CN109608158B - 一种抗干旱土壤改良剂及其制备方法和施用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于土壤改良剂技术领域，公开了一种抗干旱土壤改良剂及其制备方法和施用方法。本发明以矿山泥、粘土和长石为主要原料，辅以造孔剂，经球磨混料、造粒成型、干燥烧成等工艺，制备得到的抗干旱土壤改良剂具有孔隙率高、抗干旱性能优良、使用寿命长、强度高、粒径易控等特点。本发明的抗干旱土壤改良剂经过筛分分级，与各种土壤、沙直接混合即可，能够有效提高土壤、沙的抗干旱性，促进土壤改良与植物生长。

Description

一种抗干旱土壤改良剂及其制备方法和施用方法
技术领域
本发明涉及土壤改良剂技术领域，具体涉及一种抗干旱土壤改良剂及其制备方法和施用方法。
背景技术
我国大部分土地都属于干旱区或半干旱区，这些地区不仅降雨量少，而且气候干燥，水分蒸发速度快。严重干旱缺水的地方，植被很难成活，荒漠化日趋严重，严重影响了我国农、牧、林业的发展和生态平衡。即使在科技发达的今天，其造成的灾难性后果仍然比比皆是，对人类的生存、生活环境造成了极大的威胁。关于抗干旱，如专利“一种抗干旱作物生长装置”(CN204518646U)、“一种抗干旱花盆”(CN207869798U)、“智能均衡式供水植物抗干旱集雨器”(CN206866262U)等提供的抗干旱装置，虽然能在一定程度上起到抗干旱的作用，但需要外加各种装置、草坪和高分子保水剂等，不仅维护复杂、成本高，而且材料本身耐候性差、寿命短，需要定期更换等，很难适用于宽广而交通运输不便的成片田土、沙地和沙漠。而专利“一种抗低温抗干旱种子处理剂及其制备方法”(CN105557711)、“一种提高水稻抗干旱、盐害胁迫能力的内生烟曲霉及其应用”(CN105219651)等提供的土壤改良剂，只能对种子和水稻(植物)在生长过程中给予一定的保护，并未对土、田、沙地、沙漠进行直接抗干旱改良，并且涉及的种子和植物很受限，其应用范围受到极大限制。此外，专利“一种抗干旱促生长的土壤改良剂及其制备方法和使用方法”(CN105541468)、“一种通过改性褪黑素提高生菜抗干旱延缓叶片衰老的高效肥料及其制备方法”(CN105985202)，提供的土壤改良剂主要是以高分子吸水材料和有机物为主，一方面耐候性差，另一方面与土壤相容性差，并且由于比重轻，很难固定于土壤中(容易漂浮于水面或在旱地表面容易被风吹跑)，其抗干旱时效短，且严重影响土、田、沙地、沙漠的美观。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种抗干旱土壤改良剂及其制备方法和施用方法，该抗干旱土壤改良剂具有寿命长、工艺简单、成本低、孔隙率高、保水性和抗干旱性强，可直接应用于土、田、沙地、沙漠。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种抗干旱土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将土壤改良剂原料在球磨机中进行球磨混料，其中，所述土壤改良剂原料包括矿山泥、粘土、长石和造孔剂；
(2)在步骤(1)得到的混合粉体中加入水，进行造粒成型；
(3)将步骤(2)得到的颗粒干燥后进行烧成，得到所述抗干旱土壤改良剂。
本发明优选矿山泥、粘土、长石作为主要原料，添加造孔剂，制备得到含有大量毛细孔的土壤改良剂。本发明的土壤改良剂寿命长、工艺简单、成本低，且具有较高的孔隙率、力学强度以及良好的吸水保水性能，可与土壤直接混合使用，无需借助于其他任何装置和基质。
作为本发明所述抗干旱土壤改良剂的制备方法的优选实施方式，所述土壤改良剂原料中矿山泥、粘土和长石的质量百分比之和为55％～99％。
