CN109111323A - 一种抗板结有机土壤基质及其制备方法 - Google Patents

一种抗板结有机土壤基质及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗板结有机土壤基质及其制备方法，原料组分如下：家禽粪便、秸秆、锯末、草炭土、复合矿物质、细煤灰、沸石粉、土壤改良剂，具体步骤如下：1）将家禽粪便、秸秆、锯末、草炭土、复合矿物质混合后移至发酵罐中，加水至含水量为50‑60%，然后接入发酵菌进行发酵，将发酵料干燥后进行造粒，制得颗粒肥；2）将细煤灰、沸石粉、土壤改良剂，混合后加入1）中的颗粒肥，混合搅拌后即可制得。本发明制备的抗板结有机土壤基质，来源广泛，成本低廉，不仅可以促进植物生长，而且还可以显著改善土壤的板结现象，可以起到很好的保护土壤的作用。

Description

一种抗板结有机土壤基质及其制备方法
技术领域
本发明属于土壤基质技术领域，具体涉及一种抗板结有机土壤基质及其制备方法。
背景技术
土壤板结是指土壤表层因缺乏有机质，结构不良，在灌水或降雨等外因作用下结构破坏、土料分散，而干燥后受内聚力作用使土面变硬的现象。土壤板结会造成土壤的吸水、吸氧及营养物质的吸附能力降低，通透能力的下降使作物根系发育不良，影响农作物的生长发育。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种抗板结有机土壤基质及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗板结有机土壤基质，按重量份组分如下：家禽粪便20-30份、秸秆5-10份、锯末4-7份、草炭土5-8份、复合矿物质2-3份、细煤灰4-5份、沸石粉3-4份、土壤改良剂3-5份。
优选地，一种抗板结有机土壤基质，其中所述家禽粪便是由牛、羊、马、兔的粪便按照1:1:1:4的重量比组成的。
优选地，一种抗板结有机土壤基质，其中所述秸秆是由玉米秸秆、小麦秸秆、芝麻秸秆按照1:1:2的重量比组成的。
优选地，一种抗板结有机土壤基质，其中所述复合矿物质是由磷酸二氢铵、磷酸钙、磷酸镁、磷酸锌、硫酸锰、硼酸按照4:2:2:1:1:0.5的重量配比制备而成的.
优选地，一种抗板结有机土壤基质，其中土壤改良剂的制备方法如下：
1）取淀粉4-5份，加入3-4倍量的蒸馏水中，升温至60-70℃，搅拌后形成胶体溶液，然后再加入过硫酸铵3-4份，恒温反应1-2h，待反应结束后再加入卡拉胶10-15份，在转速为300-500r/min下搅拌20-30min，然后升温至80-85℃，恒温反应2-3h；
2）待反应结束后，再加入黄原胶5-6份、魔芋胶4-5份，在转速为200-300r/min下搅拌15-20min，然后降温至70-80℃，恒温反应50-80min，冷却至室温，加热至50-60℃，浓缩至水分含量为20-30%的浸膏，然后移至干燥器中，加热至80-90℃，干燥8-10h，制得改性卡拉胶；
3）取羧甲基纤维素3-5份，加入2-3倍量的蒸馏水中，搅拌溶解后形成透明溶液，然后升温至60-80℃，加入过硫酸钾2-3份，反应10-15min后将温度降至40-50℃，加入0.2-0.5mol/L的氢氧化钠调节pH为8-9，再加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺2-3份、蛭石粉3-4份和2）中的改性卡拉胶，升温至80-90℃，恒温反应3-4h，然后过滤后将固相产物用蒸馏水洗涤至中性，再移至烘箱中，加热至70-80℃，恒温干燥至恒重，粉碎后过50目筛，即可制得羧甲基纤维素接枝改性卡拉胶/蛭石粉复合物，即为土壤改良剂。
优选地，一种抗板结有机土壤基质的制备方法，具体步骤如下：
1）取家禽粪便20-30份，加入秸秆5-10份、锯末4-7份、草炭土5-8份、复合矿物质2-3份，混合后移至发酵罐中，加水至含水量为50-60%，然后接入发酵菌1-2份，密封后进行发酵，温度为30-40℃，发酵7-8d，将发酵料干燥后进行造粒，制得颗粒肥；
2）取细煤灰4-5份、沸石粉3-4份、土壤改良剂3-5份，混合后加入1）中的颗粒肥，混合搅拌后即可制得有机土壤基质。
