CN112940734A - 一种保水剂及其制备方法和利用保水剂构建持水型耕层的方法 - Google Patents

一种保水剂及其制备方法和利用保水剂构建持水型耕层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种保水剂及其制备方法和利用保水剂构建持水型耕层的方法。本发明的保水剂是在聚丙烯酸钠水溶液中依次加入腐殖酸、活性炭、过硫酸铵、聚丙烯酰胺，50～60℃混合2～4h后，烘干得到的。将本申请的保水剂加入耕层中，并结合合理的深耕方式，能够提高土壤孔隙度，土壤的贮水量，降低土壤容重，还能提高玉米产量。

Description

一种保水剂及其制备方法和利用保水剂构建持水型耕层的 方法
技术领域
本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种保水剂及其制备方法和利用保水剂构建持水型耕层的方法。
背景技术
目前我国北方雨养旱作农业区由于土地经营分散，农业生产中多以小型机具为主，加之人们对耕地连续高强度开发和不合理使用，使农田土壤有效耕层变浅，犁底层加厚并上移，耕层土壤理化性状趋于恶化，地力下降，作物增产及水分利用效率提高受到限制。但现有技术并未发现一种能打破犁底层、改善土壤通透性、提高作物产量的持水型耕层的方法来解决现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保水剂及其制备方法和利用保水剂构建持水型耕层的方法。本发明的保水剂能打破犁底层、改善土壤通透性、提高作物产量。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种保水剂的制备方法，包括如下步骤：在聚丙烯酸钠水溶液中依次加入腐殖酸、活性炭、过硫酸铵、聚丙烯酰胺，50～60℃混合2～4h后，烘干得到保水剂。
作为优选，所述聚丙烯酸钠水溶液的浓度为300～400g/L。
作为优选，所述腐殖酸、活性炭、过硫酸铵、聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠的质量比为20～50:10～30:0.05～1:0.05～1:40～60。
作为优选，所述烘干的温度为60～70℃；
停止烘干的时机为：当保水剂的含水量≤15％时。
本发明还提供了一种所述的制备方法制备得到的保水剂。
本发明还提供了一种利用所述的保水剂构建持水型耕层的方法，包括如下步骤：将保水剂与复合肥在整地时施入耕层中，同时在耕层表面撒施有机肥，构建得到持水型耕层。
作为优选，所述整地的方式为土地深松；
所述深松的深度为25～30cm；
所述整地的时机为播种前10～20d。
作为优选，所述施入耕层中的保水剂与复合肥的质量比为1:3～5。
作为优选，所述复合肥中N:P:K的质量比为1.5～3:1:1～2；
所述复合肥的施入量为30～50kg/亩。
作为优选，所述有机肥的施入量为160～200kg/亩。
本发明提供了一种保水剂及其制备方法和利用保水剂构建持水型耕层的方法。采用本发明的保水剂按照本发明的构建持水型耕层的方法，能有效地打破犁底层、提高土壤贮水量、土壤孔隙度，降低土壤容重。还能提高作物产量。
附图说明
图1为每年0～30cm玉米土壤中的平均贮水量图(其中横坐标代表年份，纵坐标为贮水量，单位为mm)。
具体实施方式
本发明提供了一种保水剂的制备方法，包括如下步骤：在聚丙烯酸钠水溶液中依次加入腐殖酸、活性炭、过硫酸铵、聚丙烯酰胺，50～60℃混合2～4h后，烘干得到保水剂，优选为55℃混合3h。
在本发明中，所述聚丙烯酸钠水溶液的浓度为300～400g/L，优选为350g/L。
在本发明中，所述腐殖酸、活性炭、过硫酸铵、聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠的质量比为20～50:10～30:0.05～1:0.05～1:40～60，优选的质量比为30～40:15～25:0.25～0.8:0.25～0.8:45～55，进一步优选的质量比为35:20:0.525:0.525:50。
在本发明中，所述烘干的温度为60～70℃，优选为65℃；
停止烘干的时机为：当保水剂的含水量≤15％时。
本发明还提供了一种所述的制备方法制备得到的保水剂。
本发明还提供了一种利用所述的保水剂构建持水型耕层的方法，包括如下步骤：将保水剂与复合肥在整地时施入耕层中，同时在耕层表面撒施有机肥，构建得到持水型耕层。
在本发明中，所述整地的方式为土地深松；
所述深松的深度为25～30cm，优选为27.5cm；
所述整地的时机为播种前10～20d，优选为15d。
在本发明中，所述施入耕层中的保水剂与复合肥的质量比为1:3～5，优选为1:4。
在本发明中，所述复合肥中N:P:K的质量比为1.5～3:1:1～2，优选为2.25:1:1.5；
所述复合肥的施入量为30～50kg/亩，优选为40kg/亩。
在本发明中，所述有机肥的施入量为160～200kg/亩，优选为180kg/亩。
