CN110066662B - 一种功能型土壤调理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤改良剂技术领域，具体涉及一种功能型土壤调理剂及其制备方法。所述功能型土壤调理剂的原料包括10‑20份生物炭粉和1.2‑20份特定配方的复合改良剂。本发明提供了一种功能全面的土壤调理剂，可以充分稳定地发挥各种不同原材料对土壤改良、修复的优势，使其形成较好的协同增效作用，从而在施用于土壤时提供优良的保水、保肥和活化土壤养分的能力。本发明提供的制备工艺简便高效，便于规模化生产。

Description

一种功能型土壤调理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤改良剂技术领域，具体涉及一种功能型土壤调理剂及其制备方法。

背景技术

近年来，由于化肥施用过量、有机肥投入缺乏、施肥结构不合理、施肥养分比例失调等，造成的农田土壤环境质量下降日益受到广泛重视。农田土壤养分流失严重、土壤结构性破坏、酸化、盐碱化、水土流失、肥力下降等退化现象突出，这也导致土壤生态环境污染严重、农产品品质降低，极不利于农业生产和粮食安全。为此，具有修复土壤污染、改良土壤性质等作用的土壤调理剂越来越受到社会的重视。

目前，我国土壤调理剂产品针对性较强，主要是针对酸性土壤、盐碱土壤、结构性障碍土壤、重金属污染土壤等某一种特定类型的退化土壤进行改良，但是品类和功能较单一，缺乏具有多重功效的土壤调理剂产品，导致改良效果周期长、稳定性差，修复多重退化土壤时需要同时使用多种土壤调理剂，会造成成本升高。因此，研发具有多重功能的功能型土壤调理剂，使其能对退化土壤同时进行多方面的修复和改良，对于保护土壤生态环境安全和粮食生产安全具有重要作用，对发展高效生态农业具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可以稳定发挥多种功效的功能型土壤调理剂及其生产方法。

本发明第一目的在于提供一种功能型土壤调理剂，包括以下重量份组分的原料：

生物炭粉 10-20份，

复合改良剂 1.2-20份，

所述复合改良剂包括以下重量份组分：

本发明通过研究发现，通过上述特定配比的复合改良剂可以发挥各种不同原材料对土壤改良、修复的优势，形成协同增效作用，丰富了产品功能，提高了产品功效，但容易出现功能发挥不稳定的问题，而通过上述比例的生物炭粉与其复合后，不仅使其稳定性得到改善，而且生物炭粉本身也具有一定的土壤改良能力，进一步增强了土壤调理剂的调节效果。

作为优选，所述复合改良剂中，所述硫酸铵、磷酸铵镁、聚磷酸铵、腐植酸、海藻提取物、麦饭石、壳聚糖、氨基酸间等比设置，和/或，所述聚丙烯酰胺、纤维素、山梨糖醇、沸石间等比设置。

作为优选，所述生物炭粉为选自玉米、小麦、水稻、花生壳、树枝中的至少一种植物秸秆在350℃—600℃厌氧条件下炭化后制得。优选，所述生物炭粉为以等质量比的玉米、小麦、花生壳于500℃厌氧条件下炭化30分钟制得。

作为优选，所述聚磷酸铵为水溶性聚磷酸铵，由尿素和85％磷酸经聚合反应制得；

优选所述聚磷酸铵的聚合度为4—18，氮含量不低于23wt％，五氧化二磷含量不低于44wt％。

作为优选，所述腐植酸分子量为2000-5000，氮含量为2wt％～5wt％；外观呈褐黑色粉末状。

作为优选，所述氨基酸为选自聚天冬氨酸、聚天冬氨酸衍生物、聚谷氨酸、聚谷氨酸衍生物中的一种或一种以上混合物。

作为优选，所述海藻提取物为海带、泡叶藻、马尾藻、浒苔等一种或多种海藻生物经水解法、酶解法或发酵工艺提取、制备的活性固体物质。

作为优选，所述壳聚糖为甲壳素经脱乙酰化反应制成的白色或灰白色固体。

作为优选，所述功能型土壤调理剂还包括8-40重量份的调质剂，所述调质剂包括粉煤灰、磷矿粉、钾长石；优选所述粉煤灰、磷矿粉、钾长石的重量比为1-5：1-5：1-5。

通过上述配方的调质剂，可以进一步提升所述复合改良剂的稳定性，同时改善最终成品的质量，提高终产品的均匀度和成粒率，从而进一步减少施用后的土壤板结现象；另外，上述调质剂本身在应用于土壤时也可以一定程度上改善土壤的透气性和板结现象。

作为优选，所述功能型土壤调理剂还包括2-10重量份的钙镁磷肥。

作为优选，所述功能型土壤调理剂还包括2-20重量份的填充剂，优选所述填充剂为选自硅藻土、粘土、高岭土中的一种或一种以上混合物。

作为本发明的一种优选方案，所述功能型土壤调理剂的原料由以下重量份组分构成：

作为优选，上述原料均为固体粉末。

通过上述优选方案的总结，可得本发明较佳实施例。

本发明的第二目的在于提供一种制备所述功能型土壤调理剂的方法，包括以下步骤：

(1)按配方称取所述原料，混合、粉碎后，过200目筛子；

(2)通过造粒机造粒。

作为优选，所述方法还包括：(3)造粒后将物料烘干，经筛分后，包装，制得成品。

本发明有益效果如下：

(1)本发明提供了一种功能全面的土壤调理剂，可以充分稳定地发挥各种不同原材料对土壤改良、修复的优势，使其形成较好的协同增效作用，从而在施用于土壤时提供优良的保水、保肥和活化土壤养分的能力。

