CN110204394A - 一种用于盐碱地的土质改良剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土质改良剂，所述土质改良剂由功能颗粒和包覆功能颗粒的包覆材料构成，所述功能颗粒包括降盐碱颗粒和营养保肥颗粒，所述包覆材料包括粘合剂、凝结剂和缓释材料，优选的，所述包覆材料中还包括致孔剂。所述土质改良剂不仅能有效改善盐碱地的盐碱化程度，同时还能提高植物抗盐碱胁迫的能力，为植物生长提供营养物质。

Description

一种用于盐碱地的土质改良剂及其制备方法
技术领域
本发明属于农业土壤改良技术领域，具体涉及一种适用于盐碱地的土质改良剂及其制备方法。
背景技术
盐渍土或碱土是指土壤中可溶性盐类或代换性钠离子浓度达到一定程度后，土壤的pH值较高，作物难以生长的一类土壤。土壤盐碱化问题在世界范围内广泛存在，我国约有盐碱地0.27亿公顷，主要分布在东北、华北、西北内陆区以及长江以北沿海地带，其中，约有0.06亿公顷盐碱耕地，0.21亿公顷盐碱荒地。另外，在干旱及半干旱地区，由于多是大陆性气候，降水稀少，蒸发强烈，如果灌溉措施不当，如肥料投入量大，也极易发生土壤次生盐碱化。
盐碱化使土壤理化性质变差，主要表现在土壤盐分含量和pH升高，土壤有机质含量相对降低、养分供给条件变差、土壤微生物活动受到抑制，使作物根系难以吸收水分和投入肥料中的营养物质，引起生理干旱和营养缺乏症，导致作物生长发育遭受盐害而受到抑制，从而对植物生长产生负面影响，造成盐渍土中种植的作物缺苗、植株生长减弱，减产，甚至绝产。具体来说，盐碱环境对植物造成的主要伤害表现在以下三方面：(1)盐碱土中的盐分离子会发生生理毒害，由于植物吸收了大量钠离子(Na+)、氯离子(Cl-)等，从而破坏了植物细胞内的离子平衡，并抑制了细胞内生理生化代谢过程，导致植物光合作用能力下降；(2)由于土壤盐分的增加，使得土壤溶液浓度增加，渗透压不断提高，导致植物从土壤中吸收水分的能力减弱，从而发生“生理干旱”；(3)盐碱土壤的pH值较高，使得植物体与外界环境酸碱失衡。
因而，为了有效降低盐碱环境对植物的伤害，一方面，受盐碱胁迫的植物需要降低细胞质中离子积累，另一方面，受盐碱胁迫的植物通过积累过程产生某些特殊的产物，如蛋白质、氨基酸、糖类等来增强细胞的渗透压，从而阻止细胞失水，稳定质膜及酶类的结构。
当前盐碱地肥料的研究很多，如专利号为CN201410503712.5的一种盐碱地专用悬浮液体复合肥料及其制备方法。使用了氮肥、硼肥、EDTA-Zn、EDTA-Mn、腐植酸粉、钙肥、磷肥、钾肥、份有机质、土壤调理剂、菌剂、分散剂、乳化剂、增稠剂、防冻剂，调节土壤理化性质，避免了盐份的再度积累，而且为作物提供生长发育所需的营养元素，从而促进作物根系更好生长，提高作物的产量和品质，同时可有效防止作物的缺素症状。又如专利号为CN200910169400.4的一种可用于改造盐碱地的肥料，由轻质页岩蛋白石、腐殖酸和有机肥组成。可以提供植物生长必须的养分，并能同时对盐碱地土壤成分进行改良，减少盐分含量，增加土壤肥力。
上述改善方法属于“治标不治本”，仅考虑通过对植物施用抗盐碱的肥料来增产，却忽略了对盐碱地土壤本身的改善，而且往往过度使用肥料会加重土壤盐碱化程度。
土壤改良工作一般根据各地的自然条件、经济条件，因地制宜地制定切实可行的规划，逐步实施，以达到有效地改善土壤生产性状和环境条件的目的。我国盐碱化土地盐分组成主要是Na+、Ca2+、Mg2+3种阳离子，和Cl-、SO4 2-、HCO3 -、CO3 2-4种阴离子，形成了NaCl、CaCl2、MgCl2、Na2SO4、CaSO4、MgSO4、NaHCO3、Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2、Na2CO3、CaCO3、MgCO3共12种盐类，各种盐类对植物的毒害效应依次为：Na2CO3＞NaHCO3＞NaCl＞CaCl2＞MgSO4＞Na2SO4。
