CN111499474A - 一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下组分：改性秸秆生物炭20‑25份，吸附剂5‑10份，腐殖酸15‑25份，有机肥40‑55份。可以有效的提高了NH4⁺‑N的吸附量，控制氮素的流失，提高了土壤的保肥和供肥能力，特别适用于黄壤烟田，以提高烟株氮素，有效地调控土壤氮素容量和吸附强度，对于黄壤烟田氮素养分管理具有重要作用。

Description

一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂及其制备方法

技术领域

本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂及其制备方法。

背景技术

黄壤是我国主要植烟土壤类型，氮素是影响烟叶品质和产量的重要营养元素之一。目前，我国黄壤烟田的氮肥施用量为105～180kg·hm^-2，远高于其他国家。氮素施用量高的原因一方面由土壤质地决定，另一方面由土壤保肥供肥能力决定。为了满足烟株对氮素营养需求，生产上存在过量施用氮肥的现象，影响了烟叶的品质，同时也造成土壤、水体及大气生态环境的污染。目前施用的氮肥约70％是以铵态氮的形态施入土壤，铵态氮是烟草可利用的主要氮源之一。因而，有效提高土壤对铵态氮的保肥和供肥能力，对改善烟株氮素营养、提高烟叶产质量、控制氮素流失风险都具有重要意义。

目前有关聚丙烯酰胺、膨润土和作物秸秆等土壤调理剂单独或复合后施入土壤的改良效果及对农作物的环境效应已有报道，但以往的调理剂存在成本较高的问题。烟草是一种有特殊营养需求的作物，在各种调理剂复合作用下对烟田土壤改良及养分保持效果方面还未见报道。

中国发明专利CN105330488B公开了一种含腐植酸复合土壤调理剂及其制备方法和应用，土壤调理剂的组成包括有机组分、无机组分；所述土壤调理剂按如下质量份数组成：有机组分与无机组分质量比为1:0.5-1.5；所述有机组分为腐植酸，所述无机组分为碱渣。制备方法为：取有机组分置于带夹套的搅拌釜中，加入20-30％硝酸水溶液作为活化液，搅拌均匀，缓慢升温到60-80℃，反应0.5-1.0h后，冷却至室温，加入无机组分，混合均匀至粘稠物，常温下老化干燥4-6d，得粉状含腐植酸复合土壤调理剂。该技术是利用氨碱法碱渣为无机组分、腐植酸为有机组分制备土壤调理剂，以解决碱渣大规模综合再利用困难问题，并改善土壤质量，但为未公布该调理剂可以提高土壤对氮素的吸附特性，以提高土壤保持氮素能力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂及其制备方法，制备得到一种提高土壤氮素吸附特，从而提高土壤保持氮素能力，特别适用于黄壤烟田，以提高烟株氮素，有效地调控土壤氮素容量和吸附强度，对于黄壤烟田氮素养分管理具有重要作用。

本发明提供一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其原料配方包括以下重量份数的组分：改性秸秆生物炭20-25份，吸附剂5-10份，腐殖酸15-25份，有机肥40-55份。

本发明所述的改性秸秆生物炭的秸秆为小麦秸秆、大豆秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆中的一种或几种。

