CN112493083A

CN112493083A - 一种制备水稻育秧基质的淋洗柱和淋洗方法

Info

Publication number: CN112493083A
Application number: CN202011436654.0A
Authority: CN
Inventors: 高江; 赵虹; 徐久升; 陈晓寒; 潘大伟
Original assignee: Ansteel Mining Co Ltd
Current assignee: Ansteel Mining Co Ltd
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2021-03-16

Abstract

本发明的目的是为了解决中、重度盐碱土不能或不适合作为水稻育秧基质的问题，提供了一种制备水稻育秧基质的淋洗柱和淋洗方法。本发明的淋洗柱在淋洗柱内由下至上依次为：土工织物底层，过滤层，土工织物保护层，淋洗层，以及淋洗水层。本发明针对盐碱土土壤特性，以铁尾矿、混凝剂、原状盐碱土、有机酸等为主要原料，在淋洗柱内，通过水分淋洗的方式，控制淋洗速度及淋洗时间，降低土壤盐分和pH，将土壤胶体以沉淀的形式保留在土壤中，构建适宜于水稻育苗用的育秧基质。

Description

一种制备水稻育秧基质的淋洗柱和淋洗方法

技术领域

本发明属于盐碱土改良技术领域，特别涉及一种利用铁尾矿与盐碱土制备水稻育秧基质的方法。

背景技术

盐碱土又称为盐渍土，是盐土和碱土的总称。是指土壤中含盐量在0.1%以上，或者土壤胶体吸附一定数量的交换性钠，碱化度在5%以上，对植物生长直接造成抑制作用或危害的土壤。其成分特征表现为土壤中可溶性盐含量过多，或者土壤胶体吸附的交换性Na^＋过多，导致植物产生生理性干旱或毒害现象，对农业生产产生不利影响。

在盐碱土改良技术中，种稻改良在我国具有悠久的历史，如我国盘锦地区的盐碱土，经过几十年的种稻改良，土壤pH及含盐量均发生了明显的下降，土壤肥力及水稻产量也有明显的提升。在种稻盐改良碱地过程中，培育健壮的水稻秧苗是水稻生产的重要环节，配制优质水稻育秧基质是培育健壮秧苗的基础，而对于中、重度盐碱土地区，原状盐碱土由于质地粘重、透水透气性差、盐碱含量过高等原因，不能或不适合作为育秧基质进行水稻育苗。对于该类地区，往往采用外购营养土或外运非盐渍化材料（包括非盐渍化土壤、草炭、蛭石、珍珠岩、秸秆等）等方式作为育秧基质。

在相关专利中，CN110959501A 采用草炭、有机原料（哈茨木霉菌、枯草芽孢杆菌作为发酵菌制备的有机肥料）、蛭石、珍珠岩和少量生根组合剂制备出一种水稻育秧基质；CN111955310A 采用秸秆生物机械浆固废物、水稻谷壳、蛭石、复合水溶肥、杀菌剂、生根剂、水等组分经混合制备一种水稻育秧基质；CN111587763A 采用复合生物菌剂、农作物秸秆、禽畜废弃物和无机肥料（氮、磷、钾）制备成一种抗水稻立枯病的有机微生物育秧基质；CN110915608 A 采用木薯渣、菌菇废料、木屑作为有机农业废弃物，经一次发酵后再加入水稻专用壮秧剂后进行二次发酵，再喷施防菌剂，合成一种抗水稻纹枯病的新型水稻育秧基质；CN110692489A 采用秸秆与活性微生物菌剂复混发酵制备塑性丝化秸秆纤维，采用缓释养分调理剂负载于炭化稻壳制备养分可控缓释调理剂载体，采用水解蛋白、水、多聚甲醛、尿素、聚乙烯醇、纳米级功能材料混合后制备功能高分子可降解聚合物。将塑性丝化秸秆纤维、养分可控缓释调理剂载体、蛭石、水混合后制成秸秆育秧基质块，并喷涂功能高分子可降解聚合物，制成一种全营养可降解秸秆育秧基质块；CN 110511094 A 采用纳米钼、纳米镁、纳米锌、纳米锰、纳米锆、纳米镧制备一种水稻复合纳米基质肥料；CN111387011A采用秸秆发酵物、水稻土、椰糠、微生物菌剂、腐殖酸和木屑腐熟物添加混合制备成水稻育秧基质；CN110663503A 采用清淤底泥、蔬菜秸秆和山核桃蒲壳经发酵制备出一种水稻育秧基质；CN111587764A 采用秸秆发酵物、稻田土、填充料、生物质有机原料粉、生根剂、粘结剂、防霉腐剂、絮凝剂、保水剂、酸碱调节剂混合制成一种水稻育秧基质；CN 111903466 A 将定期清理的发酵床废弃垫料，作为水稻育秧基质的原料，制备出一种水稻育秧基质。

