土和海泡石的粒径均为50-200目。
上述方案中优选：步骤(2)中搅拌的速度为100-200rpm。有利于充分混合反应。
上述方案中优选：步骤(3)中，微波炉的功率为1000-2000w。
为了实现上述第二目的，本发明的技术方案为：上述的沙生植物腐解促进剂在沙漠治理中的应用。将沙生植物腐解促进剂加水配制成浓度为10-30g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩10-50公斤的用量均匀喷洒在长度为1-10cm的沙生植物碎渣表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。
有益效果：本发明的沙生植物腐解促进剂可以有效促进沙生植物腐解转化为腐殖质，而且可以抑制腐殖质降解，从而延长腐殖质的保水、粘结和供养持效期，实现低成本改良沙漠的目的。
具体实施方式
实施例1
1、将凹凸棒土(50目)、硅藻土(50目)、高岭土(50目)按照3∶2∶3的质量比混合均匀制成复合材料。
2、将制得的复合材料加入到2mol/L盐酸水溶液中配制成浓度为20g/L的悬浊液，并在50℃下搅拌(100rpm)50分钟，然后过滤，将沉淀于50℃下烘干并粉碎至50目。
3、将上一步骤制得的材料于在微波炉中(1000w)加热至200℃，保持3小时，然后冷却至常温，制得沙生植物腐解促进剂。
4、将腐解促进剂加水配制成浓度为10g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩50公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。
将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度22％，延长腐殖质持效期21.5％。
对比例1
将凹凸棒土(50目)、硅藻土(50目)、高岭土(50目)按照3∶2∶3的质量比混合均匀制成促进剂。
将上述促进剂配制成浓度为10g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩50公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度1.2％，延长腐殖质持效期1.5％。
对比例2
仅加入凹凸棒土(50目)，按照实施例1的方法制备成促进剂。
将上述促进剂配制成浓度为10g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩50公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度12.3％，延长腐殖质持效期13.5％。
实施例2
1、将凹凸棒土(100目)、硅藻土(100目)、高岭土(100目)按照4∶2∶3的质量比混合均匀制成复合材料。
2、将制得的复合材料加入到3mol/L盐酸水溶液中配制成浓度为30g/L的悬浊液，并在70℃下搅拌(150rpm)30分钟，然后过滤，将沉淀于80℃下烘干并粉碎至100目。
3、将上一步骤制得的材料在微波炉中(1500w)加热至250℃，保持2小时，然后冷却至常温，制得沙生植物腐解促进剂。
4、将腐解促进剂加水配制成浓度为20g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩30公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。
将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度26.5％，延长腐殖质持效期31.25％。
对比例3
将凹凸棒土(100目)、硅藻土(100目)、高岭土(100目)按照4∶2∶3的质量比混合均匀制成促进剂。
将促进剂加水配制成浓度为20g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩30公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度1.6％，延长腐殖质持效期2.2％。
对比例4
仅加入凹凸棒土(100目)，按照实施例2的方法制备成促进剂。
将腐解促进剂加水配制成浓度为20g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩30公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度13.2％，延长腐殖质持效期14.8％。
实施例3
1、将凹凸棒土(200目)、硅藻土(200目)、高岭土(200目)按照5∶3∶4的质量比混合均匀制成复合材料。
2、将制得的复合材料加入到盐酸水溶液(5mol/L)中配制成浓度为50g/L的悬浊液，并在80℃下搅拌(200rpm)20分钟，然后过滤，将沉淀于100℃下烘干并粉碎至200目。
3、将上一步骤制得的材料于由微波(2000w)加热至300℃，保持1小时，然后冷却至常温，制得沙生植物腐解促进剂。