有关盐碱化土壤的改良目前已经做了大量的研究工作，其中，水利工程措施改良盐碱化效果较好，但存在的问题是我国淡水资源匮乏，难以大面积推广；盐生植物改良是一个发展方向，但盐生植物的培育难度较大且时间长；化学措施改良盐渍化是一项重要的措施，常用的化学改良剂有石灰、石膏、磷石膏、氯化钙、硫酸亚铁、腐殖酸钙等，视土壤的性质而择用。如对碱化土壤需施用石膏、磷石膏等以钙离子交换出土壤胶体表面的钠离子，降低土壤的pH值，但只注重单一化学改良剂对盐碱化土壤的改良效果，可能仅是改善了土质的盐碱化，而不利于农作物的生长。
现有技术中，对于盐碱土质改良剂的研发一直在进行。专利文献CN201210519042.7公开了一种盐土改良剂，该改良剂由营养因子、保水剂、硫酸铝、硫磺、聚乙稀醇混合后加入生物有机肥制备得到，所述改良剂改善了盐土的理化性质，形成了团粒结构，降低了盐土酸碱度。专利文献CN201510533428.7公开了一种盐土有机型改良剂，由硫酸铝、硫磺、聚乙烯醇、蘑菇粉、秸秆粉碎物、脱硫石膏、微量元素物质组成，所述有机型改良剂采用生物改良和化学改良相结合，既满足了土壤改良的要求，又不会对环境造成危害。专利文献CN201810557516.4公开了一种用于盐碱地土壤的改良剂，包括果蔬废弃物、水果单宁、酒石酸、氨基酸、酒糟、甜菜碱、钠基膨润土、EM菌剂、凹凸棒石粉、丙三醇和刺槐，所述改良剂原料来源广泛，制备的成品可以有效降低盐碱地的pH值和总盐含量。
上述盐碱地土壤改良剂成分较为复杂，作用机理很难研究清楚，有些需要经过发酵手段进行制备，过程繁琐，另外，在施用过程中通常需要多次施用，以达到目标效果，造成土壤原本的生态平衡发生变化，影响环境。因此，研究和开发一种既能改善土壤盐碱化程度，又能助力植物或农作物生长，同时施用后能长期有效的改良剂具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于盐碱地土质的改良剂，本发明另一个目的是提供一种所述盐碱地土质改良剂的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明提供一种土质改良剂，所述土质改良剂由功能颗粒和包覆功能颗粒的包覆材料构成，所述功能颗粒包括降盐碱颗粒和营养保肥颗粒，其中，降盐碱颗粒包括以下制备原料：硅酸钙、脱硫石膏、硫酸钾、硫酸铝、硫酸锌、硫酸亚铁中的一种或两种以上的组合，以及甜菜碱、海藻多糖、壳聚糖；营养保肥颗粒包括以下制备原料：过磷酸钙、凹凸棒石粉的组合，及甜菜碱、海藻多糖、壳聚糖。
所述包覆材料包括粘合剂、凝结剂和缓释材料，其中，粘合剂选自羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素、玉米淀粉中的一种或两种以上的组合；凝结剂选自葡萄糖内酯；缓释材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、海藻酸钠、环糊精、环糊精衍生物中的一种或两种以上的组合；优选的，所述缓释材料选自聚甲基丙烯酸甲酯。
为了控制制备成本，在本发明中，所述粘合剂选自玉米淀粉，玉米淀粉不仅价格便宜，而且性质稳定，吸湿性较小，适合用于盐碱土壤中；另外，玉米淀粉施于土壤中还是一种营养物质，有助于农作物生长。
本发明在实验过程中，发明人发现加入葡萄糖内酯作为凝结剂后形成的改良剂颗粒成形性更好，颗粒更稳定，粒径更均匀，在此，葡萄糖内酯起到凝固和稳定的作用。
优选的，所述包覆材料中还包括致孔剂，所述致孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和/或聚乙二醇(PEG)。由于使用粘合剂、凝结剂、缓释材料包覆功能颗粒后会使降盐碱成分释放速度过缓，为了调节药物释放速度，本发明选择在包覆材料中加入致孔剂，土质改良剂被施于土壤中，球形颗粒中形成孔隙，有利于其中有效成分的释放。
在本发明的优选实施方式中，所述土质改良剂包括以下质量份数的组分：降盐碱颗粒1 60-100份、降盐碱颗粒2 20-40份、营养保肥颗粒20-40份、包覆材料15-35份；
其中，降盐碱颗粒1包括以下质量份数的制备原料：硅酸钙20-30份、脱硫石膏5-20份、甜菜碱5-10份、海藻多糖10-20份、壳聚糖10-20份；
降盐碱颗粒2包括以下质量份数的制备原料：硫酸钾5-10份、硫酸铝5-10份、硫酸锌2-8份、硫酸亚铁1-6份、甜菜碱5-10份、海藻多糖10-20份、壳聚糖10-20份；
