CN109825306A - 一种矿物质土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种矿物质土壤修复剂及其制备方法，该土壤修复剂由改性煤矸石、煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉、改性秸秆粉、腐植酸矿粉、营养元素肥料及微生物活化剂组成；且各组分的重量份：改性煤矸石25‑35粉、煅烧赤玉土10‑16份、熟石灰5‑10份、牡蛎壳粉3‑6份、改性秸秆粉4‑8份、腐植酸矿粉14‑18份、营养元素肥料8‑15份、微生物活化剂2‑5份。本发明可有效改良土壤理化状况、土壤有机质及微生物种群状态，降低土壤的pH值，减少土壤中可溶性盐的含量，以及降低土壤的碱化度，从而促进农作物生长和提高生产量。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种矿物质土壤修复剂及其制备方法。
背景技术
土壤是地理环境的重要组成，同时是农业生产的物质基础，而且是生态环境建设的基本资源，与人类关系密不可分。但由于人们对土壤不合理的开发利用，导致现有土壤盐渍化现象较为严重，导致土壤的质量下降，制约农业的增产增收。
一般情况下，盐碱化的土壤的物理和化学性状都较差，存在孔隙度小，土壤易于板结，透气透水性变差；C、N矿质化程度低，土壤中酶的活性受到抑制，影响土壤微生物的活动和有机质的转化，土壤养分利用率下降，有机质含量下降，导致土壤肥力下降。土壤中过量的盐分离子对植物的生殖生长和营养生长都有抑制作用，一些离子还可对植物进行直接毒害，引起植物的形态和结构发生变化。如何有效修复劣质的盐碱土壤，充分利用有限的土地资源，是农业生产、生态建设与环境保护需要迫切解决的重大问题。
为此，申请人针对现有的盐碱地修复方法进行检索，在中国专利申请文献“盐碱土壤改良剂及其制备方法(申请号：CN200910176749.0)”公开了一种盐碱土壤改良剂及其制备方法，该盐碱土壤改良剂由下列重量配比的原料制成的：冰乙酸20-30、柠檬酸0.5-3、草酸0.5-3、自来水69-74，该改良剂能够实现土壤理化性质的改善、抑制盐份上升、中和土壤碱性，从而达到改良土壤的目的。由于该土壤改良剂是呈液态，施于土壤中，容易向下渗透，导致该土壤改良剂的利用率较低，同时，液态的土壤改良剂容易挥发，造成有效成分的丧失，从而影响土壤改良的效果，另外，该改良剂中使用的冰乙酸、柠檬酸、草酸为化学成分，进行化学修复，在改良盐碱地过程中会不同程度对土壤造成污染，并且，该化学修复方式功能较为单一，土壤修复的效果不显著。
而在中国专利申请文献“一种盐碱土壤改良剂的制备方法(申请号：CN200610010593.5)”公开了一种盐碱地土壤改良剂的制备方法，将聚内烯酸用水溶解后，在搅拌下依次加入无机酸、木醋液和植物激素，混合均匀，各物质的质量百分数为：聚丙烯酸5-25、无机酸10-50、木醋液1-5、植物激素0.01-2.0，余量为水。该盐碱土壤改良剂为颗粒状，可解决了液态土壤改良剂易下渗、易挥发的缺点，可以有效改善土壤状态，提高土壤保水性能，但是效果不是十分理想，应用范围具有局限性，在植物苗期和生产期不能使用，同时，对于遇水多翻上来的盐碱不能治理，同时，该改良剂也过多使用化学制剂，对土壤会造成一定的污染。
综和现有盐碱土壤改良的技术现状，本申请人提出了一种矿物质土壤修复剂，该土壤修复剂将矿物质材料作为盐碱土壤修复主材料，而将其他修复材料作为辅材料，可以起到较好的盐碱土壤修复效果。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种矿物质土壤修复剂，可有效改良土壤理化状况、土壤有机质及微生物种群状态，降低土壤的pH值，减少土壤中可溶性盐的含量，以及降低土壤的碱化度，从而促进农作物生长和提高生产量。
为了解决现有技术存在的问题，采用如下技术方案：
