CN111559945A - 一种农林物理微肥保水剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种农林物理微肥保水剂，包括以下重量份原料：粉煤灰60～110份、火山石20～60份、玄武岩40～90份、石灰岩20～60份、细沙20～40份、河沙15～35份、杭锦土18～40份、煤矸石陶粒12～35份、烟丝2～5份、改性木质纤维素10～35份、腐殖酸8～19份，本发明的保水剂是一种土壤水分阻隔材料，形成隔水层，将降水或灌溉水保持于在种植层和耕作层，减少深层渗漏，增加水分利用率，原料和配比能迅速吸住数倍的水，可把以往蒸发、渗漏和流失掉的雨水或浇灌水吸收贮存起来，形成“微型水库”，能节水及改良土壤。

Description

一种农林物理微肥保水剂

技术领域

本发明涉及土壤保水领域，特别涉及一种农林物理微肥保水剂。

背景技术

中国是一个农业大国，有大部分土地处于干旱半干旱的气候下，加之农业生产管理不善、过度开垦和乱砍乱伐等因素使得土地沙化面积扩大、土壤理化性质恶劣、养分平衡失调等问题，再随着城市化的快速发展以及人民的生活水平提高，造成水资源的缺乏、不合理利用及不合理耕作，使土地荒漠化日益严重。保水剂是近年来快速发展的一项用来抗旱节水的材料，常见的保水剂种类多为化学合成保水剂，使用不当破坏土壤营养成分，引发土壤硝酸盐积累，土壤重金属与有毒元素增加，进而破坏土壤结构，降低土壤微生物活动等现象。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种农林物理微肥保水剂，解决上述问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种农林物理微肥保水剂：包括以下重量份原料：粉煤灰60～110份、火山石20～60份、玄武岩40～90份、石灰岩20～60份、细沙20～40份、河沙15～35份、杭锦土18～40份、煤矸石陶粒12～35份、烟丝2～5份、改性木质纤维素10～35份、腐殖酸8～19份。

进一步的，粉煤灰60～110份、火山石20～60份、玄武岩40～90份、石灰岩20～60份、细沙20～40份、河沙15～35份、杭锦土18～40份、煤矸石陶粒12～35份、烟丝2～5份、改性木质纤维素10～35份、腐殖酸8～19份。

进一步的，所述改性木质纤维素：是在冰浴条件下将溶解糊化后的木质纤维素与二硫酸铵水溶液混合均匀，调节pH为5.5-6.5，在超声频率为40～60KHz、功率为8000～1200W的条件下超声40～60min，得到混合液，再以80～100mL/min的速度向混合液中滴加蒸馏水，然后加热干燥至80℃～120℃保持1～3h后，得的改性木质纤维素。

进一步的，所述冰浴条件温度是-5～0℃。

进一步的，所述木质素与二硫酸铵水溶液质量体积比为1：2～5。

进一步的，一种农林物理微肥保水剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将杭绵土、煤矸石陶粒放入搅拌机中搅拌，在50～80℃下缓慢加入稀硫酸，输送到烘干炉内煅烧，在245～380℃下煅烧2～4h，煅烧后产物含水量≤7％，再加入腐殖酸、烟丝放入球磨机中球磨，过300～1000目筛，得到酸化后的混料，备用；

S2、将粉煤灰、火山石、玄武岩、石灰岩、细沙、河沙放入球磨机中进行球磨，球磨8～12h后得到细度为300～1000目的超细粉体；

S3、将S2的超细粉体在530～1355℃的条件下烧结1.5～2.5h，得到烧结粉料，备用；

S4、将S1酸化后的混料、S3的烧结粉料和改性木质纤维素在温度100～300℃、转速550～800rpm下混合，得到农林物理微肥保水剂。

进一步的，所述稀硫酸为质量分数为15～20％的稀硫酸水溶液。

进一步的，所述稀硫酸的添加量为杭绵土和煤矸石陶粒混料重量份的0.5～3％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的保水剂是一种土壤水分阻隔材料，能节水及改良土壤，采用粉煤灰、火山石、玄武岩、石灰岩、细沙、河沙等无机材料，经球磨细度为300～1000目以上的超细粉体为基础材料，结合杭锦土、煤矸石陶粒、烟丝、改性木质纤维素、腐殖酸经特殊配比形成一种物理性土壤添加材料，形成隔水层，将降水或灌溉水保持于在种植层和耕作层，减少深层渗漏，增加水分利用率，并将所保持的水分缓慢释放供植物生长，从而有效减少水分流失及蒸发，起到保墒抗旱的作用。