营养保肥颗粒包括以下质量份数的制备原料：过磷酸钙20-30份、凹凸棒石粉10-15份、甜菜碱5-10份、海藻多糖10-20份、壳聚糖10-20份；
包覆材料包括以下质量份数的组分：玉米淀粉8-20份、葡萄糖内酯5-8份、聚甲基丙烯酸甲酯3-6份、PVP2-5份、PEG4000 5-10份。
本发明还提供一种土质改良剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将一定配比的甜菜碱、海藻多糖、壳聚糖放入搅拌器中，加入适量水，以150-200转/min的速度搅拌，直到混合物呈透明粘稠状为止；
(2)降盐碱颗粒1的制备：将一定配比的硅酸钙和脱硫石膏混合均匀，加入步骤1制备的粘稠混合物，搅拌均匀，将混合物放入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速300-450转/min，温度80-85℃，造粒30-40min，过200目钢筛，得到球形湿颗粒；
(3)降盐碱颗粒2的制备：将一定配比的硫酸钾、硫酸铝、硫酸锌、硫酸亚铁混合均匀，加入步骤1制备的粘稠混合物，搅拌均匀，将混合物放入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速300-450转/min，温度80-85℃，造粒30-40min，过200目钢筛，得到球形湿颗粒，
(4)营养保肥颗粒的制备：将一定配比的过磷酸钙、凹凸棒石粉混合均匀，加入步骤1制备的粘稠混合物，搅拌均匀，将混合物放入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速300-450转/min，温度60-70℃，造粒30-40min，过200目钢筛，得到球形湿颗粒；
(5)将步骤2-4制备的降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒按一定比例投入混合器中，同时加入粘合剂、凝结剂、缓释材料和致孔剂，混合2-4h，过50目钢筛，得到球形颗粒；
(6)将上步制备的球形颗粒在90-100℃烘箱中干燥，制备得到土质改良剂。
优选的，所述步骤(1)中甜菜碱、海藻多糖、壳聚糖形成的粘稠状混合物在后续制粒过程中起到粘合剂作用，因此不宜粘度过大，适宜粘度为8-20mPa.s。
优选的，所述步骤(2)、(3)和(4)制粒过程中为了不破坏海藻多糖及壳聚糖的网状结构，搅拌速度限定在300-350转/min。
所述步骤(2)、(3)和(4)制备得到的球形湿颗粒湿度适宜，轻捏成团即可，湿度过大容易造成过度粘连。
优选的，所述步骤(5)中降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒质量比为2-3:1:1，步骤(5)制备的球形颗粒粒径≤0.3mm。
所述步骤(5)制备的球形颗粒中的功能颗粒包括如下形式：仅包含降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2、营养保肥颗粒中的一种，包含降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒中的任意两种，同时包含降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒，最优选的，所述球形颗粒中同时包含降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒。
在本发明的具体实施方式中，所述步骤(5)制备的球形颗粒中，功能颗粒同时包含降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒的颗粒占比为85-100％。
优选的，所述步骤(6)制备得到的土质改良剂需要干燥保存，防止吸潮结块。
本发明提供上述土质改良剂在改善土壤盐碱程度中的应用。
本发明提供的盐碱地土质改良剂作用机理如下：在降盐碱颗粒1中，硅酸钙和脱硫石膏中的钙离子可以快速置换土壤中的可代换钠离子和镁离子，降低土壤pH值，有效降低土壤盐碱度。降盐碱颗粒2中，硫酸钾、硫酸铝、硫酸锌、硫酸亚铁可补充土壤中的必须金属元素，增加土壤透水性，透气性，提高土壤的阳离子吸收性能，增加土壤的保肥供肥能力。