一种矿物质土壤修复剂，该土壤修复剂由改性煤矸石、煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉、改性秸秆粉、腐植酸矿粉、营养元素肥料及微生物活化剂组成；
且各组分的重量份：改性煤矸石25-35粉、煅烧赤玉土10-16份、熟石灰5-10份、牡蛎壳粉3-6份、改性秸秆粉4-8份、腐植酸矿粉14-18份、营养元素肥料8-15份、微生物活化剂2-5份。
在其中一个实施例中，该土壤修复剂各组分的重量份：改性煤矸石30粉、煅烧赤玉土13份、熟石灰7.5份、牡蛎壳粉4.5份、改性秸秆粉6份、腐植酸矿粉16份、营养元素肥料11份、微生物活化剂3.5份。
在其中一个实施例中，所述改性煤矸石由如下方法制得：
(1)将煤矸石置于超微粉碎机中粉碎至100目以下，并加入与其质量0.3倍的羟甲基淀粉并充分混合，然后加入与其质量2倍的去离子水混合、捏合，再经压块机压块成型，干燥，得到压块料；
(2)将压块料投入到炭化炉中，在无氧条件下升温炭化，先于350℃下固化2h后，直接升温至500℃炭化1h，最后升温至650℃炭化0.5h，得到炭化料；
(3)将炭化料投入到活化炉中，加入浓度为3mol/L的Na2CO3溶液，充分混合，在80℃下活化反应1-2h，活化完成后冷却至室温，制得改性煤矸石。
在其中一个实施例中，所述煅烧赤玉土由如下方法得到：先将赤玉土粉碎、研磨成粉状，并加入羰基铁粉混合均匀后放入真空煅烧炉中，在450-500℃下煅烧活化1-2h后制得煅烧赤玉土，其中，羰基铁粉的加入量为赤玉土重量的3％。
在其中一个实施例中，所述羰基铁粉的粒度为20-40μm。
在其中一个实施例中，所述改性秸秆粉由如下方法制得：
(1)将秸秆原料粉碎至40-100目；
(2)将粉碎后的秸秆原料，加入到麦饭石水分散液中，浸渍后，过滤，干燥，得到反应产物A；
(3)将反应产物A加入到反应容器中，并在无氧条件下，升温至250-300℃，反应30-50min，得到反应产物B；
(4)将反应产物B送入球磨机，连续研磨2h，过100目筛，得到改性秸秆粉。
在其中一个实施例中，所述营养元素肥料由钙镁磷肥、硅酸钾及硫酸锌按照重量比5:2:1组成的混合物。
在其中一个实施例中，所述微生物活化剂是由米糠、活性炭、氨基酸按照重量比3:1:1混合而制成。
在其中一个实施例中，本发明还提供了上述的矿物质土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取改性煤矸石并将其粉碎至100目筛，加入与其质量2倍的去离子水混合，搅拌均匀，然后加入微生物活化剂和营养元素肥料，搅拌均匀，并于100℃下烘干水分，得到混合物A；
(2)分别取煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉，并分别粉碎至50目筛，然后将粉碎的煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉混合在一起，得到混合物B；
(3)将步骤(1)中所得混合物A与步骤(2)中所得混合物B进行混合，然后再向其中加入改性秸秆粉，并移至60-70℃的密闭反应器内加热处理1-2h，得到矿物质土壤修复剂。
较为优选的，所述步骤(5)中的高速均质器的转速为500-600rpm。
本发明与现有技术相比，其具有以下有益效果：
1、本发明通过将改性煤矸石、煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉等矿物质作为土壤修复主材料，并配以改性秸秆粉、腐植酸矿粉、营养元素肥料及微生物活化剂作为土壤修复的辅材料，在保证盐碱地修复效果的同时，可有效改良土壤理化状况、土壤有机质及微生物种群状态，降低土壤的pH值，减少土壤中可溶性盐的含量，以及降低土壤的碱化度，从而促进农作物生长和提高生产量。
2、本发明修复剂中加入的改性煤矸石通过炭化、活化以及羟基淀粉的造孔处理，可在煤矸石表面及内部形成无数孔洞，使得改性煤矸石具有较强的吸附能力和离子交换能力，能够吸附盐碱土中的盐类，降低土壤的盐碱程度，同时，对土壤中游离重金属离子具有较强的吸附能力，另外多孔的改性煤矸石可改善土壤透水透气性，使得盐碱土变得疏松多孔，提高其蓄水能力。