(2)本发明中的土壤调理剂使用简易，可以单独施用于土壤，撒施、穴施或沟施均可。

(3)本发明提供的制备工艺简便高效，便于规模化生产。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例首先提供一种功能型土壤调理剂，包括以下重量份数的原料：

生物炭粉16份、粉煤灰8份、钙镁磷肥5份、磷矿粉5份、钾长石5份、硫酸铵0.8份、磷酸铵镁0.8份、聚磷酸铵0.8份、腐植酸0.8份、海藻提取物0.8份、麦饭石0.8份、壳聚糖0.8份、氨基酸0.8份、聚丙烯酰胺0.4份、纤维素0.4份、山梨糖醇0.4份、沸石0.4份、硅藻土3份。

本实施例进一步提供上述土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将上述所有原材料按重量比例准确称量，经搅拌混合、粉碎后，过200目筛子，备用。

(2)将混合均匀的原材料输送至圆盘造粒机，进行造粒；

(3)造粒后将物料烘干，经筛分后，包装，制得成品。

实施例2

本实施例首先提供一种功能型土壤调理剂，包括以下重量份数的原料：

生物炭粉16份、粉煤灰8份、钙镁磷肥5份、磷矿粉5份、钾长石5份、硫酸铵0.1份、磷酸铵镁0.1份、聚磷酸铵0.1份、腐植酸0.1份、海藻提取物0.1份、麦饭石0.1份、壳聚糖0.1份、氨基酸0.1份、聚丙烯酰胺0.1份、纤维素0.1份、山梨糖醇0.1份、沸石0.1份、粘土9.8份。

本实施例的土壤调理剂的制备方法，同实施例1。

实施例3

本实施例首先提供一种功能型土壤调理剂，包括以下重量份数的原料：

生物炭粉15份、粉煤灰4份、钙镁磷肥3份、磷矿粉3份、钾长石3份、硫酸铵2份、磷酸铵镁2份、聚磷酸铵2份、腐植酸2份、海藻提取物2份、麦饭石2份、壳聚糖2份、氨基酸2份、聚丙烯酰胺1份、纤维素1份、山梨糖醇1份、沸石1份、高岭土2份。

本实施例的土壤调理剂的制备方法，同实施例1。

对比例1

一种功能型土壤调理剂，包括以下重量份数的原料：

生物炭粉15份、粉煤灰4份、钙镁磷肥4份、磷矿粉4份、钾长石4份、硫酸铵0.08份、磷酸铵镁0.08份、聚磷酸铵0.08份、腐植酸0.08份、海藻提取物0.08份、麦饭石0.08份、壳聚糖0.08份、氨基酸0.08份、聚丙烯酰胺0.08份、纤维素0.08份、山梨糖醇0.08份、沸石0.08份、粘土18.04份。

本对比例的土壤调理剂的制备方法，同实施例1。

对比例2

一种功能型土壤调理剂，包括以下重量份数的原料：

生物炭粉15份、粉煤灰3份、钙镁磷肥3份、磷矿粉2份、钾长石2份、硫酸铵2.1份、磷酸铵镁2.1份、聚磷酸铵2.1份、腐植酸2.1份、海藻提取物2.1份、麦饭石2.1份、壳聚糖2.1份、氨基酸2.1份、聚丙烯酰胺1.1份、纤维素1.1份、山梨糖醇1.1份、沸石1.1份、粘土3.8份。

本对比例的土壤调理剂的制备方法，同实施例1。

对比例3

一种功能型土壤调理剂，包括以下重量份数的原料：

生物炭粉16份、粉煤灰8份、钙镁磷肥5份、磷矿粉5份、钾长石5份、硫酸铵0.8份、磷酸铵镁0.4份、聚磷酸铵0.8份、腐植酸0.4份、海藻提取物0.8份、麦饭石0.4份、壳聚糖0.8份、氨基酸0.8份、聚丙烯酰胺1.6份、纤维素0.4份、山梨糖醇0.4份、沸石0.4份、硅藻土3份。

本对比例与实施例1的区别在于：在复合改良剂总量不变的情况下，将所述硫酸铵、磷酸铵镁、聚磷酸铵、腐植酸、海藻提取物、麦饭石、壳聚糖、氨基酸间的比例修改为2:1:2:1:2:1:2:2，将聚丙烯酰胺、纤维素、山梨糖醇、沸石间的比例修改为4:1:1:1。

