CN108728111A - 一种旱地沙质土用土壤改良剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种旱地沙质土用土壤改良剂。土壤改良剂的组分包括：稻壳炭、泥炭、煤炭腐殖酸、高岭土、疏松剂、高效保湿剂、营养补充剂和复合氨基酸；其中，疏松剂为粉煤灰或滑石粉；高效保湿剂是由多孔载体与吸水性树脂经过特殊工艺复合制备而成的，比传统的聚丙烯酰胺吸水性更强，保水性更好；该型土壤改良剂与沙质壤的结合效果较好，可以改善沙质壤的团聚效果，避免土质流失，并且显著提升旱地土壤的保水性能。

Description

一种旱地沙质土用土壤改良剂

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种旱地沙质土用土壤改良剂。

背景技术

随着我国人口的增加、城镇化的推进和人民群众物质生活水平的提高，基本农田因为高负荷的种植已经出现土壤板结和盐碱化的现象，这种问题会导致农田的生产力大幅下降，农作物的产出率降低。为了解决这个问题，我国在广大农村地区开展了退耕还林、退耕还草和休耕、轮作等多种农田保护措施，这使得我国的农田土质退化现象得到巨大缓解。

但是由于我国的人均耕地占有率较低，大面积复林、复草和休耕会导致我国的粮食生产受到影响，粮食生产是一个国家的战略性工程，因此还需要采用土壤改良的方式对盐碱化的土地进行生产性能恢复。土壤改良使用的土壤改良剂中含有多种成分，可以对土壤的PH值、板结现象，保水性性能等进行改善。

我国是世界上受沙化危害最严重的国家之一，沙化面积大、分布广，加剧生态环境恶化，已严重影响我国工农业和社会经济的发展，威胁民族生存与发展空间，造成了严重经济损失；虽然近年来世界各国加大对退化土地的治理改良力度，并取得一定成效，但土地退化依然严重。因此，加强沙化土地治理，改良沙化土壤，防止沙化土地继续退化，保护土地环境，形势迫在眉睫。由于沙质土壤颗粒松散，流动性较强，颗粒间相互作用力较弱，在水力、重力、风力等外力作用下很容易使土地资源和土地生产力受到破坏，造成土地表面被侵蚀和水分流失。因此，改善沙质土壤团粒结构，提高沙质土壤水稳定性团聚体的含量，以减少水力风力对沙质土壤的侵蚀具有重要意义。近年来，各种土壤改良剂相继问世，并为改良沙化土壤做出了很大的贡献。

发明专利授权公告号CN102656971B公开了一种膨润土生产沙地改良剂的方法及应用，该技术方案中以膨润土为主要植料，然后配合生物菌剂、腐殖酸、有机肥、秸秆、粉煤灰中的一种或其任意组合共同使用；对沙质土进行改良，提高土壤的保水性和团聚性能。但是膨润土的吸水性有限，不能有效提升旱地沙质壤的保水性能；另外，膨润土自身的性质也较为松散，与沙质壤的结合效果不好，对土壤的团聚型改良效果有限，并且还容易出现土质流失和沉降板结的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种旱地沙质土用土壤改良剂，该型土壤改良剂与沙质壤的结合效果较好，可以改善沙质壤的团聚效果，避免土质流失，并且显著提升旱地土壤的保水性能。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种旱地沙质土用土壤改良剂，按照质量份数，土壤改良剂的组分包括：稻壳炭25-30份，泥炭10-15份，煤炭腐殖酸15-20份，高岭土8-10份，疏松剂7-10份，高效保湿剂12-17份，营养补充剂2-5份，复合氨基酸0.8-1.3份。

优选地，按照质量份数，该土壤改良剂的组分包括：稻壳炭27-29份，泥炭12-14份，煤炭腐殖酸17-19份，高岭土8.5-9.7份，疏松剂8-9份，高效保湿剂14-16份，营养补充剂3-4份，复合氨基酸0.9-1.2份。

进一步优选地，按照质量份数，该土壤改良剂的组分包括：稻壳炭28份，泥炭13份，煤炭腐殖酸18份，高岭土9份，疏松剂8份，高效保湿剂15份，营养补充剂3.5份，复合氨基酸1.2份。