3、本发明利用煅烧赤玉土本身的酸性特性，可在盐碱土中发生中和反应，从而降低土壤pH，并且赤玉土进过煅烧处理，自身的活性增强，可有效交换土壤胶体上吸附的钠，使土壤交换性钠含量降低，从而降低土壤的碱化度，使得土壤的强碱性得到改善，这样土壤胶体就可形成微团聚体，使得盐碱土的透气透水性能得到提高，另外，在赤玉土煅烧过程中加入的超细羰基铁粉，一方面可以提高赤玉土活性，另一方面该羰基铁粉可排除氧气，为厌氧细菌的生长提供良好的环境，并且氧化产生的热量、能进一步促进细菌快速繁殖，产生的氢离子能够降低土壤的pH值，从而提高盐碱土壤修复效果。
4、本发明加入的改性秸秆粉可改善盐碱土壤理化状况，且修复剂加入改性秸秆粉可增加各成分之间的结合力，提高了修复剂的稳定剂，并且在改性秸秆粉制备中加入的麦饭石可形成秸秆吸附-麦饭石吸附的双重吸附特性，并且两者相互强化，吸附盐碱地中的盐类，降低土壤的盐碱程度。同时麦饭石是天然矿物肥，富含磷、钾、钙、硅、硫、铁、锌、锰、钼、硼、锶、钡等多种元素，能够有效补充土壤中植物所需的多种微量元素，同时改良土壤，提高土壤保水保肥能力及植物的抗病菌能力。
5、本发明腐植酸矿粉与营养元素肥料的协同配合，能够有效提供作物生长过程中对各种生长元素和营养元素的需求，使得本发明修复剂修复盐碱土壤和增加土壤肥力的效果大大提高，同时加入微生物活化剂作为微生物生长的载体，可促进微生物的生长，从而提高微生物改良盐碱的目的。
6、本发明制备方法中先将微生物活化剂和营养元素肥料负载改性煤矸石上，然后通过改性秸秆粉将其与煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉进行复合，这样所起作用：可使对盐碱土壤的修复具有梯度，即先进行盐碱土壤的修复，降低土壤盐碱度，降低pH值，改善土壤理化性能，然后负载改性煤矸石上的微生物活化剂和营养元素肥料再增加土壤有机质及改善微生物种群状态，进一步巩固土壤修复效果。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例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的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
现有技术中的土壤修复剂具有以下问题：现有技术中的土壤修复剂多呈呈液态，施于土壤中，容易向下渗透，导致该土壤改良剂的利用率较低，同时，液态的土壤改良剂容易挥发，造成有效成分的丧失，从而影响土壤改良的效果，另外，该改良剂中多使用化学成分进行修复，在改良盐碱地过程中会不同程度对土壤造成污染，并且，修复方式功能较为单一，土壤修复的效果不显著，另外，有些修复剂具有一定的局限性，是根据作物的生长期进行修复的。
本发明的主要思想是：本发明提的土壤修复剂将矿物质材料作为土壤修复主材料，而将其他修复材料作为辅材料，通过多种修复材料相互配合，改变单一修复材料功能单一，起不到较好修复效果的目的，
本方案的优点如下：可有效改良土壤理化状况、土壤有机质及微生物种群状态，降低土壤的pH值，减少土壤中可溶性盐的含量，以及降低土壤的碱化度，从而促进农作物生长和提高生产量。
下面结合实施例1-5对本发明的矿物质土壤修复剂做进一步说明。
实施例1
本实施例的矿物质土壤修复剂，该土壤修复剂由改性煤矸石、煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉、改性秸秆粉、腐植酸矿粉、营养元素肥料及微生物活化剂组成；
且各组分的重量份：改性煤矸石25粉、煅烧赤玉土10份、熟石灰5份、牡蛎壳粉3份、改性秸秆粉4份、腐植酸矿粉14份、营养元素肥料8份、微生物活化剂2份。
其中，所述改性煤矸石由如下方法制得：
(1)将煤矸石置于超微粉碎机中粉碎至100目以下，并加入与其质量0.3倍的羟甲基淀粉并充分混合，然后加入与其质量2倍的去离子水混合、捏合，再经压块机压块成型，干燥，得到压块料；