优选地，一种抗板结有机土壤基质的制备方法，其中步骤1）中，所述干燥为自然风干，风干至含水量15-20%。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1.本发明制备的抗板结有机土壤基质，来源广泛，成本低廉，不仅可以促进植物生长，而且还可以显著改善土壤的板结现象，可以起到很好的保护土壤的作用；首先，选用的家禽粪便、秸秆、锯末和草炭土中富含植物纤维，能够改变土壤结构，使之疏松通气、保墒，提供养分，有利于植物的生长，复合矿物质则可以提供植物所需的微量元素，促进植物生长；其次，细煤灰的多孔结构具有吸附和净化的作用，可以改良土壤，提高土壤的疏松度，同时细煤灰中的硅、钙、铁等二价阳离子可以与土壤中的有机无机胶体快速形成土壤团粒结构，改善土壤板结现象，同时还可以促进作物根系的生长，沸石粉可以将各组分吸附至表面或孔隙中，提高各组分分布的均匀性；最后，土壤改良剂具有很好的保水性和凝胶性，可以与大量的水结合形成水凝胶，阻碍水分的蒸发，同时在微生物的降解作用下水分又会重新释放到土壤中，从而提高土壤水的稳定性，使得土壤分形维数减小，土壤黏粒和粉粒比例减少，砂粒比例增多，有利于土壤团粒结构的形成，同时还可以使土壤的入渗能力减弱，稳定入渗率减小，从而提高土壤的持水能力，减少水分的流失。
2.本发明制备的抗板结有机土壤基质，添加的土壤改良剂具有很强的保水性和凝胶性，首先，将淀粉溶解后加入过硫酸铵进行反应，可以促进过硫酸铵与淀粉成分中的蛋白质反应从而提高淀粉的粘接性，然后再加入卡拉胶进行反应，卡拉胶被粘接至淀粉的分子链中并将淀粉包裹住，形成淀粉为核，卡拉胶为壳的复合物，提高卡拉胶的粘合性；其次，加入的黄原胶和魔芋胶在氢键和范德华力的作用下，与卡拉胶相互交错形成网状结构，进一步提高卡拉胶的保水性和凝胶性；最后，在引发剂过硫酸钾和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺的作用下，羧甲基纤维素与改性卡拉胶发生交联接枝反应，形成羧甲基纤维素接枝改性卡拉胶，从而提高改性卡拉胶的降解性，蛭石粉则将羧甲基纤维素接枝改性卡拉胶吸附至表面形成羧甲基纤维素接枝改性卡拉胶/蛭石粉复合物，提高改性卡拉胶的比表面积，增强保水性。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种抗板结有机土壤基质，按重量份组分如下：家禽粪便20份、秸秆5份、锯末4份、草炭土5份、复合矿物质2份、细煤灰4份、沸石粉3份、土壤改良剂3份。
作为优选，其中所述家禽粪便是由牛、羊、马、兔的粪便按照1:1:1:4的重量比组成的。
作为优选，其中所述秸秆是由玉米秸秆、小麦秸秆、芝麻秸秆按照1:1:2的重量比组成的。
作为优选，其中所述复合矿物质是由磷酸二氢铵、磷酸钙、磷酸镁、磷酸锌、硫酸锰、硼酸按照4:2:2:1:1:0.5的重量配比制备而成的.
作为优选，其中土壤改良剂的制备方法如下：
1）取淀粉4份，加入3倍量的蒸馏水中，升温至60℃，搅拌后形成胶体溶液，然后再加入过硫酸铵3份，恒温反应2h，待反应结束后再加入卡拉胶10份，在转速为300r/min下搅拌30min，然后升温至80℃，恒温反应3h；
2）待反应结束后，再加入黄原胶5份、魔芋胶4份，在转速为200r/min下搅拌15min，然后降温至70℃，恒温反应80min，冷却至室温，加热至50℃，浓缩至水分含量为20%的浸膏，然后移至干燥器中，加热至80℃，干燥10h，制得改性卡拉胶；
3）取羧甲基纤维素3份，加入2倍量的蒸馏水中，搅拌溶解后形成透明溶液，然后升温至60℃，加入过硫酸钾2份，反应10min后将温度降至40℃，加入0.2mol/L的氢氧化钠调节pH为8，再加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺2份、蛭石粉3份和2）中的改性卡拉胶，升温至80℃，恒温反应4h，然后过滤后将固相产物用蒸馏水洗涤至中性，再移至烘箱中，加热至70℃，恒温干燥至恒重，粉碎后过50目筛，即可制得羧甲基纤维素接枝改性卡拉胶/蛭石粉复合物，即为土壤改良剂。
一种抗板结有机土壤基质的制备方法，具体步骤如下：
1）取家禽粪便20份，加入秸秆5份、锯末4份、草炭土5份、复合矿物质2份，混合后移至发酵罐中，加水至含水量为50%，然后接入发酵菌1份，密封后进行发酵，温度为30℃，发酵8d，将发酵料干燥后进行造粒，制得颗粒肥；
2）取细煤灰4份、沸石粉3份、土壤改良剂3份，混合后加入1）中的颗粒肥，混合搅拌后即可制得有机土壤基质。
作为优选，其中步骤1）中，所述干燥为自然风干，风干至含水量15%。
实施例2
一种抗板结有机土壤基质，按重量份组分如下：家禽粪便25份、秸秆7份、锯末5份、草炭土7份、复合矿物质2份、细煤灰4份、沸石粉3份、土壤改良剂4份。
作为优选，其中所述家禽粪便是由牛、羊、马、兔的粪便按照1:1:1:4的重量比组成的。
作为优选，其中所述秸秆是由玉米秸秆、小麦秸秆、芝麻秸秆按照1:1:2的重量比组成的。
作为优选，其中所述复合矿物质是由磷酸二氢铵、磷酸钙、磷酸镁、磷酸锌、硫酸锰、硼酸按照4:2:2:1:1:0.5的重量配比制备而成的.
