CN110092697A - 一种含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，酸性土壤调理剂pH值为3.5‑5.5，土壤调理剂中腐植酸为水溶性腐植酸，通过低阶煤与柠檬酸盐、水混合后，加热反应制得，本发明的制备方法采用柠檬酸盐对低阶煤进行活化制得酸性土壤调理剂，水溶性腐植酸的活化率高达60％以上，制得含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂，能够有效改善土壤的团粒结构，同时，能够调节碱性土壤的pH值，活化并螯合土壤中的中微量元素，从而有效提高作物产量。

Description

一种含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，属于土壤调理剂技术领域。

背景技术

我国碱性土壤面积接近一亿公顷，约14.7亿亩，而每年因减产弃耕的接近5亿亩，使得耕地面积在逐年减少。碱性土壤中pH值较高，使得磷、钾、钙、镁、硅、铁等大中微量元素的活性降低，造成作物营养吸收障碍，另外，耕地在种植过程中长期大量施用化肥，导致土壤次生盐渍化加剧，板结严重，造成大面积的土壤资源浪费。我国有80％盐碱地尚未得到有效的开发利用，如若能利用开发出这些盐碱地，对我国的农业发展具有重要的意义。

腐植酸对土壤结构和土壤肥力具有良好的改良和增强作用,因此腐植酸在农业领域的应用已成为了研究热点。农业中应用最广的腐植酸是从低阶煤中提取的矿源腐植酸，但是低阶煤中的腐植酸是不水溶性的，因此直接施用低阶煤不会对当季作物起到明显的增产作用，目前将低阶煤中的腐植酸转变成水溶性腐植酸有两种方式：一是通过碱与不溶性腐植酸进行反应，生产的腐植酸盐为水溶性的腐植酸，但是该方法得到的腐植酸为大分子腐植酸盐，稳定性较差，在酸性条件和硬水条件下都容易絮凝。二是通过先碱提后氧化的方式提取水溶性腐植酸，并且所制备水溶性腐植酸的抗酸性和抗硬水能力都非常强，但是此种方法步骤比较复杂，需要碱提，氧化，分离等步骤，工业化较为困难。

中国专利文献CN1188095A公开了一种煤基酸衍生物微肥及其制备方法，以低阶煤泥炭、褐煤、风化煤中的一种通过深加工降解，酸性亲水化，抗硬水化处理后加入N、P、K常量元素养份和Mn、Fe、B、Zn、Mo微量元素制得产品，该方法通过硝酸将低阶煤氧化成水溶性腐植酸，步骤较为繁琐，并且硝酸会对低阶煤产生过氧化问题，另外硝酸氧化过程中产生的二氧化氮会造成较严重的环境污染，所以此方法较难在工业化中应用。

中国专利文献CN 103553808A公开一种以低阶煤为主要制备的腐植酸盐碱地改良剂及其制备方法；所要解决的技术问题是提供一种能够当季提高盐碱地作物成活率和产量以及明显改善土壤团粒结构的腐植酸盐碱地改良剂以及制备该腐植酸盐碱地改良剂的方法；采用的技术方案为：一种腐植酸盐碱地改良剂，包括如下重量分配比的原料：低阶煤100份、尿素5-10份、磷矿粉10-15份、黄腐酸植物生长调节剂1-3份；按照如下方法制备：将所述原料混合后，共同研磨成粉状，使原料混合均匀得到混合粉料，混合粉料在超声波作用下，常温下反应时间8-15分钟，将反应后的粉料经造粒、烘干，制成腐植酸盐碱地改良剂。该方法采用粉状物料超声空化反应法，原料之间发生化学反应，使低阶煤中的腐植酸转化为可溶性腐植酸，得到的腐植酸改良剂产品中，可溶性腐植酸的含量占腐植酸总量的比重高达70％以上；可溶性腐植酸与氮元素和磷元素螯合，形成易于被植物吸收和运输的螯合氮和螯合磷。该方法采用粉状物料超声空化反应法将低阶煤中的腐植酸转化为可溶性腐植酸设备复杂投资大，成本高，噪音污染严重。

针对现有腐植酸盐碱地改良剂存在的问题，有必要开发一种制备简单，成本低，腐植酸的水溶性和抗絮凝性好，且含量高的土壤调理剂产品。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，本发明的方法通过加入柠檬酸盐对腐植酸活化的方式，制得含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂，能够有效改善土壤的团粒结构，同时，能够调节碱性土壤的pH值，活化并螯合土壤中的中微量元素，从而有效提高作物产量。

