CN111592888A - 一种农田灌溉保水剂的制备与施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种农田灌溉保水剂的制备与施工方法，所述保水剂能节水及改良土壤，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魔芋粉、蚕沙、糖渣发酵液、葵花籽粕蛋白的天然材料，经科学配比、烧结、研制而成，富含各种矿物质，是一种优良的土壤材料，可以节约大量的灌溉用水，及由此而来的人力物力耗损，在这水资源匮乏的少雨地带及沙化严重的山坡地带具有不可估量的价值和意义。

Description

一种农田灌溉保水剂的制备与施工方法
技术领域
本发明涉及土壤保水技术领域，特别涉及一种农田灌溉保水剂的制备与施工方法。
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。
发明内容
鉴以此，本发明提出一种农田灌溉保水剂的制备与施工方法
本发明的技术方案是这样实现的：一种农田灌溉保水剂的制备方法：包括以下步骤：
S1、保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰50～120份、火山石30～50份、玄武岩50～80份、石灰岩25～50份、细沙15～38份、河沙12～35份、魔芋粉12～40份、蚕沙14～30份、糖渣发酵液10～50份、葵花籽粕蛋白11～23份；
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、将魔芋粉、蚕沙、葵花籽粕蛋白进行粉碎至80～120目，再加入糖渣发酵液于30～50℃搅拌混合反应15～20min，然后干燥、研磨至150～300目，得到改性魔芋粉；
S5、把改性魔芋粉和S2的烧结粉料在550～800rpm的转速下混合，得到保水剂。
进一步的，保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰100份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩35份、细沙22份、河沙21份、魔芋粉28份、蚕沙23份、糖渣发酵液30份、葵花籽粕蛋白16份。
进一步的，所述糖渣发酵液为将甘蔗渣进行粉碎至50～80目，加入2～5倍水和质量百分数为0.2～0.4％的金菌在20～30℃下进行发酵20～50天，得到糖渣发酵液。
进一步的，所述葵花籽粕蛋白为将葵花籽使用微波处理，微波功率为100～500W，微波处理时间为60～150s，调节pH为4.0-6.0酸沉，转速为150～500rpm下离心分离得到葵花籽滤渣，回调pH为6.0-8.0后冷冻干燥或喷雾干燥得到葵花籽蛋白。
进一步的，所述球磨的转速为90～160rpm，浆料水分为25～40％，浆料流速为30～80s。
进一步的，所述保水剂的施工方法如下：
(1)剥离耕作层：使用推土机对表土进剥离，高度20～40cm；
(2)第一次碾压：对开挖后的地面进行清理，采用15吨压路机进行1～3遍碾压；
(3)保水材料覆盖：在机械压实处理之后，干铺保水材料，并使之平整均匀的覆盖住土表面，覆盖材料为1～2kg/m2；
(4)原土回填：在保水层覆盖施工完毕后，第一次回填施工，土层匀整并完全覆盖住保水层材料，厚度为20～40cm；
(5)耕植土旋耕：进行3次以上干旋、施肥，所述旋耕刀转速为160～180rpm，旋耕深度为30～50cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的保水剂能节水及改良土壤，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魔芋粉、蚕沙、糖渣发酵液、葵花籽粕蛋白的天然材料，经科学配比、烧结、研制而成，富含各种矿物质，经改性后的魔芋粉和无机材料结合，能迅速吸收比数百倍甚至上千倍的去离子水和数十倍以上的含盐水分，缺水时又能释放水分供土壤吸水利用，提高土壤墒情，更有吸肥保肥，提高肥料的利用率防止肥料流失，同时可以使土壤形成团粒结构，改良土壤确保植株在种植过程中灌溉的水不被渗漏，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，对土壤的保水保肥具有特别明显的实效；配合本发明的施工方法，使犁底层通过碾压和保水材料实现防渗，厚度达到20cm。
本发明的保水剂可以节约大量的灌溉用水，及由此而来的人力物力耗损，在这水资源匮乏的少雨地带及沙化严重的山坡地带具有不可估量的价值和意义。
附图说明
图1为保水剂的施工方法流程图
图2为现场取土器管内土观察图。
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
一种农田灌溉保水剂的制备方法：包括以下步骤：
