CN111675562B - 一种土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤修复剂及其制备方法，涉及土壤改良技术领域。原料包括：改性沸石60～80份、有机质20～30份、草木灰10～20份、纳米纤维素1～5份、生物菌剂15～20份、微量元素1～5份和造粒助剂4～6份。还提供了其制备方法及沸石改性方法。本发明采用的原料来源广泛，生产过程简单，使用方便，能够显著改善土壤的保水性、营养性，降低土壤重金属污染，促进农作物提高抗病性，提高产量。

Description

一种土壤修复剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及废料生产技术领域，具体的涉及一种土壤修复剂及其制备方法。

背景技术

目前，农业生产面临土壤污染问题，而无机肥料和农药的大量使用也会使得环境恶化更加严重。土壤污染造成土壤结构破坏严重，各类养分比例失调，土壤开始酸化、板结，土壤的理化性状及土壤微生物区系受到严重破坏，导致其保水、保肥、保温、透气性差，难以满足农作物的实际生长需要；由于农作物对化肥农药的依赖性较强，必须逐年增加使用量，造成农药和重金属物质残留严重，危害着人类的生存健康；并且，化肥施入农田后，实际利用率平均只有30％，大部分随农田排水流入江河湖泊或残留于土壤和植株及农作物体内，不仅带来环境污染而且危及我国粮食安全，这些都成为农业可持续性发展的障碍。

因此提供一种土壤修复剂，能够改良土壤、保水保肥、对农药残留或重金属具有吸附效果是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种土壤修复剂及其制备方法；

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种土壤修复剂，原料包括：改性沸石60～80份、有机质20～30份、草木灰10～20份、纳米纤维素1～5份、生物菌剂15～20份、微量元素1～5份和造粒助剂4～6份。

本发明对沸石进行改性，增强其吸附性、离子交换性、保水性、营养性，实现对土壤的修复，保水并降低重金属污染，同时，提升作物抗病性，促进作物增产、提高品质。

优选的：有机质由腐殖酸、糠醛渣、蘑菇菌渣和糖渣混合制成。

本发明对机质配方进行了优化，能够配合改性沸石改善土壤微环境，增加作物生长必须的营养物质。

优选的：腐殖酸、糠醛渣、蘑菇菌渣和糖渣的质量比为1∶(0.3～0.4)∶(0.2～0.3)∶(1～1.5)。

具体的：生物菌剂为枯草芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、放线菌、哈茨木霉菌、淡紫紫孢菌、EM菌、苏云金杆菌中的一种或几种混合。有益菌种能够富集养分、活化养分性、改善土塘环境的同时使农作物具备抗病虫害的效果。

