CN108530185A - 一种利用磷石膏制备的土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用磷石膏制备的土壤改良剂及其制备方法，该土壤改良剂由磷石膏30~40份、石灰水60~80份、紫茎泽兰20~30份、椰子粉3~7份、菜籽粕12~20份、腐殖酸6~10份、猪粪8~16份、复合氨基酸液2~3份、草木灰5~9份、一水硫酸锌0.1~0.5份、聚丙烯酰胺2~4份、磷酸铵8~14份以及复合微生物菌剂1~2份制成。本发明通过将磷石膏用来制备土壤改良剂，可以有效解决磷石膏堆积带来的环境污染问题，且制备的土壤改良剂能取得较好的经济效益。

Description

一种利用磷石膏制备的土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，同时也涉及将废弃物进行利用的环保技术领域，具体来说，涉及一种利用工业生产的废弃物制备的土壤改良剂及其制备方法。

背景技术

目前，化学农药对农业的可持续发展构成了威胁，化肥、农药普遍应用于农业生产，化肥、农药及除草剂等农业化学品的大量投入、灌溉面积的不断扩大、土壤机械作业强度的不断提高、作物耐肥品种的推陈出新及栽培技术的不断创新共同推动了全球农产品产量的快速增加。与此同时，化学农业也带来了环境污染等严重的生态问题，对农业的可持续发展构成了威胁。

另外一方面，随着核能科学技术的快速发展，大量同位素应用、放射性矿采冶、国防科研试验、放射性废物的处置，以及核武器试验基地的逐步对外开放等活动，导致环境放射性污染问题日益严重。其中，含有放射性核素的污染土壤的治理和修复日益受到关注。有关放射性污染土壤的治理和修复技术很多，包括工程、物理、化学、生物方法及其联用技术。传统的治理方法如采用含有表面活性剂的机械清洗法、离子交换树脂法、膜分离法与酸浸法等，存在着基建投资高、处理费用大、处理效果不理想并易造成二次污染等诸多问题。近年来研究重点逐渐转向生化处理技术，研究发现许多微生物吸附剂都能用于重金属及放射性废水的处理。但由于生物体自身受到诸多条件的限制，使其难以得到推广应用。

土壤改良剂能够改良土壤结构、改善土壤理化性状、丰富土壤营养、提高土壤保水保肥能力、提高土壤生物活性、维持土壤生态平衡。目前应用土壤改良剂种类包括有机类、无机化学类、生物类等。但是目前的土壤改良剂大多都是单一种类的组分，所以改良土壤的效果并不理想。

磷石膏是磷肥行业发展的副产物，产生量巨大。磷石膏处理与利用不仅关系到磷肥行业发展，而且影响到生态环境的保护。但是磷石膏作为肥料直接施用还存在酸性极强、理化性状不良、活性较差以及有放射性污染的特性。因此，探讨正确的磷石膏利用途径对磷肥产业的发展具有促进作用，同时能够治理环境污染。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用磷石膏制备的土壤改良剂及其制备方法，以解决现有土壤改良剂效果不理想而存在的技术问题。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种利用磷石膏制备的土壤改良剂，以重量份计，由磷石膏30~40份、紫茎泽兰20~30份、椰子粉3~7份、石灰水60~80份、菜籽粕12~20份、腐殖酸6~10份、猪粪8~16份、复合氨基酸液2~3份、草木灰5~9份、一水硫酸锌0.1~0.5份、聚丙烯酰胺2~4份、磷酸铵8~14份以及复合微生物菌剂1~2份制成。

优选地，由磷石膏32~38份、紫茎泽兰22~26份、石灰水65~75份、椰子粉4~6份、菜籽粕14~18份、腐殖酸7~9份、猪粪10~14份、复合氨基酸液2.2~2.8份、草木灰6~8份、一水硫酸锌0.2~0.4份、聚丙烯酰胺2.5~3.5份、磷酸铵9~13份以及复合微生物菌剂1.2~1.8份制成。

更优选地，由磷石膏34份、紫茎泽兰23份、石灰水70份、椰子粉5份、菜籽粕17份、腐殖酸8份、猪粪11份、复合氨基酸液2.4份、草木灰7份、一水硫酸锌0.3份、聚丙烯酰胺3份、磷酸铵11份以及复合微生物菌剂1.5份制成。