在营养保肥颗粒中，过磷酸钙是一种磷肥，补充土壤中P2O5含量，其中钙离子又能发挥降盐碱作用，同时过磷酸钙价格便宜，降低改良剂生产成本。凹凸棒石粉含有多种营养成分，有利于植物吸收，增强肥效，补充植物必需微量元素，防止肥料流失，进一步改善土壤优点，另外，凹凸棒石粉的多孔晶体结构，可以改良土壤的物理性质，增加对水分的通透性能，对砂质土壤可以增加其保水性，对粘重板结土壤可增加其透水性。
海藻多糖和壳聚糖均是一种具有网状结构的大分子糖类物质，本发明中，海藻多糖和壳聚糖将降盐成分和营养保肥成分粘合包覆，并且其大分子网状结构能控制各有效成分的释放，使改良剂效果持久，并且糖类成分在土壤中经过分解，形成酸性物质能中和土壤的碱性。
渗透调节是植物对盐碱胁迫的一种适应性反应，在盐渍环境中，由于渗透压高导致植物细胞失水，使得植物因失水而死亡。因而，为了提高盐渍环境中生长的植物的成活率，需要植物能够调节自身的渗透压，使体内液泡保持足够的压力以防止细胞失水。研究分析表明，盐碱胁迫下植物体内甜菜碱的积累是一种有利于植物在胁迫下生长的重要生理现象，其含量与植物耐盐性呈正相关。甜菜碱是一种含羧基的季铵类生物碱，在植物、动物、细菌、真菌中均有广泛分布。甜菜碱在高等植物体内是一种重要的非毒性渗透调节物质，具有稳定生物大分子的结构和功能的作用，并可影响无机离子的分布，有效提高作物各组织对盐碱害的抗性，特别是甜菜碱能降低逆境条件下细胞膜和蛋白质结构与功能的损害。除此以外，甜菜碱对逆境条件下气孔运动、呼吸作用及相关基因表达都有一定的调控作用。
附图说明
图1土质改良剂对土壤碱化度影响趋势图
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部。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降盐碱颗粒1的制备
S1：将甜菜碱10份、海藻多糖20份、壳聚糖20份放入搅拌器中，加入适量水，以150转/min的速度搅拌，直到混合物呈透明粘稠状为止，控制粘度约为15mPa.s；
S2：将硅酸钙30份、脱硫石膏20份先在搅拌器中混合均匀，加入步骤S1制备的粘稠混合物，搅拌均匀，将混合物放入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速300转/min，温度80℃，造粒40min，过筛，得到球形湿颗粒，即为降盐碱颗粒1。
实施例2降盐碱颗粒2的制备
S1：将甜菜碱10份、海藻多糖20份、壳聚糖20份放入搅拌器中，加入适量水，以150转/min的速度搅拌，直到混合物呈透明粘稠状为止，控制粘度约为15mPa.s；
S2:将硫酸钾10份、硫酸铝10份、硫酸锌8份、硫酸亚铁6份先在搅拌器中混合均匀，加入步骤S1制备的粘稠混合物，搅拌均匀，将混合物放入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速300转/min，温度80℃，造粒40min，过筛，得到球形湿颗粒，即为降盐碱颗粒2。
实施例3营养保肥颗粒的制备
S1：将甜菜碱10份、海藻多糖20份、壳聚糖20份放入搅拌器中，加入适量水，以150转/min的速度搅拌，直到混合物呈透明粘稠状为止，控制粘度约为15mPa.s；
S2：将过磷酸钙30份、凹凸棒石粉15份先在搅拌器中混合均匀，加入步骤S1制备的粘稠混合物，搅拌均匀，将混合物放入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速300转/min，温度60℃，造粒40min，过筛，得到球形湿颗粒，即为营养保肥颗粒。
实施例4土质改良剂的制备
S1：将实施例1-3制备的降盐碱颗粒1 100份、降盐碱颗粒2 30份、营养保肥颗粒30份投入混合器中，同时加入浓度20％的玉米淀粉浆10份作为粘合剂、葡萄糖内酯8份、聚甲基丙烯酸甲酯6份进行混合，混合2-4h，过50目钢筛，得到球形颗粒；
S2：将上步得到的球形颗粒在90℃烘箱中干燥，制备得到土质改良剂。
实施例5土质改良剂的制备(包含致孔剂)
S1：将实施例1-3制备的降盐碱颗粒1 100份、降盐碱颗粒2 30份、营养保肥颗粒30份投入混合器中，同时加入浓度20％的玉米淀粉浆10份作为粘合剂、葡萄糖内酯8份、聚甲基丙烯酸甲酯6份，再加入PVP5份、PEG4000 5份作为致孔剂，混合2-4h，过50目钢筛，得到球形颗粒；