微量元素为硼砂、EDTA螯合锌、EDTA螯合锰、钼酸铵、EDTA螯合铜、EDTA螯合铁、硫酸钴中的一种或几种混合。

造粒助剂为膨润土和/或氨基酸渣。膨润土和氨基酸渣具有良好的粘结效果，采用膨润土和氨基酸渣能够使各原料充分混合，提升缓释效果。

本发明还提供了一种土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述重量份数称取各原料；

(2)将称好的改性沸石、有机质和造粒助剂分别进行粉碎，并过80～120目筛备用；

(3)将草木灰与步骤(2)粉碎后的造粒助剂进行混合，向混合物中加入与造粒助剂质量1.1～1.3倍的水，搅拌均匀得到混合浆料；

(4)将纳米纤维素、生物菌剂、微量元素与步骤(2)粉碎后的改性沸石、有机质进行混合并加入与有机质等质量的水，在35～45℃下搅拌均匀，得到初级有机肥；

(5)将步骤(3)得到的混合浆料和步骤(4)得到的初级有机肥混合均匀，并在60～80℃下蒸干水分，得初级土壤修复剂混合物；

(6)将步骤(5)得到的初级土壤修复剂混合物造粒处理，即得土壤修复剂。

优选的：改性沸石的制备步骤为：

1)预处理：将沸石冲洗干净，粉碎过80～120目备用，得沸石A；

2)预热：将沸石A于80～100℃微波加热3～4h，得沸石B；

3)再加热：将沸石B于300～400℃加热2～3h，得沸石C；

4)将沸石C、NaOH粉末和质量分数为25％的NaCL溶液按1∶(0.6～1)∶3～5的质量比例进行混合之后，静置3～4h，然后100℃烘干，得混合物；

5)将步骤4)烘干之后的混合物在450～600℃下加热2～3h，即得改性沸石。

其中，造粒处理：使用鼓风造粒机，造粒温度为50～60℃。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种土壤修复剂及其制备方法，取的技术效果为本发明采用的原料来源广泛，生产过程简单，使用方便，能够显著改善土壤的保水性、营养性，降低土壤重金属污染，促进农作物提高抗病性，提高产量。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例所需单一原料、菌种、设备均为市售产品，对其具体品牌不做限定，为提及的方法如土壤重重金属含量检测方法(微波消解法等)为常规实验方法，也可委托专业机构代为检测，在此不再一一赘述。

