CN109054857A - 一种生物复合型土壤改良剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,属于土壤改良剂技术领域。用花生壳和玉米芯经过炭化之后得到的多孔隙的生物质炭作为基体,充分吸收发酵液后再用老丝瓜、叶子和淀粉混合包覆,得到生物复合型土壤改良剂;施入土壤后吸收水分,疏松土壤,表层淀粉以及纤维开始被降解,并使得土壤改良剂表面产生微孔,内部养分开始从生物质炭上释放到土壤中,最后的生物质炭由于多孔隙的特点能够起到保持土壤水分的作用,也能够为土壤提供养分;本发明所制备的生物复合型土壤改良剂原材料来源广、成本低廉,能够为土壤提供长时间的养分供给,保持土壤水分,改善土壤微生物群落,提高土壤的透气性防止土壤板结,能大大提高作物产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种土壤改良剂的制备方法,属于土壤改良剂技术领域。
背景技术
土壤是陆生植物生长的载体,植物生长所需的大部分营养元素是从土壤中获得的,植物生长的好坏直接由土壤的特性决定。而土壤特性包括土壤结构、土壤含水量、土壤温度、土壤酶的活性、土壤微生物数量、土壤通气状况、土壤溶液浓度、土壤氢离子浓度。土壤改良剂的类型不同,对土壤的作用机制也有所不同,但都是通过有效改善土壤物理结构,降低土壤容重,增加土壤含水量,改变土壤化学性质,加强土壤微生物活动,提高酶的活性,增加土壤微量元素含量,调节土壤水、肥、气、热状况中的某些部分或全部,最终达到提高土壤肥力的目的。土壤改良剂是一种连续多孔构造的人工团粒结构体,它具有以下特点:改良土壤理化性质;增加土壤通透性和保水保肥性能;吸附性强,具有很强的吸附水、气能力,可作各种复合肥料、化学肥料成分的保持剂,又可作防止化学肥料结块的分散剂;具有各种多元框架构造,阳离子交换能力强;改良土壤周期短。
土壤改良剂改土效果非常明显,作用也非常多,但还存在以下主要问题:成本高,虽然不同单位研发的产品很多,但由于成本高,使得其推广应用一直受到限制;缺乏正确的宣传和技术培训,很多农民不了解,更不知道如何使用,技术开发部门和主管农业部门缺乏及时沟通和配合,缺乏必要地宣传和科技培训;缺乏科学评判标准,我国土壤类型繁多,缺乏广适性和专一性的土壤改良剂产品,而且土壤改良剂产品种类很多,在有机质含量、改土效果、保水性能、持效性能等方面缺乏科学统一的衡量标准和测试手段;缺乏长期的定位试验跟踪和数据验证,许多土壤改良产品的研究结果是1~3a的试验,没有长期对土壤环境和农产品质与量变化进行研究,使用者对该产品信心不足;同时,土壤改良剂对环境、土壤和农产品的副作用还有待于深化研究,特别是利用城市废弃物和污水污泥为原料的产品,更应加强对土壤环境和产品质量影响的监测;作用机制不清楚,缺乏不同土壤改良剂增产、增效、改土机制的研究;产品研发材料单一,而且因工艺技术问题导致产品质量、效果、性能不稳定,原料多集中于天然和人工合成物质,对生活垃圾、生物质废弃物的开发利用少,造成大量廉价的土壤改良原材料废置,并污染土壤和水体等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对目前土壤改良剂成本高、功能单一的问题,提出了一种土壤改良剂的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
(1)取玉米秸秆,通过剥皮机进行茎叶分离,得到玉米茎和玉米叶,将玉米茎放入发酵池进行发酵,得到发酵液,取晒干后的老丝瓜和晒干后的玉米叶粉碎后得到丝瓜屑和玉米叶屑;
(2)取花生壳和玉米芯粉碎后填充到瓷坩埚内,加盖密封后置于马弗炉内,200℃条件灼烧2h,实现预炭化;
(3)然后升温至600℃热解炭化,3h后停止加热直到温度降低至60℃时出料,得到炭化基质;
(4)取炭化基质和发酵液混合搅拌4h,得到混合液,将混合液过滤,滤去滤液,将滤渣60℃干燥8h得到发酵基质;
(5)取氢化钾、己内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯甲醇,50℃条件下反应48h,再加入0.01mol/L盐酸终止反应,加入正己烷产生沉淀,将沉淀物真空干燥24h,得到可降解交联剂;
(6)取淀粉、丝瓜屑、玉米叶屑、去离子水、过硫酸钾和无水氯化钙,搅拌1h后得到浆糊液;
(7)取聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、苯乙烯、可降解交联剂、甲苯、失水山梨糖醇脂肪酸酯,搅拌后得到基液;