所述利用磷石膏制备的土壤改良剂的制备方法包括以下步骤：

（1）将磷石膏经过300~500℃的温度煅烧2~3h，接着将磷石膏陈化4~5天，接着将磷石膏放到石灰水中，升温至90~100℃，搅拌反应20~30min后，过滤并将磷石膏烘干，将磷石膏研磨成粒径为100~200目的细粉，得磷石膏粉待用；将磷石膏进行煅烧、陈化以及用石灰水进行处理，使得磷石膏的内部结构性能得到较大程度的改善，除去磷石膏中的可溶性杂质，并降低磷石膏中的放射性元素含量；

（2）将紫茎泽兰粉碎，再将其烘干，接着将紫茎泽兰放到炭化炉中高温炭化处理，获得紫茎泽兰炭，待用；紫茎泽兰炭有着巨大的表面积和繁多的小孔结构，容易聚集吸收营养养分物，促进有益微生物的生长，从而有利于植物的生长；在土壤中较易形成大团聚体，增进土壤的养分离子的吸附和保持，紫茎泽兰炭的添加对土壤有机质起了激发作用，有利于土壤中原有的有机质的分解，进一步提高土壤的肥力，协调了土壤的供肥与保肥能力，保证了植物有充足的养分供应，紫茎泽兰炭还能对土壤中的放射性元素进行固定，减少放射性元素迁移，降低其潜在生态风险，缓解土壤放射性元素的污染；

（3）将磷石膏粉、紫茎泽兰炭、椰子粉、菜籽粕、腐殖酸、猪粪、复合氨基酸液、草木灰、一水硫酸锌、聚丙烯酰胺、磷酸铵以及复合微生物菌剂混合搅拌均匀，然后烘干，即得。

所述步骤（2）中，将紫茎泽兰粉碎为直径为1~3mm的碎末；然后将其在60~100℃的温度下烘干至水分含量为4~7%，接着将紫茎泽兰放到炭化炉内，将炭化炉升温至200~300℃保持4~5h；接着将炭化炉的温度升高到400~600℃保持10~14h；接着将温度升高至850~950℃后关闭炭化炉，停止通入空气，并保持62~68h后，即得紫茎泽兰炭。

所述石灰水的浓度为30~50%。

所述步骤（3）中，将磷石膏粉、紫茎泽兰炭、椰子粉、菜籽粕、腐殖酸、猪粪、复合氨基酸液、草木灰、一水硫酸锌、聚丙烯酰胺、磷酸铵以及复合微生物菌剂的混合物在80~120℃的温度下烘干至水分含量为4~6%，即得。

所述复合微生物菌剂为嗜碱芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、金色链霉菌所组成的复合菌剂。

所述的嗜碱芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、金色链霉菌的重量比为（2~3）：（1~2）：（1~3）：（1~2）。

所述复合微生物菌剂中嗜碱芽孢杆菌（1.2~1.8）×108cfu/g、侧孢芽孢杆菌（0.8~1.6）×108cfu/g、短小芽孢杆菌（0.5~0.8）×108cfu/g、金色链霉菌（0.8~1.2）×108cfu/g。

本发明的有益效果在于：本发明制备的改良剂对退化的土壤具有显著的改良与修复功效，能增加土壤有机质含量，提高土壤有效活菌菌数，改良土壤团粒结构，改良土壤酸碱度，增加土壤缓冲能力和保水保肥能力，保持土壤生态平衡，固定土壤中的放射性元素，减少放射性元素迁移，降低其潜在生态风险，缓解土壤放射性元素的污染，具有广泛的市场应用前景。本发明通过将磷石膏用来制备土壤改良剂，可以有效解决磷石膏堆积带来的环境污染问题，且制备的土壤改良剂能取得较好的经济效益。

具体实施方式

为了方便本领域的技术人员理解，下面将结合实施例对本发明做进一步的描述。实施例仅仅是对该发明的举例说明，不是对本发明的限定，实施例中未作具体说明的步骤均是已有技术，在此不做详细描述。

