CN109652093B - 一种土壤调理剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于改良土壤技术领域，具体涉及一种土壤调理剂及其制备方法和应用。本发明提供的土壤调理剂，包括以下制备原料：废弃资源，无机酸和复合有机酸；所述废弃资源包括禽类羽毛、动物毛发和豆粕中的一种或几种；所述复合有机酸包括草酸、苹果酸、L‑酒石酸、水杨酸和乙酸中的两种以上。本发明以废弃资源为主体，在无机酸和复合有机酸的作用下，得到的土壤调理剂具有较高的有机质含量和游离氨基酸含量，能够提高土壤的肥力，本发明提供的土壤调理剂渗透性好，将其施用于土壤中，能够迅速被土壤吸收，有利于氨基酸和有机质进入土壤中，进而达到改良土壤的效果；另外，本发明提供的土壤调理剂能够调节土壤的酸碱度和降低土壤盐分。

Description

一种土壤调理剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及改良土壤技术领域，具体涉及一种土壤调理剂及其制备方法和应用。

背景技术

盐碱地具有碱性大、盐分含量高、有机质含量低、易板结、透气性差、透水不良等特点，且土壤里面所含的高盐分会影响到作物的正常生长。因此，改良盐碱地土壤环境已经迫在眉睫。

然而目前公开的土壤调理剂作用效果单一，有机质含量较低，且易产生次生危害，难以实现标本兼治；另外，现有技术中制备土壤调理剂通常采用市售资源，原料成本较高，难以实现工业化大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤调理剂及其制备方法和应用，本发明提供的土壤调理剂有机质含量和游离氨基酸含量均较高、原料来源广泛，具有成本低、环保等优点，能够提高土壤的肥力。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种土壤调理剂，包括以下制备原料：废弃资源，无机酸和复合有机酸；所述废弃资源包括禽类羽毛、动物毛发和豆粕中的一种或几种；所述复合有机酸包括草酸、苹果酸、L-酒石酸、水杨酸和乙酸中的两种以上。

优选地，所述土壤调理剂包括以下重量份的制备原料：废弃资源40～80份；无机酸20～50份；复合有机酸2～10份。

优选地，所述无机酸包括硫酸溶液或盐酸溶液；所述无机酸的浓度为4～8mol/L。

优选地，所述土壤调理剂中游离氨基酸的含量在115g/L以上。

本发明提供了上述技术方案所述土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将废弃资源和无机酸混合，进行水解反应，得到氨基酸液；

(2)将所述氨基酸液与复合有机酸混合，得到土壤调理剂。

优选地，所述步骤(1)中水解反应的温度为90～110℃，所述水解反应的时间为10～14h。

优选地，所述步骤(2)中混合在常温条件下进行。

优选地，所述步骤(2)中混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为100～800r/min，所述搅拌的时间为1～4h。

本发明提供了上述技术方案所述土壤调理剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的土壤调理剂在改良土壤中的应用。

优选地，所述土壤调理剂在土壤中的使用剂量为10～20kg/亩。

本发明提供了一种土壤调理剂，包括以下制备原料：废弃资源，无机酸和复合有机酸；所述废弃资源包括禽类羽毛、动物毛发和豆粕中的一种或几种；所述复合有机酸包括草酸、苹果酸、L-酒石酸、水杨酸和乙酸中的两种以上。本发明以废弃资源为主体，在无机酸和复合有机酸的作用下，得到的土壤调理剂具有较高的有机质含量和游离氨基酸含量，能够提高土壤的肥力。本发明提供的土壤调理剂渗透性好，将其施用于土壤中，能够迅速被土壤吸收，有利于氨基酸和有机质进入土壤中，进而达到改善土质、改良土壤板结的效果；另外，氨基酸既是一种营养剂为根际微生物提供营养，又能改良土壤的有机酸，分解土壤中固化的成盐离子，改善土壤的次生盐渍化现象，达到调节土壤的酸碱度和降低土壤盐分的效果。本发明以禽类羽毛、动物毛发和豆粕中的一种或几种为原料，来源广泛，既实现了废物再利用，又降低了生产成本，具有较好的经济效益和社会效益。实施例的实验结果表明，本发明提供的土壤调理剂中有机质含量≥210g/L，游离氨基酸含量≥118g/L，说明本发明提供的土壤调理剂有机质含量和游离氨基酸含量均较高，能够增加土壤肥力，提高作物产量。