本发明所述的吸附剂为沸石粉、蒙脱石粉、膨润土粉、纳米硅、海泡石粉中的一种或几种。

本发明所述的腐殖酸的成分包括腐殖酸≥50％，不溶物≤5％，K₂O≥12％，含水率≤15％。

本发明所述的腐殖酸的pH值为8.5-10.0。

本发明所述的有机肥为鱼腥水及鸡粪。

本发明所述的鱼腥水与鸡粪的质量比为3:2。

另外，本发明还提供了一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂的制备方法，包括以下步骤：

一、改性秸秆生物炭的制备：

(1)将秸秆在40℃下烘干至恒重，粉碎至80目，在500-700℃，0.2L/min氮气进气量下，以15℃/min的升温梯度，燃烧90min，制得秸秆生物炭。

(2)将秸秆生物炭加入FeCl₃中进行浸泡，然后放入恒温振荡器中震荡一定使时间后过滤，将过滤后的固体放置105℃的干燥烘箱烘干，制得负载铁的改性秸秆生物炭。

二、有机肥的制备：

取鱼腥水及鸡粪加10倍水贮于容器中密封，鱼腥水与鸡粪的质量比为3:2，充分腐熟后过滤取原液加水稀释稀释10倍。

三、将制得的改性秸秆生物炭、有机肥与吸附剂和腐植酸进行混合，造粒制得腐殖酸复合调理剂。

本发明所述的FeCl₃与秸秆生物炭的质量比为0.9。

本发明所述的FeCl₃可以由CaCl₂代替，CaCl₂与秸秆生物炭的质量比为0.7。

热裂解作物秸秆所产生的秸秆炭具有较发达的孔隙结构、大的比表面积和含有生物成长所需的各种矿物质,且对某些物质有较强的吸附能力。但秸秆炭表面含有大量负电荷,易与阴离子产生静电互斥,导致对阴离子的吸附能力很小。因此本发明以秸秆为原材料,通过FeCl3或CaCl2的改性活化,优化制备过程,制备高吸附性能秸秆炭，从而促进对氮素的吸附，沸石粉等吸附剂的使用也可以可增加土壤对NH4+、K+的吸附，提高土壤保肥性能，改良土壤。同时腐殖酸对重金属和有机物的吸附沉淀作用，以及腐植酸能够促进土壤微生物对有机污染物的降解，从而改善土壤结构，调节土壤PH值增加土壤缓冲能力，另外，由于腐殖酸自身带有负电荷，添加适量的腐殖酸可有效增加土壤的负电荷数量，随着土壤表面负电荷的增加，土壤对阳离子NH4⁺-N的吸附量增加。，而以有机肥制备的土壤调理剂具有原料成本低、持效期长和功能齐全等优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但是本发明不局限于这些实施例。

实施例1

一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其原料配方包括以下重量份数的组分：改性小麦秸秆生物炭25份，沸石粉7份，蒙脱石粉3份，腐殖酸21份，有机肥46份。

本发明的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂按照下列方法制备：

一、改性秸秆生物炭的制备：

(1)将小麦秸秆在40℃下烘干至恒重，粉碎至80目，在610℃，0.2L/min氮气进气量下，以15℃/min的升温梯度，燃烧90min，制得小麦秸秆生物炭。

(2)将秸秆生物炭加入FeCl₃中进行浸泡，然后放入恒温振荡器中震荡一定使时间后过滤，将过滤后的固体放置105℃的干燥烘箱烘干，制得负载铁的改性小麦秸秆生物炭。

二、有机肥的制备：

取鱼腥水及鸡粪加10倍水贮于容器中密封，鱼腥水与鸡粪的质量比为3:2，充分腐熟后过滤取原液加水稀释稀释10倍。

三、将制得的改性小麦秸秆生物炭、有机肥与吸附剂和腐植酸进行混合，造粒制得腐殖酸复合调理剂。

实施例2

一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其原料配方包括以下重量份数的组分：改性小麦秸秆生物炭16份，改性玉米秸秆生物炭7份，海泡石粉3份，纳米硅4份，腐殖酸19份，有机肥41份。

本发明的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂按照下列方法制备：

一、改性秸秆生物炭的制备：

(1)将小麦秸秆在40℃下烘干至恒重，粉碎至80目，在610℃，0.2L/min氮气进气量下，以15℃/min的升温梯度，燃烧90min，制得小麦秸秆生物炭。

(2)将玉米秸秆在40℃下烘干至恒重，粉碎至80目，在660℃，0.2L/min氮气进气量下，以15℃/min的升温梯度，燃烧90min，制得玉米秸秆生物炭。

(3)将改性小麦和玉米秸秆生物炭加入FeCl₃中进行浸泡，然后放入恒温振荡器中震荡一定使时间后过滤，将过滤后的固体放置105℃的干燥烘箱烘干，制得负载铁的改性秸秆生物炭。

二、有机肥的制备：

取鱼腥水及鸡粪加10倍水贮于容器中密封，鱼腥水与鸡粪的质量比为3:2，充分腐熟后过滤取原液加水稀释稀释10倍。

四、将制得的改性秸秆生物炭、有机肥与吸附剂和腐植酸进行混合，造粒制得腐殖酸复合调理剂。

实施例3

一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其原料配方包括以下重量份数的组分：改性玉米秸秆生物炭25份，沸石粉5份，，腐殖酸22份，有机肥48份。

本发明的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂按照下列方法制备：

一、改性秸秆生物炭的制备：

(1)将玉米秸秆在40℃下烘干至恒重，粉碎至80目，在660℃，0.2L/min氮气进气量下，以15℃/min的升温梯度，燃烧90min，制得玉米秸秆生物炭。

(2)将秸秆生物炭加入FeCl₃中进行浸泡，然后放入恒温振荡器中震荡一定使时间后过滤，将过滤后的固体放置105℃的干燥烘箱烘干，制得负载铁的改性玉米秸秆生物炭。

二、有机肥的制备：

取鱼腥水及鸡粪加10倍水贮于容器中密封，鱼腥水与鸡粪的质量比为3:2，充分腐熟后过滤取原液加水稀释10倍。

三、将制得的改性玉米秸秆生物炭、有机肥与吸附剂和腐植酸进行混合，造粒制得腐殖酸复合调理剂。

实施例4

一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其原料配方包括以下重量份数的组分：改性水稻秸秆生物炭12份，改性大豆秸秆生物炭8份，海泡石粉4份，沸石粉6份，腐殖酸15份，有机肥55份。