在本发明中，所述有机肥优选为腐熟的牛粪、鸡粪和/或猪粪中的一种或几种。
本发明实施例中的实验是在农业部阜新农业环境与耕地保育科学观测试验站进行的。
本发明实施例中的土壤为褐土。
本发明实施例和对比例中的玉米品种为郑单958。
本发明实施例和对比例中玉米的种植密度为450kg/亩。
本发明实施例和对比例中实验田的面积均为3亩。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
分别在2017年4月13日、2018年4月20日、2019年4月15日、2020年4月20日进行深松整地，整地深度为25cm，整地时加入30kg保水剂，以及N、P2O5、K2O组成的复合肥90kg，其中复合肥中N:P:K的质量比为2:1:2。整地完成后在土地表面撒施腐熟牛粪600kg，对土地进行晾晒。
分别在2017年4月28日、2018年5月2日、2019年5月1日和2020年5月3日播种玉米。
分别在2017年6月8日、2018年6月10日、2019年6月7日、2020年6月12日取玉米地中的土壤，采用土钻105℃烘干法测定0～30cm玉米土层中的含水量。根据
Figure BDA0003040079610000041
计算土壤中的贮水量。所述式中W为土壤贮水量(mm)，
Figure BDA0003040079610000042
为土壤含水量，ρ为土壤容重(g/cm3)，h为土壤厚度(mm)。所述土壤容重采用环刀法测定。土壤0～30cm平均贮水量结果见图1。
在2017年9月28日、2018年10月1日、2019年9月26日、2020年10月2日收获玉米，并计算产量。结果见表1。
在收获玉米后的当天采用环刀法测定玉米地中0～30cm的土壤容重。结果见表2。
在玉米玉米后的当天采用重瓶法测定玉米地中0～30cm的土壤比重，结果见表3。再根据总孔隙度＝(1-容重/比重)×100％，计算土壤的总孔隙度，结果见表4。
本实施例1的保水剂中腐殖酸、活性炭、过硫酸铵、聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠的质量比为20:30:1:0.05:60。
本实施例1保水剂的制备方法为：在1L水中加入400g聚丙烯酸钠，溶解后，依次加入133.3g腐殖酸、200g活性炭、6.7g过硫酸铵和0.3g聚丙烯酰胺，在50℃混合4h得到实施例1的保水剂。
实施例2
分别在2017年4月13日、2018年4月20日、2019年4月15日、2020年4月20日进行深松整地，整地深度为30cm，整地时加入30kg保水剂，以及N、P2O5、K2O组成的复合肥150kg，其中复合肥中N:P:K的质量比为3:1:1。整地完成后在土地表面撒施腐熟牛粪480kg，对土地进行晾晒。
分别在2017年4月28日、2018年5月2日、2019年5月1日和2020年5月3日播种玉米。
分别在2017年6月8日、2018年6月10日、2019年6月7日、2020年6月12日取玉米地中的土壤，采用土钻105℃烘干法测定0～30cm玉米土层中的含水量。根据
Figure BDA0003040079610000043
计算土壤中的贮水量。所述式中W为土壤贮水量(mm)，
Figure BDA0003040079610000044
为土壤含水量，ρ为土壤容重(g/cm3)，h为土壤厚度(mm)。所述土壤容重采用环刀法测定。土壤0～30cm平均贮水量结果见图1。
在2017年9月28日、2018年10月1日、2019年9月26日、2020年10月2日收获玉米，并计算产量。结果见表1。
在收获玉米后的当天采用环刀法测定玉米地中0～30cm的土壤容重。结果见表2。
在玉米玉米后的当天采用重瓶法测定玉米地中0～30cm的土壤比重，结果见表3。再根据总孔隙度＝(1-容重/比重)×100％，计算土壤的总孔隙度，结果见表4。
本实施例2的保水剂中腐殖酸、活性炭、过硫酸铵、聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠的质量比为50:10:0.05:1:40。
所述实施例2保水剂的制备方法为：在1L水中加入300g聚丙烯酸钠，溶解后，依次加入375g腐殖酸、75g活性炭、0.375g过硫酸铵和7.5g聚丙烯酰胺，在60℃混合2h得到实施例2的保水剂。
对比例1
按照实施例1的方法设置本对比例1的种植方法，不同的是对比例1中不加入保水剂组分。
分别在2017年6月8日、2018年6月10日、2019年6月7日、2020年6月12日取玉米地中的土壤，采用土钻105℃烘干法测定0～30cm玉米土层中的含水量。根据
Figure BDA0003040079610000051
计算土壤中的贮水量。所述式中W为土壤贮水量(mm)，
Figure BDA0003040079610000052
为土壤含水量，ρ为土壤容重(g/cm3)，h为土壤厚度(mm)。所述土壤容重采用环刀法测定。土壤0～30cm平均贮水量结果见图1。