实施例一

原料：

磷石膏30kg、紫茎泽兰20kg、椰子粉3kg、菜籽粕12kg、腐殖酸6kg、猪粪8kg、石灰水60~80kg、复合氨基酸液2kg、草木灰5kg、一水硫酸锌0.1kg、聚丙烯酰胺2kg、磷酸铵8kg以及复合微生物菌剂1kg。

制备方法：

（1）将磷石膏经过300℃的温度煅烧2h，接着将磷石膏陈化处理4天，接着将磷石膏放到石灰水中，将石灰水升温至90℃，搅拌反应20min后，过滤并将磷石膏烘干，将磷石膏研磨成粒径为100目的细粉，得磷石膏粉待用；

（2）将紫茎泽兰粉碎为直径为1mm的碎末；然后将其在60℃的温度下烘干至水分含量为4%，接着将紫茎泽兰放到炭化炉内，将炭化炉升温至200℃保持4h；接着将炭化炉的温度升高到400℃保持10h；接着将温度升高至850℃后关闭炭化炉，停止通入空气，并保持62h后，即得紫茎泽兰炭，待用；

（3）将磷石膏粉、紫茎泽兰炭、椰子粉、菜籽粕、腐殖酸、猪粪、复合氨基酸液、草木灰、一水硫酸锌、聚丙烯酰胺、磷酸铵以及复合微生物菌剂的混合物在80℃的温度下烘干至水分含量为4%，即得。

所述石灰水的浓度为30%。

所述复合微生物菌剂为嗜碱芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、金色链霉菌所组成的复合菌剂。

所述的嗜碱芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、金色链霉菌的重量比为2：1：1：1。所述复合微生物菌剂中嗜碱芽孢杆菌1.2×108cfu/g、侧孢芽孢杆菌0.8×108cfu/g、短小芽孢杆菌0.5×108cfu/g、金色链霉菌0.8×108cfu/g。

将本实施例制得的土壤改良剂与常规土壤改良剂分别施用在油菜田进行试验，在肥料用量相等条件下，本实施例制得的土壤改良剂比常规土壤改良剂每亩增产油菜28.6公斤，经营养成分监测中心进行检测，油菜中的营养成分含量提高4.3％。

碘131单质污染浓度为2.37mg/g的土壤，其有机质含量为4.2％，粘粒含量为39.5％，pH值为4.5。在烧杯中加入100g污染土壤，然后投加土壤重量5.5％本实施例制得的土壤改良剂并混合均匀；同时以100g污染土壤添加5.5％无污染土壤作为对照。向土壤中加入1L纯水进行浸泡，每10h进行一次搅拌，使水土得到充分接触。处理2天后，分别测定土壤固相中碘残留量和液相中碘含量，结果显示，处理后添加本实施例制得的土壤改良剂的土壤中碘残留量较无添加对照提高59.8％。

实施例二

原料：

磷石膏40kg、紫茎泽兰30kg、椰子粉7kg、菜籽粕20kg、腐殖酸10kg、猪粪16kg、石灰水80kg、复合氨基酸液3kg、草木灰9kg、一水硫酸锌0.5kg、聚丙烯酰胺4kg、磷酸铵14kg以及复合微生物菌剂2kg。

制备方法：

（1）将磷石膏经过500℃的温度煅烧3h，接着将磷石膏陈化处理5天，接着将磷石膏放到石灰水中，将石灰水升温至100℃，搅拌反应30min后，过滤并将磷石膏烘干，将磷石膏研磨成粒径为200目的细粉，得磷石膏粉待用；

（2）将紫茎泽兰粉碎为直径为3mm的碎末；然后将其在100℃的温度下烘干至水分含量为7%，接着将紫茎泽兰放到炭化炉内，将炭化炉升温至300℃保持5h；接着将炭化炉的温度升高到600℃保持14h；接着将温度升高至950℃后关闭炭化炉，停止通入空气，并保持68h后，即得紫茎泽兰炭，待用；

（3）将磷石膏粉、紫茎泽兰炭、椰子粉、菜籽粕、腐殖酸、猪粪、复合氨基酸液、草木灰、一水硫酸锌、聚丙烯酰胺、磷酸铵以及复合微生物菌剂的混合物在120℃的温度下烘干至水分含量为6%，即得。

