CN111492740B - 一种适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法 - Google Patents

一种适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于农业种植技术领域，具体涉及一种适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法。本发明所述盐碱地土壤改良的方法，以鲁西北地区较为常见的玉米秸秆/棉花秸秆等农业废料作为基质材料，并以鲁西北地区企业产生的啤酒糟废物和米渣废料为原料，同时利用聚谷氨酸极好的保水及土壤调节性能，制得土壤膨松剂可在短期内对盐碱土壤进行改良，同时也具有长效持久的优势，尤其解决了鲁西北地区农业及工业废料的再利用。

Description

一种适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法
技术领域
本发明属于农业种植技术领域，具体涉及一种适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法。
背景技术
盐碱地是盐类集积的一个种类，是指土壤里面所含的盐分影响到作物的正常生长。根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱土面积约近10亿公顷，土壤盐碱化已经成为一个世界性的难题。我国有近100多个城市坐落于盐碱土分布区，主要集中在华北、西北和东北这些干旱和半干旱地区，因盐碱化引起的农业耕地减产、弃耕地近5亿亩，加之栽培过程中，长期过量地施用化肥，更导致土壤次生盐碱化加剧，板结严重，使盐化、碱化土壤不断扩大。盐碱危害造成大量中、低产田和农民贫困，也使得大面积土壤资源难以利用。盐碱土作为一种资源，在我国仍有80％左右尚未得到利用，大面积盐渍荒地的开发和灌区土壤盐碱化的防治，将是解决21世纪人口粮食问题的重要途径。尤其是在我国干旱、半干旱地区的利用问题，对农业生产发展，国土治理，生态环境保护等具有极其重要的意义。
目前，盐碱地改良利用方法和技术归纳起来大致有四种：即物理改良、水利改良、化学改良以及生物改良。上述改良方法对改良盐碱地、农业生产方面都曾经起到重要的作用，并带来了较大的效益。采用土壤深松剂进行盐碱地的改良，是目前较为常见的改良措施，该方法可以逐渐改变土壤的物理特性，使土壤结构发生变化，质地变得疏松，透气和贮水能力增强，是一种效果较好的盐碱土壤改良方法。但是，现有土壤膨松剂仅能在较短时间内保持土壤的改良，无法达到长效持久的功效。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，该方法有效利用鲁西北地区的农作物秸秆废料，并具有高效及长效持久的优势。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，包括向盐碱土壤中施加土壤蓬松剂进行混匀的步骤；
所述土壤蓬松剂包括如下重量份的原料组分：秸秆20-30重量份、聚谷氨酸2-5重量份、啤酒糟碱解物3-8重量份、米渣5-10重量份、柠檬酸3-8重量份。
具体的，所述啤酒糟碱解物为啤酒糟于60-70℃加氢氧化钠进行碱解的产物。
具体的，所述米渣为味精生产过程中产生的废料。
具体的，所述聚谷氨酸的分子量小于10万，优选小于5万，更优选为2-3万。
具体的，所述秸秆包括玉米秸秆和/或棉花秸秆，优选的，所述玉米秸秆与所述棉花秸秆的质量比为1：1。
具体的，所述土壤蓬松剂的制备步骤包括：
(1)取选定量的所述秸秆粉碎，并置于密闭反应容器中；
(2)将选定量的所述聚谷氨酸置于所述密闭反应容器中，并不与所述秸秆相接触；
(3)控制温度80-120℃、压力为8-10MPa条件下，向容器中充入CO2，使其处于超临界状态，超临界CO2流体携带溶解的聚谷氨酸对所述秸秆进行溶胀反应，泄压，即得所需聚谷氨酸改性秸秆；
(4)取选定量的所述啤酒糟碱解物、米渣和柠檬酸与所述聚谷氨酸改性秸秆充分混合，即得。
具体的，所述步骤(3)中，控制所述溶胀反应时间为20-30min。
具体的，所述步骤(1)中，所述粉碎步骤中，控制所述秸秆的长度小于3mm。
具体的，控制所述土壤蓬松剂的添加量占所述盐碱土壤的2-20wt％。
具体的，所述适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，还包括进行机械深松的步骤。
