CN111333453A - 一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂及其制备方法，所述土壤调理剂包括以下重量份的原料：生物质腐植酸80‑90份、尿素5‑10份、矿源腐植酸钾5‑10份和分散剂5‑10份；所述制备方法为：将生物质腐植酸升温搅拌，依次加入尿素、矿源腐植酸钾、分散剂，继续保温搅拌后，冷却至室温即得所述土壤调理剂。本发明制备的土壤调理剂，可提高土壤中有效磷、钾、钙、镁等营养元素的有效性，提升土壤自然肥力，降低化肥使用量，增加作物产量，改善作物品质，可用于设施农业区、经济作物区的土壤改良。

Description

一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤改良修复技术领域，具体来说，涉及一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂及其制备方法。

背景技术

土壤调理剂是指加入障碍土壤中以改善土壤物理、化学和/或生物性状的物料，具有改良土壤结构，活化土壤贮存营养，降低土壤盐碱危害，调节土壤酸碱度等功能，对提高农作物产量，改善农产品品质，恢复农作物原生态等具有显著作用。近年来成为土壤改良修复的研究热点。

CN110283598A公开了一种用于农业污染的土壤修复调理剂，包括以下重量份的原料成分：枯草芽孢杆菌5-20份，腐植酸有机质20-45份，多聚糖3-5份，氨基酸4-10份，碳水化合物活性剂0.1-2.0份，硅酸盐4-8份。该发明的修复调理剂，对重金属、无机肥料和农药造成的土壤具有修复作用，能够修复土壤中的过多无机成分，降低土壤中有效镉的含量，且在修复调理剂中加入的生物和有机成分利用作用生长的营养物质，改良土壤的肥力。

CN105838376A公开了一种腐植酸土壤调理剂及其组合物、制备方法和使用方法，该组合物包括以下重量份的组分：棉粕8.3-16.7份，KOH溶液2-3份，聚丙烯酸类物质0.5-2份，无机肥0.01-3.0份。制备方法是将棉粕先用KOH溶液制备成棉粕腐植酸，然后加入聚丙烯酸类物质和无机肥，得到腐植酸土壤调理剂。该发明的土壤调理剂制备流程简单，使用方法简便，成本低廉，能改善土壤团聚结构和作物生长发育性状及增加作物产量，水溶性好，可随水施用，可在农业生产技术领域广泛推广应用。

随着化肥特别是磷肥不合理施用及有机肥施用不足，一方面造成土壤盐分增加，出现酸化、盐渍化、硬化等问题；另一方土壤中钙、镁、铁、锌等被磷固定而失去活性，造成作物缺素症。而目前的土壤调理剂基本依靠外加生物和有机成分作为作物生长的营养物质，改善作物生长发育、增加产量，忽略了土壤自身营养元素的释放与利用，无法激活土壤贮存的营养实现真正的减肥增效。

因此，亟需提供一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂及其制备方法。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂及其制备方法，其利用生物质腐植酸添加少量、矿源腐植酸钾、分散剂、尿素等成制成具有活化土壤养分功能的液态土壤调理剂，主要用于设施农业区、经济作物区的土壤改良，可提高土壤中有效磷、钾、钙、镁、锌等营养元素的有效性，提升土壤自然肥力，降低化肥使用量，增加作物产量，改善作物品质。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂，包括以下重量份的原料：生物质腐植酸80-90 份、尿素5-10份、矿源腐植酸钾5-10份和分散剂5-10份。

优选地，所述生物质腐植酸的制备方法：包括以下步骤：

(1)将秸秆干燥、粉碎，得到秸秆粉末；

(2)将步骤(1)得到的秸秆粉末与油混合，得到秸秆油浆；

(3)将步骤(2)得到的秸秆油浆,利用流化床热解，得到热解相产物，即为所述生物质腐植酸。

进一步优选地，步骤(1)中所述秸秆为玉米、小麦、水稻和大豆秸秆中的至少一种。

进一步优选地，步骤(1)中所述秸秆粉末的粒径为2-5mm。

进一步优选地，步骤(2)中所述油为超过保质期3个月以上的植物油；进一步优选为大豆油和花生油。

进一步优选地，步骤(2)中所述秸秆粉末和油的质量比为1:3-5。

进一步优选地，所述热解的条件为：热解温度500-550℃，氮气流量为35-40cm³/min。

优选地，所述分散剂为硅酸盐、聚丙烯酰胺和纤维素衍生物中的至少一种；进一步优选地，所述硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾；所述纤维素衍生物为木质素磺酸钠和/或木质素磺酸钙；更进一步优选地，所述分散剂为质量比为1:2的硅酸钾和木质素磺酸钙。

