CN109134152A - 一种富集土壤肥力的改良剂及利用其进行园林土壤改良的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种富集土壤肥力的改良剂及利用其进行园林土壤改良的方法，包括一种富集土壤肥力的改良剂由以下重量份数的原料经粉碎、混匀而成：纳米零价铁与氧化铈复合材料1~5份，有机肥24~32份，粉煤灰10~16份，膨润土40~52份；将该改良剂改良过的园林土壤种植植物群落，不仅能富集土壤中氮磷钾等营养元素，有效增加土壤肥力，促进园林植物的生长，还可以有效利用土地，增加园林美观度，净化城市空气，符合国家建设生态文明城市的要求。

Description

一种富集土壤肥力的改良剂及利用其进行园林土壤改良的 方法
技术领域
本发明涉及一种富集土壤肥力的改良剂及利用其进行园林土壤改良的方法。
背景技术
目前城市园林绿化都是在基础建设完成之后进行，前期的工程建设对园林土壤造成不同形式不同程度的破坏，如大型机械及运输车辆对表土碾压造成土壤板结；不按照土壤原有发育层次的填埋沟坑破坏了土壤结构；堆放在预留的绿化带上的建筑砖块，碎石等进入土壤内，并且城市污水、汽车尾气等都会对环境造成污染，使得城市园林土壤遭到严重的破坏，导致城市土壤肥力严重降低；这些因素都严重影响园林植物的健康生长，施用土壤改良剂已成为改良园林土壤的必要手段。
目前世界各国已开发出许多土壤改良剂品种，松土剂、固沙剂、增肥剂、消毒剂、降酸碱剂、土壤改良剂、保水剂、土壤改良调节剂等统称为土壤改良剂，对修复退化土壤起到了重要作用。而将纳米技术应用到土壤改良方面的研究是目前该领域的一大创新，其不仅能富集土壤中氮磷钾等营养元素从而增加土壤肥力，因为纳米材料可以通过木质部、纤维管进入植物体内，改善土壤的物化性质和结构，从而达到稳定土壤的营养成分、减轻土壤风化的目的。同时设计园林植物群落，栽种各类苗木，合理利用土地，同时满足园林生态环境和植物性能等条件，促进人与自然和谐相处。
发明内容
本发明提供了一种土壤改良剂及利用其进行园林土壤改良的方法，通过施用该土壤改良剂可有效增强土壤肥力，促进园林植物群落健康生长，从而达到改善生态环境，美化城市的效果。
为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种富集土壤肥力的改良剂，由以下重量份数的原料经粉碎、混匀、过筛而成：纳米零价铁与氧化铈复合材料1~5份，有机肥24~32份，粉煤灰10~16份，膨润土40~52份；
所述纳米零价铁与氧化铈复合材料采用以下步骤制备：
向去离子水中加入硝酸铈、溴酸钾、L-天冬酰胺和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌1~3小时，再于140~160℃水热条件下反应22~26小时，冷却至室温后，固液分离，取固体用去离子水和无水乙醇交替离心清洗干净，于60~90℃真空干燥即得；去离子水中硝酸铈、溴酸钾、L-天冬酰胺以及十六烷基三甲基溴化铵的加入量分别为5~6.5 g/L、22~25 g/L、5.5~7 g/L、0.35~0.5 g/L；
将所述纳米氧化铈1~2 g加入100~200 mL浓度为0.02~0.08 mol/L的硫酸亚铁溶液，再加入聚乙烯吡咯烷酮0.5~1 g、壳聚糖0.5~1.5 g，搅拌并滴入80~120 mL浓度为0.3~0.6mol/L硼氢化钠溶液，混合15~30分钟后，以磁选法得到沉淀，用去离子水和无水乙醇交替离心清洗，即可得纳米零价铁与氧化铈复合材料。
所述有机肥由园林垃圾及动物粪便按照重量份数21~26∶3~6混合堆肥而成，所述园林垃圾为树叶、树枝、树皮及草中的两种以上，所述动物粪便为鸡粪、牛粪和猪粪中的一种或两种以上，且动物粪便的重量以干重计；
所述堆肥步骤如下：将园林垃圾及动物粪便经粉碎、混匀后，得到发酵原料；再加入酵素菌，搅拌混匀，然后于60~70℃密闭堆置7~10天，过滤取滤渣，烘干、粉碎、过筛，即得；其中，所述发酵原料中酵素菌与堆料干质量的质量比为 1∶80~120。
优选地，所述改良剂的粒径为300~400 μm。
优选地，所述富集土壤肥力的改良剂进行园林土壤改良的方法，包括以下步骤：