本发明所述盐碱地土壤改良的方法，以鲁西北地区较为常见的玉米秸秆/棉花秸秆等农业废料作为基质材料，并以鲁西北地区企业产生的啤酒糟废物和米渣废料为原料，同时利用聚谷氨酸极好的保水及土壤调节性能，以及柠檬酸对土壤酸碱性的调节，制得土壤膨松剂可在短期内对盐碱土壤进行改良，同时也具有长效持久的优势，尤其解决了鲁西北地区农业及工业废料的再利用。
本发明所述盐碱地土壤改良的方法，所述土壤膨松剂在制备时，利用超临界流体技术以低分子量聚谷氨酸对其进行内部空间及表面改性处理，一方面有助于增大了秸秆的空隙状态，更利于土壤的蓬松状态，同时，保水及调节性能良好的聚谷氨酸，附着于所述秸秆的表面及深入至所述秸秆的内部空间，更有利于长效发挥其功效，使得所述土壤膨松剂改良土壤的效果更加持久。
具体实施方式
本发明下述实施例中，所述米渣选择山东聊城信乐味精厂味精生产过程中产生的废料，经检测，所述米渣成分含量为：蛋白质含量36-38.4wt％，水分8.6-9.2wt％，总糖22.6-24.1wt％，脂肪8.5-9.3wt％，灰分3.8-4.4wt％，干渣颗粒通过60目筛的数量≥90％。
本发明下述实施例中，所述啤酒糟碱解物为取啤酒糟加入足量氢氧化钠，于60-70℃充分搅拌4-5h进行碱解，得到黑褐色膏状物经充分水洗至中性，干燥并常规处理至松散状态，即为所需啤酒糟碱解物。
本发明下述实施例中，所述聚谷氨酸选择低分子量聚谷氨酸，优选分子量为3万左右的聚谷氨酸。
实施例1
本实施例所述土壤蓬松剂包括如下重量份的原料组分：玉米秸秆20kg、聚谷氨酸5kg、啤酒糟碱解物3kg、米渣10kg、柠檬酸3kg。
所述土壤蓬松剂的制备步骤包括：
(1)取选定量的所述秸秆粉碎至颗粒长度小于3mm，并置于密闭反应容器中；
(2)将选定量的所述聚谷氨酸置于所述密闭反应容器中的金属架上，并使其不与所述秸秆相接触；
(3)控制所述反应容器内的温度90℃，并先排除空气，再向容器中充入CO2，并控制反应容器内压力为9MPa，使密闭容器内部空间处于超临界状态，超临界CO2流体会携带溶解的聚谷氨酸对所述秸秆进行溶胀反应20min，常规泄压，即得所需聚谷氨酸改性秸秆；
(4)取选定量的所述啤酒糟碱解物、米渣和柠檬酸与所述聚谷氨酸改性秸秆充分混合，即得。
实施例2
本实施例所述土壤蓬松剂包括如下重量份的原料组分：棉花秸秆30kg、聚谷氨酸2kg、啤酒糟碱解物8kg、米渣5kg、柠檬酸8kg。
所述土壤蓬松剂的制备步骤包括：
(1)取选定量的所述秸秆粉碎至颗粒长度小于3mm，并置于密闭反应容器中；
(2)将选定量的所述聚谷氨酸置于所述密闭反应容器中的金属架上，并使其不与所述秸秆相接触；
(3)控制所述反应容器内的温度90℃，并先排除空气，再向容器中充入CO2，并控制反应容器内压力为9MPa，使密闭容器内部空间处于超临界状态，超临界CO2流体会携带溶解的聚谷氨酸对所述秸秆进行溶胀反应20min，常规泄压，即得所需聚谷氨酸改性秸秆；
(4)取选定量的所述啤酒糟碱解物、米渣和柠檬酸与所述聚谷氨酸改性秸秆充分混合，即得。
实施例3
本实施例所述土壤蓬松剂包括如下重量份的原料组分：玉米秸秆12kg、棉花秸秆12kg、聚谷氨酸4kg、啤酒糟碱解物5kg、米渣8kg、柠檬酸5kg。
所述土壤蓬松剂的制备步骤包括：
(1)取选定量的所述秸秆粉碎至颗粒长度小于3mm，并置于密闭反应容器中；
(2)将选定量的所述聚谷氨酸置于所述密闭反应容器中的金属架上，并使其不与所述秸秆相接触；
(3)控制所述反应容器内的温度90℃，并先排除空气，再向容器中充入CO2，并控制反应容器内压力为9MPa，使密闭容器内部空间处于超临界状态，超临界CO2流体会携带溶解的聚谷氨酸对所述秸秆进行溶胀反应20min，常规泄压，即得所需聚谷氨酸改性秸秆；
(4)取选定量的所述啤酒糟碱解物、米渣和柠檬酸与所述聚谷氨酸改性秸秆充分混合，即得。
实施例4
本实施例所述土壤蓬松剂包括如下重量份的原料组分：玉米秸秆15kg、棉花秸秆10kg、聚谷氨酸3kg、啤酒糟碱解物6kg、米渣8kg、柠檬酸5kg。
所述土壤蓬松剂的制备步骤包括：
(1)取选定量的所述秸秆粉碎至颗粒长度小于3mm，并置于密闭反应容器中；
(2)将选定量的所述聚谷氨酸置于所述密闭反应容器中的金属架上，并使其不与所述秸秆相接触；