本发明的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂按照下列方法制备：

一、改性秸秆生物炭的制备：

(1)将水稻秸秆在40℃下烘干至恒重，粉碎至80目，在520℃，0.2L/min氮气进气量下，以15℃/min的升温梯度，燃烧90min，制得水稻秸秆生物炭。

(2)将大豆秸秆在40℃下烘干至恒重，粉碎至80目，在580℃，0.2L/min氮气进气量下，以15℃/min的升温梯度，燃烧90min，制得大豆秸秆生物炭。

(3)将改性水稻和大豆秸秆生物炭加入CaCl₂中进行浸泡，然后放入恒温振荡器中震荡一定使时间后过滤，将过滤后的固体放置105℃的干燥烘箱烘干，制得负载铁的改性秸秆生物炭。

二、有机肥的制备：

取鱼腥水及鸡粪加10倍水贮于容器中密封，充分腐熟后过滤取原液加水稀释稀释10倍。

将制得的改性秸秆生物炭、有机肥与吸附剂和腐植酸进行混合，造粒制得腐殖酸复合调理剂。

试验方法：

黄壤采集地：贵州省遵义市桐梓县杨家沟黄壤盐田0-25cm土层。

施肥前对供试土壤的基础指标进行检测，检测结果见表1。

表1供试土壤基本理化性状

分别取上述实施例的调理剂与4kg黄壤混合均匀,装入高30cm，上口直径25cm，下底直径20cm的塑料盆中，土壤含水率保持为田间持水量的70％,分别在20天、40天及60天后进行随机采样。

分别称取上述不同培养时间处理的风干土样2g，置于50mL聚乙烯塑料离心管中，再分别向离心管中加入一系列NH4⁺-N浓度梯度为7.2、18、36、72、108mg·L-1的溶液50mL，为防止微生物繁殖，向溶液中加入3滴氯仿，在25℃恒温下振荡1h后，置于恒温箱中，于25℃条件下培养3d，此间12h振荡1次，每次1h，转速为3000r/min，离心时间10min，测定上清液中的NH4⁺-N含量，3次重复取平均值，采用加入量减去平衡液中NH4⁺-N含量来计算土壤吸附量。

按照常规的土壤农化分析方法测定土壤的基本理化性质指标；采用全自动流动注射分析仪测定土壤溶液中的NH4⁺-N含量(质量分数)，试验结果见表2-表4。

表2土壤培养20天NH4⁺-N的吸附量

表3土壤培养40天NH4⁺-N的吸附量

表4土壤培养60天NH4⁺-N的吸附量

从上述试验结果可以看出，本发明制备的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，有效的提高了NH4⁺-N的吸附量，控制氮素的流失，提高了土壤的保肥和供肥能力。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下组分：改性秸秆生物炭20-25份，吸附剂5-10份，腐殖酸15-25份，有机肥40-55份。

2.根据权利要求1所述的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其特征在于，所述改性秸秆生物炭的秸秆为小麦秸秆、大豆秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其特征在于，所述吸附剂为沸石粉、蒙脱石粉、膨润土粉、纳米硅、海泡石粉中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其特征在于，所述腐殖酸的成分包括腐殖酸≥50％，不溶物≤5％，K₂O≥12％，含水率≤15％。

5.根据权利要求4所述的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其特征在于，所述腐殖酸的pH值为8.5-10.0。

6.根据权利要求1所述的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其特征在于，所述有机肥为鱼腥水及鸡粪。

7.根据权利要求6所述的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂，其特征在于，所述鱼腥水与鸡粪的质量比为3:2。

8.一种制备如权利要求1-7任一项所述的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、改性秸秆生物炭的制备：

(1)将秸秆在40℃下烘干至恒重，粉碎至80目，在500-700℃，0.2L/min氮气进气量下，以15℃/min的升温梯度，燃烧90min，制得秸秆生物炭。

(2)将秸秆生物炭加入FeCl ₃中进行浸泡，然后放入恒温振荡器中震荡一定使时间后过滤，将过滤后的固体放置105℃的干燥烘箱烘干，制得负载铁的改性秸秆生物炭。

二、有机肥的制备：

取鱼腥水及鸡粪加10倍水贮于容器中密封，鱼腥水与鸡粪的质量比为3:2，充分腐熟后过滤取原液加水稀释稀释10倍。

三、将制得的改性秸秆生物炭、有机肥与吸附剂和腐植酸进行混合、造粒，制得腐殖酸复合调理剂。

9.根据权利要求8所述的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂的制备方法，其特征在于，所述FeCl ₃与秸秆生物炭的质量比为0.9。

10.根据权利要求8所述的促进黄壤土吸附氮素的腐殖酸复合调理剂的制备方法，其特征在于，所述FeCl ₃可以由CaCl₂代替，CaCl₂与秸秆生物炭的质量比为0.7。