(2)将压块料投入到炭化炉中，在无氧条件下升温炭化，先于350℃下固化2h后，直接升温至500℃炭化1h，最后升温至650℃炭化0.5h，得到炭化料；
(3)将炭化料投入到活化炉中，加入浓度为3mol/L的Na2CO3溶液，充分混合，在80℃下活化反应1h，活化完成后冷却至室温，制得改性煤矸石。
其中，所述煅烧赤玉土由如下方法得到：先将赤玉土粉碎、研磨成粉状，并加入羰基铁粉混合均匀后放入真空煅烧炉中，在450℃下煅烧活化1h后制得煅烧赤玉土，其中，羰基铁粉的加入量为赤玉土重量的3％。
其中，所述羰基铁粉的粒度为20-40μm。
其中，所述改性秸秆粉由如下方法制得：
(1)将秸秆原料粉碎至40-100目；
(2)将粉碎后的秸秆原料，加入到麦饭石水分散液中，浸渍后，过滤，干燥，得到反应产物A；
(3)将反应产物A加入到反应容器中，并在无氧条件下，升温至250℃，反应30min，得到反应产物B；
(4)将反应产物B送入球磨机，连续研磨2h，过100目筛，得到改性秸秆粉。
其中，所述营养元素肥料由钙镁磷肥、硅酸钾及硫酸锌按照重量比5:2:1组成的混合物。
其中，所述微生物活化剂是由米糠、活性炭、氨基酸按照重量比3:1:1混合而制成。
其中，本发明还提供了上述的矿物质土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取改性煤矸石并将其粉碎至100目筛，加入与其质量2倍的去离子水混合，搅拌均匀，然后加入微生物活化剂和营养元素肥料，搅拌均匀，并于100℃下烘干水分，得到混合物A；
(2)分别取煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉，并分别粉碎至50目筛，然后将粉碎的煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉混合在一起，得到混合物B；
(3)将步骤(1)中所得混合物A与步骤(2)中所得混合物B进行混合，然后再向其中加入改性秸秆粉，并移至60℃的密闭反应器内加热处理1h，得到矿物质土壤修复剂。
实施例2
本实施例的矿物质土壤修复剂，该土壤修复剂由改性煤矸石、煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉、改性秸秆粉、腐植酸矿粉、营养元素肥料及微生物活化剂组成；
且各组分的重量份：改性煤矸石35粉、煅烧赤玉土16份、熟石灰10份、牡蛎壳粉6份、改性秸秆粉8份、腐植酸矿粉18份、营养元素肥料15份、微生物活化剂5份。
其中，所述改性煤矸石由如下方法制得：
(1)将煤矸石置于超微粉碎机中粉碎至100目以下，并加入与其质量0.3倍的羟甲基淀粉并充分混合，然后加入与其质量2倍的去离子水混合、捏合，再经压块机压块成型，干燥，得到压块料；
(2)将压块料投入到炭化炉中，在无氧条件下升温炭化，先于350℃下固化2h后，直接升温至500℃炭化1h，最后升温至650℃炭化0.5h，得到炭化料；
(3)将炭化料投入到活化炉中，加入浓度为3mol/L的Na2CO3溶液，充分混合，在80℃下活化反应2h，活化完成后冷却至室温，制得改性煤矸石。
其中，所述煅烧赤玉土由如下方法得到：先将赤玉土粉碎、研磨成粉状，并加入羰基铁粉混合均匀后放入真空煅烧炉中，在500℃下煅烧活化2h后制得煅烧赤玉土，其中，羰基铁粉的加入量为赤玉土重量的3％。
其中，所述羰基铁粉的粒度为20-40μm。
其中，所述改性秸秆粉由如下方法制得：
(1)将秸秆原料粉碎至40-100目；
(2)将粉碎后的秸秆原料，加入到麦饭石水分散液中，浸渍后，过滤，干燥，得到反应产物A；
(3)将反应产物A加入到反应容器中，并在无氧条件下，升温至300℃，反应50min，得到反应产物B；
(4)将反应产物B送入球磨机，连续研磨2h，过100目筛，得到改性秸秆粉。
其中，所述营养元素肥料由钙镁磷肥、硅酸钾及硫酸锌按照重量比5:2:1组成的混合物。