作为本发明所述抗干旱土壤改良剂的制备方法的优选实施方式，所述土壤改良剂原料中矿山泥的质量百分比为22％～54％，粘土的质量百分比为15％～30％，长石的质量百分比为10％～15％。
本发明中的土壤改良剂在实际应用中用量较大，因此，选择各原料组分时需要综合考虑土壤改良剂成本与性能。本发明采用长石作为助熔剂，在降低烧成温度的同时少量添加以降低成本；粘土的价格较贵，且粘土的用量过大容易导致制备得到的土壤改良剂孔隙率降低，影响其吸水保水性能；矿山泥作为一种低品位泥，价格低廉，但用量过大会导致生坯难以成型，烧成后强度较低容易掉粉，且孔隙率较低。本发明通过综合考虑上述因素，优选矿山泥的质量百分比为22％～54％，粘土的质量百分比为15％～30％，长石的质量百分比为10％～15％。
作为本发明所述抗干旱土壤改良剂的制备方法的优选实施方式，所述土壤改良剂原料中矿山泥的质量百分比为22％～54％，粘土的质量百分比为15％～30％，长石的质量百分比为10％～15％，造孔剂的质量百分比为1％～45％。
作为本发明所述抗干旱土壤改良剂的制备方法的优选实施方式，所述长石为钠长石、钾长石中的至少一种。
作为本发明所述抗干旱土壤改良剂的制备方法的优选实施方式，所述造孔剂包括SiC、碳粉、麦秸秆末、木质纤维素中至少一种，所述土壤改良剂原料中造孔剂的质量百分比为1％～45％。
本发明优选SiC、碳粉、麦秸秆末、木质纤维素作为造孔剂，烧成后在土壤改良剂中形成大量毛细孔，进一步提高其孔隙率，有利于改善土壤改良剂的吸水保水性能。
作为本发明所述抗干旱土壤改良剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，球磨混料的时间为10～120min。
作为本发明所述抗干旱土壤改良剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，所加入的水与土壤改良剂原料的质量比为4～20:100。
作为本发明所述抗干旱土壤改良剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，干燥的温度为30～160℃，干燥的时间为10～180min；烧成的温度为900～1200℃，在该温度的保温的时间为3～240min。
本发明还提供了根据上述方法制备得到的抗干旱土壤改良剂。本发明制备的土壤改良剂含有大量毛细孔，孔隙率可达56.05％～79.6％，强度达到4.16～8.32MPa，与土壤直接混合使用，能够显著提升土壤的保水率，具有良好的抗干旱性能。
本发明还提供了一种抗干旱土壤改良剂的施用方法，根据土、田、沙地、沙漠类型的需求，将抗干旱土壤改良剂颗粒筛分成所需粒径范围的颗粒级配后，按1:9～6:4的质量比与土壤直接混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的抗干旱土壤改良剂颗粒为无机物，与土壤相容性好，可与土壤直接混合使用，无需借助于其他任何装置和基质，且不影响土、田、沙地和沙漠原有功能和美观。
(2)本发明的抗干旱土壤改良剂颗粒耐候性好、强度高、寿命长。
(3)本发明的抗干旱土壤改良剂颗粒的粒径大小可控，可筛分成不同粒径范围的颗粒级配，以满足不同土、田、沙地、沙漠类型的需求，应用范围广。
(4)本发明的抗干旱土壤改良剂颗粒含有大量的毛细管孔，孔隙率高，保水性能优良；在使用过程中，无需与其他吸水剂、保水剂和装置搭配即具有优异的抗干旱性能。
附图说明
图1为实施例1的抗干旱土壤改良剂的制备流程图；
图2为实施例1制备的抗干旱土壤改良剂颗粒的SEM图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