（1）对园林土壤施用氮磷钾基肥，翻耕混匀，平衡7~10天；其中，所述氮磷钾基肥中N、P2O5、K2O的摩尔比为1.8~2.2∶1.3~1.7∶1；氮磷钾基肥的施用量为0.4~0.5 g/kg，施用量单位中每kg土壤是以土层表面0~20厘米深的土壤重量计量的；
（2）在园林土壤表面施加改良剂，每隔3~5天翻耕1次，共翻耕5~7次，完成改良；其中，改良剂的施用量为30~60 g/kg，施加量单位中每kg土壤是以土层表面0~20厘米深的土壤重量计量的。
有益效果：
本发明所述改良剂中的有机肥采用经济环保的园林废弃物和动物粪便为原料一起发酵，既废物利用，节省成本，而且制备过程绿色环保，对土壤环境扰动小，改善土壤的物化性质和结构的优良特性，又利于土壤的生态恢复；改良剂中加入纳米零价铁与氧化铈复合材料，利用氧化铈将纳米零价铁固定下来，有效抗氧化、抗腐蚀，防止纳米零价铁团聚，提高其稳定性，并且增加吸附性，有利于吸收土壤中氮磷钾等营养元素，而且纳米材料可以通过木质部、纤维管将营养元素输送入植物体内，促进植物对养分的吸收转化。
利用该改良剂进行园林土壤改良的方法，可有效增强土壤肥力，促进园林植物群落健康生长，且使用方便、安全可靠、经济实用、适合大面积推广，从而达到改善生态环境，美化城市的效果。
附图说明
图1 实施例1中纳米零价铁与氧化铈复合材料扫描电子显微镜（SEM）表征；
图2 实施例1中富集土壤肥力的改良剂对土壤种植的植株生长状况的影响；
图3实施例2中富集土壤肥力的改良剂对土壤种植的植株生长状况的影响 ；
图4对比例1中营养型改良剂对土壤种植的植株生长状况的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，所描述实施例仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
下述实施例中酵素菌菌种购于保罗蒂姆汉（潍坊）生物科技有限公司；鸡粪购于正定县旭泽田有机肥厂；粉煤灰和膨润土购于淮南申舜商贸有限公司；其他涉及药品均为常规市售实验药品。
实施例1
一种富集土壤肥力的改良剂，由以下重量份数的原料经粉碎、混匀、过筛而成：纳米零价铁与氧化铈复合材料3.5份，有机肥28份，粉煤灰13份，膨润土46份；过筛后，所述改良剂的粒径为335 μm。
所述纳米零价铁与氧化铈复合材料采用以下步骤制备：
向去离子水中加入硝酸铈、溴酸钾、L-天冬酰胺和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌1~3小时，再于150℃水热条件下反应24小时，冷却至室温后，固液分离，取固体用去离子水和无水乙醇交替离心清洗干净，于80℃真空干燥即得；去离子水中硝酸铈、溴酸钾、L-天冬酰胺以及十六烷基三甲基溴化铵的加入量分别为6 g/L、23 g/L、6 g/L、0.4 g/L；
将所述纳米氧化铈1.5 g加入150 mL浓度为0.05 mol/L的硫酸亚铁溶液，再加入聚乙烯吡咯烷酮0.75 g、壳聚糖1 g，搅拌并滴入100 mL浓度为0.5 mol/L硼氢化钠溶液，混合20分钟后，以磁选法得到沉淀，用去离子水和无水乙醇交替离心清洗干净，即可得纳米零价铁与氧化铈复合材料。
对纳米零价铁与氧化铈复合材料进行扫描电镜表征，如图1所示，从图1中可看出所制得的纳米零价铁与氧化铈复合材料呈球状，直径为100~600 nm。
所述有机肥由园林垃圾及动物粪便按照重量份数24∶5混合堆肥而成，所述园林垃圾为树叶、树枝及草，所述动物粪便为鸡粪，且动物粪便的重量以干重计；
所述堆肥步骤如下：将园林垃圾及动物粪便经粉碎、混匀后，得到发酵原料；再加入酵素菌，搅拌混匀，然后于65℃密闭堆置9天，过滤取滤渣，烘干、粉碎、过筛，即得；其中，所述发酵原料中酵素菌与堆料干质量的质量比为 1∶100。
利用上述制备的改良剂进行园林土壤改良的方法，包括以下步骤：
（1）对园林土壤施用氮磷钾基肥，翻耕混匀，平衡8天；其中，所述氮磷钾基肥中N、P2O5、K2O的摩尔比为2∶1.5∶1；氮磷钾基肥的施用量为0.45 g/kg，施用量单位中每kg土壤是以土层表面0~20厘米深的土壤重量计量的；