S2：将上步得到的球形颗粒在90℃烘箱中干燥，制备得到包含致孔剂的土质改良剂。
对比实施例1包含降盐碱颗粒1的土质改良剂
本实施例中，降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒由相同质量份数的降盐碱颗粒1代替。
S1：将实施例1制备的降盐碱颗粒1 160份投入混合器中，同时加入浓度20％的玉米淀粉浆10份作为粘合剂、葡萄糖内酯8份、聚甲基丙烯酸甲酯6份进行混合，混合2-4h，过50目钢筛，得到球形颗粒；
S2：将上步得到的球形颗粒在90℃烘箱中干燥，制备得到土质改良剂(功能颗粒只包含降盐碱颗粒1)。
对比实施例2包含降盐碱颗粒2的土质改良剂
本实施例中，降盐碱颗粒1和营养保肥颗粒由相同质量份数的降盐碱颗粒2代替。
S1：将实施例2制备的降盐碱颗粒2 160份投入混合器中，同时加入浓度20％的玉米淀粉浆10份作为粘合剂、葡萄糖内酯8份、聚甲基丙烯酸甲酯6份进行混合，混合2-4h，过50目钢筛，得到球形颗粒；
S2：将上步得到的球形颗粒在90℃烘箱中干燥，制备得到土质改良剂(功能颗粒只包含降盐碱颗粒2)。
对比实施例3包含营养保肥颗粒的土质改良剂
本实施例中，降盐碱颗粒1和降盐碱颗粒2由相同质量份数的营养保肥颗粒代替。
S1：将实施例3制备的营养保肥颗粒160份投入混合器中，同时加入浓度20％的玉米淀粉浆10份作为粘合剂、葡萄糖内酯8份、聚甲基丙烯酸甲酯6份进行混合，混合2-4h，过50目钢筛，得到球形颗粒；
S2：将上步得到的球形颗粒在90℃烘箱中干燥，制备得到土质改良剂(功能颗粒只包含营养保肥颗粒)。
对比实施例4包含降盐碱颗粒1和2的土质改良剂
本实施例中，营养保肥颗粒由相同质量份数的降盐碱颗粒2代替。
S1：将实施例1-2制备的降盐碱颗粒1 100份、降盐碱颗粒2 60份投入混合器中，同时加入浓度20％的玉米淀粉浆10份作为粘合剂、葡萄糖内酯8份、聚甲基丙烯酸甲酯6份进行混合，混合2-4h，过50目钢筛，得到球形颗粒；
S2：将上步得到的球形颗粒在90℃烘箱中干燥，制备得到土质改良剂(功能颗粒包含降盐碱颗粒1和降盐碱颗粒2)。
对比实施例5不含甜菜碱的土质改良剂
本实施例在制备功能颗粒时均不含甜菜碱，由质量份数相同的海藻多糖和壳聚糖代替。
S1：将海藻多糖25份、壳聚糖25份放入搅拌器中，加入适量水，以150转/min的速度搅拌，直到混合物呈透明粘稠状为止，控制粘度约为15mPa.s；
S2：降盐碱颗粒1的制备同实施例1；
S3：降盐碱颗粒2的制备同实施例2；
S4：营养保肥颗粒的制备同实施例3：
S5：土质改良剂的制备方法同实施例4，制备得到不含甜菜碱的土质改良剂。
对比实施例6不含海藻多糖和壳聚糖的土质改良剂
本实施例在制备功能颗粒时均不含海藻多糖和壳聚糖，由质量份数相同的甜菜碱代替。
S1：将甜菜碱50份放入搅拌器中，加入适量水，以150转/min的速度搅拌，直到混合物呈透明粘稠状为止，控制粘度约为15mPa.s；
S2：降盐碱颗粒1的制备同实施例1；
S3：降盐碱颗粒2的制备同实施例2；
S4：营养保肥颗粒的制备同实施例3：
S5：土质改良剂的制备方法同实施例4，制备得到不含海藻多糖和壳聚糖的土质改良剂。
效果实施例1土质改良剂对盐碱地土质改善情况
试验目的：检测本发明制备的土质改良剂对盐碱地土质是否有改善，及改良程度。
试验方法：在山东渤海湾盐碱土区，选择土壤结构成分相近的耕地，划分为3个处理区，分别是试验1区、试验2区、空白对照区，分别种植同一品种的玉米。试验1区撒施实施例4制备的土质改良剂，试验2区撒施实施例5制备的包含致孔剂的土质改良剂，空白对照区按当地常规操作进行生产。在首次翻耕土壤后进行灌溉，一周后播种玉米，3个处理区灌溉、肥药管理一致，在撒施土质改良剂4个月后对土壤物理性状进行取样检测，播种后40天测定成苗率，期间对玉米生长状况进行质量抽检。
土壤物理性状检测包括：
(1)土壤密度：表示盐碱地矿物质特性、质地、有机质的状况。
