CN113174266A - 一种牡蛎壳土壤调理剂及其低碳绿色生产方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种牡蛎壳土壤调理剂及其低碳绿色生产方法和用途，所述生产方法包括以下步骤：步骤1)将牡蛎壳进行脱盐，得到脱盐后的牡蛎壳；步骤2)将所述脱盐后的牡蛎壳烘干，得到干牡蛎壳；步骤3)将所述干牡蛎壳粉碎，得到牡蛎壳粉；步骤4)将所述牡蛎壳粉和氧化钙混合均匀，得到牡蛎壳土壤调理剂。本发明的牡蛎壳土壤调理剂原料简单，利用废弃物和天然岩石，有利于牡蛎壳就地进行废弃物资源化利用，所制得的产品具有改良土壤优势，实现了低成本变废为宝，生产过程低碳、低能耗、绿色环保。

Description

一种牡蛎壳土壤调理剂及其低碳绿色生产方法和用途

技术领域

本发明涉及牡蛎壳运用技术，尤其是一种牡蛎壳土壤调理剂及其低碳绿色生产方法和用途。

背景技术

我国是牡蛎生产大国，2019年产量达529万吨。牡蛎在给消费者带来美味享受的同时，也带来一个“壳”的问题。仅以漳州市诏安县为例，作为福建省最大的牡蛎吊养基地，诏安年产牡蛎9.2万吨，却留下了超过8万吨的牡蛎壳，而牡蛎壳一旦得不到有效处理，就会变成固体废弃物，难以在短时间内被环境消解。

现有技术中有将牡蛎壳运用在土壤改良领域，但是牡蛎壳直接地、单独地作为改良剂存在问题，对植物生长的改善作用不明显。为此，研究学者尝试了多种途径对牡蛎壳进行加工，例如专利申请CN108822863A公开了一种牡蛎壳土壤调理剂及其制备方法和在水稻种植中的用途，牡蛎壳采用阶梯式高温煅烧，所述阶梯式高温煅烧包括两个煅烧温度：第一煅烧温度和第二煅烧温度，所述第一煅烧温度为300-550℃，所述第二煅烧温度为900-1200℃。本发明的牡蛎壳土壤调理剂采用阶梯式高温煅烧能显著提升牡蛎壳改良土壤功效，可降低稻米土壤中有效态镉含量，提高土壤pH，显著降低稻米镉含量。

然而，阶梯式高温煅烧需要消耗大量热能，生产成本高。而且经高温煅烧后牡蛎壳，蛋白质等有机物完全散失，对土壤增肥不利。

也有学者采用复配的方式利用牡蛎壳，例如CN106396884A公开了一种调理改良次生盐碱地土壤的中量元素肥料，按质量份数计，包括牡蛎壳粉75～110份、无机复合肥250～400份、含镁矿物80～140份、芦苇腐解剂75～100份、白云石55～75份、保水剂30～60份、聚天冬胺酸8～20份、水600～750份、多菌灵10～14份。由于需要复配多种原料，使得该方法的投入成本依然很高，而牡蛎壳原料来源的偏远农村，不合适就地利用这种多种原料的方案。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的牡蛎壳在改良土壤上存在的问题，提供一种牡蛎壳土壤调理剂的低碳绿色生产方法，具有低碳、低能耗、低成本、产品效果好的优势。该方法仅仅选用氧化钙与牡蛎壳复配，原料只有两种，适合牡蛎壳原料来源的偏远农村运用，便于推广。经实地使用，试验结果表明，该牡蛎壳土壤调理剂应用到蜜柚、荔枝、橙子等多种农作物的种植上，在改良酸性土壤、钝化重金属的同时，明显提升了农作物的产量和品质。

发明人认为，牡蛎生长在海洋中，牡蛎壳中含有大量盐分，而农作物不耐盐，因此对牡蛎壳首先进行脱盐，去除牡蛎壳中的盐分，避免盐分太高施用于土壤中引起土壤盐渍化现象。脱盐后的牡蛎壳的游离盐含量在0-0.5wt％之间，有利于增产和提升品质。

牡蛎壳未经粉碎直接施用于土壤，呈现完整的壳体，很难被土壤分解利用，经初步观察，把牡蛎壳直接放置于土壤中，3年后还呈现完整的状态。

本发明首先进行脱盐处理，原因是脱盐需在粉碎之前。倘若牡蛎壳直接粉碎，变成牡蛎壳粉，粉体不易实现脱盐，易造成牡蛎壳粉的损失，完整的牡蛎壳用水清洗即可脱盐，较为容易。

牡蛎壳粉碎后得到的牡蛎壳粉，直接施用于土壤中，因90％以上是不溶性的碳酸钙，土壤转化利用的速度慢，并且单纯牡蛎壳粉在水中的pH低于8，调酸效果不佳，因此，单纯使用牡蛎壳粉不能立即改善土壤酸性问题，但现实使用时，需要能立即有调节土壤酸性的作用。而氧化钙溶于水后pH高于11.0，很容易把作物烧死，因此氧化钙不能单独施用在土壤中，含氧化钙的复合肥料长时间使用通常还存在使土壤板结的问题。