（2）在园林土壤表面施加土壤改良剂，每隔4天翻耕1次，共翻耕6次，完成改良；其中，土壤改良剂的施用量为50 g/kg，施加量单位中每kg土壤是以土层表面0~20厘米深的土壤重量计量的。
以安阳市南乐县某园区为例，划定两块为实验用地，其中一块按照上述改良方法于2月底开始对土壤进行改良，记作实验组，另一块仅按照上述改良方法中的步骤（1）施用氮磷钾基肥（于3月中旬施肥），记作对照组。
两块实验用地均在4月份开始配置植物群落，其结构类型为高大乔木-观赏花树-常绿灌木-草本，其中乔木与乔木的种植距离控制为2.5 m，乔木与花树的种植距离控制为1.9 m，花树与花树的种植距离控制为1.4 m，花树与灌木的种植距离控制为0.8 m，且园林种植区地面铺满草坪，高大乔木包括榕树和银杏两种，观赏花树包括桂花树和樱花树两种，常绿灌木包括红叶小檗和金叶女贞和两种，草本包括麦冬和假俭草两种。植物群落生长期间，两块实验用地按照相同的培育方法正常灌溉。
在两块实验用地选取麦冬草作为研究对象，在撒下草籽后的第5，15，30，45，60，75天的下午六点钟，观察记录其植株生长状况，并绘制出表1和图2。从表1和图2中可明显看出在相同记录时间实验组的株高均比对照组的要高，证明本发明所述土壤改良剂及利用其进行园林土壤改良的方法有利于植物生长。
表1 富集土壤肥力的改良剂对土壤种植的植株生长状况的影响
实施例2
一种富集土壤肥力的改良剂，由以下重量份数的原料经粉碎、混匀、过筛而成：纳米零价铁与氧化铈复合材料3份，有机肥29份，粉煤灰14份，膨润土45份；过筛后，所述改良剂的粒径为350 μm。
所述纳米零价铁与氧化铈复合材料采用以下步骤制备：
向去离子水中加入硝酸铈、溴酸钾、L-天冬酰胺和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌1~3小时，再于140℃水热条件下反应25小时，冷却至室温后，固液分离，取固体用去离子水和无水乙醇交替离心清洗干净，于85℃真空干燥即得；去离子水中硝酸铈、溴酸钾、L-天冬酰胺以及十六烷基三甲基溴化铵的加入量分别为5.5 g/L、23.5 g/L、6.5 g/L、0.45 g/L；
将所述纳米氧化铈1.6 g加入180 mL浓度为0.04 mol/L的硫酸亚铁溶液，再加入聚乙烯吡咯烷酮0.8 g、壳聚糖1.2 g，搅拌并滴入110 mL浓度为0.45 mol/L硼氢化钠溶液，混合25分钟后，以磁选法得到沉淀，用去离子水和无水乙醇交替离心清洗干净，即可得纳米零价铁与氧化铈复合材料。
所述有机肥由园林垃圾及动物粪便按照重量份数25∶5混合堆肥而成，所述园林垃圾为树叶、树枝及草，所述动物粪便为鸡粪，且动物粪便的重量以干重计；
所述堆肥步骤如下：将园林垃圾及动物粪便经粉碎、混匀后，得到发酵原料；再加入酵素菌，搅拌混匀，然后于68℃密闭堆置10天，过滤取滤渣，烘干、粉碎、过筛，即得；其中，所述发酵原料中酵素菌与堆料干质量的质量比为 1∶110。
利用上述制备的改良剂进行园林土壤改良的方法，包括以下步骤：
（1）对园林土壤施用氮磷钾基肥，翻耕混匀，平衡9天；其中，所述氮磷钾基肥中N、P2O5、K2O的摩尔比为2.1∶1.6∶1；氮磷钾基肥的施用量为0.4 g/kg，施用量单位中每kg土壤是以土层表面0~20厘米深的土壤重量计量的；
（2）在园林土壤表面施加土壤改良剂，每隔5天翻耕1次，共翻耕5次，完成改良；其中，土壤改良剂的施用量为55 g/kg，施加量单位中每kg土壤是以土层表面0~20厘米深的土壤重量计量的。
在信阳市潢山县某园区为例，划定两块为实验用地，其中一块按照上述改良方法于2月底开始对土壤进行改良，记作实验组，另一块仅按照上述改良方法中的步骤（1）施用氮磷钾基肥（于3月中旬施肥），记作对照组。
两块实验用地均在4月份开始配置植物群落，其结构类型为高大乔木-观赏花树-常绿灌木-草本，其中乔木与乔木的种植距离控制在2.3 m范围内，乔木与花树的种植距离控制在1.8 m范围内，花树与花树的种植距离控制在1.3 m范围内，花树与灌木的种植距离控制在0.6 m范围内，且园林种植区地面铺满草坪，高大乔木选择银杏树，观赏花树包括樱花树和紫花文冠果树中两种，常绿灌木包括红叶小檗和矮紫杉中两种，草本包括天蓝绣球和结缕草两种。
