CN110358546A

CN110358546A - 一种土壤调理剂及其应用

Info

Publication number: CN110358546A
Application number: CN201910716978.0A
Authority: CN
Inventors: 周卫军; 李启刚; 李江林; 曹胜; 李蔚霞; 刘沛
Original assignee: Hunan Yangdong Bio Clean Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Hunan Yangdong Bio Clean Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2019-10-22

Abstract

本发明涉及土壤改良技术领域，尤其涉及一种土壤调理剂及其应用。该土壤调理剂以质量百分计，包括：气化稻壳灰，脱硫石膏和有机肥，本发明土壤调理剂能明显调节土壤酸碱度，降低土壤有效镉含量，改良土壤性状和结构，从而有效地改善农田土壤的理化性状，具有防治农田土壤酸化、提高土壤肥力水平和降低作物重金属镉污染的效果。

Description

一种土壤调理剂及其应用

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，尤其涉及一种土壤调理剂及其应用。

背景技术

针对当前因工业污染和长期不合理的施肥造成的土壤酸化，板结，盐渍化，菌群失衡，重金属超标等一系列问题，发明一种改善土壤环境的调理剂成为一种急需解决的问题。

土壤酸化，即土壤pH值下降的现象，指的是土壤吸收性复合体接受了一定数量交换性氢离子或铝离子，使土壤中碱性(盐基)离子淋失的过程。土壤酸化导致土壤中的Ca、Mg、P等营养元素大量淋失，土壤中的Al³⁺大量溶出。酸性土壤铝毒害是抑制作物生长和导致作物减产的主要原因。同时酸性土壤使阳离子交换量和盐基饱和度降低，土壤矿物质营养钙、镁、硫元素流失严重；酸化还可使土壤对磷酸根和钼酸根的固定作用增强，降低土壤磷和钼的有效性，影响植物正常生长和发育等。

土壤板结是指土壤表层因缺乏有机质，结构不良，在灌水或降雨等外因作用下结构破坏、土粒分散，而干燥后受内聚力作用使表土变硬的现象。导致农田土壤板结的主要原因有：(1)农田土壤质地太粘，耕作层浅；(2)有机肥施用严重不足，土壤有机质含量低；(3)超量和不平衡施用化肥；(4)农业机械耕作镇压；(5)塑料制品过多残留；(6)水土流失；(7)有害物质的积累。农田土壤板结造成的主要危害是：(1)导致农作物根系生长不良；(2)导致农作物植株发生缺素症，降低农产品的产量和品质。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种土壤调理剂及其应用。其提供的土壤调理剂能有效地改善土壤的结构及其理化性质如孔隙度、容重、酸碱度、阳离子交换量和盐基饱和度，对防治农田土壤酸化、改善土壤结构和降低重金属生物有效性具有显著的效果。并提供了植物生长所需的中微量元素，从而显著提高农作物的产量。

本发明提供的土壤调理剂，其包括如下质量份的：

气化稻壳灰 23份～26份；

脱硫石膏 43份～46份；

有机肥 29份～31份。

一些实施例中，所述土壤调理剂由如下质量份的组分组成：

气化稻壳灰 25份；

脱硫石膏 45份；

有机肥 30份。

微波汽化炉燃烧稻壳后的稻壳灰是经微波密闭高温气化后的气化稻壳灰，其主要成分为微孔生物质SiO₂(图1)，SiO₂的含量90％以上(图2与表1)。

表1气化稻壳灰元素含量

气化稻壳灰含有丰富的二氧化硅粒子，二氧化硅粒子以微米或纳米尺度疏松的粘聚在一起，含有大量的蜂窝微孔和尺度空隙，因而气化稻壳灰具有较大的比表面积，能起到吸附土壤重金属离子的作用，且气化稻壳灰的pH大于10，可以提高土壤pH，使重金属的生物有效性降低。气化稻壳灰中含有一定量的钙、镁、铁、锰等中微量元素，能提高土壤养分。因此，气化稻壳灰能较好地改善和修复酸性重金属污染土壤。同时硅元素也能抑制作物(尤其水稻)对镉等重金属元素的吸收。气化稻壳灰是微波高温密闭制气后的副产品，将其充分利用不仅能够充分利用资源，而且还可以减少环境污染。

所述脱硫石膏是玻璃生产过程中产生的废弃物。其作为土壤改良剂的成分来施用主要是提高土壤pH，补充土壤中量元素钙和硫，二水硫酸钙质量分数为82.0％，pH大于12。在提高土壤pH的同时对钝化土壤重金属具有良好作用。且脱硫石膏是玻璃生产过程中烟气脱硫的废弃物，将其充分利用不仅能够充分利用资源，而且还可以减少环境污染。