(3)控制所述反应容器内的温度90℃，并先排除空气，再向容器中充入CO2，并控制反应容器内压力为9MPa，使密闭容器内部空间处于超临界状态，超临界CO2流体会携带溶解的聚谷氨酸对所述秸秆进行溶胀反应20min，常规泄压，即得所需聚谷氨酸改性秸秆；
(4)取选定量的所述啤酒糟碱解物、米渣和柠檬酸与所述聚谷氨酸改性秸秆充分混合，即得。
对比例1
本对比例所述土壤膨松剂的原料成分及含量同实施例3，其区别仅在于，所述膨松剂制备时，直接将选定量的所述秸秆(粉碎后)、聚谷氨酸、啤酒糟碱解物、米渣和柠檬酸于常温下混合均匀。
实验例
在山东聊城地区选取种植区4块盐碱地区域，经检测，所选种植区土壤的pH值均为8.3-8.4，土壤容重为2.3-2.4g/cm3，土壤总孔隙度为41-42％，土壤团粒结构平均大小为1.8-2.0mm，土壤盐分含量为0.5-0.6％。
分别在4块需要改良的盐碱土壤表面均匀撒施实施例1-3及对比例1中土壤膨松剂，并使盐碱土壤改良剂与厚度为10cm的盐碱土壤混合均匀，所述土壤膨松剂的施用量为待改良盐碱土壤质量的5wt％；随后将盐碱土壤进行翻耕30cm，得到耕层；待盐碱土壤表面平整后，用水浇透；然后在浇水10天后，将盐碱土壤再次进行翻耕30cm，得到种植层。
对改良后的种植层土壤进行连续3个月的指标检测，记录结果检测结果见下表1。
表1改良土壤的性能参数
Figure GDA0003642628840000061
Figure GDA0003642628840000071
由上表数据可知，在土壤改良的初期，对比例中聚谷氨酸独立存在的土壤膨松剂对土壤性能的改进更为明显，但在1个月之后效果却逐渐减弱，而本发明所述土壤膨松剂则不仅起效较快，且可在3个月时间内维持土壤的稳定性，见效时间更持久。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，其特征在于，包括向盐碱土壤中施加土壤蓬松剂进行混匀的步骤；
所述土壤蓬松剂包括如下重量份的原料组分：秸秆20-30重量份、聚谷氨酸2-5重量份、啤酒糟碱解物3-8重量份、米渣5-10重量份、柠檬酸3-8重量份；
所述土壤蓬松剂的制备步骤包括：
(1)取选定量的所述秸秆粉碎，并置于密闭反应容器中；
(2)将选定量的所述聚谷氨酸置于所述密闭反应容器中，并不与所述秸秆相接触；
(3)控制温度80-120℃、压力为8-10MPa条件下，向容器中充入CO2，使其处于超临界状态，超临界CO2流体携带溶解的聚谷氨酸对所述秸秆进行溶胀反应，泄压，即得所需聚谷氨酸改性秸秆；
(4)取选定量的所述啤酒糟碱解物、米渣和柠檬酸与所述聚谷氨酸改性秸秆充分混合，即得。
2.根据权利要求1所述适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，其特征在于，所述啤酒糟碱解物为啤酒糟于60-70℃加氢氧化钠进行碱解的产物。
3.根据权利要求2所述适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，其特征在于，所述米渣为味精生产过程中产生的废料。
4.根据权利要求3所述适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，其特征在于，所述聚谷氨酸的分子量小于10万。
5.根据权利要求4所述适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，其特征在于，所述秸秆包括玉米秸秆和/或棉花秸秆。
6.根据权利要求1-5任一项所述适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，控制所述溶胀反应时间为20-30min。
7.根据权利要求6所述适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述粉碎步骤中，控制所述秸秆的长度小于3mm。
8.根据权利要求1-5任一项所述适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，其特征在于，控制所述土壤蓬松剂的添加量占所述盐碱土壤的2-20wt％。
9.根据权利要求1-5任一项所述适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法，其特征在于，还包括进行机械深松的步骤。
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