以下实施例选用的碳化硅、木质纤维素的粒径不大于100μm，选用的麦秸秆粉和碳粉选用200目以上的粒径。
实施例1
如图1所示，本实施例所述抗干旱土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份数计，称取矿山泥45份、粘土15份、钾长石10份、碳粉20份和麦秸秆末10份在球磨机中进行球磨混料60min；
(2)将步骤(2)得到的混料粉体加水12份，在对辊造粒机中造粒成型；
(3)将步骤(3)得到的颗粒在110℃条件下干燥80min后，在1060℃条件下烧成120min，制得抗干旱土壤改良剂。
经过测试，本实施例制备的土壤改良剂的抗压强度为8.32MPa，孔隙率为60.17％。
本实施例制备的土壤改良剂的SEM图如图2所示。由图2可知，该土壤改良剂含有大量的毛细管孔，有助于提高其吸水保水性能。
将本实施例制备得到的抗干旱土壤改良剂颗粒，筛分出0.5～1mm、1～2mm两个粒径范围的颗粒，并以6:4的质量比混匀后，把该级配的抗干旱土壤改良剂颗粒与砂壤土以4:6的比例混合进行土壤改良。
在温度22℃，湿度40％条件下，未掺入抗干旱土壤改良剂的砂壤土饱和含水率为58.93％，掺入抗干旱土壤改良剂的砂壤土饱和含水率为120.72％；72h后未掺入抗干旱土壤改良剂的砂壤土含水率为28.66％，而掺入抗干旱土壤改良剂的砂壤土含水率为90.25％。结果表明，本实施例的土壤改良剂具有良好的吸水保水性能，能够显著提高土壤的抗干旱性。
实施例2
本实施例所述抗干旱土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份数计，称取矿山泥22份、粘土18份、钠长石15份、木质纤维素25份和麦秸秆末20份在球磨机中进行球磨混料120min；
(2)将步骤(1)得到的混料粉体加水4份，在对辊造粒机中造粒成型；
(3)将步骤(2)得到的颗粒在30℃条件下干燥180min后，在900℃条件下烧成240min，制得抗干旱土壤改良剂。
经过测试，本实施例制备的土壤改良剂的抗压强度为7.13MPa，孔隙率56.05％。
将本实施例制备得到的抗干旱土壤改良剂颗粒，筛分出0.5～1mm粒径范围的颗粒，把该抗干旱土壤改良剂颗粒与漠土以6:4的质量比混合进行土壤改良。
在温度30℃，湿度30％条件下，未掺入抗干旱土壤改良剂的漠土饱和含水率为45.79％，掺入抗干旱土壤改良剂的漠土饱和含水率为108.72％；72h后未掺入抗干旱土壤改良剂的漠土含水率为18.96％，而掺入抗干旱土壤改良剂颗粒的漠土含水率为84.62％。结果表明，本实施例的土壤改良剂具有良好的吸水保水性能，能够显著提高土壤的抗干旱性。
实施例3
本实施例所述抗干旱土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份数计，称取矿山泥54份、粘土30份、钠长石15份和SiC 1份在球磨机中进行球磨混料10min；
(2)将步骤(1)得到的混料粉体加水20份，在对辊造粒机中造粒成型；
(3)将步骤(2)得到的颗粒在160℃条件下干燥10min，在1200℃条件下烧成3min，制得抗干旱土壤改良剂。
经过测试，本实施例制备的土壤改良剂的抗压强度为4.16MPa，孔隙率71.59％。
将本实施例制备得到的抗干旱剂颗粒，筛分出0.5～1mm、1～2mm、2～3mm三个粒径范围的颗粒，以5:3:2的质量比混匀后，把该级配的抗干旱土壤改良剂颗粒与灰褐土以1:9的比例混合进行土壤改良。
在温度26℃，湿度60％条件下，未掺入抗干旱土壤改良剂的灰褐土饱和含水率为129.43％，掺入抗干旱土壤改良剂的灰褐土饱和含水率为173.72％；72h后未掺入抗干旱剂的灰褐土含水率为91.65％，而掺入抗干旱土壤改良剂颗粒的灰褐土含水率为131.62％。结果表明，本实施例的土壤改良剂具有良好的吸水保水性能，能够显著提高土壤的抗干旱性。