在两块实验用地选取天蓝绣球作为研究对象，在撒下草籽后的第5，15，30，45，60，75天的下午六点钟，观察记录其植株生长状况，并绘制出表2和图3。从表2和图3中可明显看出在相同记录时间实验组的株高均比对照组的要高，证明本发明所述土壤改良剂及利用其进行园林土壤改良的方法有利于植物生长。
表2 富集土壤肥力的改良剂对土壤种植的植株生长状况的影响
对比例1
一种营养型土壤改良剂，由以下重量份数的原料经粉碎、混匀、过筛而成：有机肥28份，粉煤灰13份，膨润土46份；即与实施例1相比，原料中不添加纳米零价铁与氧化铈复合材料，其他原料均与实施例1相同；过筛后，所述改良剂的粒径为335 μm。
按照实施例1中的改良方法，同样以安阳市南乐县某园区的实验用地为例，在撒下草籽后的第5，15，30，45，60，75天的下午六点钟，观察记录其植株生长状况，并绘制出表3和图4。将表3和图4与实施例1的表1和图2进行对比可知，麦冬草在同样的种植生长环境下，土壤改良剂中不加纳米零价铁与氧化铈复合材料，麦冬草的植株长势和高度与实施例1中对照组不相上下，而对比实施例1中实验组的植株高度较低，说明一种富集土壤肥力的改良剂中加入的纳米零价铁与氧化铈复合材料对植株生长具有显著的促进作用，在该富集土壤肥力的改良剂配方中起着至关重要的作用。
表3 营养型改良剂对土壤种植的植株生长状况的影响
本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.一种富集土壤肥力的改良剂，其特征在于，由以下重量份数的原料经粉碎、混匀、过筛而成：纳米零价铁与氧化铈复合材料1~5份，有机肥24~32份，粉煤灰10~16份，膨润土40~52份；
其中，所述纳米零价铁与氧化铈复合材料采用以下步骤制备：
向去离子水中加入硝酸铈、溴酸钾、L-天冬酰胺和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌1~3小时，再于140~160℃水热条件下反应22~26小时，冷却至室温后，固液分离，取固体用去离子水和无水乙醇交替离心清洗干净，于60~90℃真空干燥，即得纳米氧化铈；去离子水中硝酸铈、溴酸钾、L-天冬酰胺以及十六烷基三甲基溴化铵的加入量分别为5~6.5 g/L、22~25 g/L、5.5~7 g/L、0.35~0.5 g/L；
将所述纳米氧化铈1~2 g加入100~200 mL浓度为0.02~0.08 mol/L的硫酸亚铁溶液，再加入聚乙烯吡咯烷酮0.5~1 g、壳聚糖0.5~1.5 g，搅拌并滴入80~120 mL浓度为0.3~0.6mol/L硼氢化钠溶液，混合15~30分钟后，以磁选法得到沉淀，用去离子水和无水乙醇交替离心清洗，即得纳米零价铁与氧化铈复合材料。
2.根据权利要求1所述的富集土壤肥力的改良剂，其特征在于：所述有机肥由园林垃圾及动物粪便按照重量份数21~26∶3~6混合堆肥而成，所述园林垃圾为树叶、树枝、树皮及草中的两种以上，所述动物粪便为鸡粪、牛粪和猪粪中的一种或两种以上，且动物粪便的重量以干重计；
所述堆肥步骤如下：将园林垃圾及动物粪便经粉碎、混匀后，得到发酵原料；再加入酵素菌，搅拌混匀，然后于60~70℃密闭堆置7~10天，过滤取滤渣，烘干、粉碎、过筛，即得；其中，所述发酵原料中酵素菌与发酵原料质量比为 1∶80~120。
3.根据权利要求1所述的富集土壤肥力的改良剂，其特征在于：所述改良剂的粒径为300~400 μm。
4.利用权利要求1所述富集土壤肥力的改良剂进行园林土壤改良的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对园林土壤施用氮磷钾基肥，翻耕混匀，平衡7~10天；
其中，所述氮磷钾基肥中N、P2O5、K2O的摩尔比为1.8~2.2∶1.3~1.7∶1；氮磷钾基肥的施用量为0.4~0.5 g/kg，施用量单位中每kg土壤是以土层表面0~20厘米深的土壤重量计量的；
在园林土壤表面施加改良剂，每隔3~5天翻耕1次，共翻耕5~7次，完成改良；
其中，改良剂的施用量为30~60 g/kg，施加量单位中每kg土壤是以土层表面0~20厘米深的土壤重量计量的。
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