其中，所述微生物活化剂是由米糠、活性炭、氨基酸按照重量比3:1:1混合而制成。
其中，本发明还提供了上述的矿物质土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取改性煤矸石并将其粉碎至100目筛，加入与其质量2倍的去离子水混合，搅拌均匀，然后加入微生物活化剂和营养元素肥料，搅拌均匀，并于100℃下烘干水分，得到混合物A；
(2)分别取煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉，并分别粉碎至50目筛，然后将粉碎的煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉混合在一起，得到混合物B；
(3)将步骤(1)中所得混合物A与步骤(2)中所得混合物B进行混合，然后再向其中加入改性秸秆粉，并移至70℃的密闭反应器内加热处理2h，得到矿物质土壤修复剂。
实施例3
本实施例的矿物质土壤修复剂，该土壤修复剂由改性煤矸石、煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉、改性秸秆粉、腐植酸矿粉、营养元素肥料及微生物活化剂组成；
且各组分的重量份：改性煤矸石30粉、煅烧赤玉土13份、熟石灰7.5份、牡蛎壳粉4.5份、改性秸秆粉6份、腐植酸矿粉16份、营养元素肥料11份、微生物活化剂3.5份。
其中，所述改性煤矸石由如下方法制得：
(1)将煤矸石置于超微粉碎机中粉碎至100目以下，并加入与其质量0.3倍的羟甲基淀粉并充分混合，然后加入与其质量2倍的去离子水混合、捏合，再经压块机压块成型，干燥，得到压块料；
(2)将压块料投入到炭化炉中，在无氧条件下升温炭化，先于350℃下固化2h后，直接升温至500℃炭化1h，最后升温至650℃炭化0.5h，得到炭化料；
(3)将炭化料投入到活化炉中，加入浓度为3mol/L的Na2CO3溶液，充分混合，在80℃下活化反应1.5h，活化完成后冷却至室温，制得改性煤矸石。
其中，所述煅烧赤玉土由如下方法得到：先将赤玉土粉碎、研磨成粉状，并加入羰基铁粉混合均匀后放入真空煅烧炉中，在475℃下煅烧活化1.5h后制得煅烧赤玉土，其中，羰基铁粉的加入量为赤玉土重量的3％。
其中，所述羰基铁粉的粒度为20-40μm。
其中，所述改性秸秆粉由如下方法制得：
(1)将秸秆原料粉碎至40-100目；
(2)将粉碎后的秸秆原料，加入到麦饭石水分散液中，浸渍后，过滤，干燥，得到反应产物A；
(3)将反应产物A加入到反应容器中，并在无氧条件下，升温至275℃，反应40min，得到反应产物B；
(4)将反应产物B送入球磨机，连续研磨2h，过100目筛，得到改性秸秆粉。
其中，所述营养元素肥料由钙镁磷肥、硅酸钾及硫酸锌按照重量比5:2:1组成的混合物。
其中，所述微生物活化剂是由米糠、活性炭、氨基酸按照重量比3:1:1混合而制成。
其中，本发明还提供了上述的矿物质土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取改性煤矸石并将其粉碎至100目筛，加入与其质量2倍的去离子水混合，搅拌均匀，然后加入微生物活化剂和营养元素肥料，搅拌均匀，并于100℃下烘干水分，得到混合物A；
(2)分别取煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉，并分别粉碎至50目筛，然后将粉碎的煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉混合在一起，得到混合物B；
(3)将步骤(1)中所得混合物A与步骤(2)中所得混合物B进行混合，然后再向其中加入改性秸秆粉，并移至65℃的密闭反应器内加热处理1.5h，得到矿物质土壤修复剂。
实施例4
本实施例的矿物质土壤修复剂，该土壤修复剂由改性煤矸石、煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉、改性秸秆粉、腐植酸矿粉、营养元素肥料及微生物活化剂组成；