实施例1

一种土壤修复剂，原料包括：改性沸石60g、有机质30g、草木灰10g、纳米纤维素1g、生物菌剂15g、微量元素1g和造粒助剂4g。

有机质由腐殖酸、糠醛渣、蘑菇菌渣和糖渣混合制成，质量比为1∶0.3∶0.2∶1.5。

制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述重量称取各原料；

(2)将称好的改性沸石、有机质和造粒助剂分别进行粉碎，并过80目筛备用；

(3)将草木灰与步骤(2)粉碎后的造粒助剂进行混合，向混合物中加入与造粒助剂质量1.1倍的水，搅拌均匀得到混合浆料；

(4)将纳米纤维素、生物菌剂、微量元素与步骤(2)粉碎后的改性沸石、有机质进行混合并加入与有机质等质量的水，在35～45℃下搅拌均匀，得到初级有机肥；

(5)将步骤(3)得到的混合浆料和步骤(4)得到的初级有机肥混合均匀，并在60℃下蒸干水分，得初级土壤修复剂混合物；

(6)将步骤(5)得到的初级土壤修复剂混合物造粒处理，即得土壤修复剂。

改性沸石的制备步骤为：

1)预处理：将沸石冲洗干净，粉碎过80目备用，得沸石A；

2)预热：将沸石A于100℃微波加热4h，得沸石B；

3)再加热：将沸石B于400℃加热2h，得沸石C；

4)将沸石C、NaOH粉末和质量分数为25％的NaCL溶液按1∶0.6～1∶3的质量比例进行混合之后，静置3h，然后100℃烘干，得混合物；

5)将步骤4)烘干之后的混合物在450℃下加热3h，即得改性沸石。

实施例2

一种土壤修复剂，原料包括：改性沸石70g、有机质20g、草木灰10g、纳米纤维素3g、生物菌剂15g、微量元素4g和造粒助剂4g。

有机质由腐殖酸、糠醛渣、蘑菇菌渣和糖渣混合制成，质量比为1∶0.3∶0.3∶1.2。

制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述重量称取各原料；

(2)将称好的改性沸石、有机质和造粒助剂分别进行粉碎，并过100目筛备用；

(3)将草木灰与步骤(2)粉碎后的造粒助剂进行混合，向混合物中加入与造粒助剂质量1.2倍的水，搅拌均匀得到混合浆料；

(4)将纳米纤维素、生物菌剂、微量元素与步骤(2)粉碎后的改性沸石、有机质进行混合并加入与有机质等质量的水，在35～45℃下搅拌均匀，得到初级有机肥；

(5)将步骤(3)得到的混合浆料和步骤(4)得到的初级有机肥混合均匀，并在70℃下蒸干水分，得初级土壤修复剂混合物；

(6)将步骤(5)得到的初级土壤修复剂混合物造粒处理，即得土壤修复剂。

改性沸石的制备步骤为：

1)预处理：将沸石冲洗干净，粉碎过100目备用，得沸石A；

2)预热：将沸石A于90℃微波加热4h，得沸石B；

3)再加热：将沸石B于350℃加热2h，得沸石C；

4)将沸石C、NaOH粉末和质量分数为25％的NaCL溶液按1∶0.8∶4的质量比例进行混合之后，静置3h，然后100℃烘干，得混合物；

5)将步骤4)烘干之后的混合物在550℃下加热2h，即得改性沸石。

实施例3

一种土壤修复剂，原料包括：改性沸石80g、有机质10g、草木灰10g、纳米纤维素5g、生物菌剂20g、微量元素5g和造粒助剂6g。

有机质由腐殖酸、糠醛渣、蘑菇菌渣和糖渣混合制成，质量比为1∶0.4∶0.3∶1.5。

制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述重量称取各原料；

(2)将称好的改性沸石、有机质和造粒助剂分别进行粉碎，并过120目筛备用；

(3)将草木灰与步骤(2)粉碎后的造粒助剂进行混合，向混合物中加入与造粒助剂质量1.3倍的水，搅拌均匀得到混合浆料；

(4)将纳米纤维素、生物菌剂、微量元素与步骤(2)粉碎后的改性沸石、有机质进行混合并加入与有机质等质量的水，在35～45℃下搅拌均匀，得到初级有机肥；

(5)将步骤(3)得到的混合浆料和步骤(4)得到的初级有机肥混合均匀，并在80℃下蒸干水分，得初级土壤修复剂混合物；

(6)将步骤(5)得到的初级土壤修复剂混合物造粒处理，即得土壤修复剂。

改性沸石的制备步骤为：

1)预处理：将沸石冲洗干净，粉碎过120目备用，得沸石A；

2)预热：将沸石A于100℃微波加热3h，得沸石B；

3)再加热：将沸石B于400℃加热2h，得沸石C；

4)将沸石C、NaOH粉末和质量分数为25％的NaCL溶液按1∶1∶5的质量比例进行混合之后，静置3h，然后100℃烘干，得混合物；

5)将步骤4)烘干之后的混合物在600℃下加热2h，即得改性沸石。

实施例4

一种土壤修复剂，原料包括：改性沸石70g、有机质20g、草木灰20g、纳米纤维素1g、生物菌剂20g、微量元素4g和造粒助剂5g。

有机质由腐殖酸、糠醛渣、蘑菇菌渣和糖渣混合制成，质量比为1∶0.3∶0.2∶1.2。

制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述重量称取各原料；

(2)将称好的改性沸石、有机质和造粒助剂分别进行粉碎，并过100目筛备用；

(3)将草木灰与步骤(2)粉碎后的造粒助剂进行混合，向混合物中加入与造粒助剂质量1.3倍的水，搅拌均匀得到混合浆料；

(4)将纳米纤维素、生物菌剂、微量元素与步骤(2)粉碎后的改性沸石、有机质进行混合并加入与有机质等质量的水，在35～45℃下搅拌均匀，得到初级有机肥；

(5)将步骤(3)得到的混合浆料和步骤(4)得到的初级有机肥混合均匀，并在60℃下蒸干水分，得初级土壤修复剂混合物；

(6)将步骤(5)得到的初级土壤修复剂混合物造粒处理，即得土壤修复剂。

改性沸石的制备步骤为：

1)预处理：将沸石冲洗干净，粉碎过120目备用，得沸石A；

2)预热：将沸石A于100℃微波加热3h，得沸石B；

3)再加热：将沸石B于400℃加热3h，得沸石C；

4)将沸石C、NaOH粉末和质量分数为25％的NaCL溶液按1∶0.8∶4的质量比例进行混合之后，静置3h，然后100℃烘干，得混合物；

5)将步骤4)烘干之后的混合物在500℃下加热2h，即得改性沸石。

对比实验1

土壤修复剂对作物产量的影响。

选择土壤重金属达标往年种植水稻的土地，划分5块，并正常施肥，将本发明实施例1～4制得的土壤修复剂分别在农作物播种前，伴随细耕按每亩100kg撒施，撒施结束后，静置12～18h，进行农作物播种，待农作物收获后测产，同时设置空白对照组。相较于空白对照组，水稻增产实验结果如表1；