本发明解决上述技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，所述的酸性土壤调理剂pH值为3.5-5.5，

制备方法包括低阶煤与柠檬酸盐、水混合后，加热反应步骤。

根据本发明优选的，低阶煤：柠檬酸盐：水的质量比为100：1-30：60-100。

进一步优选的，低阶煤：柠檬酸盐：水的质量比为100：10-30：60-100。

最为优选的，低阶煤：柠檬酸盐：水的质量比为100：20-30：60-100。

根据本发明优选的，所述低阶煤为风化煤、褐煤或泥炭中的一种或两种以上任意混合，低阶煤中的总腐植酸含量为45-62％。

根据本发明优选的，低阶煤研磨粉碎后与柠檬酸盐、水混合，研磨后低阶煤的粒径为0.15～0.38mm。

根据本发明优选的，所述的柠檬酸盐为柠檬酸铵、柠檬酸钾或柠檬酸钠。

根据本发明优选的，加热反应温度为60-100℃，加热反应过程中进行搅拌，反应时间为0.5-24h，反应结束后进行烘干。

根据本发明优选的，反应时间为1-3h，搅拌速度为180-260r/min。

本发明的制备方法采用柠檬酸盐将低阶煤中所存在的钙、镁、铁、硅等中微量元素进行了络合，使得腐植酸更易游离出来，另外，柠檬酸盐上的K+，Na+，NH4+会部分与腐植酸结合，形成腐殖酸盐，同时形成部分柠檬酸，最终形成了含有柠檬酸、柠檬酸盐、腐植酸、腐殖酸盐以及柠檬酸螯合中微量元素、腐植酸螯合中微量元素的混合体系，该体系pH值为3.5-5.5可降低碱性土壤中的pH值，采用本发明的方法，水溶性腐植酸的活化率最高可达60％以上。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的制备方法采用柠檬酸盐对低阶煤进行活化制得酸性土壤调理剂，水溶性腐植酸的活化率高达60％以上，所得水溶性腐植酸用于土壤改良，可提高作物产量。

2、本发明得到的含水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂产品显酸性，其pH为3.5-5.5，属于酸性肥料，可以有效降低碱性土壤中的pH值，活化土壤中的磷及中微量元素，同时产品中存在柠檬酸(盐)、腐植酸(盐)可以改善土壤结构，同时可螯合土壤活化出的中微量元素，减轻碱性土壤中作物的缺素症状，与肥料一同施用，可进一步的增强肥效，达到增产的目的。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

风化煤购自吕梁市盛大生物发展有限公司，其中腐植酸总量为46.59％；褐煤购自黑龙江佳禾腐植酸有限公司，其中褐煤中腐植酸总量为48.36％；泥炭购自厦门市黑土农业科技有限公司，其中腐植酸总量为61.85％，。

实施例1

一种含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法：将100g风化煤研磨至70目，然后加入30g柠檬酸铵和80g水，搅拌均匀后，在80℃下220r/min机械搅拌下反应2h，将反应物烘干，制备成含水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂A 130g。

实施例2

一种含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法：将100g褐煤研磨至40目，然后加入20g柠檬酸钾和60g水，搅拌均匀后，在60℃下180r/min机械搅拌下反应0.5h，将反应物烘干，制备成含水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂B 120g。

实施例3

一种含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法：将100g泥炭研磨至100目，然后加入10g柠檬酸钠和100g水，搅拌均匀后，在100℃下260r/min机械搅拌下搅拌反应24h，将反应物烘干，制备成含水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂C 110g。

对比例1：

同实施例1所述的酸性土壤调理剂的制备方法，不同之处在于：

柠檬酸铵的用量为40g。制备成含水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂D 130g。

对比例2：

同实施例1所述的酸性土壤调理剂的制备方法，不同之处在于：

柠檬酸铵的用量为50g。制备成含水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂E 130g。

实验例：

分别测试实施例1-3及对比例1-2产品中的水溶性腐植酸含量及pH，计算活化率，结果见表1所示。

表1土壤调理剂产品中水溶性腐植酸的含量、活化率及pH指标

通过上表1对比可以看出，随着柠檬酸盐用量的增加腐植酸的活化率基本没有变化，本发明通过对柠檬酸盐用量进行大量实验，实验发现，随着柠檬酸盐用量的增加，腐植酸的活化率随之增大，当柠檬酸盐的用量为30g，腐植酸的活化率最大，随着柠檬酸盐的用量进一步加大，腐植酸的活化率趋近平行，基本没有变化，同时柠檬酸盐的用量不断加大，成本升高。

