CN111171831A - 一种生态环保的碱性土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种生态环保的碱性土壤改良剂。本发明所提供的改良剂，主要是由聚谷氨酸、活化腐植酸、氨基酸废液、聚磷酸铵、海藻糖和四氢嘧啶制备而成的。本发明通过添加保水剂控盐、添加酸性有机质活化腐植酸和氨基酸废液控制pH值、添加螯合剂防止固化和添加渗透压稳定剂防止根系脱水几个方面实现改良碱性土壤的目的。本发明融入的新的工艺，其优点在于原料的天然和无毒可生物降解，成本低产量大，可充分实现土壤养分的有效性；采用活化腐植酸提高有机物的反应性，以味精废液为主的氨基酸废液，二者协同增效；并且本发明所采用的原料生态环保、绿色、无污染。

Description

一种生态环保的碱性土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种生态环保的碱性土壤改良剂。

背景技术

随着工业文明的迅猛发展，以环境为代价的各种恶果在近些年也被突出反应了出来，自然环境包括土壤条件变得越来越差。具体表现在：土壤保水能力下降，透气性下降，分解还原能力下降，农药残留，水质污染，土壤重金属污染日益严重。另外，由于人类不合理的生产方式造成了干旱、半干旱地区的土壤次生盐碱化。

碱性土壤指土壤酸碱度(pH值)大于7的土壤。碱性土壤的形成受到气候、地形、水文和人为干扰因素影响及海水中的盐碱含量等多种因素的影响，呈现出显著地域性差异。我国土壤pH值的总体趋势是由南向北递增，长江以南的土壤多为酸性，以北的多为中性或碱性。目前，我国碱性土壤面积越来越大，特别是华北平原、东北平原、西北内陆地区及滨海地区。山东的黄河三角洲地区是土地盐碱化非常严重的地区。

由于一般作物最适宜在中性或近中性土壤中生长，碱性土壤尤其是土壤中的可溶盐分达一定数量后，会直接影响作物发芽，不利于农作物的正常生长发育。据研究，轻度盐碱地（含盐量<3‰）可造成土地减产30%，重度盐碱地（含盐量>6‰）会使农作物生长不良，土地大幅度减产，甚至变为不毛之地。

因此，需要针对上述的现象，对碱性土壤进行改良，使之适合作物生长。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种生态环保的碱性土壤改良剂，该改良剂能有效的改善土壤的pH环境，使之适合于作物生长；本发明还提供了上述的生态环保的碱性土壤改良剂的制备方法。

本发明是通过下述的技术方案来实现的：

本发明所提供的一种生态环保的碱性土壤改良剂，其主要原料包括：保水剂、有机质、有机酸、螯合剂和渗透压稳定剂、水。

优选的，上述的保水剂为聚谷氨酸，聚谷氨酸为土壤改良剂总重量的1～5‰。聚谷氨酸又称纳豆胶、多聚谷氨酸，是一种使用微生物发酵法制得的生物高分子，也是一种天然的保水剂。

优选的，上述的有机质是活化腐植酸和氨基酸废液的混合物。

活化腐植酸是以褐煤为主的低热值燃料。

氨基酸废液以味精废液为主的工业废弃物。随着氨基酸发酵工业的发展，所产生的氨基酸废液量也越来越多，这也为以味精废液为主的氨基酸废液在液体碱性土壤改良剂中的广泛应用提供了必要性和可能性。

活化腐植酸为改良剂总重量的25～35%，氨基酸废液为改良剂总重量的10～20%。腐植酸是自然界中广泛存在的天然矿化的大分子有机物物，是动植物遗骸，特别是植物遗骸，经过微生物的分解和转化，以及地壳的一系列变化造成和积累起来的。目前最容易被开发利用的腐植酸资源是一些低热值的煤炭，诸如泥炭、褐煤和风化煤。

活化腐植酸为改良剂总重量的30%，氨基酸废液为改良剂总重量的15%。

螯合剂为聚磷酸铵，聚磷酸铵为改良剂总重量的5～10wt%。聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵。它无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高，对金属离子具有显著的螯合作用，是一种性能优良的螯合剂。液体碱性土壤改良剂在遇到钙、镁、铁等微量元素时，可以利用聚磷酸铵的螯合作用防止其固化。因此这种缓溶性长效改良剂，能极大的提高钙、镁、铁等微量元素的溶解率和有效利用率。