本发明还提供了上述具有活化土壤养分功能的土壤调理剂的制备方法为：将生物质腐植酸升温搅拌，依次加入尿素、矿源腐植酸钾、分散剂，继续保温搅拌后，冷却至室温，即得所述土壤调理剂。

优选地，所述升温搅拌为以2-5℃/min升温至40-60℃。

优选地，所述保温搅拌的转速为600-800rpm。

本发明的有益效果为：

(1)本发明利用作物秸秆等农业废弃物为原料，变废为宝，原材料易得，成本低廉；

(2)本发明土壤调理剂配方简单，不含重金属、抗生素等，不存在潜在风险，对生态环境安全；

(3)本发明土壤调理剂应用实践表明，活化土壤营养元素效果显著。

具体实施方式

以下结合特定的具体实例说明本发明的实施方式，在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。

本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品。所述油均为超过保质期3个月以上的植物油。

本发明所采用的生物质腐植酸为农作物秸秆等农业废弃物通过自混合下行循环流化床快速热解得到的液态生物油，总腐植酸含量≥60％；优选地，其在制备过程中加入油。

实施例1

一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂，包括以下重量份的原料：生物质腐植酸80份、尿素5份、矿源腐植酸钾8份和分散剂10份；

其中，所述分散剂为硅酸钠；所述生物腐植酸的制备方法，包括以下步骤：

(1)按质量比3：1将水稻和大豆秸秆干燥、粉碎至粒径为2mm，得到秸秆粉末；

(2)按照质量比为1:3，将步骤(1)得到的秸秆粉末与油混合，得到秸秆油浆；

所述油为质量比为2：1的大豆油和花生油；

(3)将步骤(2)得到的秸秆油浆，利用流化床热解，热解温度为500℃，氮气流量为35cm³/min，得到热解相产物，即为所述生物质腐植酸。

制备方法为:将生物质腐植酸以2℃/min升温至40℃搅拌，依次加入尿素、矿源腐植酸钾、分散剂，继续保温，以600rpm搅拌30min后，冷却至室温即得所述土壤调理剂。

实施例2

一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂，包括以下重量份的原料：生物质腐植酸90份、尿素10份、矿源腐植酸钾5份和分散剂5份；

其中，所述分散剂为聚丙烯酰胺；所述生物腐植酸的制备方法，包括以下步骤：

(1)按质量比5：1将水稻和大豆秸秆干燥、粉碎至粒径为5mm，得到秸秆粉末；

(2)按照质量比为1:5，将步骤(1)得到的秸秆粉末与油混合，得到秸秆油浆；

所述油为质量比为3：1的大豆油和花生油；

(3)将步骤(2)得到的秸秆油浆，利用流化床热解，热解温度为550℃，氮气流量为40cm³/min，得到热解相产物，即为所述生物质腐植酸。

制备方法为：将生物质腐植酸以5℃/min升温至60℃搅拌，依次加入尿素、矿源腐植酸钾、分散剂，继续保温，以750rpm搅拌30min后，冷却至室温即得所述土壤调理剂。

实施例3

一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂，包括以下重量份的原料：生物质腐植酸85份、尿素7份、矿源腐植酸钾10份和分散剂7份；

其中，所述分散剂为木质素磺酸钙；所述生物腐植酸的制备方法，包括以下步骤：

(1)按质量比4：1将水稻和大豆秸秆干燥、粉碎至粒径为4.5mm，得到秸秆粉末；

(2)按照质量比为1:4，将步骤(1)得到的秸秆粉末与油混合，得到秸秆油浆；

所述油为质量比为2.5：1的大豆油和花生油；

(3)将步骤(2)得到的秸秆油浆，利用流化床热解，热解温度为525℃，氮气流量为38cm³/min，得到热解相产物，即为所述生物质腐植酸；

制备方法为：将生物质腐植酸以4℃/min升温至60℃搅拌，依次加入尿素、矿源腐植酸钾、分散剂，继续保温，以800rpm搅拌30min后，冷却至室温即得所述土壤调理剂。