4、将腐解促进剂加水配制成浓度为30g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩10公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。
将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度20.7％，延长腐殖质持效期22.3％。
对比例5
将凹凸棒土(200目)、硅藻土(200目)、高岭土(200目)按照5∶3∶4的质量比混合均匀制成促进剂。
将促进剂加水配制成浓度为30g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩10公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。
将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度1.8％，延长腐殖质持效期2.7％。
对比例6
仅加入凹凸棒土(200目)，按照实施例3的方法制备成促进剂。
将腐解促进剂加水配制成浓度为30g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩10公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度13.2％，延长腐殖质持效期14.8％。
实施例4
1、将凹凸棒土(200目)、硅藻土(200目)、海泡石(200目)按照5∶3∶4的质量比混合均匀制成复合材料。
2、将制得的复合材料加入到盐酸水溶液(5mol/L)中配制成浓度为50g/L的悬浊液，并在80℃下搅拌(200rpm)20分钟，然后过滤，将沉淀于100℃下烘干并粉碎至200目。
3、将上一步骤制得的材料于由微波(2000w)加热至300℃，保持1小时，然后冷却至常温，制得沙生植物腐解促进剂。
4、将腐解促进剂加水配制成浓度为30g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩10公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。
将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度21.6％，延长腐殖质持效期23.8％。
实施例5
1、将凹凸棒土(200目)、硅藻土(200目)按照5∶7的质量比混合均匀制成复合材料。
2、将制得的复合材料加入到盐酸水溶液(5mol/L)中配制成浓度为50g/L的悬浊液，并在80℃下搅拌(200rpm)20分钟，然后过滤，将沉淀于100℃下烘干并粉碎至200目。
3、将上一步骤制得的材料于由微波(2000w)加热至300℃，保持1小时，然后冷却至常温，制得沙生植物腐解促进剂。
4、将腐解促进剂加水配制成浓度为30g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩10公斤的用量均匀喷洒在沙生植物碎渣(沙生植物碎渣长度为1-10cm)表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。
将所制得的促进剂在宁夏中卫沙坡头进行试验，结果表明，该技术可以增加苜蓿腐解速度20.6％，延长腐殖质持效期22.8％。
本发明不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种沙生植物腐解促进剂，其特征在于，由凹凸棒土和黏土制成，所述黏土为硅藻土、高岭土、海泡石中的至少一种；所述腐解促进剂是按照如下方法制备得到的：
(1)、将凹凸棒土和黏土按比例混合均匀得到复合材料；
(2)、将步骤(1)的复合材料加入到2-5mol/L的盐酸溶液中配制成浓度为20-50g/L的悬浊液，在50-80℃下搅拌20-50min，然后过滤，将沉淀在50-100℃下烘干，并粉碎至50-200目；
(3)、将步骤(2)中制得的材料用微波炉加热至200-300℃，保持1-3小时，然后冷却至常温，制得沙生植物腐解促进剂。
2.根据权利要求1所述沙生植物腐解促进剂，其特征在于：由凹凸棒土、硅藻土和高岭土制成，凹凸棒土、硅藻土和高岭土的质量比为3-5:2-3:3-4。
3.根据权利要求1所述沙生植物腐解促进剂，其特征在于：所述凹凸棒土、硅藻土、高岭土和海泡石的粒径均为50-200目。
4.根据权利要求3所述沙生植物腐解促进剂，其特征在于：步骤(2)中搅拌的速度为100-200rpm。
5.根据权利要求1所述沙生植物腐解促进剂，其特征在于：步骤(3)中，微波炉的功率为1000-2000w。
6.权利要求1-5任一项所述的沙生植物腐解促进剂在沙漠治理中的应用。
7.根据权利要求6所述沙生植物腐解促进剂在沙漠治理中的应用，其特征在于：将沙生植物腐解促进剂加水配制成浓度为10-30g/L的悬浊液，用喷雾器将悬浊液按照每亩10-50公斤的用量均匀喷洒在长度为1-10cm的沙生植物碎渣表面，然后利用旋耕机将碎渣翻入沙漠表层10-20cm中。
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