且各组分的重量份：改性煤矸石28粉、煅烧赤玉土12份、熟石灰6份、牡蛎壳粉4份、改性秸秆粉5份、腐植酸矿粉15份、营养元素肥料9份、微生物活化剂3份。
其中，所述改性煤矸石由如下方法制得：
(1)将煤矸石置于超微粉碎机中粉碎至100目以下，并加入与其质量0.3倍的羟甲基淀粉并充分混合，然后加入与其质量2倍的去离子水混合、捏合，再经压块机压块成型，干燥，得到压块料；
(2)将压块料投入到炭化炉中，在无氧条件下升温炭化，先于350℃下固化2h后，直接升温至500℃炭化1h，最后升温至650℃炭化0.5h，得到炭化料；
(3)将炭化料投入到活化炉中，加入浓度为3mol/L的Na2CO3溶液，充分混合，在80℃下活化反应1.2h，活化完成后冷却至室温，制得改性煤矸石。
其中，所述煅烧赤玉土由如下方法得到：先将赤玉土粉碎、研磨成粉状，并加入羰基铁粉混合均匀后放入真空煅烧炉中，在460℃下煅烧活化1.3h后制得煅烧赤玉土，其中，羰基铁粉的加入量为赤玉土重量的3％。
其中，所述羰基铁粉的粒度为20-40μm。
其中，所述改性秸秆粉由如下方法制得：
(1)将秸秆原料粉碎至40-100目；
(2)将粉碎后的秸秆原料，加入到麦饭石水分散液中，浸渍后，过滤，干燥，得到反应产物A；
(3)将反应产物A加入到反应容器中，并在无氧条件下，升温至260℃，反应35min，得到反应产物B；
(4)将反应产物B送入球磨机，连续研磨2h，过100目筛，得到改性秸秆粉。
其中，所述营养元素肥料由钙镁磷肥、硅酸钾及硫酸锌按照重量比5:2:1组成的混合物。
其中，所述微生物活化剂是由米糠、活性炭、氨基酸按照重量比3:1:1混合而制成。
其中，本发明还提供了上述的矿物质土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取改性煤矸石并将其粉碎至100目筛，加入与其质量2倍的去离子水混合，搅拌均匀，然后加入微生物活化剂和营养元素肥料，搅拌均匀，并于100℃下烘干水分，得到混合物A；
(2)分别取煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉，并分别粉碎至50目筛，然后将粉碎的煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉混合在一起，得到混合物B；
(3)将步骤(1)中所得混合物A与步骤(2)中所得混合物B进行混合，然后再向其中加入改性秸秆粉，并移至63℃的密闭反应器内加热处理1.3h，得到矿物质土壤修复剂。
实施例5
本实施例的矿物质土壤修复剂，该土壤修复剂由改性煤矸石、煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉、改性秸秆粉、腐植酸矿粉、营养元素肥料及微生物活化剂组成；
且各组分的重量份：改性煤矸石32粉、煅烧赤玉土15份、熟石灰9份、牡蛎壳粉5份、改性秸秆粉7份、腐植酸矿粉17份、营养元素肥料14份、微生物活化剂4份。
其中，所述改性煤矸石由如下方法制得：
(1)将煤矸石置于超微粉碎机中粉碎至100目以下，并加入与其质量0.3倍的羟甲基淀粉并充分混合，然后加入与其质量2倍的去离子水混合、捏合，再经压块机压块成型，干燥，得到压块料；
(2)将压块料投入到炭化炉中，在无氧条件下升温炭化，先于350℃下固化2h后，直接升温至500℃炭化1h，最后升温至650℃炭化0.5h，得到炭化料；
(3)将炭化料投入到活化炉中，加入浓度为3mol/L的Na2CO3溶液，充分混合，在80℃下活化反应1.8h，活化完成后冷却至室温，制得改性煤矸石。
其中，所述煅烧赤玉土由如下方法得到：先将赤玉土粉碎、研磨成粉状，并加入羰基铁粉混合均匀后放入真空煅烧炉中，在490℃下煅烧活化1.8h后制得煅烧赤玉土，其中，羰基铁粉的加入量为赤玉土重量的3％。
其中，所述羰基铁粉的粒度为20-40μm。
其中，所述改性秸秆粉由如下方法制得：