以上专利中大都以非盐碱性土壤、发酵后的有机物、填料等为主，添加各类营养成分、调节剂等制备育秧基质。对于中、重度盐碱土而言，则不能作为育秧基质的材料，只能采用其他材料或外购（外运）育秧基质进行育秧。同时育秧消耗土量巨大，再经过挖土、运输等过程，人工及运输成本巨大，增加了生产成本。

铁尾矿是矿山企业生产过程中产生的固体废物，排放量巨大。目前仍无有效的资源化利用方式。专利CN111492932A 提出了一种以铁尾矿为原料的水稻育秧基质及制备方法，该方法该育秧基质将铁尾矿经过分离重新配比，添加多效唑、硅酸钠、过磷酸钙、硫酸铵、硫酸钾、硫酸锌和氨基磺酸等制成育秧材料，以改善基质通气、保湿保肥性能以及去除杂草病菌和有害微生物的目的。但该方法是以铁尾矿为主要材料制备育秧基质，仍不能有效解决无法以含盐量在0.2%以上、碱化度大于5%的中、重度盐碱土作为育秧基质的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决中、重度盐碱土不能或不适合作为水稻育秧基质的问题，提供了一种制备水稻育秧基质的淋洗柱和淋洗方法。本发明针对盐碱土土壤特性，以铁尾矿、混凝剂、原状盐碱土、有机酸等为主要原料，在淋洗柱内，通过水分淋洗的方式，控制淋洗速度及淋洗时间，降低土壤盐分和pH，将土壤胶体以沉淀的形式保留在土壤中，构建适宜于水稻育苗用的育秧基质。

本发明的技术方案之一为，一种制备水稻育秧基质的淋洗柱，在淋洗柱内由下至上依次为：土工织物底层，过滤层，土工织物保护层，淋洗层，以及淋洗水层；

进一步的，上述淋洗柱，所述土工织物底层和土工织物保护层均为一层土工织物；

进一步的，上述淋洗柱，所述过滤层高度18~22cm，过滤层材料为铁尾矿；

进一步的，上述淋洗柱，所述淋洗层高度80~100cm，淋洗层材料为铁尾矿、混凝剂和盐碱土的混合物，其中，铁尾矿质量占淋洗层材料质量的20~30%，混凝剂质量占淋洗层材料质量的1~2%，余量为盐碱土；

进一步的，上述淋洗柱，所述淋洗水层高度10~20cm，淋洗水层为盐分含量低于1000mg/L、pH5.5~6.5的有机酸水溶液；

进一步的，上述淋洗柱，所述铁尾矿粒径小于1mm，铁尾矿中二氧化硅（SiO₂）含量大于65%，汞（Hg）、砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）含量符合中华人民共和国农业部NY1110标准的限量要求，铁尾矿中镉（Cd）、汞（Hg）含量同时满足GB15618标准的要求；

进一步的，上述淋洗柱，所述盐碱土粒径小于2mm；

进一步的，上述淋洗柱，所述混凝剂为铁盐混凝剂，包括氯化铁、硫酸铁等；

进一步的，上述淋洗柱，所述有机酸包括乙酸、水解聚马来酸酐等。

本发明的技术之二为，一种制备水稻育秧基质的淋洗方法，采用了上述淋洗柱：

保持淋洗水层高度10~20cm，淋洗水层中的有机酸水溶液不断下渗清洗淋洗层，当淋洗层中材料全盐含量降到2%以下、并且pH降到7.0以下时，撤去淋洗水层；再将淋洗层材料取出，干燥后过筛，即可作为正常水稻育秧基质使用。

进一步的，上述水稻育秧基质的淋洗方法，过筛为过2mm筛。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明工艺简单，易于实施，无污染，原料来源广泛，价格低廉，生产成本低；