本发明中，高效保湿剂的制备方法包括如下步骤：

(1)按照质量份数，将50份丙烯酸，6份甲基丙烯酸，40份35wt％的丙烯酸钠水溶液，0.05份磷酸三烯丙酯，0.04份聚乙二醇二缩水甘油醚和25份去离子水加入到反应釜中混合，并向反应釜内充入氮气气氛进行保护，保持反应釜内的温度为18-20℃，然后向反应釜滴加引发剂，使用的引发剂依次包括0.1份5wt％过硫酸铵溶液、0.15份5wt％的亚硫酸氢钠和0.2份5％的叔丁基过氧化氢溶液；聚合反应开始后停止搅拌，聚合反应完成后，将产物送入到80℃水浴老化池中，老化处理10-15min；然后将得到凝胶送入到双螺杆挤出机中挤出，并经过切割辊炼机细化，凝胶颗粒经过气流干燥机的热干燥处理后，得到所需聚丙烯酸树脂；

(2)将80份聚丙烯酸树脂，15份淀粉-丙烯酸接枝聚合物和8份皂化乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物加入到反应釜中混合，然后向反应釜内加入0.1份季戊四醇，0.3份丙二醇二缩水甘油醚，6份聚乙二醇、2份四甘醇和40份去离子水，以150-157℃的温度保温搅拌反应30-40min，得到吸水性凝胶状产物；

(3)按照质量份数比，将40份膨润土，15份纳米凹凸棒土，7份沸石分子筛和3份介孔二氧化硅加入到混料机中，搅拌混合均匀得到载体物质，然后将载体物质加入到5倍体积的0.8mol/L的氢氧化钾溶液中，以40-45℃的温度水浴加热并分散处理2-2.5h，然后将浆液过滤、洗涤、干燥、粉碎，完成吸附性载体的表面改性处理；

(4)将80份步骤(2)中的凝胶状产物，7份瓜尔胶粉末，1.4份二亚乙基三胺五乙酸螯合剂，1.3份邻苯二甲酸，0.5份醋酸钠，250份步骤(3)中的表面改性载体物质和600份去离子水加入到反应釜中，以80-90℃的温度，和650-800r/min的分散速度，高速分散处理并保温反应30-35min，然后将产物过滤后在热空气干燥机的丝网上铺开，以150-165℃的温度干燥处理2-3h，干燥后的产物用振动粉碎机破碎成100-150目的粉剂，得到所需的高效保湿剂。

其中，步骤(1)中切割辊炼机细化处理后的凝胶颗粒的粒径为0.2-0.5mm。

步骤(3)中的膨润土选择通过离子交换技术插入有机阳离子覆盖剂制成有机膨润土。

优选地，疏松剂为粉煤灰或滑石粉。

优选地，营养补充剂中包括常量元素肥料和微量元素肥料，常量元素肥料占比为90％，包括氮肥、磷肥、钾肥、钙肥、镁肥和硫肥；余量的微量元素肥料中含有硼、钼、锌、铜、锰、铁元素。

本发明提供的土壤改良剂的制备方法为：

按照质量份数，将各组分加入到混料机中，并加入占混合料15-18％质量的水，混合均匀后，自然堆放熟化25-30d，然后每隔8-10d进行翻堆，50-60d后送入到微波灭菌室内灭菌处理，得到所需土壤改良剂。

该土壤改良剂的使用方法为：按照亩施1500-2500kg的用量，将土壤改良剂均匀散播在待改良的旱地沙质土壤表面，然后对田地进行翻耕，翻耕深度为15-20cm，翻耕之后再进行旋耕，旋耕深度为12-13cm，然后对土壤进行浇水，浇水后的田地自然熟化20-30d。

本发明具有如下的有益效果：

本发明土壤改良剂中含有多种成分，非常适合旱地沙质壤的改良，其中，稻壳炭、泥炭和煤炭腐殖酸的作用是提高土壤中的有机质，沙质壤中由于水土营养流失严重，土壤中的有机质含量降低，使用多种有机质可以恢复土壤中的肥力，使得土壤中的微生物群落等达到平衡，实现土质恢复的良性循环。泥炭虽然改良效果优越，因为自然资源含量有限，成本相对较高，因此采用可再生的机制稻壳炭和煤炭腐殖酸进行部分替代。

高岭土是一种粘土类基质，与沙质土的结合效果较好，在土壤改良剂中使用，可以提高土壤的团聚型，防止土壤松散和有机质流失。为了防止高岭土基质自然板结沉降，不能与其他基质发生作用；本发明中特意添加了适量的粉煤灰或滑石粉对高岭土基质进行疏松改性。