S1、保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰50份、火山石30份、玄武岩50份、石灰岩25份、细沙15份、河沙12份、魔芋粉12份、蚕沙14份、糖渣发酵液10份、葵花籽粕蛋白11份；
所述糖渣发酵液为将甘蔗渣进行粉碎至50目，加入2倍水和质量百分数为0.2％的金菌在20℃下进行发酵20天，得到糖渣发酵液；
所述葵花籽粕蛋白为将葵花籽使用微波处理，微波功率为100W，微波处理时间为60s，调节pH为4.0酸沉，转速为150rpm下离心分离得到葵花籽滤渣，回调pH为6.0后冷冻干燥或喷雾干燥得到葵花籽蛋白；
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，所述球磨的转速为90rpm，浆料水分为25％，浆料流速为30s；
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、将魔芋粉、蚕沙、葵花籽粕蛋白进行粉碎至80目，再加入糖渣发酵液于30℃搅拌混合反应15min，然后干燥、研磨至150目，得到改性魔芋粉；
S5、把改性魔芋粉和S2的烧结粉料在550rpm的转速下混合，得到保水剂。
实施例2
一种农田灌溉保水剂的制备方法：包括以下步骤：
S1、保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰120份、火山石50份、玄武岩80份、石灰岩50份、细沙38份、河沙35份、魔芋粉40份、蚕沙30份、糖渣发酵液50份、葵花籽粕蛋白23份；
所述糖渣发酵液为将甘蔗渣进行粉碎至80目，加入5倍水和质量百分数为0.4％的金菌在30℃下进行发酵50天，得到糖渣发酵液；
所述葵花籽粕蛋白为将葵花籽使用微波处理，微波功率为500W，微波处理时间为150s，调节pH为6.0酸沉，转速为500rpm下离心分离得到葵花籽滤渣，回调pH为8.0后冷冻干燥或喷雾干燥得到葵花籽蛋白；
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，所述球磨的转速为160rpm，浆料水分为40％，浆料流速为80s；
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、将魔芋粉、蚕沙、葵花籽粕蛋白进行粉碎至120目，再加入糖渣发酵液于30～50℃搅拌混合反应20min，然后干燥、研磨至300目，得到改性魔芋粉；
S5、把改性魔芋粉和S2的烧结粉料在800rpm的转速下混合，得到保水剂。
实施例3
一种农田灌溉保水剂的制备方法：包括以下步骤：
S1、保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰100份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩35份、细沙22份、河沙21份、魔芋粉28份、蚕沙23份、糖渣发酵液30份、葵花籽粕蛋白16份；
所述糖渣发酵液为将甘蔗渣进行粉碎至60目，加入3倍水和质量百分数为0.3％的金菌在25℃下进行发酵30天，得到糖渣发酵液；
所述葵花籽粕蛋白为将葵花籽使用微波处理，微波功率为300W，微波处理时间为120s，调节pH为5.0酸沉，转速为350rpm下离心分离得到葵花籽滤渣，回调pH为7.0后冷冻干燥或喷雾干燥得到葵花籽蛋白；
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10h后得到细度为800目的超细粉体，所述球磨的转速为130rpm，浆料水分为30％，浆料流速为50s；
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、将魔芋粉、蚕沙、葵花籽粕蛋白进行粉碎至100目，再加入糖渣发酵液于40℃搅拌混合反应18min，然后干燥、研磨至200目，得到改性魔芋粉；
S5、把改性魔芋粉和S2的烧结粉料在600rpm的转速下混合，得到保水剂。
实施例1～3的保水剂采用以下施工方法：
(1)剥离耕作层：使用推土机对表土进剥离，高度30cm；
(2)第一次碾压：对开挖后的地面进行清理，采用15吨压路机进行2遍碾压；
(3)保水材料覆盖：在机械压实处理之后，干铺保水材料，并使之平整均匀的覆盖住土表面，覆盖材料为2kg/m2；
(4)原土回填：在保水层覆盖施工完毕后，第一次回填施工，土层匀整并完全覆盖住保水层材料，厚度为30cm；
(5)耕植土旋耕：进行3次干旋、施肥，所述旋耕刀转速为170rpm，旋耕深度为40cm。
实施例4
一种农田灌溉保水剂的制备方法：包括以下步骤：
S1、保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰100份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩35份、细沙22份、河沙21份、魔芋粉28份、蚕沙23份、糖渣发酵液30份、葵花籽粕蛋白16份；