所述石灰水的浓度为50%。

所述复合微生物菌剂为嗜碱芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、金色链霉菌所组成的复合菌剂。

所述的嗜碱芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、金色链霉菌的重量比为3：2：3：2。所述复合微生物菌剂中嗜碱芽孢杆菌1.8×108cfu/g、侧孢芽孢杆菌1.6×108cfu/g、短小芽孢杆菌0.8×108cfu/g、金色链霉菌1.2×108cfu/g。

将本实施例制得的土壤改良剂与常规土壤改良剂分别施用在玉米田进行试验，在肥料用量相等条件下，本实施例制得的土壤改良剂比常规土壤改良剂每亩增产玉米107.6公斤。

碘131单质污染浓度为2.73mg/g的土壤，其有机质含量为4.1％，粘粒含量为33.4％，pH值为5.5。在烧杯中加入100g污染土壤，然后投加土壤重量5.0％本实施例制得的土壤改良剂并混合均匀；同时以100g污染土壤添加5.0％无污染土壤作为对照。 加入1L水进行浸泡，每10h进行一次搅拌，使水土得到充分接触。处理2天后，分别测定土壤固相中碘残留量和液相中碘含量，结果显示，处理后添加本实施例制得的土壤改良剂的土壤中碘残留量较无添加对照提高 62.3％，有着显著的提高。

实施例三

原料：

磷石膏34kg、紫茎泽兰23kg、椰子粉5kg、石灰水70kg、菜籽粕17kg、腐殖酸8kg、猪粪11kg、复合氨基酸液2.4kg、草木灰7kg、一水硫酸锌0.3kg、聚丙烯酰胺3kg、磷酸铵11kg以及复合微生物菌剂1.5kg。

制备方法：

（1）将磷石膏经过400℃的温度煅烧2.5h，接着将磷石膏陈化处理5天，接着将磷石膏放到石灰水中，将石灰水升温至95℃，搅拌反应25min后，过滤并将磷石膏烘干，将磷石膏研磨成粒径为180目的细粉，得磷石膏粉待用；

（2）将紫茎泽兰粉碎为直径为2mm的碎末；然后将其在80℃的温度下烘干至水分含量为5%，接着将紫茎泽兰放到炭化炉内，将炭化炉升温至250℃保持4.5h；接着将炭化炉的温度升高到500℃保持12h；接着将温度升高至900℃后关闭炭化炉，停止通入空气，并保持65h后，即得紫茎泽兰炭，待用；

（3）将磷石膏粉、紫茎泽兰炭、椰子粉、菜籽粕、腐殖酸、猪粪、复合氨基酸液、草木灰、一水硫酸锌、聚丙烯酰胺、磷酸铵以及复合微生物菌剂的混合物在100℃的温度下烘干至水分含量为5%，即得。

所述石灰水的浓度为40%。

所述复合微生物菌剂为嗜碱芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、金色链霉菌所组成的复合菌剂。

所述的嗜碱芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、金色链霉菌的重量比为2.5：1.5：2：1.5。所述复合微生物菌剂中嗜碱芽孢杆菌1.4×108cfu/g、侧孢芽孢杆菌1.3×108cfu/g、短小芽孢杆菌0.6×108cfu/g、金色链霉菌1.0×108cfu/g。

将本实施例制得的土壤改良剂与常规土壤改良剂分别施用在土豆田进行试验，在肥料用量相等条件下，本实施例制得的土壤改良剂比常规土壤改良剂每亩增产134.2公斤。

以铯137离子污染浓度为1.27mg/g的土壤，其有机质含量为3.4％，粘粒含量为30.6％。在烧杯中加入100g污染土壤，然后撒施投加土壤重量5.0％本实施例制得的土壤改良剂并混合均匀；同时以100g污染土壤添加5.0％无污染土壤作为对照。向土壤中加入1L纯水进行浸泡，每10h进行一次搅拌，使水土得到充分接触。处理2天后，分别测定土壤固相中铯残留量和液相中铯含量，结果显示，处理后添加本实施例制得的土壤改良剂的土壤中铯离子残留量较无添加对照提高704.1％。