渗透压稳定剂为海藻糖和四氢嘧啶，海藻糖和四氢嘧啶为改良剂总重量的5～10wt%；优选的，海藻糖和四氢嘧啶的重量份数比为1～4：2。

海藻糖是一种安全、可靠的天然糖类，对多种生物活性物质具有非特异性保护作用。海藻糖在自然界中许多可食用动植物及微生物体内都广泛存在。四氢嘧啶是一种在高盐环境中仍能生存和繁殖的微生物中的普遍存在的渗透压补偿溶质。pH值偏高和高盐的土壤条件会破坏细胞内外水分平衡，影响细胞正常的代谢，从而限制了大部分微生物的生长和繁殖。海藻糖和四氢嘧啶作为渗透压稳定剂，其主要作用是防止根系脱水，增强作物根系吸水能力。

更优选的，上述的改良剂中主要原料重量份数如下：

聚谷氨酸0.1～0.5、活化腐植酸25～35、氨基酸废液10～20、聚磷酸铵5～10、海藻糖3～4、四氢嘧啶2～4；余量为水；

优选的，聚谷氨酸0.3、活化腐植酸30、氨基酸废液15、聚磷酸铵8、海藻糖4、四氢嘧啶4，余量为水。

本发明中，发明人是基于以下考虑所进行的改进：

添加保水剂控盐。保水剂是高吸水性树脂，它是一种吸水能力特别强的功能高分子材料。分子间为交联聚合而成的网状结构，含有很强的亲水性基团，它无毒无害，可以反复吸水、释水，降低水分迁移速度，稳定土壤结构促进植物生长发育。

添加有机质增加土壤肥力。有机质多是为秸秆、粪便等农业废弃物，这里所说的有机质是以活化腐植酸为主的低热值燃料和以氨基酸废液为主的工业废弃物，上述物质在经过微生物分解、转化后，可以提高土壤的缓冲能力，增强土壤养分分解。

控制pH值，改善生态环境。液体碱性土壤改良剂的原料多为酸性，特别是以活化腐植酸和氨基酸废液为主的有机质，在分解过程中产生大量的有机酸，可以中和碱性土壤。

添加渗透压稳定剂，辅助作物生长。渗透压稳定剂可以保护细胞内外水分平衡，防止根系脱水，增强作物根系吸水能力。

上述的一种生态环保的碱性土壤改良剂的制备方法，包括以下的步骤：

（1）依次取水、0.1～0.5份聚谷氨酸、25～35份活化腐植酸、10～20份氨基酸废液、5～10份聚磷酸铵、3～4份海藻糖、2～4份四氢嘧啶，使上述的原料总重量份数为100份；

（2）将（1）中的各原料搅拌均匀，加热至40～45℃，冷却至室温，获得生态环保的碱性土壤改良剂。

本发明所采用的原料，具有以下的特点：

生态环保，对环境友好，比如，聚谷氨酸对人体和环境无毒可生物降解，水溶后可得到无味清洁透明的溶液，能充分保持土壤中的水分，改善土壤尤其是碱性土壤的膨松度及空隙度、从而改善土壤的保水能力，是一种天然的保水剂。聚谷氨酸还可以在根毛表面形成一层薄膜，将土壤中的养分和水分运送到农作物的根毛，促进作物根系的发育，有效提高改良液的溶解、储存、输送与吸收。在盐碱地区使用聚谷氨酸，能极大的提高改良液的利用率，保持水分和养分有效的分布于根系周围，被植物更多的吸收利用，减少蒸发、渗漏等造成的流失。

来源广泛，成本低廉；腐植酸是以煤炭为主的天然矿化有机物。我国煤炭蕴藏量丰富，从这个意义上讲，我国的腐植酸储量大、分布广，很有利于腐植酸资源的合理和广泛利用。所谓活化腐植酸，就是提高有机物的反应性，为植物和微生物提供营养或适宜的生存环境。传统工艺不对腐植酸进行活化处理，直接使用腐植酸原粉的做法，并不能起到改良剂增效的作用。腐植酸的活化程度，是腐植酸增效改良剂的重要部分。本发明使用的就是活化腐植酸。