为了进一步说明本发明制得的土壤调理剂的效果，本发明对制备的产品进行了田间实验，实验安排如下：

1、实验地点：试验在陕西省渭南市白水县杜康镇，试验共设6个处理，土壤pH＝8.76偏碱性，有机质含量0.40％，全氮含量0.0029％，有效磷12.06ppm，速效钾111ppm。试验中使用的复合肥为15-15-15复合肥。实验作物为夏玉米。

2、实验处理如下：

2.1、处理1：按照习惯施肥，每亩15-15-15复合肥40kg作为基肥，小喇叭口期和大喇叭口期各追施尿素10kg。

2.2、处理2：每亩15-15-15复合肥40kg+1.7kg硫酸钾作为基肥，小喇叭口期和大喇叭口期各追施尿素10kg。

2.3、处理3：每亩15-15-15复合肥40kg以及12kg土壤调理剂产品B作为基肥，小喇叭口期和大喇叭口期各追施尿素10kg。

2.4、处理4：每亩15-15-15复合肥40kg+10kg褐煤作为基肥，小喇叭口期和大喇叭口期各追施尿素10kg。

2.5、处理5：每亩15-15-15复合肥40kg+2kg的柠檬酸钾作为基肥，小喇叭口期和大喇叭口期各追施尿素10kg。

2.6、处理6：每亩15-15-15复合肥40kg+10kg褐煤+2kg柠檬酸钾作为基肥，小喇叭口期和大喇叭口期各追施尿素10kg。

3、实验结果如表2所示：

表2

处理	产量(kg/亩)	比处理1增产
			处理1	608kg	----
处理2	610kg	0.33％
			处理3	679kg	11.68％
处理4	620kg	1.97％
			处理5	638kg	4.93％
处理6	627kg	3.13％

通过表2中实验结果对比可看出，处理1和处理2亩产差别不大，说明使用15-15-15复合肥的基础上，增加钾肥用量不会有效增加作物产量，处理3、4、5、6与处理1相比较分别增产11.68％、1.97％、4.93％、3.13％，说明与传统施肥相比较，施用褐煤和柠檬酸钾都会对碱性土壤有一定的改良作用，而处理3增产达到11.68％，说明本发明的产品改良土壤作用明显，可有效提高作物产量。处理3对处理1、4、5、6增产效果明显，说明通过本发明的方法可以有效活化褐煤中的腐植酸，使其转化成水溶性腐植酸，另外本发明的土壤调理剂呈酸性，对碱性土壤的pH有一定的调节作用。施用单一褐煤或者柠檬酸钾或者简单的将两者掺混施用，对增强土壤肥力的改善并没有本发明的效果好。

Claims (9)

1.一种含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，所述的酸性土壤调理剂pH值为3.5-5.5，

制备方法包括低阶煤与柠檬酸盐、水混合后，加热反应步骤。

2.根据权利要求1所述的含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于，低阶煤：柠檬酸盐：水的质量比为100：1-30：60-100。

3.根据权利要求2所述的含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于，低阶煤：柠檬酸盐：水的质量比为100：10-30：60-100。

4.根据权利要求2所述的含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于，低阶煤：柠檬酸盐：水的质量比为100：20-30：60-100。

5.根据权利要求1所述的含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述低阶煤为风化煤、褐煤或泥炭中的一种或两种以上任意混合，低阶煤中的总腐植酸含量为45-62％。

6.根据权利要求1所述的含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于，低阶煤研磨粉碎后与柠檬酸盐、水混合，研磨后低阶煤的粒径为0.15～0.38mm。

7.根据权利要求1所述的含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述的柠檬酸盐为柠檬酸铵、柠檬酸钾或柠檬酸钠。

8.根据权利要求1所述的含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于，加热反应温度为60-100℃，加热反应过程中进行搅拌，反应时间为0.5-24h，反应结束后进行烘干。

9.根据权利要求8所述的含有水溶性腐植酸的酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于，反应时间为1-3h，搅拌速度为180-260r/min。