(8)取基液和浆糊液搅拌30min后得到混合浆液;
(9)取混合浆液、微生物菌剂和发酵基质混合搅拌,干燥后得到生物复合型土壤改良剂。
步骤(1)所述晒干后的老丝瓜和晒干后的玉米叶的质量比为2:3。
步骤(2)所述花生壳和玉米芯的质量比为5:2。
步骤(3)所述升温速率为10℃/min。
步骤(4)所述炭化基质和发酵液的质量比为1:10。
步骤(5)所述氢化钾、己内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯甲醇和正己烷的质量比为1:11:7:1:1:4。
步骤(6)所述淀粉、丝瓜屑、玉米叶屑、去离子水、过硫酸钾和无水氯化钙的质量比为30:10:20:60:2:1。
步骤(7)所述聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、苯乙烯、可降解交联剂、甲苯、失水山梨糖醇脂肪酸酯的质量比为1:40:20:5:6。
步骤(8)所述基液和浆糊液的质量比为1:2。
步骤(9)所述混合浆液和发酵基质的质量比为20:1:20。
本发明与其他方法相比,有益技术效果是:
(1)作物秸秆经过发酵后能够得到高营养的发酵液,花生壳和玉米芯经过炭化之后能够得到多孔隙的生物质炭,能够充分吸收发酵液的营养成分并为微生物提供充分的生活空间,老丝瓜和叶子具有丰富的纤维,和淀粉混合后能够对生物质炭进行包覆,防止土壤改良剂结构破碎导致生效过快,引起作物烧苗,达到缓释的效果;
(2)施入土壤后土壤改良剂吸收水分开始膨胀,疏松土壤,表层淀粉以及纤维开始被降解,为土壤提供养分,并使得土壤改良剂表面产生微孔,将内部的微生物逐渐释放,改善土壤微生物群,土壤改良剂进一步得到分解,内部养分开始从生物质炭上释放到土壤中,为作物提供养分,最后的生物质炭由于多孔隙的特点能够起到保持土壤水分的作用,同时本身具有多种营养元素,也能够为土壤提供养分;
(3)本发明所制备的生物复合型土壤改良剂原材料来源广、成本低廉,能够为土壤提供长时间的养分供给,保持土壤水分,改善土壤微生物群落,提高土壤的透气性防止土壤板结,能大大提高作物产量。
具体实施方式
取1000g玉米秸秆,通过剥皮机进行茎叶分离,得到玉米茎和玉米叶,将玉米茎放入发酵池进行发酵,得到发酵液,取20~40g晒干后的老丝瓜和30~60g晒干后的玉米叶粉碎后得到丝瓜屑和玉米叶屑;取100~200g花生壳和40~80g玉米芯粉碎后填充到瓷坩埚内,加盖密封后置于马弗炉内,200℃条件灼烧2h,实现预炭化;然后以10℃/min的升温速率升温至600℃热解炭化,3h后停止加热直到温度降低至60℃时出料,得到炭化基质;取100~200g炭化基质和1000~2000g发酵液混合搅拌4h,得到混合液,将混合液过滤,滤去滤液,将滤渣60℃干燥8h得到发酵基质;取1~2g氢化钾、11~22g己内酯、7~14g甲基丙烯酸缩水甘油酯和1~2g苯甲醇,50℃条件下反应48h,再加入1~2g0.01mol/L盐酸终止反应,加入4~8g正己烷产生沉淀,将沉淀物真空干燥24h,得到可降解交联剂;取30~60g淀粉、10~20g丝瓜屑、20~40g玉米叶屑、60~120g去离子水、2~4g过硫酸钾和1~2g无水氯化钙,搅拌1h后得到浆糊液;取1~2g聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、40~80g苯乙烯、20~40g可降解交联剂、5~10g甲苯、6~12g失水山梨糖醇脂肪酸酯,搅拌后得到基液;取50~100g基液和100~200g浆糊液搅拌30min后得到混合浆液;取100~200g混合浆液、5~10g微生物菌剂和100~200g发酵基质混合搅拌,干燥后得到生物复合型土壤改良剂。
取1000g玉米秸秆,通过剥皮机进行茎叶分离,得到玉米茎和玉米叶,将玉米茎放入发酵池进行发酵,得到发酵液,取20g晒干后的老丝瓜和30g晒干后的玉米叶粉碎后得到丝瓜屑和玉米叶屑;取100g花生壳和40g玉米芯粉碎后填充到瓷坩埚内,加盖密封后置于马弗炉内,200℃条件灼烧2h,实现预炭化;然后以10℃/min的升温速率升温至600℃热解炭化,3h后停止加热直到温度降低至60℃时出料,得到炭化基质;取100g炭化基质和1000g发酵液混合搅拌4h,得到混合液,将混合液过滤,滤去滤液,将滤渣60℃干燥8h得到发酵基质;取1g氢化钾、11g己内酯、7g甲基丙烯酸缩水甘油酯和1g苯甲醇,50℃条件下反应48h,再加入1g0.01mol/L盐酸终止反应,加入4g正己烷产生沉淀,将沉淀物真空干燥24h,得到可降解交联剂;取30g淀粉、10g丝瓜屑、20g玉米叶屑、60g去离子水、2g过硫酸钾和1g无水氯化钙,搅拌1h后得到浆糊液;取1g聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、40g苯乙烯、20g可降解交联剂、5g甲苯、6g失水山梨糖醇脂肪酸酯,搅拌后得到基液;取50g基液和100g浆糊液搅拌30min后得到混合浆液;取100g混合浆液、5g微生物菌剂和100g发酵基质混合搅拌,干燥后得到生物复合型土壤改良剂。