实施例4

本实施例与实施例3的区别在于，所述分散剂为质量比为1：2的硅酸钾和木质素磺酸钙。

实施例5

本对比例与实施例4的区别在于，缺少步骤(2)与油混合的步骤。

实施例6

本对比例与实施例4的区别在于，所述油为大豆油。

实施例7

本对比例与实施例4的区别在于，所述油为花生油。

实施例8

本对比例与实施例4的区别在于，所述秸秆为水稻秸秆，粒径为100μm。

一、实验例

1.试验地点：山东省东营市利津县永安镇万亩示范基地。

2.试验材料与方法

2.1供试作物品种：盐丰47(属粳型常规水稻，千粒重26.2克，平均亩产约650公斤)。

2.2栽培模式：直播。

2.3试验面积：相邻自然地块，3-5亩/小区。

2.3供试土壤土壤基本理化性状

表1供试土基本理化性状

2.3供试材料

2.3.1本发明实施例1-8制备的土壤调理剂。

2.3.2试验肥料

底肥：复合肥(15:15:15)，施用量40kg/亩。分蘖期追肥：尿素15kg/亩，试验所用肥料为当地市场采购。

2.4试验方法：采用随机区组试验方法，各处理随机区组排列。

2.4.1试验处理方案

设四个处理两次重复，土壤调理剂施用量分别为：对照0kg/亩、处理A 100kg/亩、处理 B 150kg/亩、处理C 200kg/亩，使用方法为采用土壤调理剂人工撒施地表后机械旋耕，混土 25厘米。

除底施不同剂量的土壤调理剂外其他水肥等农艺措施相同。

3.试验过程

田间管理同常规。对作物的生育期和生长期状况进行调查，并记录作物的病虫害情况及防治措施。2019年5月6日播种，2019年10月26日测产。

4.试验结果与分析

4.1产量分析

测产方法：使用一米方框架，每试验区随机选取3个取样点分别收割一平米，主要测定样本穗数、千粒重及稻谷干重，计算折合亩产量，实验结果如表2所示。

表2

由表2可知，施用本发明制备的土壤调理剂处理的水稻亩产量明显增加，其中，采用实施例4处理的土壤调理剂的用量最少为100kg/亩，且产量增加近31％，达到品种潜能产量。 4.2土壤分析

对实施例4-6试验地块各处理随机取样，每小区随机取样三个点，每点约0.5公斤，混合均匀封样1公斤，委托第三方进行土样主要指标分析，结果如表3-5所示。

表3实施例4不同处理对土壤主要指标的影响

表4实施例5不同处理对土壤主要指标的影响

表5实施例6不同处理对土壤主要指标的影响

由表3可知，本发明制备的土壤调理剂对土壤中硝态氮、有效磷、速效钾含量影响显著，其中：硝态氮含量降低82.3％，有效磷提高55.8％，速效钾提高93.7％；同时，本发明制备的土壤调理剂对活化和提高土壤中微量元素的作用显著，其中，交换钙、镁含量提增加10以上％，铁含量增加236.3％，锰含量增加104.3％，锌含量增加1463.1％，硼含量增加83.2％；且能够使土壤酸碱度(pH)降低，较对照组降低0.2个单位；同时，根据表4和表5可知，本发明在腐植酸制备过程中掺入过期植物油可以明显提高其活化土壤养分的功能，并当所述植物油为质量比2.5：1的大豆油和花生油时，其具有的活化土壤的效果较佳。

以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有活化土壤养分功能的土壤调理剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：生物质腐植酸80-90份、尿素5-10份、矿源腐植酸钾5-10份和分散剂5-10份。

2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述生物质腐植酸的制备方法：包括以下步骤：

(1)将秸秆干燥、粉碎，得到秸秆粉末；

(2)将步骤(1)得到的秸秆粉末与油混合，得到秸秆油浆；

(3)将步骤(2)得到的秸秆油浆,利用流化床热解，得到热解相产物，即为所述生物质腐植酸。

3.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，步骤(1)中所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆和大豆秸秆中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，步骤(1)中所述秸秆粉末的粒径为2-5mm。

5.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，步骤(2)中所述油为超过保质期3个月以上的植物油。

6.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，步骤(2)中所述秸秆粉末和油的质量比为1:3-5。

7.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，步骤(3)中所述热解的条件为：热解温度500-550℃，氮气流量35-40cm³/min。

8.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述分散剂为硅酸盐、聚丙烯酰胺和纤维素衍生物中的至少一种。

9.一种权利要求1-8任一项所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将生物质腐植酸升温搅拌，依次加入尿素、矿源腐植酸钾、分散剂，继续保温搅拌后，冷却至室温，即得所述土壤调理剂。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述升温搅拌为以2-5℃/min升温至40-60℃。