CN108370748A

CN108370748A - 一种富氢液态盐碱地生物改良剂及其制备方法与应用

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Publication number: CN108370748A
Application number: CN201810521824.1A
Authority: CN
Inventors: 邵博伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2018-08-07

Abstract

本发明公开了一种富氢液态盐碱地生物改良剂及其制备方法与应用，包括以下重量份的原料：包括溶剂和溶解在溶剂中的氢元素，溶剂中氢的饱和度为0.1～100%，所述溶剂为自来水或灌溉用水，包括以下步骤，S1，首先制备氢气，然后将氢气和所述溶剂通过射流器混合通过水泵进入静态混合器，最后通过纳米释放器形成一种富氢液态盐碱地生物改良剂。S2，所述的富氢液态盐碱地生物改良剂的应用，将富氢液态盐碱地生物改良剂通过农业的滴管、渗灌等方式通过管道直接输送至植物的根部。本发明成本低，稳定性高，无污染、无残留、环保。

Description

一种富氢液态盐碱地生物改良剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及盐碱地改良技术领域，尤其涉及一种富氢液态盐碱地生物改良剂及其制备方法与应用。

背景技术

盐碱土是盐土和碱土的总称。盐土主要指含氯化物或硫酸盐较高的盐渍化土壤，土壤呈碱性，但pH值不一定很高。碱土是指含碳酸盐或重磷酸盐的土壤，pH值较高，土壤呈碱性，盐碱土的有机质含量少，土壤肥力低，理化性状差，对作物有害的阴、阳离子多，作物不易促苗。盐碱土的施肥原则是以施有机肥料和高效复合肥为主，控制低浓度化肥的使用。有机肥含有大量的有机质，对土壤中的有害阴、阳离子起缓冲作用，有利于发根、促苗。高浓度复合肥无效成分少，残留少，但化肥的用量每次也不能过多，以避免加重土壤的次生盐渍化，施过化肥后应结合灌水，以降低土壤溶液浓度。根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱地的面积为9.5438亿公顷，其中我国为9913万公顷。我国碱土和碱化土壤的形成，大部分与土壤中碳酸盐的累计有关，因而碱化度普遍较高，严重的盐碱土壤地区植物几乎不能生存。

盐碱地在利用过程当中，简单说，可以分为轻盐碱地、中度盐碱地和重盐碱地。轻盐碱地是指它的出苗率在70%—80%，它含盐量在千分之三以下；重盐碱地是指它的含盐量超过千分之六，出苗率低于50%；中间这块就是中度盐碱地（用pH值表示为：轻度盐碱地pH值为：7.1—8.5，中度盐碱地pH值为：8.5—9.5，重度盐碱地pH值为：9.5以上）。

目前国内国际盐碱地的改良方法如下：

1、洗盐。洗盐就是把水灌到盐碱地里，使土壤盐分溶解，通过下渗把表土层中的可溶性盐碱排到深层土中或淋洗出去，侧渗入排水沟加以排除。

2、平整土地。平整土地可使水分均匀下渗，提高降雨淋盐和灌溉洗盐的效果，防止土壤斑状盐渍化。深耕深翻。盐分在土壤中的分布情况为地表层多，下层少，经过耕翻，可把表层土壤中盐分翻扣到耕层下边，把下层含盐较少的土壤翻到表面。翻耕能疏松耕作层，切断土壤毛细管，减弱土壤水分蒸发，有效地控制土壤返盐。盐碱地翻耕的时间最好是春季和秋季。春、秋是返盐较重的季节。秋季耕翻尤其有利于杀死病虫卵，清除杂草，深埋根茬，加强有机质分解和迟效养分的释放，所以值得提倡。