所述的有机肥是采用生物质材料经高温堆腐发酵，达到国家有机肥标准(NY525-2012)的有机肥，其中有机质含量大于45％，pH大于6。

本发明将气化稻壳灰、脱硫石膏和有机肥进行复配，形成的土壤调理剂不仅能够明显调节土壤酸碱度，降低土壤有效镉含量，还能够改良土壤性状和结构，从而有效地改善农田土壤的理化性状，具有防治农田土壤酸化、提高土壤肥力水平和降低作物重金属镉污染的效果。另外，气化稻壳灰是微波高温密闭制气后的副产品，且是微孔生物质硅产品；脱硫石膏是玻璃生产过程中烟气脱硫的废弃物，将其充分利用不仅能够充分利用资源，而且还可以减少环境污染。研究表明，只有将三者同时使用，才能够获得良好的调理土壤的作用。

本发明实施例中，所述气化稻壳灰中，SiO₂的质量分数不低于90％；

所述脱硫石膏中，二水硫酸钙的质量分数为75.0％～82.0％；

一些实施例中，所述脱硫石膏中，二水硫酸钙的质量分数为82.0％。

所述有机肥中有机质含量大于45％。

本发明所述的土壤调理剂，pH值为10～12。

本发明所述的土壤调理剂中以质量百分数计，CaO≥25％，全SiO₂≥20％，有机质≥12％，pH值为10～12。

本发明所述的土壤调理剂的制备方法，其包括将气化稻壳灰、脱硫石膏和有机肥混合，经200℃焙烧，然后粉碎，制得土壤调理剂。

本发明所述的土壤调理剂在调节土壤酸碱度、降低土壤有效镉含量和/或提高作物产量中的应用。

本发明中，所述土壤调理剂提高产量的作物为水稻。

本发明中，所述土壤调理剂适用的土壤为第四纪红壤发育的红黄泥或河流冲积物发育的河砂泥。

具体的，所述第四纪红壤发育的红黄泥来自湖南省攸县皇图岭镇高新村保丰组；所述河流冲积物发育的河砂泥来自湖南省醴陵市阳三办事处阳东村。

本发明还提供了一种土壤改良方法，其为施用本发明所述的土壤调理剂。

所述施用的量为150kg/666.7m²～200kg/666.7m²。

本发明调理剂应用于水稻田中，应在土壤翻耕后，均匀的撒施在田中，5～6天后施用基肥，再匀耙整平，隔1天后移栽秧苗。

本发明调理剂应用于水稻以外的其他作物的土壤中，在土壤翻耕以后撒施，再旋耕与土壤混匀。

本发明涉及土壤改良技术领域，公开了一种酸性土壤调理剂及其应用。该土壤调理剂以质量百分计，包括：气化稻壳灰23％～26％，脱硫石膏43％～46％，有机质29％～31％，综合pH 10～12。其生产方法是将微波汽化炉燃烧稻壳后的稻壳灰、玻璃生产过程中产生的脱硫石膏与商品有机肥混合搅拌，经200℃焙烧，粉碎过筛而成。气化稻壳灰为碱性的微孔生物质硅，SiO₂含量在90％以上，pH大于10，可补充土壤硅，提高土壤pH值，吸附和钝化重金属；脱硫石膏的二水硫酸钙在80％以上，pH大于12，可以替换土壤胶体吸附的氢离子并中和，提高土壤盐基饱度和土壤pH，也可为作物提供钙和硫营养；有机肥可改善土壤结构，为作物提供多种营养元素。本发明土壤调理剂能明显调节土壤酸碱度，降低土壤有效镉含量，改良土壤性状和结构，从而有效地改善农田土壤的理化性状，具有防治农田土壤酸化、提高土壤肥力水平和降低作物重金属镉污染的效果。

附图说明

图1示气化稻壳灰电子显微镜图像；

图2示气化稻壳灰电子显微镜图谱。

具体实施方式

本发明提供了一种土壤调理剂及其应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明采用的仪器皆为普通市售品，皆可于市场购得。

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

实施例1

2017年在湖南省攸县皇图岭镇高新村保丰组进行了田间晚稻小区试验，供试土壤为第四纪红壤发育的红黄泥。供试水稻品种为晚稻超级杂交品种“H优518”。试验前，土壤肥力呈中等水平，其中土壤有机质34.3g/kg，pH值5.1，碱解氮149mg/kg，有效磷7.3mg/kg，速效钾86mg/kg，阳离子交换量(CEC)14.1cmol(+)/kg，全镉0.99mg/kg，有效镉0.76mg/kg。试验设3个处理，①CK，常规施肥，40％复合肥30kg/666.7m²+尿素7.5kg/666.7m²+氯化钾5kg/666.7m²；②T150，常规施肥+本发明调理剂150kg/666.7m²；③T200，常规施肥+本发明调理剂200kg/666.7m²；每处理重复3次。调理剂施用时间为秧苗移栽前6天，即翻耕后，将调理剂均匀的撒在田里，耙匀，5天后施用基肥，再隔1天移栽秧苗。本实施例所述调理剂的配方为(气化稻壳灰25份；脱硫石膏45份；有机肥30份。)水稻收获时按小区收割，同时采集稻谷和土壤样品做分析用，统计试验结果如下：