所述糖渣发酵液为将甘蔗渣进行粉碎至60目，加入3倍水和质量百分数为0.3％的金菌在25℃下进行发酵30天，得到糖渣发酵液；
所述葵花籽粕蛋白为将葵花籽使用微波处理，微波功率为300W，微波处理时间为120s，调节pH为5.0酸沉，转速为350rpm下离心分离得到葵花籽滤渣，回调pH为7.0后冷冻干燥或喷雾干燥得到葵花籽蛋白；
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，所述球磨的转速为90rpm，浆料水分为25％，浆料流速为30s；
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、将魔芋粉、蚕沙、葵花籽粕蛋白进行粉碎至80目，再加入糖渣发酵液于30℃搅拌混合反应15min，然后干燥、研磨至150目，得到改性魔芋粉；
S5、把改性魔芋粉和S2的烧结粉料在550rpm的转速下混合，得到保水剂。
上述保水剂采用以下施工方法：
(1)剥离耕作层：使用推土机对表土进剥离，高度20cm；
(2)第一次碾压：对开挖后的地面进行清理，采用15吨压路机进行1遍碾压；
(3)保水材料覆盖：在机械压实处理之后，干铺保水材料，并使之平整均匀的覆盖住土表面，覆盖材料为1kg/m2；
(4)原土回填：在保水层覆盖施工完毕后，第一次回填施工，土层匀整并完全覆盖住保水层材料，厚度为20cm；
(5)耕植土旋耕：进行3次以上干旋、施肥，所述旋耕刀转速为160rpm，旋耕深度为30cm。
实施例5
一种农田灌溉保水剂的制备方法：包括以下步骤：
S1、保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰100份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩35份、细沙22份、河沙21份、魔芋粉28份、蚕沙23份、糖渣发酵液30份、葵花籽粕蛋白16份；
所述糖渣发酵液为将甘蔗渣进行粉碎至60目，加入3倍水和质量百分数为0.3％的金菌在25℃下进行发酵30天，得到糖渣发酵液；
所述葵花籽粕蛋白为将葵花籽使用微波处理，微波功率为300W，微波处理时间为120s，调节pH为5.0酸沉，转速为350rpm下离心分离得到葵花籽滤渣，回调pH为7.0后冷冻干燥或喷雾干燥得到葵花籽蛋白；
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，所述球磨的转速为160rpm，浆料水分为40％，浆料流速为80s；
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、将魔芋粉、蚕沙、葵花籽粕蛋白进行粉碎至120目，再加入糖渣发酵液于30～50℃搅拌混合反应20min，然后干燥、研磨至300目，得到改性魔芋粉；
S5、把改性魔芋粉和S2的烧结粉料在800rpm的转速下混合，得到保水剂。
上述保水剂采用以下施工方法：
(1)剥离耕作层：使用推土机对表土进剥离，高度40cm；
(2)第一次碾压：对开挖后的地面进行清理，采用15吨压路机进行3遍碾压；
(3)保水材料覆盖：在机械压实处理之后，干铺保水材料，并使之平整均匀的覆盖住土表面，覆盖材料为2kg/m2；
(4)原土回填：在保水层覆盖施工完毕后，第一次回填施工，土层匀整并完全覆盖住保水层材料，厚度为40cm；
(5)耕植土旋耕：进行4次干旋、施肥，所述旋耕刀转速为180rpm，旋耕深度为50cm。
实施例6
本实施例与实施例3的区别在于：所述S2步骤的球磨转速为80rpm，浆料水分为50％，浆料流速为30s。
实施例7
本实施例与实施例3的区别在于：所诉保水覆盖材料为1～2kg/m2。
对比例1
本对比例和实施例3的区别在于：保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰130份、火山石20份、玄武岩100份、石灰岩60份、细沙40份、河沙10份、魔芋粉10份、蚕沙10份、糖渣发酵液60份、葵花籽粕蛋白10份。
对比例2
本对比例和实施例3的区别在于：保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰100份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩35份、细沙22份、河沙21份、魔芋粉10份、蚕沙10份、糖渣发酵液60份、葵花籽粕蛋白10份。
对比例3
本对比例和实施例3的区别在于：保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰130份、火山石20份、玄武岩100份、石灰岩60份、细沙40份、河沙10份、魔芋粉28份、蚕沙23份、糖渣发酵液30份、葵花籽粕蛋白16份。
对比例4