氨基酸废液作为液体碱性土壤改良剂的优势主要有：1、氨基酸为有机物。有机物是生命产生的物质基础，对生命活动有重要意义，地球上所有的生命形式都含有大量有机物，生命体内的新陈代谢都涉及到有机化合物的转变。包括氨基酸在内的有机物与生命活动密切相关，使用氨基酸废液可以更有效的发挥改良剂的作用。2、氨基酸废液为液体，可与钙离子、镁离子、铁离子及微量元素有效结合，避免产生低溶解性盐类，有效促进微量元素的吸收与利用。3、氨基酸废液的pH值为酸性。可有效中和碱性土壤，避免土壤板块化。

聚磷酸铵作为本发明的螯合剂，一方面可以促进作物所需的大量微量元素在水中的溶解，提高改良剂中有效成份含量和元素利用率，改善营养元素间的拮抗作用；另一方面，可以增强改良剂的附着力，稳定改良效果。利用聚磷酸铵作螯合剂可以解决土壤中钙、镁、铁等微量元素易被固定、微量元素利用率低且被作物吸收慢的难题，且聚磷酸铵原料成本低，无毒无味、无腐蚀性，适合作改良剂螯合剂大范围使用。

在盐碱地等高渗透压环境下，海藻糖和四氢嘧啶细胞内能高浓度积累这些溶质避免高盐碱成分渗入细胞内而造成伤害。海藻糖和四氢嘧啶的渗透压稳定功能是与细胞内的体系相容而不影响其他生物大分子的功能，这类有机物可在胞内高浓度积累从而使细胞内外的渗透压平衡，并且不妨碍细胞正常的代谢活动。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明所采用的原料协同作用，共同应用于碱性土壤的改良中，以有效的改良土壤；

（2）本发明所采用的原料成本低廉，来源广泛易得，有些原料例如氨基酸废液来源于味精废液，变废为宝，实现了资源的再利用；

（3）除了改善土壤的酸碱性，本发明所采用的原料还能增强作物根系吸水能力、提高作物对钙、镁、铁等微量元素的有效利用。

附图说明

图1为花生实验效果对比图；

图2为实验效果分析柱状图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。

实施例1

一种生态环保的碱性土壤改良剂，主要包括以下重量份数的原料：

0.2份聚谷氨酸、30份活化腐植酸、15份氨基酸废液、8份聚磷酸铵、3.5份海藻糖、3份四氢嘧啶，余量为水，上述的所有原料之和为100份。

实施例2

一种生态环保的碱性土壤改良剂，主要包括以下重量份数的原料：

0.3份聚谷氨酸、25份活化腐植酸、12份氨基酸废液、6份聚磷酸铵、3份海藻糖、3份四氢嘧啶，余量为水，上述的所有原料之和为100份。

实施例3

一种生态环保的碱性土壤改良剂，主要包括以下重量份数的原料：

0.4份聚谷氨酸、32份活化腐植酸、18份氨基酸废液、8份聚磷酸铵、3份海藻糖、4份四氢嘧啶，余量为水，上述的所有原料之和为100份。

实施例4

一种生态环保的碱性土壤改良剂，主要包括以下重量份数的原料：

0.25份聚谷氨酸、30份活化腐植酸、15份氨基酸废液、8份聚磷酸铵、3份海藻糖、3份四氢嘧啶，余量为水，上述的所有原料之和为100份。

实施例5

一种生态环保的碱性土壤改良剂，其制备方法包括以下的步骤：

依次加入：水、聚谷氨酸5wt‰、活化腐植酸30wt%、氨基酸废液12wt%、聚磷酸铵10wt%、海藻糖和四氢嘧啶6.5wt%，搅拌均匀，加热至40℃后冷却至常温。