表2对土壤及水稻各指标的影响

如表2所示，与未施用本土壤调理剂的常规施肥(CK)相比，按150kg/667m²和200kg/667m²的用量，土壤pH值分别增加了0.2和0.3个单位，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量都有一定程度的提高，稻谷产量分别增加了12.9％和14.5％；土壤有效镉分别降低了0.18mg/kg和0.24mg/kg，降低幅度分别为31.6％和47.1％；稻谷镉含量分别下降0.463mg/kg和0.593mg/kg，降幅分别为72.9％和93.3％。这表明，本基于稻壳灰的土壤调理剂在提高土壤酸碱度和降低土壤有效镉、稻谷镉含量方面效果非常显著。

实施例2

2017年在湖南省醴陵市阳三办事处阳东村进行了田间晚稻小区试验，供试为河流冲积物发育的河砂泥。供试水稻品种为晚稻超级杂交品种“威优227”。试验前，土壤肥力呈中等水平，其中土壤有机质38.1g/kg，pH值5.2，碱解氮177mg/kg，有效磷6.8mg/kg，速效钾171mg/kg，阳离子交换量(CEC)12.1cmol(+)/kg，全镉0.47mg/kg，有效镉0.35mg/kg。试验设3个处理，①CK，常规施肥，施40％复合肥30kg/666.7m²+尿素7.5kg/666.7m²+氯化钾5kg/666.7m²；②T150，常规施肥+调理剂150kg/666.7m²；③T200，常规施肥+调理剂200kg/666.7m²；每处理重复3次。调理剂施用时间为秧苗移栽前6天，即翻耕后，将调理剂均匀的撒在田里，耙匀，5天后施用基肥，再隔1天移栽秧苗。本实施例所述调理剂的配方为(气化稻壳灰25份；脱硫石膏45份；有机肥30份。)水稻收获时按小区收割，同时采集稻谷和土壤样品做分析用，统计试验结果如下：

表3对土壤及水稻各指标的影响

如表3所示，与未施用本土壤调理剂的常规施肥(CK)相比，按150kg/667m²和200kg/667m²的用量，土壤pH值分别增加了0.2和0.3个单位，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量都有一定程度的提高，稻谷产量分别增加了11.2％和11.4％；土壤有效镉分别降低了0.07mg/kg和0.10mg/kg，降低幅度分别为20.6％和29.4％；稻谷镉含量分别下降0.136mg/kg和0.139mg/kg，降幅分别为50.7％和51.9％。这表明，本基于稻壳灰的土壤调理剂在提高土壤酸碱度和降低土壤有效镉、稻谷镉含量方面效果非常显著。

综合以上2个验证试验，结果表明，基于气化稻壳灰的土壤调理剂按150kg/666.7m²和200kg/666.7m²的用量施入稻田后，土壤pH值能升高0.2个单位以上，土壤有机质、碱解氮含量、有效磷含量、阳离子交换量均有不同程度的增加。土壤有效镉能降低20％以上，稻谷全镉含量能降低50％以上，稻谷产量增加10％以上，获得良好的生态效益和经济效益。

以上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

1.一种土壤调理剂，其包括如下质量份的：

气化稻壳灰 23份～26份；

脱硫石膏 43份～46份；

有机肥 29份～31份。

2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，由如下质量份的组分组成：

气化稻壳灰 25份；

脱硫石膏 45份；

有机肥 30份。

3.根据权利要求1或2所述的土壤调理剂，其特征在于，

所述气化稻壳灰中，SiO₂的质量分数不低于90％；

所述脱硫石膏中，二水硫酸钙的质量分数为75.0％～82.0％；

所述有机肥中有机质含量大于45％。

4.根据权利要求1或2所述的土壤调理剂，其特征在于，其pH值为10～12。

5.权利要求1～3任一项所述的土壤调理剂的制备方法，其包括将气化稻壳灰、脱硫石膏和有机肥混合，经200℃焙烧，然后粉碎，制得土壤调理剂。

6.权利要求1或2所述的土壤调理剂在调节土壤酸碱度、降低土壤有效镉含量和/或提高作物产量中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述作物为水稻。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述土壤为第四纪红壤发育的红黄泥或河流冲积物发育的河砂泥。

9.一种土壤改良方法，其特征在于，施用权利要求1～3任一项所述的土壤调理剂。

10.根据权利要求9所述的土壤改良方法，其特征在于，所述施用的量为150kg/666.7m²～200kg/666.7m²。