实施例4
本实施例所述抗干旱土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份数计，称取矿山泥30份、粘土20份、钠长石15份、SiC 0.5份、碳粉9.5份、木质纤维素10份和麦秸秆末15份在球磨机中进行球磨混料90min；
(2)将步骤(1)得到的混料粉体加水8份，在对辊造粒机中造粒成型；
(3)将步骤(2)得到的颗粒在100℃条件下干燥70min，在1120℃条件下烧成30min，制得抗干旱土壤改良剂。
经过测试，本实施例制备的土壤改良剂的抗压强度为5.78MPa，孔隙率79.60％。
将本实施例制备得到的抗干旱土壤改良剂颗粒，筛分出0.5～1mm、1～2mm和2～3mm三个粒径范围的颗粒，以5:4:1的质量比混匀后，把该级配的抗干旱土壤改良剂颗粒与水稻土以3:7的比例混合进行土壤改良。
在温度25℃，湿度70％条件下，未掺入抗干旱土壤改良剂的水稻土饱和含水率为135.27％，掺入抗干旱土壤改良剂的水稻土饱和含水率为179.72％；72h后未掺入抗干旱土壤改良剂的水稻土含水率为91.68％，而掺入抗干旱土壤改良剂颗粒的水稻土含水率为137.19％。结果表明，本实施例的土壤改良剂具有良好的吸水保水性能，能够显著提高土壤的抗干旱性。
综上所述，本发明制备的土壤改良剂含有大量毛细孔，孔隙率较高，具有良好的吸水保水性能，以及较高的力学强度，且生产成本低廉，具有推广应用价值。本发明根据土、田、沙地、沙漠类型的需求，将抗干旱土壤改良剂颗粒筛分成所需粒径范围的颗粒级配，与土壤直接混合，可显著提高土壤、沙的抗干旱性，促进土壤改良与植物生长。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种抗干旱土壤改良剂的施用方法，其特征在于，根据土、田、沙地、沙漠类型的需求，将抗干旱土壤改良剂颗粒筛分成所需粒径范围的颗粒级配后，按1:9~6:4的质量比与土壤直接混合，施用于土壤；
所述抗干旱土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将土壤改良剂原料在球磨机中进行球磨混料，其中，所述土壤改良剂原料为矿山泥、粘土、长石和造孔剂；
（2）在步骤（1）得到的混合粉体中加入水，进行造粒成型；
（3）将步骤（2）得到的颗粒干燥后进行烧成，得到所述抗干旱土壤改良剂；
所述造孔剂为SiC、碳粉、麦秸秆末、木质纤维素中至少一种；所述土壤改良剂原料中矿山泥的质量百分比为22%~54%，粘土质量百分比为15%~30%，长石的质量百分比为10%~15%，造孔剂的质量百分比为1%~45%；所述土壤改良剂原料中矿山泥、粘土和长石的质量百分比之和为55%~99%。
2.根据权利要求1所述抗干旱土壤改良剂的施用方法，其特征在于，所述长石为钠长石、钾长石中的至少一种。
3.根据权利要求1所述抗干旱土壤改良剂的施用方法，其特征在于，所述步骤（1）中，球磨混料的时间为10~120 min。
4.根据权利要求1所述抗干旱土壤改良剂的施用方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所加入的水与土壤改良剂原料的质量比为4~20:100。
5.根据权利要求1所述抗干旱土壤改良剂的施用方法，其特征在于，所述步骤（3）中，干燥的温度为30~160℃，干燥的时间为10~180 min；烧成的温度为900~1200℃，在该温度的保温的时间为3~240 min。
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