作为优选，其中土壤改良剂的制备方法如下：
1）取淀粉4份，加入3倍量的蒸馏水中，升温至65℃，搅拌后形成胶体溶液，然后再加入过硫酸铵3份，恒温反应1.5h，待反应结束后再加入卡拉胶12份，在转速为400r/min下搅拌25min，然后升温至83℃，恒温反应2.5h；
2）待反应结束后，再加入黄原胶5份、魔芋胶4份，在转速为200r/min下搅拌17min，然后降温至75℃，恒温反应65min，冷却至室温，加热至55℃，浓缩至水分含量为25%的浸膏，然后移至干燥器中，加热至85℃，干燥9h，制得改性卡拉胶；
3）取羧甲基纤维素4份，加入2.5倍量的蒸馏水中，搅拌溶解后形成透明溶液，然后升温至70℃，加入过硫酸钾2份，反应12min后将温度降至45℃，加入0.3mol/L的氢氧化钠调节pH为8.5，再加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺2份、蛭石粉3份和2）中的改性卡拉胶，升温至85℃，恒温反应3.5h，然后过滤后将固相产物用蒸馏水洗涤至中性，再移至烘箱中，加热至75℃，恒温干燥至恒重，粉碎后过50目筛，即可制得羧甲基纤维素接枝改性卡拉胶/蛭石粉复合物，即为土壤改良剂。
一种抗板结有机土壤基质的制备方法，具体步骤如下：
1）取家禽粪便25份，加入秸秆7份、锯末5份、草炭土7份、复合矿物质2份，混合后移至发酵罐中，加水至含水量为50-60%，然后接入发酵菌1-2份，密封后进行发酵，温度为35℃，发酵7d，将发酵料干燥后进行造粒，制得颗粒肥；
2）取细煤灰4份、沸石粉3份、土壤改良剂4份，混合后加入1）中的颗粒肥，混合搅拌后即可制得有机土壤基质。
作为优选，其中步骤1）中，所述干燥为自然风干，风干至含水量17%。
实施例3
一种抗板结有机土壤基质，按重量份组分如下：家禽粪便30份、秸秆10份、锯末7份、草炭土8份、复合矿物质3份、细煤灰5份、沸石粉4份、土壤改良剂5份。
作为优选，其中所述家禽粪便是由牛、羊、马、兔的粪便按照1:1:1:4的重量比组成的。
作为优选，其中所述秸秆是由玉米秸秆、小麦秸秆、芝麻秸秆按照1:1:2的重量比组成的。
作为优选，其中所述复合矿物质是由磷酸二氢铵、磷酸钙、磷酸镁、磷酸锌、硫酸锰、硼酸按照4:2:2:1:1:0.5的重量配比制备而成的.