(2)土壤容重：表示土壤理化性质的一项重要检测指标，指在自然状态下单位体积干土与同体积水的质量之比，它反映了土壤的结构，有机质含量等综合状况，土壤容重指标的高低会直接影响到土壤孔隙度和孔隙大小分配、土壤的穿透力和土壤的肥力，植物根系的土壤穿透力和根系活力，进一步影响了植物的生长和发育。盐渍土土壤的容重一般较大，土质粘重，阻碍了作物的根系生长和活力。因此改变盐渍土的土壤容重，使土壤容重变小，土壤变得疏松，具有良好的孔隙度，含水量量增加才是在盐碱土土壤改良的重要目标，因此，土壤容重的大小直接反应了土壤的好坏。
(3)土壤孔隙度：是指土壤固体颗粒的百分百率它的大小与土壤的透气性、透水性、水分储存能力，持肥能力，及土壤的适耕性具有密不可分的关系，还与作物的生长发育状况有着直接关系。盐渍土的土壤的颗粒大小，土壤的疏松程度，有机质含量以及土壤质地都直接决定了土壤的孔隙度，因此计算盐渍土的土壤孔隙度也为土壤改良提供了重要的数据支持。
(4)水稳性团聚体百分数：即抗水力分散的土壤体，土壤水稳性结构对调节土壤肥力作用尤为显著。测定水稳性团聚体含量，有助于对土壤肥力，土壤结构的评价。
试验结果：土壤物理性状取样检测结果如表1所示，检测土壤含盐质量分析如表2所示，玉米生长状况抽检结果如表3所示。
表1土壤物理性状取样检测结果
从表1的检测数据可以看出，与没有撒施任何土质改良剂的空白对照区相比，试验1区和试验2区的土壤状况有明显的改善，土壤容重降低0.24-0.38g/cm3，土壤总孔隙度增加8-11％，土壤含水量增加约1.9-2.7％，水稳性团聚体增加1.5-3％左右，且试验2区土壤改善效果优于试验1区。由此可以说明，本发明制备的土质改良剂能有效改善土壤盐碱状况，由于含有致孔剂，调解土质改良剂中功能成分释放速度，使得含有致孔剂的土质改良剂在撒施4个月后效果优于不含致孔剂的土质改良剂。
表2土壤含盐质量分析
由表2数据分析得出，本发明制备的土质改良剂能显著改善盐碱地的pH值，使原来碱性土质碱性降低，另外，土质改良剂能为土壤提供营养物质，土壤中N、P、K的含量与对照组相比都有所增长，且试验区2的增长趋势大于试验区1，说明含致孔剂的土质改良剂营养物质释放更快，本发明制备的土质改良剂对锌和钼含量的改善不显著。
表3玉米生长状况抽检结果
由表3数据对比后发现，本发明制备的土质改良剂有助农作物生长的作用，与对照组相比，撒施土质改良剂的土壤生长的玉米成苗率更高，玉米植株生长状况更良好，玉米亩产量收成更高。
效果实施例2致孔剂对土质改良剂功能效果的影响
试验目的：检测致孔剂对土质改良剂效果的影响。
试验方法：以效果实施例1所述的试验1区和试验2区为试验对象，分别在种植玉米的0-8个月检测两块土地的碱化度，通过碱化度变化趋势评判土质改良剂的作用效果，进而得出致孔剂在土质改良剂中所起的作用。
试验结果：土质改良剂对土壤碱化度影响趋势图如图1所示。
由图1所示的变化趋势可以看出，含有致孔剂的土质改良剂作用的土壤碱化度下降更快，基本在3个月左右达到碱化度最低值，而不含致孔剂的土质改良剂作用的土壤碱化度下降缓慢，在4-5个月之间碱化度达最低值，说明含有致孔剂的土质改良剂中有效成分释放速度更快。相应的，在达到最低值后，撒施含有致孔剂的土质改良剂的土壤碱化度回升更快一些，更加佐证了含致孔剂的土质改良剂有效成分释放速度更快。
效果实施例3 3种功能颗粒对土质改良剂功效的影响
试验目的：评判降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2、营养保肥颗粒在土质改良剂中的功效。
试验方法：在山东渤海湾盐碱土区，选择土壤结构成分相近的耕地，划分为5个处理区，分别是试验1区、对照1区、对照2区、对照3区、对照4区，分别种植同一品种的玉米。试验1区撒施实施例4制备的土质改良剂，对照1-4区分别撒施对比实施例1-4制备的包含降盐碱颗粒1的土质改良剂、包含降盐碱颗粒2的土质改良剂、包含营养保肥颗粒的土质改良剂、包含降盐碱颗粒1和2的土质改良剂。在播种后40天测定成苗率，玉米成熟后抽检玉米茎粗、株高和亩产量，同时检测土壤pH、总盐量、碱化度(ESP)。
试验结果：盐碱地土质盐碱化改善情况如表4所示，玉米生长状况抽检结果如表5所示。
表4功能颗粒对土质改良剂功效的影响结果
表5玉米生长状况抽检结果