对比例4

一种功能型土壤调理剂，包括以下重量份数的原料：

粉煤灰8份、钙镁磷肥5份、磷矿粉5份、钾长石5份、硫酸铵0.8份、磷酸铵镁0.8份、聚磷酸铵0.8份、腐植酸0.8份、海藻提取物0.8份、麦饭石0.8份、壳聚糖0.8份、氨基酸0.8份、聚丙烯酰胺0.4份、纤维素0.4份、山梨糖醇0.4份、沸石0.4份、硅藻土19份。

本对比例与实施例1的区别在于：不使用生物炭粉，硅藻土调整为19份。

试验例

为比较不同原材料制备的土壤调理剂产品质量指标与使用效果，对实施例1-3、对比例1-4进行以下对比试验。

1、产品质量对比试验：

通过对各实施例和对比例的土壤调理剂产品质量进行对比分析，结果见表1。

表1不同原料制备的土壤调理剂产品质量指标

由表1结果可知，不同原材料配比制备的土壤调理剂产品质量不同，整体来看实施例产品质量好于对比例，实施例的产品外观均匀，成粒率高、含水量较低，颗粒粒度(1.00mm-4.75mm)在80％以上。对比例产品质量低于实施例，这说明在本发明保护范围内的原材料配比制备的土壤调理剂质量更好。

2、土壤改良效果试验：

供试土壤：取自山东省临沂市临沭县青云镇柳园村，土壤pH 5.2，电导率1.62mS/cm，阳离子交换量12.09cmol/kg，有机质15.3g/kg，碱解氮100.7mg/kg，速效磷30.3mg/kg，速效钾133.2mg/kg。

试验设计与方法：共设6个处理，分别为不添加土壤调理剂的土壤处理(对照)和添加不同原材料制备的土壤调理剂的5个土壤处理(实施例1-3、对比例1-4)，每个处理3次重复。

试验于史丹利现代农业示范园智能温室大棚内进行，采用塑料桶进行土壤培养实验,每桶盛过筛的风干土10kg，土壤调理剂添加量为0.25kg/桶，将土壤调理剂与土壤充分混合后，室温下培养35天，其中培养的第5天、10天、15天、20天、25天、30天时通过向土壤补给水分以保证含水量达到桶内土壤田间持水量的70％，第31天停止补水，第35天取桶内新鲜土样测定含水量，风干后测定土壤性质指标，结果见表2。

表2不同原料制备的土壤调理剂对土壤理化指标的影响

由表2可知，不同原料制备的土壤调理剂对土壤理化指标的影响不同。整体来看，添加土壤调理剂的土壤处理的土壤理化指标优于对照处理，各实施例处理的土壤理化指标优于对比例。结果表明，施用本发明保护范围内制备的实施例处理的土壤保水保肥、速效养分供应能力均得到提升，土壤含水量增加说明施用土壤调理剂增加了土壤保水能力，pH接近于中性，电导率、CEC、速效养分含量的提高说明土壤调理剂能够提高土壤速效养分供应的能力。

虽然上述性能的相应数值并没有显著增大，但是由于土壤矿物质、有机质以及水分、空气、微生物等组成的复杂的生态系统，对外源物质具有一定的缓冲性，能够减缓外源物质的影响，因此不会在相应数值上有大幅变动。而本实验土壤调理剂在用量小的情况下，使土壤各个性质均得到改良，且其指标方面均优于对比例，说明改良土壤的综合作用明显，且作用不局限于某一个单一土壤性质。

综上所述，本发明的土壤调理剂能够改善土壤肥力情况，增加土壤养分供应，提高土壤保水保肥能力，起到良好的改良土壤的效果，推广应用前景广阔。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种功能型土壤调理剂，其特征在于，包括以下重量份组分的原料：

所述复合改良剂包括以下重量份组分：

其中，所述生物炭粉为选自玉米、小麦、水稻、花生壳、树枝中的至少一种植物秸秆在350℃—600℃厌氧条件下炭化后制得；

所述调质剂包括重量比为1-5：1-5：1-5的粉煤灰、磷矿粉和钾长石；

所述复合改良剂中，所述硫酸铵、磷酸铵镁、聚磷酸铵、腐植酸、海藻提取物、麦饭石、壳聚糖、氨基酸间等比设置，所述聚丙烯酰胺、纤维素、山梨糖醇、沸石间等比设置；

所述聚磷酸铵为水溶性聚磷酸铵，由尿素和85％磷酸经聚合反应制得；所述聚磷酸铵的聚合度为4—18，氮含量不低于23wt％，五氧化二磷含量不低于44wt％；

所述腐植酸分子量为2000-5000，氮含量为2wt％～5wt％；

所述氨基酸为选自聚天冬氨酸、聚天冬氨酸衍生物、聚谷氨酸、聚谷氨酸衍生物中的一种或一种以上混合物；

所述填充剂为选自硅藻土、高岭土中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的功能型土壤调理剂，其特征在于，所述生物炭粉为以等质量比的玉米、小麦、花生壳于500℃厌氧条件下炭化30分钟制得。

3.根据权利要求1或2所述的功能型土壤调理剂，其特征在于，原料由以下重量份组分构成：

4.制备权利要求1～3中任一项所述功能型土壤调理剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按配方称取所述原料，混合、粉碎后，过200目筛子；

(2)通过造粒机造粒。