3、适时耙地。耙地可疏松表土，截断土壤毛细管水向地表输送盐分，起到防止返盐的作用。耙地要适时，要浅春耕，抢伏耕，早秋耕，耕干不耕湿。

4、增施有机肥，合理施用化肥。盐碱地一般有低温、土瘦、结构差的特点。有机肥经微生物分解、转化形成腐殖质，能提高土壤的缓冲能力，并可和碳酸钠作用形成腐殖酸钠，降低土壤碱性。腐殖酸钠还能刺激作物生长，增强抗盐能力。腐殖质可以促进团粒结构形成，从而使孔度增加，透水性增强，有利于盐分淋洗，抑制返盐。有机质在分解过程中产生大量有机酸，一方面可以中和土壤碱性，另一方面可加速养分分解，促进迟效养分转化，提高磷的有效性。因此，增施有机肥料是改良盐碱地，提高土壤肥力的重要措施。此外，化肥对改良盐碱的作用也受到人们重视，化肥给土壤中增加氮磷钾，促进作物生长，提高了作物的耐盐力。施用化肥可以改变土壤盐分组成，抑制盐类对植物的不良影响。无机肥可增加作物产量，多出秸秆，扩大有机肥源，以无机促有机。当然，盐碱地施用化肥时要避免施用碱性肥料，如氨水、碳酸氢铵、石灰氮、钙镁磷肥等，而应以中性和酸性肥料为好。硫酸钾复合肥是微酸性肥料，适合在盐碱地上施用，且有改良盐碱地的良好作用。

5、非化学手段防治，可以用盐碱地专用土壤调理剂“治碱”对土壤进行有效改良，第一、能促进土壤中金属离子交换释放出来，降低盐分含量；第二、内含一种植物源提取酸性物质，能有效中和土壤中碱性成分，并且对植物和土壤本身不产生任何伤害，符合未来绿色农业发展方向；第三、这种植物源酸性物质本身对植物病毒病有很好的预防和治疗效果，能有效防治植物苗期病害的发生。

但总体来说，以上各种盐碱地的改良方法投入大、效果慢。根本的方法是通过盐碱地的作物种植，通过增强作物的耐碱、耐盐、耐旱、耐高温、抗重金属等使作物能茁壮生长，逐步改良土壤。

土壤盐碱化问題是解决全球粮食生产和环境问题主要决定因素之一,也是土地资源利用和开发最主要的障碍,因而盐碱土的改良成为了一项最紧迫的任务。中国国盐碱化土壤分布极其广泛,从热带到寒温带、从内陆带到滨海、从湿润地区到干旱、半干旱的荒漠化地区,都存在大量盐碱化土壤的分布。我国盐碱化土壤面积初步统计约3600万hm2,占全国可利用土地面积的4.88%,土壤盐碱化问题和灌溉引起的次生盐渍化已经成为制约干旱区农业发展的主要因素之一,也是干旱区农业可持续发展的战略间是题。随着人口、经济、资源共同作用, 对生态和环境问题的关注,部分水资源已转移至市政、工业、农业等用水,同时在水资源日益紧缺态势下,已不足以满足农业灌溉需求。早期土壤盐碱化及治理理阶段分析,灌区土壤盐碱化程度日益严重,与水资源开发利用方式及其灌溉方式是密切相关的,是灌区盐分不平衡所致,而以水利为中心的土壤盐碱化综合改良方式已难以为继。因此，研发新型的成本低、效果好的盐碱地改良产品 ,改善土壤改良条件,提高水资源利用效率,维持农业可持续发展将会是一项利国利民重大举措。

氢气是目前已知的世界上最轻的气体。

它的密度非常小，只有空气的1/14，即在标准大气压，0°C下，氢气的密度为0.0899g/L，沸点为-252.77°C，熔点为-259.2°C，相对分子质量为2.016，导热系数为0.1289w/(m•K)。常温下，氢气的性质很稳定，不容易与其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），氢气的化学性质则非常活泼，常用作还原剂。制取氢气的方法有很多，如电解水、金属/水制氢、光电解制氢等。但考虑到产氢纯度、经济和实用等因素，在实验室中研究人员常常采用SPE电解水方法制取氢气，也可直接从厂家购买气体钢瓶。在氢气的储运方面，由于氢气密度低、分子直径小，极易扩散，甚至可以直接穿过橡胶和玻璃等材料的分子间隙逃逸；另一方面，由于氢气无色、无嗅、无毒且易燃易爆，液态氢泄漏时还会造成冻伤和窒息等，因此氢气在储运过程一般选择质地致密的密封铝罐或合金钢瓶，并在氢气中加入适量乙硫醇，以便感官察觉。由于氢气特殊的理化性质，目前实验室检测氢气的方法还非常有限，氢气一般采用气相色谱检测，检测器采用热导检测器。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种富氢液态盐碱地生物改良剂及其制备方法与应用。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种富氢液态盐碱地生物改良剂，包括以下重量份的原料：包括溶剂和溶解在溶剂中的氢元素，溶剂中氢的饱和度为 0.1～100%，所述溶剂为净化水或饮用自来水。