本发明中的土壤改良剂中使用的高效保湿剂是一种新型的复合保水剂，该物质是由多孔载体与吸水性树脂经过特殊工艺复合制备而成的，吸水性树脂还进行了表面改性处理，这种高效保湿剂与传统的聚丙烯酰胺相比，具有吸水性更强，保水性更好的特点。而且这种物质具有一定的吸附效果，与各类种植基质具有良好的结合作用，能够给为植物的根部提供良好的微环境，促进农作物的生长。此外，这种高效保湿剂还不容易固化结块，自然降解效果也相对较好，非常安全环保。

此外，本发明的土壤改良剂中还添加了多种无机营养元素和复合型氨基酸，对土壤中的肥力进行快速补充，通过翻耕和旋耕作用与沙质土壤混匀熟化后，可以显著提高土壤的生产力。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

以下实施例中，高效保湿剂的制备方法包括如下步骤：

(1)按照质量份数，将50份丙烯酸，6份甲基丙烯酸，40份35wt％的丙烯酸钠水溶液，0.05份磷酸三烯丙酯，0.04份聚乙二醇二缩水甘油醚和25份去离子水加入到反应釜中混合，并向反应釜内充入氮气气氛进行保护，保持反应釜内的温度为19℃，然后向反应釜滴加引发剂，使用的引发剂依次包括0.1份5wt％过硫酸铵溶液、0.15份5wt％的亚硫酸氢钠和0.2份5％的叔丁基过氧化氢溶液；聚合反应开始后停止搅拌，聚合反应完成后，将产物送入到80℃水浴老化池中，老化处理13min；然后将得到凝胶送入到双螺杆挤出机中挤出，并经过切割辊炼机细化，凝胶颗粒经过气流干燥机的热干燥处理后，得到所需聚丙烯酸树脂；

(2)将80份聚丙烯酸树脂，15份淀粉-丙烯酸接枝聚合物和8份皂化乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物加入到反应釜中混合，然后向反应釜内加入0.1份季戊四醇，0.3份丙二醇二缩水甘油醚，6份聚乙二醇、2份四甘醇和40份去离子水，以155℃的温度保温搅拌反应35min，得到吸水性凝胶状产物；

(3)按照质量份数比，将40份膨润土，15份纳米凹凸棒土，7份沸石分子筛和3份介孔二氧化硅加入到混料机中，搅拌混合均匀得到载体物质，然后将载体物质加入到5倍体积的0.8mol/L的氢氧化钾溶液中，以43℃的温度水浴加热并分散处理2.2h，然后将浆液过滤、洗涤、干燥、粉碎，完成吸附性载体的表面改性处理；

(4)将80份步骤(2)中的凝胶状产物，7份瓜尔胶粉末，1.4份二亚乙基三胺五乙酸螯合剂，1.3份邻苯二甲酸，0.5份醋酸钠，250份步骤(3)中的表面改性载体物质和600份去离子水加入到反应釜中，以85℃的温度，和700r/min的分散速度，高速分散处理并保温反应33min，然后将产物过滤后在热空气干燥机的丝网上铺开，以155℃的温度干燥处理2.5h，干燥后的产物用振动粉碎机破碎成130目的粉剂，得到所需的高效保湿剂。

其中，步骤(1)中切割辊炼机细化处理后的凝胶颗粒的粒径为0.2-0.5mm。

步骤(3)中的膨润土选择通过离子交换技术插入有机阳离子覆盖剂制成有机膨润土。

实施例1

一种旱地沙质土用土壤改良剂，按照质量份数，土壤改良剂的组分包括：稻壳炭25份，泥炭10份，煤炭腐殖酸15份，高岭土8份，疏松剂7份，高效保湿剂12份，营养补充剂2份，复合氨基酸0.8份。

其中，疏松剂为粉煤灰或滑石粉。

营养补充剂中包括常量元素肥料和微量元素肥料，常量元素肥料占比为90％，包括氮肥、磷肥、钾肥、钙肥、镁肥和硫肥；余量的微量元素肥料中含有硼、钼、锌、铜、锰、铁元素。

本发明提供的土壤改良剂的制备方法为：

按照质量份数，将各组分加入到混料机中，并加入占混合料15％质量的水，混合均匀后，自然堆放熟化25d，然后每隔8d进行翻堆，50d后送入到微波灭菌室内灭菌处理，得到所需土壤改良剂。

该土壤改良剂的使用方法为：按照亩施1500kg的用量，将土壤改良剂均匀散播在待改良的旱地沙质土壤表面，然后对田地进行翻耕，翻耕深度为15cm，翻耕之后再进行旋耕，旋耕深度为12cm，然后对土壤进行浇水，浇水后的田地自然熟化20d。