农田灌溉保水剂的制备方法中，所述S2的超细粉体在1400℃的条件下烧结3h，得到烧结粉料。
对比例5
农田灌溉保水剂的制备方法中，所述S4步骤中，将魔芋粉、蚕沙、葵花籽粕蛋白进行粉碎至130目，再加入糖渣发酵液于60℃搅拌混合反应10min，然后干燥、研磨至300目，得到改性魔芋粉；
一、水量观察数据
将上述实施例1～7和对比例1～5的保水剂和施工方法对12块农田观察保水情况；
实验田块选址：海南省海口市福昌村试验田
田块特点：田块及田埂弧度异形、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11月16日至11月23日，16日为初始水量，气温24℃，无降水
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：
Figure BDA0002510046130000091
Figure BDA0002510046130000101
由上表可知，16日至23日中，农田保持种植状态下正常补水记录，水位下降平均值<2cm/天；实施例1～7与对比例1～5比较，水位下降平均值≤1.5cm/天，其中，实施例3的水位下降平均值最少每天，说明按照本发明所制备的保水剂原料，经科学配比、烧结、研磨对土壤的保水具有明显的实效。
二、土壤观察数据
对实施例1～7和对比例1～5的田块土壤进行取土观察，分别测量取土器管内犁底层、耕作层的厚度，数据如下：
土地厚度(cm) 犁底层厚度(cm) 耕作层厚度(cm)
实施例1 52 31 21
实施例2 51 31 20
实施例3 52 30 22
实施例4 50 30 20
实施例5 50 31 19
实施例6 50 32 18
实施例7 40 33 17
对比例1 45 29 16
对比例2 44 27 17
对比例3 46 28 18
对比例4 45 28 17
对比例5 44 29 15
由上表可知，本实施例1～5土地厚度大于50cm，耕作层厚度达到30cm，犁底层通过碾压及保水材料实现防渗，厚度达到20cm，参见图2为实施例3农田中取土器管内土情况。
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 (6)

1.一种农田灌溉保水剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰50～120份、火山石30～50份、玄武岩50～80份、石灰岩25～50份、细沙15～38份、河沙12～35份、魔芋粉12～40份、蚕沙14～30份、糖渣发酵液10～50份、葵花籽粕蛋白11～23份；
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、将魔芋粉、蚕沙、葵花籽粕蛋白进行粉碎至80～120目，再加入糖渣发酵液于30～50℃搅拌混合反应15～20min，然后干燥、研磨至150～300目，得到改性魔芋粉；
S5、把改性魔芋粉和S2的烧结粉料在550～800rpm的转速下混合，得到保水剂。
2.如权利要求1所述的一种农田灌溉保水剂的制备方法，其特征在于：保水剂由以下重量份原料组成：粉煤灰100份、火山石40份、玄武岩60份、石灰岩35份、细沙22份、河沙21份、魔芋粉28份、蚕沙23份、糖渣发酵液30份、葵花籽粕蛋白16份。
3.如权利要求1所述的一种农田灌溉保水剂的制备方法，其特征在于：所述糖渣发酵液为将甘蔗渣进行粉碎至50～80目，加入2～5倍水和质量百分数为0.2～0.4％的金菌在20～30℃下进行发酵20～50天，得到糖渣发酵液。
4.如权利要求1所述的一种农田灌溉保水剂的制备方法，其特征在于：所述葵花籽粕蛋白为将葵花籽使用微波处理，微波功率为100～500W，微波处理时间为60～150s，调节pH为4.0-6.0酸沉，转速为150～500rpm下离心分离得到葵花籽滤渣，回调pH为6.0-8.0后冷冻干燥或喷雾干燥得到葵花籽蛋白。
5.如权利要求1所述的一种农田灌溉保水剂的制备方法，其特征在于：所述球磨的转速为90～160rpm，浆料水分为25～40％，浆料流速为30～80s。
6.如权利要求1所述的一种农田灌溉保水剂的施工方法，其特征在于：所述保水剂的施工方法如下：
(1)剥离耕作层：使用推土机对表土进剥离，高度20～40cm；
(2)第一次碾压：对开挖后的地面进行清理，采用15吨压路机进行1～3遍碾压；
(3)保水材料覆盖：在机械压实处理之后，干铺保水材料，并使之平整均匀的覆盖住土表面，覆盖材料为1～2kg/m2；
(4)原土回填：在保水层覆盖施工完毕后，第一次回填施工，土层匀整并完全覆盖住保水层材料，厚度为20～40cm；
(5)耕植土旋耕：进行3次以上干旋、施肥，所述旋耕刀转速为160～180rpm，旋耕深度为30～50cm。
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