在2017年9月28日、2018年10月1日、2019年9月26日、2020年10月2日收获玉米，并计算产量。结果见表1。
在收获玉米后的当天采用环刀法测定玉米地中0～30cm的土壤容重。结果见表2。
在玉米玉米后的当天采用重瓶法测定玉米地中0～30cm的土壤比重，结果见表3。再根据总孔隙度＝(1-容重/比重)×100％，计算土壤的总孔隙度，结果见表4。
对比例2
按照实施例1的方法设置对比例2的种植方法，不同的是对比例1整地时采用旋耕方式整地。
分别在2017年6月8日、2018年6月10日、2019年6月7日、2020年6月12日取玉米地中的土壤，采用土钻105℃烘干法测定0～30cm玉米土层中的含水量。根据
Figure BDA0003040079610000061
计算土壤中的贮水量。所述式中W为土壤贮水量(mm)，
Figure BDA0003040079610000062
为土壤含水量，ρ为土壤容重(g/cm3)，h为土壤厚度(mm)。所述土壤容重采用环刀法测定。土壤0～30cm平均贮水量结果见图1。
在2017年9月28日、2018年10月1日、2019年9月26日、2020年10月2日收获玉米，并计算产量。结果见表1。
在收获玉米后的当天采用环刀法测定玉米地中0～30cm的土壤容重。结果见表2。
在玉米玉米后的当天采用重瓶法测定玉米地中0～30cm的土壤比重(g/cm3)，结果见表3。再根据总孔隙度＝(1-容重/比重)×100％，计算土壤的总孔隙度，结果见表4。
表1不同处理玉米的产量
2017年 2018年 2019年 2020年
实施例1 718kg/亩 711kg/亩 723kg/亩 714kg/亩
实施例2 709kg/亩 722kg/亩 719kg/亩 731kg/亩
对比例1 685kg/亩 668kg/亩 671kg/亩 657kg/亩
对比例2 691kg/亩 681kg/亩 659kg/亩 661kg/亩
表2不同处理土壤容重
Figure BDA0003040079610000063
Figure BDA0003040079610000071
表3不同处理土壤比重
Figure BDA0003040079610000072
表4不同处理土壤孔隙度
Figure BDA0003040079610000073
从表1～4及图1显示，本申请的技术方案能显著提高玉米的产量，土壤中的贮水量，降低土壤容重，提高土壤孔隙度。
由以上实施例可知，本发明提供了一种保水剂及其制备方法和利用保水剂构建持水型耕层的方法。采用本发明的保水剂按照本发明的构建持水型耕层的方法，能有效地打破犁底层、提高土壤贮水量、土壤孔隙度，降低土壤容重。还能提高作物产量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种保水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在聚丙烯酸钠水溶液中依次加入腐殖酸、活性炭、过硫酸铵、聚丙烯酰胺，50～60℃混合2～4h后，烘干得到保水剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸钠水溶液的浓度为300～400g/L。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述腐殖酸、活性炭、过硫酸铵、聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠的质量比为20～50:10～30:0.05～1:0.05～1:40～60。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为60～70℃；
停止烘干的时机为：当保水剂的含水量≤15％时。
5.权利要求1～4所述的制备方法制备得到的保水剂。
6.一种利用权利要求5所述的保水剂构建持水型耕层的方法，其特征在于，包括如下步骤：将保水剂与复合肥在整地时施入耕层中，同时在耕层表面撒施有机肥，构建得到持水型耕层。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述整地的方式为土地深松；
所述深松的深度为25～30cm；
所述整地的时机为播种前10～20d。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述施入耕层中的保水剂与复合肥的质量比为1:3～5。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述复合肥中N:P:K的质量比为1.5～3:1:1～2；
所述复合肥的施入量为30～50kg/亩。
10.根据权利要求6～9任意一项所述的方法，其特征在于，所述有机肥的施入量为160～200kg/亩。
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