通过表4数据可以发现，试验1区土壤pH值最低为7.2，总盐量最小为4.38g/kg，碱化度最低为10.1％，对照1区、2区和4区土质盐碱化程度均有所改善，对照3区盐碱化程度基本无变化。表5数据显示，同时含有降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒的土质改良剂对农作物生长最有利，而只含营养保肥颗粒的改良剂农作物长势最差，说明不改善盐碱地的盐碱情况，而一味只追求增加土质营养的做法并不有利于农作物的生长。将降盐碱颗粒与营养保肥颗粒结合，在降盐碱的基础上增加土壤营养的改善方式最利于农作物生长和结果。
效果实施例4甜菜碱、海藻多糖和壳聚糖对土质改良剂功效的影响
试验目的：检测在制备功能颗粒过程中添加的甜菜碱、海藻多糖和壳聚糖对土质改良剂功效的影响。
试验方法：在山东渤海湾盐碱土区，选择土壤结构成分相近的耕地，划分为3个处理区，分别是试验1区、对照5区、对照6区，分别种植同一品种的玉米。试验1区撒施实施例4制备的土质改良剂，对照5区撒施对比实施例5制备的不含甜菜碱的土质改良剂，对照6区撒施对比实施例6制备的不含海藻多糖和壳聚糖的土质改良剂。在播种后40天测定成苗率，玉米成熟后抽检玉米茎粗、株高和亩产量，同时检测土壤pH、总盐量、碱化度(ESP)。
试验结果：盐碱地土质盐碱化改善情况如表6所示，玉米生长状况抽检结果如表7所示。
表6功能颗粒对土质改良剂功效的影响结果
表7玉米生长状况抽检结果
通过表6所示的数据可以发现，甜菜碱与海藻多糖和壳聚糖对土质总盐量和土壤碱化度基本没有较大的影响，而海藻多糖和壳聚糖对降低土壤pH值效果更显著。分析原因，首先海藻多糖和壳聚糖在土壤中分解后产生的酸性物质降低土壤pH值，另外，海藻多糖和壳聚糖具有网状结构，对功能颗粒产生包覆作用，对土质改良剂中功能成分的释放起到缓释作用，作用效果更持久。由表7所示的玉米生长状况结果可以看出，甜菜碱对于农作物的生长影响效果更强一些，对照5区撒施不含甜菜碱的土质改良剂(含海藻多糖和壳聚糖)，对照6区撒施不含海藻多糖和壳聚糖的土质改良剂(含甜菜碱)，明显的，对照6区玉米各项生长状况由于对照5区。综上所述，甜菜碱能提高植株在盐碱环境中的适应能力，海藻多糖和壳聚糖能改善土壤碱化程度，在制备功能颗粒时同时添加，既能起到改善土质的作用，还能保证农作物良好生长。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种土质改良剂，其特征在于，所述土质改良剂由功能颗粒和包覆功能颗粒的包覆材料构成，所述功能颗粒包括降盐碱颗粒和营养保肥颗粒，其中，降盐碱颗粒包括以下制备原料：硅酸钙、脱硫石膏、硫酸钾、硫酸铝、硫酸锌、硫酸亚铁中的一种或两种以上的组合，及甜菜碱、海藻多糖、壳聚糖；营养保肥颗粒包括以下制备原料：过磷酸钙、凹凸棒石粉的组合，及甜菜碱、海藻多糖、壳聚糖；
所述包覆材料包括粘合剂、凝结剂和缓释材料，其中，粘合剂选自羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素、玉米淀粉中的一种或两种以上的组合；凝结剂选自葡萄糖内酯；缓释材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、海藻酸钠、环糊精、环糊精衍生物中的一种或两种以上的组合。
2.根据权利要求1所述的土质改良剂，其特征在于，所述包覆材料中还包括致孔剂，所述致孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和/或聚乙二醇(PEG)。
3.根据权利要求2所述的土质改良剂，其特征在于，所述土质改良剂包括以下质量份数的组分：降盐碱颗粒1 60-100份、降盐碱颗粒2 20-40份、营养保肥颗粒20-40份、包覆材料15-35份；
其中，降盐碱颗粒1包括以下质量份数的制备原料：硅酸钙20-30份、脱硫石膏5-20份、甜菜碱5-10份、海藻多糖10-20份、壳聚糖10-20份；
降盐碱颗粒2包括以下质量份数的制备原料：硫酸钾5-10份、硫酸铝5-10份、硫酸锌2-8份、硫酸亚铁1-6份、甜菜碱5-10份、海藻多糖10-20份、壳聚糖10-20份；
营养保肥颗粒包括以下质量份数的制备原料：过磷酸钙20-30份、凹凸棒石粉10-15份、甜菜碱5-10份、海藻多糖10-20份、壳聚糖10-20份；