表1

实验结果表明，本发明土壤修复剂能够显著促进肥料的利用，提高作物产量，对土壤具有改良作用，具有实际推广和应用价值。

对比实验2

土壤修复剂对地块保水性的影响。

将本发明实施例1～4制得的土壤改良剂在苹果园施放，每亩100kg，并正常施肥，施肥完成后浇水一次，同时设置空白对照组；每隔3天以土壤含水量变化累计大于15～20％为浇水标准，3周内监测浇水次数情况参见表2。

表2

项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对照组
						浇水次数	3	3	3	4	6

实验结果表明，本发明制备得到的土壤修复剂，利用对沸石进行改性，能够提升保水、保肥效果，起到缓释作用，能够明显降低实际应用中对作物的浇水次数。

对比实验3

土壤修复剂对重金属吸附效果的影响。

选取5块重金属污染的地块，对照组不干预，另4块分别使用本发明实施例1～4的土壤修复剂作为实验组，每亩施放100kg，经检测，5块地的总砷含量平均值为187mg/kg，总铬含量平均值位573mg/kg，总汞含量平均值在18mg/kg，种植期间对5块土壤的总砷、总铬、总汞含量进行采样分析，结果如表3所示。

表3

实验结果表明，本发明提供的土壤修复剂，砷、铬和总汞脱除效果均达到土壤检测1级标准。

本发明提供的土壤修复剂，不仅重金属脱除率高，还具有改良土壤微环境，促进农作物的生长，保水保肥。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种土壤修复剂，其特征在于，原料包括：改性沸石60～80份、有机质20～30份、草木灰10～20份、纳米纤维素1～5份、生物菌剂15～20份、微量元素1～5份和造粒助剂4～6份；

所述有机质由腐殖酸、糠醛渣、蘑菇菌渣和糖渣混合制成；

所述腐殖酸、糠醛渣、蘑菇菌渣和糖渣的质量比为1∶(0.3～0.4)∶(0.2～0.3)∶(1～1.5)；

生物菌剂为枯草芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、放线菌、哈茨木霉菌、淡紫紫孢菌、EM菌、苏云金杆菌中的一种或几种混合；

微量元素为硼砂、EDTA螯合锌、EDTA螯合锰、钼酸铵、EDTA螯合铜、EDTA螯合铁、硫酸钴中的一种或几种混合；

造粒助剂为膨润土和/或氨基酸渣；

所述改性沸石的制备步骤为：

1)预处理：将沸石冲洗干净，粉碎过80～120目备用，得沸石A；

2)预热：将沸石A于80～100℃微波加热3～4h，得沸石B；

3)再加热：将沸石B于300～400℃加热2～3h，得沸石C；

4)将沸石C、NaOH粉末和质量分数为25％的NaCl溶液按1∶(0.6～1)∶3～5的质量比例进行混合之后，静置3～4h，然后100℃烘干，得混合物；

5)将步骤4)烘干之后的混合物在450～600℃下加热2～3h，即得改性沸石。

2.一种土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按权利要求1所述重量份数称取各原料；

(2)将称好的改性沸石、有机质和造粒助剂分别进行粉碎，并过80～120目筛备用；

(3)将草木灰与步骤(2)粉碎后的造粒助剂进行混合，向混合物中加入与造粒助剂质量1.1～1.3倍的水，搅拌均匀得到混合浆料；

(4)将纳米纤维素、生物菌剂、微量元素与步骤(2)粉碎后的改性沸石、有机质进行混合并加入与有机质等质量的水，在35～45℃下搅拌均匀，得到初级有机肥；

(5)将步骤(3)得到的混合浆料和步骤(4)得到的初级有机肥混合均匀，并在60～80℃下蒸干水分，得初级土壤修复剂混合物；

(6)将步骤(5)得到的初级土壤修复剂混合物造粒处理，即得土壤修复剂。