本发明提供了所述土壤调理剂的制备方法，操作简单，环保，适宜规模化生产。

具体实施方式

本发明提供了一种土壤调理剂，包括以下制备原料：废弃资源，无机酸和复合有机酸；

所述废弃资源包括禽类羽毛、动物毛发和豆粕中的一种或几种；

所述复合有机酸包括草酸、苹果酸、L-酒石酸、水杨酸和乙酸中的两种以上。

在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。

在本发明中，按重量份数计，制备所述土壤调理剂的原料优选包括废弃资源40～80份，更优选为40～60份，最优选为40～50份。在本发明中，所述废弃资源包括禽类羽毛、动物毛发和豆粕中的一种或几种，优选为禽类羽毛、动物毛发或豆粕。在本发明中，所述禽类羽毛优选包括鸭毛和鸡毛；所述动物毛发优选包括猪毛和人发。在本发明中，禽类羽毛、动物毛发和豆粕中富含氨基酸，且来源广泛，成本较低，以禽类羽毛、动物毛发或豆粕为主体制备土壤调理剂，能够降低物料成本，实现废弃资源再利用。

在本发明中，以所述废弃资源的重量份数为基准，制备所述土壤调理剂的原料优选包括无机酸20～50份，更优选为30～50，最优选为40～50份。在本发明中，所述无机酸优选包括硫酸溶液或盐酸溶液，更优选为硫酸溶液。在本发明中，所述无机酸的浓度优选为4～8mol/L，更优选为4～6mol/L。本发明利用无机酸水解废弃资源，将废弃资源中的蛋白质水解为游离氨基酸，有利于提高土壤调理剂中的游离氨基酸含量。

在本发明中，以所述废弃资源的重量份数为基准，制备所述土壤调理剂的原料优选包括复合有机酸2～10份，更优选为4～8份，最优选为4～6份。在本发明中，所述复合有机酸包括草酸、苹果酸、L-酒石酸、水杨酸和乙酸中的两种以上，优选为草酸和苹果酸，或苹果酸和L-酒石酸，或水杨酸和乙酸。当所述复合有机酸为草酸和苹果酸时，草酸和苹果酸的质量比优选为(1.5～3)：(1～3)；当所述复合有机酸为苹果酸和L-酒石酸时，苹果酸和L-酒石酸的质量比优选为(1～3)：(1～2)；当所述复合有机酸为水杨酸和乙酸时，水杨酸和乙酸的质量比优选为(0.5～2)：(1～2)。本发明采用复合有机酸有利于调节土壤调理剂的pH值和释放土壤中难溶的成盐离子。

在本发明中，所述土壤调理剂中游离氨基酸的含量优选在115g/L以上，更优选为118g/L以上。

本发明提供了上述技术方案所述土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将废弃资源和无机酸混合，进行水解反应，得到氨基酸液；

(2)将所述氨基酸液与复合有机酸混合，得到土壤调理剂。

本发明将废弃资源和无机酸混合，进行水解反应，得到氨基酸液。在本发明中，所述废弃资源在使用前优选进行预处理，具体的，当废弃资源为禽类羽毛或动物毛发时，优选将所述禽类羽毛或动物毛发进行除尘清洗，然后烘干、过筛；当所述废弃资源为豆粕时，优选先将豆粕中的杂质去除，再烘干、过筛。本发明对所述除尘清洗、去除豆粕中杂质的方式没有特殊的限定，采用本领域常规的除尘清洗、去除豆粕中杂质的方式即可。在本发明中，所述烘干的温度优选为30～70℃，更优选为40～60℃，最优选为50～60℃；所述烘干的时间优选为4～12h，更优选为6～10h，最优选为8～10h。

在本发明中，所述废弃资源的尺寸优选为0.2～0.5mm，更优选为0.3～0.4mm，最优选为0.38mm。

在本发明中，所述水解反应的温度优选为90～110℃，更优选为100～110℃，最优选为100-105℃；所述水解反应的时间优选为10～14h，更优选为11～14h，最优选为12～13h。在本发明中，所述水解反应优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为400～800r/min，更优选为400～600r/min。在本发明中，废弃资源在无机酸中进行水解反应，先由蛋白质水解为多肽，再由多肽水解为寡肽，然后由寡肽水解为单个氨基酸，得到氨基酸液。

在本发明中，所述水解反应完成后，优选还包括过滤处理，在本发明中，所述过滤处理优选采用过滤器进行过滤。本发明通过过滤能够去除水解产物中的杂质，有利于提高氨基酸液的纯度。

得到氨基酸液后，本发明将所述氨基酸液与复合有机酸混合，得到土壤调理剂。在本发明中，所述混合优选在常温条件下进行。在本发明中，所述常温指10～30℃。本发明限定在常温条件下混合氨基酸液与复合有机酸，作用是提高土壤调理剂中有机酸含量，保持土壤调理剂pH值在2.5～4.5范围内，从而可降低土壤含盐量，调节土壤酸碱度。

在本发明中，所述混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为100～800r/min，更优选为400～800r/min，最优选为400～600r/min；所述搅拌的时间优选为1～4h，更优选为1～3h，最优选为2～3h。