优选的，所述溶剂中未添加任何其他物质。

一种富氢液态盐碱地生物改良剂的制备方法与应用，包括以下步骤，

S1，首先制备氢气，然后将氢气和所述溶剂通过射流器混合通过水泵进入静态混合器，最后通过纳米释放器形成一种富氢液态盐碱地生物改良剂；

所述氢气采用电解水法或者金属/水制氢或者光电解法制备或者由氢气钢瓶释放；

S2，所述的富氢液态盐碱地生物改良剂的应用，将富氢液态盐碱地生物改良剂通过农业的滴管、渗灌等方式通过管道直接输送至植物的根部；

S3，所述电解水法为：采用 2～24V 直流电压电解蒸馏水，经水气分离和干燥后得到干燥的纯氢气。

优选的，光电解制氢为：光催化反应可以分为两类，包括降低能垒和升高能垒反应，光催化氧化降解有机物属于降低能垒反应，此类反应的△G<0，反应过程不可逆，这类反应中在光催化剂的作用下引发生成O2、HO₂ 、OH•、和H+活性基团；水分解生成H2和O2则是高能垒反应，该类反应的△G>0(△G=237 kJ/mo1)，此类反应将光能转化为化学能。

本发明提出的本发明有益效果：我们近几年一直专注于氢气对植物的抗逆性的研究，研究结果表明，氢气具有较强的抗氧化能力，氢气的抗氧化能力的提高是氢气促进植物抗逆性提高的重要原因，包括高盐、干旱胁迫、紫外辐射、重金属胁迫、百草枯中毒、延缓采摘后衰老等；我们的研究还发现氢气不仅可以如上述的效果，同时，用该富氢液态盐碱地改良剂不会因用化学肥料及化学改良剂导致的水污染，环境生态破坏。

氢气在农业上应用还有以下几个方面：

1、种子萌发：研究发现，氢气可以促进冬黑麦种子的萌发速率，富氢液态盐碱地改良剂处理可以促进苜蓿等植物种子的萌发。这一发现可能会促进氢气在提高种子萌发率方面的应用。

2、花期调控：目前已经观察到，玫瑰等植物在富氢液态盐碱地改良剂处理后改变花期的现象。研究也发现，氢气可以调控植物开花相关植物激素受体蛋白基因的表达。这一发现提示，富氢液态盐碱地改良剂在园艺方面将有广阔的应用前景。

3、提高抗逆性：干旱和盐碱等逆境胁迫，往往造成农作物减产甚至死亡。研究发现，富氢液态盐碱地改良剂可提高水稻、拟南芥以及苜蓿等植物的抗盐碱、干旱等逆境的能力。使用富氢液态盐碱地改良剂对农作物进行滴灌或喷灌，将提高农作物的抗逆能力，达到防灾减灾的目的。

4、提高病虫害抗性：研究发现，氢气可以调节许多植物激素受体蛋白基因的表达，其中就包含与抗病虫害相关的植物激素水杨酸和茉莉酸。使用富氢液态盐碱地改良剂浇灌、喷灌的农作物将可能提高农作物的病虫害抗性，代替农药或减少农药的使用，从而保护环境、提高食品安全。

5、提高农产品品质：使用富氢液态盐碱地改良剂浇灌的农作物，比如一些蔬菜、瓜果，可能更加香甜可口。

6、减少化肥的使用：由于氢气可调节植物激素如生长素、细胞分裂素等的作用，富氢液态盐碱地改良剂处理往往可以促进植物的生长。目前已经观察到富氢液态盐碱地改良剂对绿豆等植物的生长具有明显的促进作用。因此，将来有可能广泛应用富氢液态盐碱地改良剂浇灌农作物，促进植物旺盛生长，从而可以减少化肥的使用。