针对上述问题，发明人将牡蛎壳粉和氧化钙混合，解决了二者单独使用，各自存在不适合问题，通过控制氧化钙添加比例为牡蛎壳粉重量的20-60％，使得肥料的pH值为8.5-11.0，适合改良酸性土壤。同时，通过牡蛎壳粉的疏松多孔优势，解决氧化钙导致的土壤板结问题；利用氧化钙促进牡蛎壳粉体的吸收转化，促进增产和钝化重金属。

本发明优选采用牡蛎取出牡蛎肉后的废弃物，来制备肥料，废弃牡蛎壳包含牡蛎壳上的附着物和残留的牡蛎肉，经过加工后的肥料含有天然蛋白质。在肥料调节土壤的酸度的基础上，使得土壤的pH适合微生物大量繁殖，微生物降解蛋白质变成小分子物质被土壤根系吸收利用，从而达到更好的促进增产和提升农作物品质的效果。

具体方案如下：

一种牡蛎壳土壤调理剂的低碳绿色生产方法，包括以下步骤：

步骤1)将牡蛎壳进行脱盐，得到脱盐后的牡蛎壳；

步骤2)将所述脱盐后的牡蛎壳烘干，得到干牡蛎壳；

步骤3)将所述干牡蛎壳粉碎，得到牡蛎壳粉；

步骤4)将所述牡蛎壳粉和氧化钙混合均匀，得到牡蛎壳土壤调理剂。

进一步的，步骤1)中，所述牡蛎壳为牡蛎取出牡蛎肉后的废弃物，所述废弃物中残留难以取出的牡蛎肉；

任选的，所述脱盐的方法为，用水冲洗牡蛎壳，进行脱盐后的牡蛎壳的游离盐含量在0-0.5wt％之间。

进一步的，步骤2)中所述烘干的方法为常压干燥、减压干燥或微波干燥中的至少一种，所用干燥的能源优选为绿色电能；

任选的，所述烘干的温度为50-100℃，烘干时间为20-60min。

进一步的，步骤3)中所述粉碎为干法粉碎或超微粉碎中的至少一种；

任选的，所述牡蛎壳粉的粒径为5～15微米。

进一步的，步骤4)中所述氧化钙为天然岩石煅烧后，粉碎制得；

任选的，氧化钙为粉末，氧化钙的添加比例为牡蛎壳粉重量的20-60％。

本发明还保护一种牡蛎壳土壤调理剂，运用所述生产方法制备得到。

进一步的，所述牡蛎壳土壤调理剂与水按照1:200重量比混合后，pH值为8.5-11.0。

进一步的，所述牡蛎壳土壤调理剂含有天然蛋白。

本发明还保护所述牡蛎壳土壤调理剂，在农作物种植中的用途。

进一步的，利用所述牡蛎壳土壤调理剂，改良酸性土壤、钝化土壤中的重金属从而抑制农作物根系吸收重金属、提高农作物的产量，或者提高农作物的品质中的至少一种。

有益效果：

本发明中，将牡蛎壳和生石灰混合使用，可达到混合物的水溶液的pH值为8.5-11.0的技术效果，具有很强的调酸补钙的作用，实现二者的互补。

再则，本发明中，牡蛎壳残存的附着物和残留的牡蛎肉是蛋白质的来源，其随牡蛎壳土壤调理剂施用于土壤后，先通过调节土壤的酸度，使得土壤的pH适合微生物大量繁殖，之后微生物降解蛋白质，变成小分子物质被土壤根系吸收利用。

进一步的，本发明的牡蛎壳土壤调理剂，钝化了土壤中重金属，使得土壤根系不会吸收。由于牡蛎壳和氧化钙的合理配比，达到了合理的pH，施用于土壤起到调节土壤酸度到合理程度，再利用牡蛎壳中天然蛋白质起到养分的作用，促进作物生长，从而实现增产。

进一步的，采用现有技术的牡蛎壳土壤调理剂生产方法，需要经过高温(800℃以上)煅烧牡蛎壳，能耗极大，电能等绿色能源不能承受高昂的能耗成本，只能选择燃烧大量木质或碳质燃料获得热能，燃烧过程排放大量二氧化碳，给产业的碳中和目标造成极大压力。本发明采用50-100℃烘干工艺替代原先的800℃以上煅烧工艺，利用绿色电能替代燃烧热能，实现绿色低碳生产。

总之，本发明的牡蛎壳土壤调理剂原料简单，利用废弃物和天然岩石，有利于牡蛎壳来源地就地进行转化利用，所制得的产品具有改良土壤优势，实现了低成本变废为宝，具有环保优势和经济价值。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。

本发明牡蛎壳土壤调理剂的制备方法中，牡蛎壳进行脱盐，优选用水冲洗牡蛎壳，进行脱盐后的牡蛎壳的游离盐含量在0-0.5wt％，优选游离盐含量在0-0.3wt％。

脱盐后的牡蛎壳烘干，烘干的温度为50-100℃，烘干时间为20-60min。目的是除水，因为脱盐操作中引入了水分，干燥后有利于粉碎获得牡蛎粉。优选的，牡蛎壳粉的粒径为5～15微米，优选为8～12微米，有利于提升改良效果。