2.本发明的水稻育秧基质能够取代外购或外运育秧基质，秧苗品质优良；

3.该工艺及方法的主要改良作用表现为：

（1）铁尾矿中含有大量的棱块状颗粒，利用铁尾矿的不规则楞块结构既可以保留大量毛管孔隙，还可构建大量非毛管孔隙和大裂隙，既提高渗透性，利于洗盐排盐；

（2）利用有机酸淋洗液调节育秧基质的pH，并以对环境安全、无毒的铁盐混凝剂沉淀育秧基质的胶体物质，保证土壤的缓冲容量及保水保肥能力，培育健康的秧苗，以土壤含盐量和pH为基本指标，制备出适合秧苗生长的育秧基质。

具体实施方式

外购基质来自于吉林禾田农业科技有限公司。

实施例1

取鞍钢集团矿业有限公司的铁尾矿，过筛得到粒径小于1mm的部分。铁尾矿中二氧化硅（SiO₂）含量为77.5%，其铁尾矿中汞（Hg）、砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）含量见表1。

表1 铁尾矿中重金属含量测定结果(mg/kg)

指标	Hg	As	Cd	Pb	Cr
						铁尾矿	0.08	1.15	0.48	2.45	2.89

盐碱地位于吉林地区，土壤类型为苏打盐碱土，土壤pH为9.80，土壤全盐量为3.12g/kg。

以有机玻璃构建淋洗柱，土柱直径60cm，高150cm，淋洗柱底层设一层土工织物底层（透水透气），在土工织物底层上添加铁尾矿，厚度20cm，构建过滤层，铁尾矿过滤层表面铺一层土工织物保护层（透水透气）。取铁尾矿、混凝剂和盐碱土，控制铁尾矿质量占淋洗层材料质量的25%，氯化铁质量占2%，盐碱土占73%，人工搅拌均匀，然后填装到土工织物保护层表面，构建铁尾矿+混凝剂+盐碱土淋洗层，淋洗层厚度80cm。

用固含量50%的水解聚马来酸酐配制淋洗液，控制淋洗液pH为6.0，测定淋洗液盐分含量847.5mg/L，在淋洗层表面构建淋洗水层，进行淋洗，适时补充淋洗液、控制淋洗水层厚度10cm。当淋洗层材料全盐含量降到1.81%（此时pH降到6.82）时，撤去水层，停止淋洗。

将淋洗层材料取出，晾晒或自然风干后，过2mm筛，制成正常水稻育秧基质。

利用本实施例的基质培育水稻秧苗，所得秧苗出苗率高、长势健壮。经常规田间种植后，水稻产量与相邻地块（外购基质培育水稻秧苗）水稻产量基本相同。

实施例2

铁尾矿同实施例1。盐碱土位于河北沧州地区，为滨海盐碱土，土壤pH为8.54，土壤全盐量为3.91g/kg。

以有机玻璃构建淋洗柱，土柱直径60cm，高150cm，淋洗柱底层设一层土工织物底层（透水透气），在土工织物底层上添加铁尾矿，厚度20cm，构建过滤层，铁尾矿过滤层表面铺一层土工织物保护层（透水透气）。取铁尾矿、混凝剂和盐碱土，控制铁尾矿质量占全部物料质量的25%，氯化铁质量占2%，盐碱土占73%，人工搅拌均匀，然后填装到过滤层以上，构建铁尾矿+混凝剂+盐碱土淋洗层，控制淋洗层厚度80cm。

用固含量48%的水解聚马来酸酐配制淋洗液，控制淋洗液pH为6.0，测定淋洗液盐分含量822.6mg/L，在淋洗层表面构建淋洗水层，进行淋洗，适时补充淋洗液、控制淋洗水层厚度约10cm。当淋洗层材料全盐含量降到1.92%（此时pH降到6.43）时，撤去水层，停止淋洗。

实施例3

铁尾矿同实施例1。盐碱地位于吉林地区，土壤类型为苏打盐碱土，土壤pH为10.27，土壤全盐量为3.06g/kg。

以有机玻璃构建淋洗柱，土柱直径60cm，高150cm，淋洗柱底层设一层土工织物底层（透水透气），在土工织物底层上添加铁尾矿，厚度18cm，构建过滤层，铁尾矿过滤层表面铺一层土工织物保护层（透水透气）。取铁尾矿、混凝剂和盐碱土，控制铁尾矿质量占全部物料质量的20%，氯化铁质量占1.5%，盐碱土占78.5%，人工搅拌均匀，然后填装到土工织物保护层表面，构建铁尾矿+混凝剂+盐碱土淋洗层，混合淋洗层厚度100cm。