包覆材料包括以下质量份数的组分：玉米淀粉8-20份、葡萄糖内酯5-8份、聚甲基丙烯酸甲酯3-6份、PVP 2-5份、PEG4000 5-10份。
4.一种权利要求1所述土质改良剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将一定配比的甜菜碱、海藻多糖、壳聚糖放入搅拌器中，加入适量水，以150-200转/min的速度搅拌，直到混合物呈透明粘稠状为止；
(2)降盐碱颗粒1的制备：将一定配比的硅酸钙和脱硫石膏混合均匀，加入步骤1制备的粘稠混合物，搅拌均匀，将混合物放入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速300-450转/min，温度80-85℃，造粒30-40min，过筛，得到球形湿颗粒；
(3)降盐碱颗粒2的制备：将一定配比的硫酸钾、硫酸铝、硫酸锌、硫酸亚铁混合均匀，加入步骤1制备的粘稠混合物，搅拌均匀，将混合物放入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速300-450转/min，温度80-85℃，造粒30-40min，过筛，得到球形湿颗粒；
(4)营养保肥颗粒的制备：将一定配比的过磷酸钙、凹凸棒石粉混合均匀，加入步骤1制备的粘稠混合物，搅拌均匀，将混合物放入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速300-450转/min，温度60-70℃，造粒30-40min，过筛，得到球形湿颗粒；
(5)将步骤2-4制备的降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒按一定比例投入混合器中，同时加入粘合剂、凝结剂、缓释材料和致孔剂，混合2-4h，过50目钢筛，得到球形颗粒；
(6)将上步制备的球形颗粒在90-100℃烘箱中干燥，制备得到土质改良剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中甜菜碱、海藻多糖、壳聚糖形成的粘稠状混合物在后续制粒过程中起到粘合剂作用，适宜粘度为8-20mPa.s。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)、(3)和(4)制粒过程中搅拌速度限定在300-350转/min。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒质量比为2-3:1:1，制备的球形颗粒粒径≤0.3mm。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)制备的球形颗粒中的功能颗粒包括如下形式：仅包含降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2、营养保肥颗粒中的一种，包含降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒中的任意两种，同时包含降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒，优选的，所述球形颗粒中同时包含降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)制备的球形颗粒中，功能颗粒同时包含降盐碱颗粒1、降盐碱颗粒2和营养保肥颗粒的颗粒占比为85-100％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114621039A (zh) * 2020-12-11 2022-06-14 中国科学院大连化学物理研究所 多糖作为土壤调节剂的应用
CN116855254A (zh) * 2023-07-03 2023-10-10 江苏莘野生物科技有限公司 一种长效可控的酸性土壤调理剂及其制备方法
CN117417752A (zh) * 2023-10-12 2024-01-19 江苏莘野生物科技有限公司 一种用于盐碱性土壤修复的可持续型土壤调理剂

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