(1)将秸秆原料粉碎至40-100目；
(2)将粉碎后的秸秆原料，加入到麦饭石水分散液中，浸渍后，过滤，干燥，得到反应产物A；
(3)将反应产物A加入到反应容器中，并在无氧条件下，升温至290℃，反应45min，得到反应产物B；
(4)将反应产物B送入球磨机，连续研磨2h，过100目筛，得到改性秸秆粉。
其中，所述营养元素肥料由钙镁磷肥、硅酸钾及硫酸锌按照重量比5:2:1组成的混合物。
其中，所述微生物活化剂是由米糠、活性炭、氨基酸按照重量比3:1:1混合而制成。
其中，本发明还提供了上述的矿物质土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取改性煤矸石并将其粉碎至100目筛，加入与其质量2倍的去离子水混合，搅拌均匀，然后加入微生物活化剂和营养元素肥料，搅拌均匀，并于100℃下烘干水分，得到混合物A；
(2)分别取煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉，并分别粉碎至50目筛，然后将粉碎的煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉混合在一起，得到混合物B；
(3)将步骤(1)中所得混合物A与步骤(2)中所得混合物B进行混合，然后再向其中加入改性秸秆粉，并移至68℃的密闭反应器内加热处理1.8h，得到矿物质土壤修复剂。
对比例1
除将改性煤矸石省去外，其它原料含量及制备步骤同实施例1一致。
对比例2
除将煅烧赤玉土省去外，其它原料含量及制备步骤同实施例1一致。
对比例3
除将改性秸秆粉省去外，其它原料含量及制备步骤同实施例1一致。
对比例4
除将腐植酸矿粉和营养元素肥料省去外，其它原料含量及制备步骤同实施例1一致。
试验例
1.试验地和试验材料
试验地：新开垦的荒地，土壤含盐量在0.4％-0.9％。
供试材料：按照本发明实施例1-5制备的矿物质修复剂及本发明对比例1-4制备的矿物质修复剂。
2.试验设计
试验地准备：提前对盐生植物园新园的土壤进行化验。为保证一般种植作物有一定的生长(盐生植物的耐盐能力一般在0.4-0.6％)，试验地块的含盐量在0.4-0.9％。将试验地块划分为50m2的小区。
3.试验处理
3.1修复剂的筛选试验
本发明对比例土壤修复剂和本发明实施例土壤修复剂两个实验组，每个实验组三次重复。
修复剂的施用：在春季播种前(4月中旬)将修复剂施入土壤。
分别设置本发明实施例1-5土壤修复剂及对比例1-4土壤修复剂每小区用量4kg，三次重复。本发明土壤修复剂播种前均匀撒施于试验地，种植作物黄瓜，大小行种植，大行80cm，小行50cm，株距25cm，人工点播，地膜覆盖。
3.2土壤理化性质的测定
取样：每小区定三点“S”型取样，插上标志牌，于本发明土壤修复剂施用前、用后一个月取土样。
pH值测定方法：电位法
土壤容重测定方法：环刀法
孔隙度测定方法：计算法介1-pb/ps
土壤速效N含量测定方法：碱解扩散法
土壤速效P含量测定方法：碳酸氢钠法
土壤速效K含量测定方法：四苯硼钠提取法
4.试验结果
4.1容重、孔隙度
表1本发明实施例1-5土壤修复剂及对比例1-4的修复剂对土壤容重、空隙率的影响
从表1可以看出，本发明土壤修复剂能降低土壤容重，增加土壤的孔隙度。并且实施例3制得的修复剂效果最佳，并且由对比例1-4可知，通过在土壤修复剂中加入改性煤矸石、煅烧赤玉土、改性秸秆粉、腐植酸矿粉及营养元素肥料可以提高修复剂对土壤改良效果。
4.2土壤含盐量、pH值和速效N、P、K含量
将本发明实施例1-5制得的土壤修复剂及对比例1-4制得的土壤修复剂对重度盐碱地盐分含量、pH值和速效N、P、K含量(mg/L)的影响。
具体见表2
从表2试验结果可以看出，本发明土壤修复剂能降低土壤的pH值，增加土壤有机质碱解氮、有效磷、有效钾含量，同时，由对比例1-4的试验数据可知，改性煤矸石、煅烧赤玉土、改性秸秆粉、腐植酸矿粉及营养元素肥料均能起到降低土壤的pH值、增加土壤有机质碱解氮、有效磷、有效钾含量的目的。