有以下优点(1)隔离水层并且能具有吸水、释水可逆性：环境水多时吸收贮存，水少时释放，可有效减少灌溉水；(2)吸肥、保肥性：可防止各类肥料流失，同时也是草木灰类似的微肥，并固定在土壤中并缓慢释放，可极大的减少养分的流失，有效节肥20-40％，并延长肥效期；(3)改良土壤：通过保水保肥让有机质在土壤内有效聚集，形成合理的微生物环境，同时因其颗粒吸水后膨胀而释水后缩小，可使土壤形成团粒多孔结构、松软透气，既保证植物需求，又可增加土壤的持水力和保肥效果；(4)降温、保温性：土壤中掺入本剂后，由于水份大而提高墒情，白天降低了热传导率，致使有本剂的土壤比没有本剂的土壤白天温度低1-4℃，而晚上湿度大的土层传导地热能力强，所以晚上温度高2-4℃，使昼夜温差缩小。

附图说明

图1至图8为沙地改水田旋耕实验图

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。

本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

一种农林物理微肥保水剂：包括以下重量份原料：粉煤灰60份、火山石20份、玄武岩40份、石灰岩20份、细沙20份、河沙15份、杭锦土18份、煤矸石陶粒12份、烟丝2份、改性木质纤维素10份、腐殖酸8份；

所述改性木质纤维素：是在冰浴条件-5℃下将溶解糊化后的木质纤维素与二硫酸铵水溶液混合均匀，质量体积比为1：2，调节pH为5.5，在超声频率为40KHz、功率为8000W的条件下超声40min，得到混合液，再以80mL/min的速度向混合液中滴加蒸馏水，然后加热干燥至80℃保持1h后，得的改性木质纤维素。

实施例2

一种农林物理微肥保水剂：包括以下重量份原料：粉煤灰110份、火山石60份、玄武岩90份、石灰岩60份、细沙40份、河沙35份、杭锦土40份、煤矸石陶粒35份、烟丝5份、改性木质纤维素35份、腐殖酸19份；

所述改性木质纤维素：是在冰浴条件0℃下将溶解糊化后的木质纤维素与二硫酸铵水溶液混合均匀，质量体积比为1：5，调节pH为6.5，在超声频率为60KHz、功率为1200W的条件下超声60min，得到混合液，再以100mL/min的速度向混合液中滴加蒸馏水，然后加热干燥至120℃保持3h后，得的改性木质纤维素。

实施例3

一种农林物理微肥保水剂：包括以下重量份原料：粉煤灰80份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩40份、细沙30份、河沙20份、杭锦土32份、煤矸石陶粒25份、烟丝4份、改性木质纤维素22份、腐殖酸12份；

所述改性木质纤维素：是在冰浴条件-3℃下将溶解糊化后的木质纤维素与二硫酸铵水溶液混合均匀，质量体积比为1：3，调节pH为6，在超声频率为50KHz、功率为1000W的条件下超声50min，得到混合液，再以90mL/min的速度向混合液中滴加蒸馏水，然后加热干燥至100℃保持2h后，得的改性木质纤维素。

上述实施例1～3按照以下制备方法进行，具体步骤如下：

S1、将杭绵土、煤矸石陶粒放入搅拌机中搅拌，在60℃下缓慢加入质量分数为18％的稀硫酸水溶液，添加量为杭绵土和煤矸石陶粒混料重量份的2.1％，再输送到烘干炉内煅烧，在315℃下煅烧3h，煅烧后产物含水量≤7％，再加入腐殖酸、烟丝放入球磨机中球磨，过800目筛，得到酸化后的混料，备用；

S2、将粉煤灰、火山石、玄武岩、石灰岩、细沙、河沙放入球磨机中进行球磨，球磨8～12h后得到细度为900目的超细粉体；

S3、将S2的超细粉体在1200℃的条件下烧结2h，得到烧结粉料，备用；

S4、将S1酸化后的混料、S3的烧结粉料和改性木质纤维素在温度200℃、转速600rpm下混合，得到农林物理微肥保水剂。

实施例4

一种农林物理微肥保水剂：包括以下重量份原料：粉煤灰80份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩40份、细沙30份、河沙20份、杭锦土32份、煤矸石陶粒25份、烟丝4份、改性木质纤维素22份、腐殖酸12份；

所述改性木质纤维素：是在冰浴条件-3℃下将溶解糊化后的木质纤维素与二硫酸铵水溶液混合均匀，质量体积比为1：3，调节pH为6，在超声频率为50KHz、功率为1000W的条件下超声50min，得到混合液，再以90mL/min的速度向混合液中滴加蒸馏水，然后加热干燥至100℃保持2h后，得的改性木质纤维素；

上述农林物理微肥保水剂按照以下制备方法进行：

S1、将杭绵土、煤矸石陶粒放入搅拌机中搅拌，在50℃下缓慢加入质量分数为15％的稀硫酸水溶液，添加量为杭绵土和煤矸石陶粒混料重量份的0.5％，再输送到烘干炉内煅烧，在245℃下煅烧2h，煅烧后产物含水量≤7％，再加入腐殖酸、烟丝放入球磨机中球磨，过300目筛，得到酸化后的混料，备用；