本发明中氧化钙可以采用市售工业品，也可以采用天然岩石煅烧获得，后者可以结合运用本发明技术的当地环境优势进行设计，以最大程度降低外购成本。优选的，氧化钙的添加比例为牡蛎壳粉重量的20-60％，优选为30-50％，从而控制产品的pH值为8.5-11.0。

实施例1

制备牡蛎壳土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)将牡蛎壳进行脱盐，得到脱盐后的牡蛎壳；牡蛎壳为牡蛎取出牡蛎肉后的废弃物，其中残留难以取出的牡蛎肉。脱盐后的牡蛎壳的游离盐含量在0.3-0.5wt％之间。

步骤2)将所述脱盐后的牡蛎壳烘干，采用常压干燥，温度为100℃，烘干时间为30min，得到干牡蛎壳；

步骤3)将所述干牡蛎壳粉碎，采用超微粉碎，得到牡蛎壳粉，粒径为5～10微米；

步骤4)将所述牡蛎壳粉和氧化钙混合均匀，得到牡蛎壳土壤调理剂。其中，氧化钙为粉末，采用主要成分为碳酸钙的天然岩石，在高温下煅烧(高于500℃)，分解生成氧化钙，粉碎后制得。氧化钙的添加比例为牡蛎壳粉重量的30％。

按照牡蛎壳土壤调理剂与水重量比1:200，将获得的牡蛎壳土壤调理剂加入水中，测得pH值为9.3。

实施例2

将实施例获得的牡蛎壳土壤调理剂进行6个月的田间试验，田间试验方法及检测方法参考常用方法，例如《煅烧牡蛎壳粉对土壤酸化及玉菇甜瓜品质的改良效果》，集美大学学报自然科学版，许玲玲等，2020年；或者《煅烧牡蛎壳粉对土壤酸化及琯溪蜜柚果实的改善效果》，集美大学学报自然科学版，李雁乔等，2020年。

结果如表1所示，从表1可以看出，牡蛎壳土壤调理剂应用到蜜柚、荔枝、橙子的种植上，在改良酸性土壤、钝化重金属的同时，明显提升了农作物的产量和品质。

表1牡蛎壳土壤调理剂田间试验结果表

对比例

采用实施例1中步骤3)获得的牡蛎壳粉，参照实施例1中方法进行荔枝田间试验，结果见表2。

表2牡蛎壳粉田间试验结果表

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种牡蛎壳土壤调理剂的低碳绿色生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)将牡蛎壳进行脱盐，得到脱盐后的牡蛎壳；

步骤2)将所述脱盐后的牡蛎壳烘干，得到干牡蛎壳；

步骤3)将所述干牡蛎壳粉碎，得到牡蛎壳粉；

步骤4)将所述牡蛎壳粉和氧化钙混合均匀，得到牡蛎壳土壤调理剂。

2.根据权利要求1所述牡蛎壳土壤调理剂的低碳绿色生产方法，其特征在于：步骤1)中，所述牡蛎壳为牡蛎取出牡蛎肉后的废弃物，所述废弃物中残留难以取出的牡蛎肉；

任选的，所述脱盐的方法为，用水冲洗牡蛎壳，进行脱盐后的牡蛎壳的游离盐含量在0-0.5wt％之间。

3.根据权利要求1所述牡蛎壳土壤调理剂的低碳绿色生产方法，其特征在于：步骤2)中所述烘干的方法为常压干燥、减压干燥或微波干燥中的至少一种，所用干燥的能源优选为绿色电能；

任选的，所述烘干的温度为50-100℃，烘干时间为20-60min。

4.根据权利要求1-3任一项所述牡蛎壳土壤调理剂的低碳绿色生产方法，其特征在于：步骤3)中所述粉碎为干法粉碎或超微粉碎中的至少一种；

任选的，所述牡蛎壳粉的粒径为5～15微米。

5.根据权利要求1-3任一项所述牡蛎壳土壤调理剂的低碳绿色生产方法，其特征在于：步骤4)中所述氧化钙为天然岩石煅烧后，粉碎制得；

任选的，氧化钙为粉末，氧化钙的添加比例为牡蛎壳粉重量的20-60％。

6.一种牡蛎壳土壤调理剂，运用权利要求1-5任一项所述生产方法制备得到。

7.根据权利要求6所述牡蛎壳土壤调理剂，其特征在于：所述牡蛎壳土壤调理剂与水按照1:200重量比混合后，pH值为8.5-11.0。

8.根据权利要求6或7所述牡蛎壳土壤调理剂，其特征在于：所述牡蛎壳土壤调理剂含有天然蛋白。

9.权利要求6-8任一项所述牡蛎壳土壤调理剂，在农作物种植中的用途。

10.根据权利要求9所述牡蛎壳土壤调理剂在农作物种植中的用途，其特征在于：利用所述牡蛎壳土壤调理剂，改良酸性土壤、钝化土壤中的重金属从而抑制农作物根系吸收重金属、提高农作物的产量，或者提高农作物的品质中的至少一种。