实施例6

一种生态环保的碱性土壤改良剂，其制备方法包括以下的步骤：

依次加入：水、聚谷氨酸3wt‰、活化腐植酸34wt%、氨基酸废液16wt%、聚磷酸铵7wt%、海藻糖和四氢嘧啶4.7wt%，搅拌均匀，加热至40℃后冷却至常温。

实施例7

一种生态环保的碱性土壤改良剂，其制备方法包括以下的步骤：

依次加入：水、聚谷氨酸2wt‰、活化腐植酸28wt%、氨基酸废液20wt%、聚磷酸铵5wt%、海藻糖和四氢嘧啶5.8wt%，搅拌均匀，加热至40℃后冷却至常温。

对比例1

对比例1为空白组，即未采用本发明的改良剂进行处理的对比组。

实验组1、实验组2、实验组3分别为实施例5、6、7组的花生生成情况。

分别采用实施例5、6、7中的方法制作土壤改良剂，将制作好的土壤改良剂分别施于三块大小和土质相同的相邻地块儿中，待花生成熟时，测量花生的主根长度，结果如下表1所示：

表1 效果评价结果

处理	实验组1	实验组2	实验组3	空白（对比例1）
					主根长度（cm）	16	17	15.8	13.2

附图1为花生实验效果对比图，图2为实验效果分析柱状图。

现场实验结束后进行实验效果评价，以及结合上表中的数据，发现：本发明增加了土壤肥力，辅助了作物生长，改善了生态环境；同时本发明具有操作简便、投资少和现场效果好的优点：现场实验组1按市面普通碱性土壤改良剂A耕种；实验组2按本发明实施例2配比耕种；实验组3按市面普通碱性土壤改良剂B耕种；空白组未添加液体碱性土壤改良剂。实验对比显示，使用本发明液体碱性土壤改良剂的实验组比市面普通碱性土壤改良剂平均根重5%以上，比空白组平均根重25%以上，因此，可广泛地应用于碱性土壤的改良中。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种生态环保的碱性土壤改良剂，其特征在于，所述的土壤改良剂的主要原料包括：保水剂、有机质、有机酸、螯合剂和渗透压稳定剂、水。

2.如权利要求1所述的一种生态环保的碱性土壤改良剂，其特征在于，所述的保水剂为聚谷氨酸，聚谷氨酸为土壤改良剂总重量的1～5‰。

3.如权利要求1所述的一种生态环保的碱性土壤改良剂，其特征在于，所述的有机质是活化腐植酸和氨基酸废液的混合物。

4.如权利要求3所述的一种生态环保的碱性土壤改良剂，其特征在于，所述的活化腐植酸是以褐煤为主的低热值燃料。

5.如权利要求3所述的一种生态环保的碱性土壤改良剂，其特征在于，所述的氨基酸废液以味精废液为主的工业废弃物。

6.如权利要求3所述的一种生态环保的碱性土壤改良剂，其特征在于，活化腐植酸为改良剂总重量的25～35%，氨基酸废液为改良剂总重量的10～20%；

优选的，活化腐植酸为改良剂总重量的30%，氨基酸废液为改良剂总重量的15%。

7.如权利要求1所述的一种生态环保的碱性土壤改良剂，其特征在于，所述的螯合剂为聚磷酸铵，聚磷酸铵为改良剂总重量的5～10wt%。

8.如权利要求1所述的一种生态环保的碱性土壤改良剂，其特征在于，所述的渗透压稳定剂为海藻糖和四氢嘧啶，海藻糖和四氢嘧啶为改良剂总重量的5～10wt%；优选的，海藻糖和四氢嘧啶的重量份数比为1～4：2。

9.如权利要求1所述的一种生态环保的碱性土壤改良剂，其特征在于，所述的改良剂的主要原料重量份数如下：

聚谷氨酸0.1～0.5、活化腐植酸25～35、氨基酸废液10～20、聚磷酸铵5～10、海藻糖3～4、四氢嘧啶2～4；

优选的，聚谷氨酸0.3、活化腐植酸30、氨基酸废液15、聚磷酸铵8、海藻糖4、四氢嘧啶4。

10.如权利要求1所述的一种生态环保的碱性土壤改良剂的制备方法，包括以下的步骤：

（1）依次取水、0.1～0.5份聚谷氨酸、25～35份活化腐植酸、10～20份氨基酸废液、5～10份聚磷酸铵、3～4份海藻糖、2～4份四氢嘧啶，使上述的原料总重量份数为100份；

（2）将（1）中的各原料搅拌均匀，加热至40～45℃，冷却至室温，获得生态环保的碱性土壤改良剂 。

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