取1000g玉米秸秆,通过剥皮机进行茎叶分离,得到玉米茎和玉米叶,将玉米茎放入发酵池进行发酵,得到发酵液,取30g晒干后的老丝瓜和45g晒干后的玉米叶粉碎后得到丝瓜屑和玉米叶屑;取150g花生壳和60g玉米芯粉碎后填充到瓷坩埚内,加盖密封后置于马弗炉内,200℃条件灼烧2h,实现预炭化;然后以10℃/min的升温速率升温至600℃热解炭化,3h后停止加热直到温度降低至60℃时出料,得到炭化基质;取150g炭化基质和1500g发酵液混合搅拌4h,得到混合液,将混合液过滤,滤去滤液,将滤渣60℃干燥8h得到发酵基质;取1.5g氢化钾、15g己内酯、10g甲基丙烯酸缩水甘油酯和1.5g苯甲醇,50℃条件下反应48h,再加入1.5g0.01mol/L盐酸终止反应,加入6g正己烷产生沉淀,将沉淀物真空干燥24h,得到可降解交联剂;取45g淀粉、15g丝瓜屑、30g玉米叶屑、80g去离子水、3g过硫酸钾和1.5g无水氯化钙,搅拌1h后得到浆糊液;取1.5g聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、60g苯乙烯、30g可降解交联剂、7g甲苯、8g失水山梨糖醇脂肪酸酯,搅拌后得到基液;取125g基液和150g浆糊液搅拌30min后得到混合浆液;取150g混合浆液、7g微生物菌剂和150g发酵基质混合搅拌,干燥后得到生物复合型土壤改良剂。
取1000g玉米秸秆,通过剥皮机进行茎叶分离,得到玉米茎和玉米叶,将玉米茎放入发酵池进行发酵,得到发酵液,取40g晒干后的老丝瓜和60g晒干后的玉米叶粉碎后得到丝瓜屑和玉米叶屑;取200g花生壳和80g玉米芯粉碎后填充到瓷坩埚内,加盖密封后置于马弗炉内,200℃条件灼烧2h,实现预炭化;然后以10℃/min的升温速率升温至600℃热解炭化,3h后停止加热直到温度降低至60℃时出料,得到炭化基质;取200g炭化基质和2000g发酵液混合搅拌4h,得到混合液,将混合液过滤,滤去滤液,将滤渣60℃干燥8h得到发酵基质;取2g氢化钾、22g己内酯、14g甲基丙烯酸缩水甘油酯和2g苯甲醇,50℃条件下反应48h,再加入2g0.01mol/L盐酸终止反应,加入8g正己烷产生沉淀,将沉淀物真空干燥24h,得到可降解交联剂;取60g淀粉、20g丝瓜屑、40g玉米叶屑、120g去离子水、4g过硫酸钾和2g无水氯化钙,搅拌1h后得到浆糊液;取2g聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、80g苯乙烯、40g可降解交联剂、10g甲苯、12g失水山梨糖醇脂肪酸酯,搅拌后得到基液;取100g基液和200g浆糊液搅拌30min后得到混合浆液;取200g混合浆液、10g微生物菌剂和200g发酵基质混合搅拌,干燥后得到生物复合型土壤改良剂。
取本发明制备的生物复合型土壤改良剂及传统土壤改良剂进行检测,具体检测结果如下表表1:
(1)检测方法:将一块水稻田划分为五块区域,命名为A、B、C、D、E区,在A、B、C区内分别均匀施入等量的实例1、实例2、实例3,在D区内施入同量的传统土壤改良剂作为对照例,E区保持不变;比较各个区域作物产量与土壤营养成分;
表1
检测项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对照例 |
作物增产率(%) | 18.7 | 16.5 | 17.4 | 10.3 |
有机质(%) | 2.51 | 2.56 | 2.61 | 2.34 |
碱解氮(mg/kg) | 82 | 84 | 86 | 68 |
有效磷(mg/kg) | 24 | 26 | 25 | 15 |
有效钾(mg/kg) | 75 | 68 | 76 | 61 |
由表1可知本发明制备的土壤改良剂,能够有效增加土壤中营养成分,提高作物产量,具有广阔的市场价值和应用前景。
Claims (10)