本发明提供了上述方案所述土壤调理剂或上述方案所述制备方法制备得到的土壤调理剂在改良土壤中的应用，本发明对所述土壤调理剂的使用方式没有特殊的限定，在本发明的实施例中，优选将所述土壤调理剂直接喷洒在土壤表面。在本发明中，所述土壤调理剂的喷洒量优选为10～20kg/亩，更优选为10～15kg/亩。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将鸡毛除尘洗净，在60℃的条件下烘干6h，过筛，得到尺寸为0.4mm的预处理后的鸡毛；

将1000g预处理后的鸡毛加入1000mL浓度为5mol/L的硫酸溶液中，在105℃、500r/min的搅拌速度下，进行水解反应12h，冷却至55℃，过滤，得到氨基酸液；

将1700g氨基酸液与30g水杨酸和60g乙酸，在20℃、500r/min的搅拌速度下搅拌3h，即得到土壤调理剂。

实施例2

将人发除尘洗净，在55℃的条件下烘干7h，过筛，得到尺寸为0.4mm的预处理后的人发；

将1000g预处理后的人发加入1000mL浓度为5mol/L的硫酸溶液中，在105℃、500r/min的搅拌速度下，进行水解反应12.5h，冷却至55℃，过滤，得到氨基酸液；

将1780g氨基酸液与50g苹果酸和50gL-酒石酸，在20℃、500r/min的搅拌速度下搅拌2.5h，即得到土壤调理剂。

实施例3

将豆粕中的杂质去除，在50℃的条件下烘干8h，过筛，得到尺寸为0.4mm的预处理后的豆粕；

将1000g预处理后的豆粕加入1000mL浓度为5mol/L的硫酸溶液中，在105℃、500r/min的搅拌速度下，进行水解反应13h，冷却至55℃，过滤，得到氨基酸液；

将1800g氨基酸液与40g草酸和60g苹果酸，在20℃、500r/min的搅拌速度下搅拌2h，即得到土壤调理剂。

对比例

现有技术公开了一种将鸭毛经水解、无水柠檬酸聚合、鳌合、脱水缩合工序制备土壤调理剂的方法，具体步骤如下：

(1)取鸭毛1000kg，加入质量浓度为30wt％的硫酸1000kg，常压下加热至105℃，在搅拌速度60r/min下，搅拌水解11h后，加入固体NaOH调节pH值至5.5，停止加热，冷却至50℃，过滤除去杂质，得1700kg氨基酸原液；

(2)取步骤(1)所得氨基酸原液700kg与无水柠檬酸100kg和饮用自来水200kg加入反应釜，加热至55℃，在搅拌速度50r/min下，搅拌混酸聚合反应6h，得980kg聚合态有机酸原液；

(3)取步骤(2)所得聚合有机酸原液700kg、饮用自来水200kg、硫酸镁20kg、硝酸钙20kg、硫酸锌10kg、硫酸锰10kg、硫酸亚铁10kg、硫酸铜10kg、硼酸10kg和钼酸铵5kg加入反应釜中，加热至80℃，在搅拌速度50r/min下，搅拌螯合反应7h，得螯合液；

(4)将步骤(3)所得螯合液升温至100℃，在搅拌速度40r/min下，搅拌脱水缩合4h后，用植酸调节pH值至3.5，冷却，过滤，得950kg液态土壤调理剂。

试验例1

将实施例1～3和对比例制备的土壤调理剂进行性能测试，具体结果见表1。

表1实施例1～3和对比例制备的土壤调理剂的性能测试结果

由表1可知，本发明提供的土壤调理剂中有机质含量和游离氨基酸含量均高于对比例，说明本发明提供的土壤调理剂能够提供土壤肥力，改良土壤，从而提高作物产量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种土壤调理剂，其特征在于，由以下重量份的制备原料组成：

废弃资源40～80份；

无机酸20～50份；

复合有机酸2～10份；

所述废弃资源为禽类羽毛、动物毛发和豆粕中的一种或几种；

所述复合有机酸为草酸和苹果酸，所述草酸和苹果酸的质量比为2:3；

所述无机酸包括硫酸溶液或盐酸溶液；所述无机酸的浓度为4～8mol/L；

所述土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将废弃资源和无机酸混合，进行水解反应，得到氨基酸液；

(2)将所述氨基酸液与复合有机酸混合，得到土壤调理剂。

2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂中游离氨基酸的含量在115g/L以上。

3.权利要求1～2任一项所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将废弃资源和无机酸混合，进行水解反应，得到氨基酸液；

(2)将所述氨基酸液与复合有机酸混合，得到土壤调理剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水解反应的温度为90～110℃，所述水解反应的时间为10～14h。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合在常温条件下进行。

6.根据权利要求3或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度为100～800r/min，所述搅拌的时间为1～4h。

7.权利要求1～2任一项所述土壤调理剂或权利要求3～6任一项所述制备方法制备得到的土壤调理剂在改良土壤中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述土壤调理剂在土壤中的使用剂量为10～20kg/亩。