综上所述，本发明提供了一种矿物质土壤修复剂，可有效改良土壤理化状况、土壤有机质及微生物种群状态，降低土壤的pH值，减少土壤中可溶性盐的含量，以及降低土壤的碱化度，从而促进农作物生长和提高生产量。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种矿物质土壤修复剂，其特征在于，该土壤修复剂由改性煤矸石、煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉、改性秸秆粉、腐植酸矿粉、营养元素肥料及微生物活化剂组成；
且各组分的重量份：改性煤矸石25-35粉、煅烧赤玉土10-16份、熟石灰5-10份、牡蛎壳粉3-6份、改性秸秆粉4-8份、腐植酸矿粉14-18份、营养元素肥料8-15份、微生物活化剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的矿物质土壤修复剂，其特征在于，该土壤修复剂各组分的重量份：改性煤矸石30粉、煅烧赤玉土13份、熟石灰7.5份、牡蛎壳粉4.5份、改性秸秆粉6份、腐植酸矿粉16份、营养元素肥料11份、微生物活化剂3.5份。
3.根据权利要求1所述的矿物质土壤修复剂，其特征在于，所述改性煤矸石由如下方法制得：
（1）将煤矸石置于超微粉碎机中粉碎至100目以下，并加入与其质量0.3倍的羟甲基淀粉并充分混合，然后加入与其质量2倍的去离子水混合、捏合，再经压块机压块成型，干燥，得到压块料；
（2）将压块料投入到炭化炉中，在无氧条件下升温炭化，先于350℃下固化2h后，直接升温至500℃炭化1h，最后升温至650℃炭化0.5h，得到炭化料；
（3）将炭化料投入到活化炉中，加入浓度为3mol/L的Na2CO3溶液，充分混合，在80℃下活化反应1-2h，活化完成后冷却至室温，制得改性煤矸石。
4.根据权利要求1所述的矿物质土壤修复剂，其特征在于，所述煅烧赤玉土由如下方法得到：先将赤玉土粉碎、研磨成粉状，并加入羰基铁粉混合均匀后放入真空煅烧炉中，在450-500℃下煅烧活化1-2h后制得煅烧赤玉土，其中，羰基铁粉的加入量为赤玉土重量的3%。
5.根据权利要求4所述的矿物质土壤修复剂，其特征在于，所述羰基铁粉的粒度为20-40μm。
6.根据权利要求1所述的矿物质土壤修复剂，其特征在于，所述改性秸秆粉由如下方法制得：
（1）将秸秆原料粉碎至40-100目；
（2）将粉碎后的秸秆原料，加入到麦饭石水分散液中，浸渍后，过滤，干燥，得到反应产物A；
（3）将反应产物A加入到反应容器中，并在无氧条件下，升温至250-300℃，反应30-50min，得到反应产物B；
（4）将反应产物B送入球磨机，连续研磨2h，过100目筛，得到改性秸秆粉。
7.根据权利要求1所述的矿物质土壤修复剂，其特征在于，所述营养元素肥料由钙镁磷肥、硅酸钾及硫酸锌按照重量比5:2:1组成的混合物。
8.根据权利要求1所述的矿物质土壤修复剂，其特征在于，所述微生物活化剂是由米糠、活性炭、氨基酸按照重量比3:1:1混合而制成。
9.根据权利要求1-8任一项所述的矿物质土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取改性煤矸石并将其粉碎至100目筛，加入与其质量2倍的去离子水混合，搅拌均匀，然后加入微生物活化剂和营养元素肥料，搅拌均匀，并于100℃下烘干水分，得到混合物A；
（2）分别取煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉，并分别粉碎至50目筛，然后将粉碎的煅烧赤玉土、熟石灰、牡蛎壳粉及腐植酸矿粉混合在一起，得到混合物B；
（3）将步骤（1）中所得混合物A与步骤（2）中所得混合物B进行混合，然后再向其中加入改性秸秆粉，并移至60-70℃的密闭反应器内加热处理1-2h，得到矿物质土壤修复剂。
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