Claims (10)

1.一种利用磷石膏制备的土壤改良剂，其特征在于：以重量份计，由磷石膏30~40份、紫茎泽兰20~30份、石灰水60~80份、椰子粉3~7份、菜籽粕12~20份、腐殖酸6~10份、猪粪8~16份、复合氨基酸液2~3份、草木灰5~9份、一水硫酸锌0.1~0.5份、聚丙烯酰胺2~4份、磷酸铵8~14份以及复合微生物菌剂1~2份制成。

2.如权利要求1所述的利用磷石膏制备的土壤改良剂，其特征在于：由磷石膏32~38份、紫茎泽兰22~26份、石灰水65~75份、椰子粉4~6份、菜籽粕14~18份、腐殖酸7~9份、猪粪10~14份、复合氨基酸液2.2~2.8份、草木灰6~8份、一水硫酸锌0.2~0.4份、聚丙烯酰胺2.5~3.5份、磷酸铵9~13份以及复合微生物菌剂1.2~1.8份制成。

3.如权利要求1所述的利用磷石膏制备的土壤改良剂，其特征在于：由磷石膏34份、紫茎泽兰23份、椰子粉5份、石灰水70份、菜籽粕17份、腐殖酸8份、猪粪11份、复合氨基酸液2.4份、草木灰7份、一水硫酸锌0.3份、聚丙烯酰胺3份、磷酸铵11份以及复合微生物菌剂1.5份制成。

4.如权利要求1~3任意一项所述的利用磷石膏制备的土壤改良剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将磷石膏经过300~500℃的温度煅烧2~3h，接着将磷石膏陈化4~5天，接着将磷石膏、水和生石灰混合，升温至90~100℃，搅拌反应20~30min后，过滤并将磷石膏烘干，将磷石膏研磨成粒径为100~200目的细粉，得磷石膏粉待用；

（2）将紫茎泽兰粉碎，再将其烘干，接着将紫茎泽兰放到炭化炉中高温炭化处理，获得紫茎泽兰炭，待用；

（3）将磷石膏粉、紫茎泽兰炭、椰子粉、菜籽粕、腐殖酸、猪粪、复合氨基酸液、草木灰、一水硫酸锌、聚丙烯酰胺、磷酸铵以及复合微生物菌剂混合搅拌均匀，然后烘干，即得。

5.如权利要求4所述的利用磷石膏制备的土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，将紫茎泽兰粉碎为直径为1~3mm的碎末；然后将其在60~100℃的温度下烘干至水分含量为4~7%，接着将紫茎泽兰放到炭化炉内，将炭化炉升温至200~300℃保持4~5h；接着将炭化炉的温度升高到400~600℃保持10~14h；接着将温度升高至850~950℃后关闭炭化炉，停止通入空气，并保持62~68h后，即得紫茎泽兰炭。

6.如权利要求4所述的利用磷石膏制备的土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述石灰水的浓度为30~50%。

7.如权利要求4所述的利用磷石膏制备的土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，将磷石膏粉、紫茎泽兰炭、椰子粉、菜籽粕、腐殖酸、猪粪、复合氨基酸液、草木灰、一水硫酸锌、聚丙烯酰胺、磷酸铵以及复合微生物菌剂的混合物在80~120℃的温度下烘干至水分含量为4~6%，即得。

8.如权利要求4所述的利用磷石膏制备的土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述复合微生物菌剂为嗜碱芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、金色链霉菌所组成的复合菌剂。

9.如权利要求4或8所述的利用磷石膏制备的土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述的嗜碱芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、金色链霉菌的重量比为（2~3）：（1~2）：（1~3）：（1~2）。

10.如权利要求4所述的利用磷石膏制备的土壤改良剂的制备方法，其特征在于：所述复合微生物菌剂中嗜碱芽孢杆菌（1.2~1.8）×108cfu/g、侧孢芽孢杆菌（0.8~1.6）×108cfu/g、短小芽孢杆菌（0.5~0.8）×108cfu/g、金色链霉菌（0.8~1.2）×108cfu/g。