S2、将粉煤灰、火山石、玄武岩、石灰岩、细沙、河沙放入球磨机中进行球磨，球磨8h后得到细度为300目的超细粉体；

S3、将S2的超细粉体在530℃的条件下烧结1.5h，得到烧结粉料，备用；

S4、将S1酸化后的混料、S3的烧结粉料和改性木质纤维素在温度100℃、转速550rpm下混合，得到农林物理微肥保水剂。

实施例5

一种农林物理微肥保水剂：包括以下重量份原料：粉煤灰80份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩40份、细沙30份、河沙20份、杭锦土32份、煤矸石陶粒25份、烟丝4份、改性木质纤维素22份、腐殖酸12份；

所述改性木质纤维素：是在冰浴条件-3℃下将溶解糊化后的木质纤维素与二硫酸铵水溶液混合均匀，质量体积比为1：3，调节pH为6，在超声频率为50KHz、功率为1000W的条件下超声50min，得到混合液，再以90mL/min的速度向混合液中滴加蒸馏水，然后加热干燥至100℃保持2h后，得的改性木质纤维素；

上述农林物理微肥保水剂按照以下制备方法进行：

S1、将杭绵土、煤矸石陶粒放入搅拌机中搅拌，在80℃下缓慢加入质量分数为20％的稀硫酸水溶液，添加量为杭绵土和煤矸石陶粒混料重量份的3％，再输送到烘干炉内煅烧，在380℃下煅烧4h，煅烧后产物含水量≤7％，再加入腐殖酸、烟丝放入球磨机中球磨，过1000目筛，得到酸化后的混料，备用；

S2、将粉煤灰、火山石、玄武岩、石灰岩、细沙、河沙放入球磨机中进行球磨，球磨12h后得到细度为1000目的超细粉体；

S3、将S2的超细粉体在1355℃的条件下烧结2.5h，得到烧结粉料，备用；

S4、将S1酸化后的混料、S3的烧结粉料和改性木质纤维素在温度300℃、转速800rpm下混合，得到农林物理微肥保水剂。

实施例6

本实施例和实施例3的区别在于：所述改性木质纤维素：是在冰浴条件-3℃下将溶解糊化后的木质纤维素与二硫酸铵水溶液混合均匀，调节pH为6，在超声频率为80KHz、功率为1500W的条件下超声30min，得到混合液，再以100mL/min的速度向混合液中滴加蒸馏水，然后加热干燥至100℃保持2h后，得的改性木质纤维素。

实施例7

本实施例和实施例3的区别在于：木质素与二硫酸铵水溶液质量体积比为1：8。

实施例8

本实施例和实施例3的区别在于：一种农林物理微肥保水剂的制备方法，所述S1步骤中，将杭绵土、煤矸石陶粒放入搅拌机中搅拌，在60℃下缓慢加入质量分数为1％的稀硫酸，输送到烘干炉内煅烧，在200℃下煅烧3h，煅烧后产物含水量≤7％，再加入腐殖酸、烟丝放入球磨机中球磨，过800目筛，得到酸化后的混料。

实施例9

本实施例和实施例3的区别在于：一种农林物理微肥保水剂的制备方法，所述S3步骤中，超细粉体在1500℃的条件下烧结2h，得到烧结粉料。

对比例1

一种农林物理微肥保水剂，包括以下重量份原料：粉煤灰50份、火山石80份、玄武岩100份、石灰岩80份、细沙50份、河沙40份、杭锦土10份、煤矸石陶粒10份、烟丝2份、改性木质纤维素40份、腐殖酸20份。

对比例2

一种农林物理微肥保水剂，包括以下重量份原料：粉煤灰50份、火山石80份、玄武岩100份、石灰岩80份、细沙50份、河沙40份、杭锦土32份、煤矸石陶粒25份、烟丝4份、改性木质纤维素22份、腐殖酸12份。

对比例3

一种农林物理微肥保水剂，包括以下重量份原料：粉煤灰80份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩40份、细沙30份、河沙20份、杭锦土10份、煤矸石陶粒10份、烟丝2份、改性木质纤维素40份、腐殖酸20份。