作为优选，其中土壤改良剂的制备方法如下：
1）取淀粉5份，加入4倍量的蒸馏水中，升温至70℃，搅拌后形成胶体溶液，然后再加入过硫酸铵4份，恒温反应1h，待反应结束后再加入卡拉胶15份，在转速为500r/min下搅拌20min，然后升温至85℃，恒温反应2h；
2）待反应结束后，再加入黄原胶6份、魔芋胶5份，在转速为300r/min下搅拌15min，然后降温至80℃，恒温反应50min，冷却至室温，加热至60℃，浓缩至水分含量为30%的浸膏，然后移至干燥器中，加热至90℃，干燥8h，制得改性卡拉胶；
3）取羧甲基纤维素5份，加入3倍量的蒸馏水中，搅拌溶解后形成透明溶液，然后升温至80℃，加入过硫酸钾3份，反应10min后将温度降至50℃，加入0.5mol/L的氢氧化钠调节pH为9，再加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺3份、蛭石粉4份和2）中的改性卡拉胶，升温至90℃，恒温反应3h，然后过滤后将固相产物用蒸馏水洗涤至中性，再移至烘箱中，加热至80℃，恒温干燥至恒重，粉碎后过50目筛，即可制得羧甲基纤维素接枝改性卡拉胶/蛭石粉复合物，即为土壤改良剂。
一种抗板结有机土壤基质的制备方法，具体步骤如下：
1）取家禽粪便30份，加入秸秆10份、锯末7份、草炭土8份、复合矿物质3份，混合后移至发酵罐中，加水至含水量为60%，然后接入发酵菌2份，密封后进行发酵，温度为40℃，发酵7d，将发酵料干燥后进行造粒，制得颗粒肥；
2）取细煤灰5份、沸石粉4份、土壤改良剂5份，混合后加入1）中的颗粒肥，混合搅拌后即可制得有机土壤基质。
作为优选，其中步骤1）中，所述干燥为自然风干，风干至含水量20%。
对比例1：去除土壤改良剂制备步骤1）中的过硫酸铵，其余与实施例1相同。
对比例2：去除土壤改良剂制备步骤2）中的黄原胶和魔芋胶，其余与实施例1相同。
对比例3：去除土壤改良剂制备步骤3）中的蛭石粉，其余与实施例1相同。
实验例：分别将实施例1和对比例1-3中的土壤基质施在板结土地上，每亩地使用量为100kg，检测土壤中团聚体分布情况，结果如表一所示：
表一
从表一可以看出，实施例1的土壤中水稳性团聚体含量最高，相比将试验前提升81%，由此可见，本发明提供的土壤基质，可以有效的改善土壤的板结现象，可以起到很好的保护土壤的作用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种抗板结有机土壤基质，其特征在于，按重量份组分如下：家禽粪便20-30份、秸秆5-10份、锯末4-7份、草炭土5-8份、复合矿物质2-3份、细煤灰4-5份、沸石粉3-4份、土壤改良剂3-5份。
2.如权利要求1所述的一种抗板结有机土壤基质，其特征在于，所述家禽粪便是由牛、羊、马、兔的粪便按照1:1:1:4的重量比组成的。
3.如权利要求1所述的一种抗板结有机土壤基质，其特征在于，所述秸秆是由玉米秸秆、小麦秸秆、芝麻秸秆按照1:1:2的重量比组成的。
4.如权利要求1所述的一种抗板结有机土壤基质，其特征在于，所述复合矿物质是由磷酸二氢铵、磷酸钙、磷酸镁、磷酸锌、硫酸锰、硼酸按照4:2:2:1:1:0.5的重量配比制备而成的。
5.如权利要求1所述的一种抗板结有机土壤基质，其特征在于，土壤改良剂的制备方法如下：
1）取淀粉4-5份，加入3-4倍量的蒸馏水中，升温至60-70℃，搅拌后形成胶体溶液，然后再加入过硫酸铵3-4份，恒温反应1-2h，待反应结束后再加入卡拉胶10-15份，在转速为300-500r/min下搅拌20-30min，然后升温至80-85℃，恒温反应2-3h；
2）待反应结束后，再加入黄原胶5-6份、魔芋胶4-5份，在转速为200-300r/min下搅拌15-20min，然后降温至70-80℃，恒温反应50-80min，冷却至室温，加热至50-60℃，浓缩至水分含量为20-30%的浸膏，然后移至干燥器中，加热至80-90℃，干燥8-10h，制得改性卡拉胶；
3）取羧甲基纤维素3-5份，加入2-3倍量的蒸馏水中，搅拌溶解后形成透明溶液，然后升温至60-80℃，加入过硫酸钾2-3份，反应10-15min后将温度降至40-50℃，加入0.2-0.5mol/L的氢氧化钠调节pH为8-9，再加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺2-3份、蛭石粉3-4份和2）中的改性卡拉胶，升温至80-90℃，恒温反应3-4h，然后过滤后将固相产物用蒸馏水洗涤至中性，再移至烘箱中，加热至70-80℃，恒温干燥至恒重，粉碎后过50目筛，即可制得羧甲基纤维素接枝改性卡拉胶/蛭石粉复合物，即为土壤改良剂。
6.一种如权利要求1所述的抗板结有机土壤基质的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）取家禽粪便20-30份，加入秸秆5-10份、锯末4-7份、草炭土5-8份、复合矿物质2-3份，混合后移至发酵罐中，加水至含水量为50-60%，然后接入发酵菌1-2份，密封后进行发酵，温度为30-40℃，发酵7-8d，将发酵料干燥后进行造粒，制得颗粒肥；
2）取细煤灰4-5份、沸石粉3-4份、土壤改良剂3-5份，混合后加入1）中的颗粒肥，混合搅拌后即可制得有机土壤基质。
7.如权利要求6所述的一种抗板结有机土壤基质的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述干燥为自然风干，风干至含水量15-20%。
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