实施例2

一种旱地沙质土用土壤改良剂，按照质量份数，土壤改良剂的组分包括：稻壳炭30份，泥炭15份，煤炭腐殖酸20份，高岭土10份，疏松剂10份，高效保湿剂17份，营养补充剂5份，复合氨基酸1.3份。

其中，疏松剂为粉煤灰或滑石粉。

营养补充剂中包括常量元素肥料和微量元素肥料，常量元素肥料占比为90％，包括氮肥、磷肥、钾肥、钙肥、镁肥和硫肥；余量的微量元素肥料中含有硼、钼、锌、铜、锰、铁元素。

本发明提供的土壤改良剂的制备方法为：

按照质量份数，将各组分加入到混料机中，并加入占混合料18％质量的水，混合均匀后，自然堆放熟化30d，然后每隔10d进行翻堆，60d后送入到微波灭菌室内灭菌处理，得到所需土壤改良剂。

该土壤改良剂的使用方法为：按照亩施2500kg的用量，将土壤改良剂均匀散播在待改良的旱地沙质土壤表面，然后对田地进行翻耕，翻耕深度为20cm，翻耕之后再进行旋耕，旋耕深度为13cm，然后对土壤进行浇水，浇水后的田地自然熟化30d。

实施例3

一种旱地沙质土用土壤改良剂，按照质量份数，土壤改良剂的组分包括：稻壳炭28份，泥炭13份，煤炭腐殖酸18份，高岭土9份，疏松剂8份，高效保湿剂15份，营养补充剂3.5份，复合氨基酸1.2份。

其中，疏松剂为粉煤灰或滑石粉。

营养补充剂中包括常量元素肥料和微量元素肥料，常量元素肥料占比为90％，包括氮肥、磷肥、钾肥、钙肥、镁肥和硫肥；余量的微量元素肥料中含有硼、钼、锌、铜、锰、铁元素。

本发明提供的土壤改良剂的制备方法为：

按照质量份数，将各组分加入到混料机中，并加入占混合料17％质量的水，混合均匀后，自然堆放熟化27d，然后每隔9d进行翻堆，55d后送入到微波灭菌室内灭菌处理，得到所需土壤改良剂。

该土壤改良剂的使用方法为：按照亩施2000kg的用量，将土壤改良剂均匀散播在待改良的旱地沙质土壤表面，然后对田地进行翻耕，翻耕深度为17cm，翻耕之后再进行旋耕，旋耕深度为12cm，然后对土壤进行浇水，浇水后的田地自然熟化25d。

性能测试

按照本实施例中的土壤改良剂的用法用量对沙质土壤旱田进行改良，然后利用该试验田进行甜玉和花生种植实验；并以未进行土壤改良的沙质土壤旱地试验田作为对照组1，以耕地质量等级为一级的优质田作为对照组2，按照相同的方法进行种植，统计各试验田中的玉米和花生产量，计算得到平均亩产量，得到如下数据：

表1：各试验田的作物的亩产量

平均亩产量(kg)	对照组1	对照组2	实施例1	实施例2	实施例3
						玉米	375.8	605.4	542.8	537.6	546.2
花生	295.6	432.5	368.2	371.3	370.6

分析以上试验数据发现，未经改良的旱地沙质壤试验田中，玉米和花生产量仅分别为优质田产量的62.07％和68.34％，经过本实施例土壤改良剂的改良处理后，玉米和花生的亩产分别提升了大约44.43％和25.37％，增产增收效果明显，而且改良后的田地的生产能力已经接近优质田的生产能力，与优质田相比，产量差距仅在15％以内。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旱地沙质土用土壤改良剂，其特征在于：按照质量份数，所述土壤改良剂的组分包括：稻壳炭25-30份，泥炭10-15份，煤炭腐殖酸15-20份，高岭土26-30份，疏松剂7-10份，高效保湿剂12-17份，营养补充剂2-5份，复合氨基酸0.8-1.3份。

2.根据权利要求1所述的一种旱地沙质土用土壤改良剂，其特征在于：按照质量份数，所述土壤改良剂的组分包括：稻壳炭27-29份，泥炭12-14份，煤炭腐殖酸17-19份，高岭土27-29份，疏松剂8-9份，高效保湿剂14-16份，营养补充剂3-4份，复合氨基酸0.9-1.2份。