对比例4

本对比例和实施例3的区别在于：原料中不含有杭锦土和煤矸石陶粒。

对比例5

本对比例和实施例3的区别在于：原料中不含有烟丝、改性木质纤维素。

一、植株种植实验

项目地址：包头市

环境情况：栽植地为危岩体石质荒山，前期经过爆破整形、覆土、机械挖坑

种植情况：2017年11月25日进场280株1.7-2.2米油松，进场后进行假植，一星期后栽植，栽植时现在每个种植穴底部添加约3公斤的保水剂后覆土，浇水

种植结果：只在种植时浇水一次，2018年3月4日和2019年7月19日测量，油松成活率如下：

由上表显示，使用本发明的保水剂能将荒山储存水量，促进植株的生长，实施例1～9和对比例1～5比较，说明本发明的原料和配比能迅速吸住数倍的水，形成一层隔离层，可把以往蒸发、渗漏和流失掉的雨水或浇灌水吸收贮存起来，形成“微型水库”，其中，实施例1～9和对比例4比较，杭锦土和煤矸石陶粒的添加，由于杭锦土能很好的分散在物料中，与物料间通过化学键连接，利用煤矸石内部疏松多孔可吸附化学肥料和水分，且煤矸石微量元素的含量较高，干旱时释放供植物利用；实施例1～9和对比例5比较，木质纤维素经改性后，使木质纤维素骨架更强，和烟丝结合形成吸水网络从而提高产品的吸收率，确保植株在种植过程所灌溉的水不被渗透，从而有充足的水分保障植株在生根阶段的需要，并且不影响植物根部的生长，根部可穿透保水剂，可大幅度提高植株的成活率，且可以节省大量的灌溉用水。

二、沙地改水田旋耕实验

将上述实施例3进行沙地改水田旋耕实验；

实验田块选址：海南省儋州市那大镇

沙地特点：沙覆盖、基本无植被、无自然引水灌溉、无针对性选择、未经种植水生作物、保水性差

实验时间：2019年4月7日至4月14日，

验收期每天进行日常补水，使用保水剂后保水数据效果如下：

如附图1至图8

时间	4.7	4.8	4.9	4.10	4.11	4.12	4.13	4.14
									水位(cm)	443	440	437	434	437.5	444.5	441	440

由上表显示，选用本发明实施例3进行试验，将沙地改水田后保水效果较好，本发明的保水剂适用各种不同的土壤，包括沙漠、戈壁滩、风化岩土、盐碱地、红壤等，不受温度环境应影响，各种气候条件均可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种农林物理微肥保水剂，其特征在于：包括以下重量份原料：粉煤灰60～110份、火山石20～60份、玄武岩40～90份、石灰岩20～60份、细沙20～40份、河沙15～35份、杭锦土18～40份、煤矸石陶粒12～35份、烟丝2～5份、改性木质纤维素10～35份、腐殖酸8～19份。

2.如权利要求1所述的一种农林物理微肥保水剂，其特征在于：包括以下重量份原料：粉煤灰80份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩40份、细沙30份、河沙20份、杭锦土32份、煤矸石陶粒25份、烟丝4份、改性木质纤维素22份、腐殖酸12份。

3.如权利要求1所述的一种农林物理微肥保水剂，其特征在于：所述改性木质纤维素：是在冰浴条件下将溶解糊化后的木质纤维素与二硫酸铵水溶液混合均匀，调节pH为5.5-6.5，在超声频率为40～60KHz、功率为8000～1200W的条件下超声40～60min，得到混合液，再以80～100mL/min的速度向混合液中滴加蒸馏水，然后加热干燥至80℃～120℃保持1～3h后，得的改性木质纤维素。

4.如权利要求1所述的一种农林物理微肥保水剂，其特征在于：所述冰浴条件温度是-5～0℃。

5.如权利要求1所述的一种农林物理微肥保水剂，其特征在于：所述木质素与二硫酸铵水溶液质量体积比为1：2～5。

6.如权利要求1所述的一种农林物理微肥保水剂，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

S1、将杭绵土、煤矸石陶粒放入搅拌机中搅拌，在50～80℃下缓慢加入稀硫酸，输送到烘干炉内煅烧，在245～380℃下煅烧2～4h，煅烧后产物含水量≤7％，再加入腐殖酸、烟丝放入球磨机中球磨，过300～1000目筛，得到酸化后的混料，备用；

S2、将粉煤灰、火山石、玄武岩、石灰岩、细沙、河沙放入球磨机中进行球磨，球磨8～12h后得到细度为300～1000目的超细粉体；

S3、将S2的超细粉体在530～1355℃的条件下烧结1.5～2.5h，得到烧结粉料，备用；

S4、将S1酸化后的混料、S3的烧结粉料和改性木质纤维素在温度100～300℃、转速550～800rpm下混合，得到农林物理微肥保水剂。

7.如权利要求6所述的一种农林物理微肥保水剂的制备方法，其特征在于：所述稀硫酸为质量分数为15～20％的稀硫酸水溶液。

8.如权利要求6所述的一种农林物理微肥保水剂的制备方法，其特征在于：所述稀硫酸的添加量为杭绵土和煤矸石陶粒混料重量份的0.5～3％。

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