7、农作物产品保鲜：由于氢气的抗氧化特性，使用氢气或氢气与其它气体的混合气体可能将有助于农作物产品的保鲜。由于氢气的安全性，没有毒害、没有残留，与其它化学药剂处理保鲜的农产品相比，具有很强的食品安全优势。

8、渔业生产：水产业尽管目前没有开展相关研究。考虑到氢气对动物疾病预防和治疗的显著效果，因此也是非常值得期待的一个领域。

本发明所用的是能直接缓释低浓度氢气的富氢液态盐碱地生物改良剂，常温下，氢气可以自然从液体中释放到空气中；

1）成本低：本发明中的富氢液态盐碱地生物改良剂来源广泛，可以通过电解水获得，也通过金属/水制氢获得，据测算，1kgKBH4至少可以制备1万升饱和富富氢液态盐碱地改良剂，价格便宜；

2）稳定性高：本发明中的富氢液态盐碱地生物改良剂释放的氢气浓度在正常条件下化学性质稳定，扩散快，使用浓度非常低，没有爆燃的危险；

3）无污染、无残留、环保：由于氢气在正常条件下化学性质稳定，不会与环境发生次生反应，无残留，不会对人体或环境产生不良影响；

应用范围广：本方法还可用于渔业养殖、畜牧养殖、果蔬保鲜等。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

本发明提出的一种富氢液态盐碱地生物改良剂的制备方法与应用，包括以下步骤，

S1，首先制备氢气，然后将氢气和所述溶剂通过射流器混合通过水泵进入静态混合器，最后通过纳米释放器形成一种富氢液态盐碱地生物改良剂。所述氢气采用电解水法或者金属/水制氢或者光电解法制备或者由氢气钢瓶释放；

具体地，光电解制氢为：光催化反应可以分为两类，包括降低能垒和升高能垒反应，光催化氧化降解有机物属于降低能垒反应，此类反应的△G<0，反应过程不可逆，这类反应中在光催化剂的作用下引发生成O2、HO₂ 、OH•、和H+活性基团；水分解生成H2和O2则是高能垒反应，该类反应的△G>0(△G=237 kJ/mo1)，此类反应将光能转化为化学能。

本发明提出的本发明有益效果：我们近几年一直专注于氢气对植物的抗逆性的研究，研究结果表明，氢气具有较强的抗氧化能力，氢气的抗氧化能力的提高是氢气促进植物抗逆性提高的重要原因，包括高盐、干旱胁迫、紫外辐射、重金属胁迫、百草枯中毒、延缓采摘后衰老等；我们的研究还发现氢气不仅可以如上述的效果，同时，用该富氢液态盐碱地改良剂不会因用化学肥料及改良剂导致的水污染，环境生态破坏。

本发明所提供一种富氢液态盐碱地生物改良剂及其应用，还具有以下优点：

应用范围广：本方法还可用于日常生活的洗浴、做饭、并能提高食品的鲜度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种富氢液态盐碱地生物改良剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：包括溶剂和溶解在溶剂中的氢元素，溶剂中氢的饱和度为 0.1～100%，所述溶剂为灌溉用水或自来水。

2.根据权利要求1所述的一种富氢液态盐碱地生物改良剂，其特征在于，所述溶剂中未添加任何其他物质。

3.一种富氢液态盐碱地生物改良剂的制备方法与应用，其特征在于，包括以下步骤，

4.根据权利要求1所述的一种富氢液态盐碱地生物改良剂的制备方法与应用，其特征在于，光电解制氢为：光催化反应可以分为两类，包括降低能垒和升高能垒反应，光催化氧化降解有机物属于降低能垒反应，此类反应的△G<0，反应过程不可逆，这类反应中在光催化剂的作用下引发生成O2、HO₂ 、OH•、和H+活性基团；水分解生成H2和O2则是高能垒反应，该类反应的△G>0(△G=237 kJ/mo1)，此类反应将光能转化为化学能。