1.一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,其特征在于,具体制作步骤为:
(1)取玉米秸秆,通过剥皮机进行茎叶分离,得到玉米茎和玉米叶,将玉米茎放入发酵池进行发酵,得到发酵液,取晒干后的老丝瓜和晒干后的玉米叶粉碎后得到丝瓜屑和玉米叶屑;
(2)取花生壳和玉米芯粉碎后填充到瓷坩埚内,加盖密封后置于马弗炉内,200℃条件灼烧2h,实现预炭化;
(3)然后升温至600℃热解炭化,3h后停止加热直到温度降低至60℃时出料,得到炭化基质;
(4)取炭化基质和发酵液混合搅拌4h,得到混合液,将混合液过滤,滤去滤液,将滤渣60℃干燥8h得到发酵基质;
(5)取氢化钾、己内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和苯甲醇,50℃条件下反应48h,再加入0.01mol/L盐酸终止反应,加入正己烷产生沉淀,将沉淀物真空干燥24h,得到可降解交联剂;
(6)取淀粉、丝瓜屑、玉米叶屑、去离子水、过硫酸钾和无水氯化钙,搅拌1h后得到浆糊液;
(7)取聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、苯乙烯、可降解交联剂、甲苯、失水山梨糖醇脂肪酸酯,搅拌后得到基液;
(8)取基液和浆糊液搅拌30min后得到混合浆液;
(9)取混合浆液、微生物菌剂和发酵基质混合搅拌,干燥后得到生物复合型土壤改良剂。
2.如权利要求1所述的一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述晒干后的老丝瓜和晒干后的玉米叶的质量比为2:3。
3.如权利要求1所述的一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述花生壳和玉米芯的质量比为5:2。
4.如权利要求1所述的一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述升温速率为10℃/min。
5.如权利要求1所述的一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述炭化基质和发酵液的质量比为1:10。
6.如权利要求1所述的一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,其特征在于,步骤(5)所述氢化钾、己内酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯甲醇和正己烷的质量比为1:11:7:1:1:4。
7.如权利要求1所述的一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,其特征在于,步骤(6)所述淀粉、丝瓜屑、玉米叶屑、去离子水、过硫酸钾和无水氯化钙的质量比为30:10:20:60:2:1。
8.如权利要求1所述的一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,其特征在于,步骤(7)所述聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、苯乙烯、可降解交联剂、甲苯、失水山梨糖醇脂肪酸酯的质量比为1:40:20:5:6。
9.如权利要求1所述的一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,其特征在于,步骤(8)所述基液和浆糊液的质量比为1:2。
10.如权利要求1所述的一种生物复合型土壤改良剂的制备方法,其特征在于,步骤(9)所述混合浆液、微生物菌剂和发酵基质的质量比为20:1:20。
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CN110743494A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-02-04 | 竹溪县环境监测站 | 一种玉米芯改性活性炭土壤重金属吸附材料及其制备方法 |
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- 2018-09-17 CN CN201811079264.5A patent/CN109054857A/zh active Pending
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