用70%（质量含量）的水解聚马来酸酐配制淋洗液，控制淋洗液pH为6.5，测定淋洗液盐分含量820.7mg/L，在淋洗层表面构建淋洗水层，进行淋洗，适时补充淋洗液、控制淋洗水层厚度20cm。当淋洗层材料全盐含量降到1.77%（此时pH降到6.93）时，撤去水层，停止淋洗。

实施例4

铁尾矿同实施例1。盐碱地位于吉林地区，土壤类型为苏打盐碱土，土壤pH为10.66，土壤全盐量为3.35g/kg。

以有机玻璃构建淋洗柱，土柱直径60cm，高150cm，淋洗柱底层设一层土工织物底层（透水透气），在土工织物底层上添加铁尾矿，厚度22cm，构建过滤层，铁尾矿过滤层表面铺一层土工织物保护层（透水透气）。取铁尾矿、混凝剂和盐碱土，控制铁尾矿质量占全部物料质量的30%，氯化铁质量占1%，盐碱土占69%，人工搅拌均匀，然后填装到土工织物保护层表面，构建铁尾矿+混凝剂+盐碱土淋洗层，混合淋洗层厚度90cm。

用70%（质量含量）的水解聚马来酸酐配制淋洗液，控制淋洗液pH为5.5，测定淋洗液盐分含量885.9mg/L，在淋洗层表面构建淋洗水层，进行淋洗，适时补充淋洗液、控制淋洗水层厚度15cm。当淋洗层材料全盐含量降到1.92%（此时pH降到6.24）时，撤去水层，停止淋洗。

Claims

1.一种制备水稻育秧基质的淋洗柱，其特征在于，在淋洗柱内由下至上依次为：土工织物底层，过滤层，土工织物保护层，淋洗层，以及淋洗水层。

2.根据权利要求1所述的制备水稻育秧基质的淋洗柱，其特征在于，所述土工织物底层和土工织物保护层均为一层土工织物。

3.根据权利要求1所述的制备水稻育秧基质的淋洗柱，其特征在于，所述过滤层高度18~22cm，过滤层材料为铁尾矿。

4.根据权利要求1所述的制备水稻育秧基质的淋洗柱，其特征在于，所述淋洗层高度80~100cm，淋洗层材料为铁尾矿、混凝剂和盐碱土的混合物，其中，铁尾矿质量占淋洗层材料质量的20~30%，混凝剂质量占淋洗层材料质量的1~2%，余量为盐碱土。

5.根据权利要求1所述的制备水稻育秧基质的淋洗柱，其特征在于，所述淋洗水层高度10~20cm，淋洗水层为盐分含量低于1000mg/L、pH5.5~6.5的有机酸水溶液。

6.根据权利要求3或4所述的制备水稻育秧基质的淋洗柱，其特征在于，所述铁尾矿粒径小于1mm，铁尾矿中二氧化硅含量大于65%，汞、砷、镉、铅、铬含量符合中华人民共和国农业部NY1110标准的限量要求，镉、汞含量同时满足GB15618标准的要求。

7.根据权利要求4所述的制备水稻育秧基质的淋洗柱，其特征在于，所述盐碱土粒径小于2mm。

8.根据权利要求4所述的制备水稻育秧基质的淋洗柱，其特征在于，所述混凝剂为铁盐混凝剂。

9.根据权利要求5所述的制备水稻育秧基质的淋洗柱，所述有机酸包括乙酸、水解聚马来酸酐。

10.一种制备水稻育秧基质的淋洗方法，其特征在于，采用了权利要求1所述的淋洗柱，具体方法为：洗水层高度10~20cm，淋洗水层中的有机酸水溶液不断下渗清洗淋洗层，当淋洗层中材料全盐含量降到2%以下、并且pH降到7.0以下时，撤去淋洗水层；再将淋洗层材料取出，干燥后过筛，即可作为正常水稻育秧基质使用。