3.根据权利要求2所述的一种旱地沙质土用土壤改良剂，其特征在于：按照质量份数，所述土壤改良剂的组分包括：稻壳炭28份，泥炭13份，煤炭腐殖酸18份，高岭土28份，疏松剂8份，高效保湿剂15份，营养补充剂3.5份，复合氨基酸1.2份。

4.根据权利要求1所述的一种旱地沙质土用土壤改良剂，其特征在于：所述高效保湿剂的制备方法包括如下步骤：

（1）按照质量份数，将50份丙烯酸，6份甲基丙烯酸，40份35wt%的丙烯酸钠水溶液，0.05份磷酸三烯丙酯，0.04份聚乙二醇二缩水甘油醚和25份去离子水加入到反应釜中混合，并向反应釜内充入氮气气氛进行保护，保持反应釜内的温度为18-20℃，然后向反应釜滴加引发剂，使用的引发剂依次包括0.1份5wt%过硫酸铵溶液、0.15份5wt%的亚硫酸氢钠和0.2份5%的叔丁基过氧化氢溶液；聚合反应开始后停止搅拌，聚合反应完成后，将产物送入到80℃水浴老化池中，老化处理10-15min；然后将得到凝胶送入到双螺杆挤出机中挤出，并经过切割辊炼机细化，凝胶颗粒经过气流干燥机的热干燥处理后，得到所需聚丙烯酸树脂；

（2）将80份聚丙烯酸树脂，15份淀粉-丙烯酸接枝聚合物和8份皂化乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物加入到反应釜中混合，然后向反应釜内加入0.1份季戊四醇，0.3份丙二醇二缩水甘油醚，6份聚乙二醇、2份四甘醇和40份去离子水，以150-157℃的温度保温搅拌反应30-40min，得到吸水性凝胶状产物；

（3）按照质量份数比，将40份膨润土，15份纳米凹凸棒土，7份沸石分子筛和3份介孔二氧化硅加入到混料机中，搅拌混合均匀得到载体物质，然后将载体物质加入到5倍体积的0.8mol/L的氢氧化钾溶液中，以40-45℃的温度水浴加热并分散处理2-2.5h，然后将浆液过滤、洗涤、干燥、粉碎，完成吸附性载体的表面改性处理；

（4）将80份步骤（2）中的凝胶状产物，7份瓜尔胶粉末，1.4份二亚乙基三胺五乙酸螯合剂，1.3份邻苯二甲酸，0.5份醋酸钠，250份步骤（3）中的表面改性载体物质和600份去离子水加入到反应釜中，以80-90℃的温度，和650-800r/min的分散速度，高速分散处理并保温反应30-35min，然后将产物过滤后在热空气干燥机的丝网上铺开，以150-165℃的温度干燥处理2-3h，干燥后的产物用振动粉碎机破碎成100-150目的粉剂，得到所需的高效保湿剂。

5.根据权利要求4所述的一种旱地沙质土用土壤改良剂，其特征在于：所述步骤（1）中切割辊炼机细化处理后的凝胶颗粒的粒径为0.2-0.5mm。

6.根据权利要求4所述的一种旱地沙质土用土壤改良剂，其特征在于：所述步骤（3）中的膨润土选择通过离子交换技术插入有机阳离子覆盖剂制成有机膨润土。

7.根据权利要求1所述的一种旱地沙质土用土壤改良剂，其特征在于：所述疏松剂为粉煤灰或滑石粉。

8.根据权利要求1所述的一种旱地沙质土用土壤改良剂，其特征在于：所述营养补充剂中包括常量元素肥料和微量元素肥料，常量元素肥料占比为90%，包括氮肥、磷肥、钾肥、钙肥、镁肥和硫肥；余量的微量元素肥料中含有硼、钼、锌、铜、锰、铁元素。

9.根据权利要求1所述的一种旱地沙质土用土壤改良剂，其特征在于：所述土壤改良剂的制备方法为：按照质量份数，将各组分加入到混料机中，并加入占混合料15-18%质量的水，混合均匀后，自然堆放熟化25-30d，然后每隔8-10d进行翻堆，50-60d后送入到微波灭菌室内灭菌处理，得到所需土壤改良剂。

10.根据权利要求1所述的一种旱地沙质土用土壤改良剂，其特征在于：所述土壤改良剂的使用方法为：按照亩施1500-2500kg的用量，将土壤改良剂均匀散播在待改良的旱地沙质土壤表面，然后对田地进行翻耕，翻耕深度为15-20cm，翻耕之后再进行旋耕，旋耕深度为12-13cm，然后对土壤进行浇水，浇水后的田地自然熟化20-30d。