CN113265256A

CN113265256A - 一种土壤调理剂及其制备方法和应用

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Publication number: CN113265256A
Application number: CN202110410116.2A
Authority: CN
Inventors: 刘伟生; 王文杰; 谌春阳; 刘伟; 胡海雄
Original assignee: Xinyi Yilan Green Material Industry Research Institute Co ltd; Lanzhou University
Current assignee: Xinyi Yilan Green Material Industry Research Institute Co ltd; Lanzhou University
Priority date: 2021-04-16
Filing date: 2021-04-16
Publication date: 2021-08-17

Abstract

本发明提供了一种土壤调理剂及其制备方法和应用，涉及土壤改良领域。该土壤调理剂包括按重量比计的提纯凹凸棒土88％～95％、黄腐酸3％～8％、纳米级碳化黄芪渣粉1％～2％、纳米级改性纤维素粉0.5％～1％、味精尾液0.5％～1％。本发明的土壤调理剂可以有效提高土壤有机质以及有效磷、速效钾含量，同时提高土壤pH值，降低土壤中重金属铬、镉含量，从而有效改善土壤结构，进而促进作物生长和改善农产品品质。

Description

一种土壤调理剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及土壤改良领域，具体涉及一种土壤调理剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人口、环境资源的矛盾日益突出，土壤退化已经成为全球性的重大问题。我国土壤资源亦不容乐观，一方面我国土壤资源人均占有量偏少，另一方面随着城镇化的发展又吞噬了大量的可耕作土地，因此必须加大土壤的利用强度以获得更大的土壤生产效率。同时我国土壤质量良莠不齐，整体质量偏低并伴有愈演愈烈的退化现象，水土流失、土壤酸化、盐渍化等现象呈加速扩展的趋势。土壤酸化在酸度及酸化面积上呈加速扩大的趋势，已成为制约我国农业可持续发展的主要问题之一。同时由于化肥和农药的大量使用，导致土壤中的肥效、药效下降，并造成严重污染，因而土壤改良问题，引起世界各国的日益关注。土壤调理剂的出现可以说为有效解决以上问题提供了新的技术手段和方法。根据不同土壤问题，选择合理的土壤改良对策，进而提高作物产量及品质，成为当前我国农业发展需要解决的重要问题。对酸性土壤施用土壤调理剂是改良酸性土壤的一种行之有效的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对环境友好的土壤改良剂及其制备方法和应用，该土壤改良剂能够改善土壤板结、疏松土壤，提高土壤育肥保肥能力，降低土壤重金属污染，进而提高农作物产量，改善农产品品质。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种土壤调理剂，包括按重量比计的提纯凹凸棒土88％～95％、黄腐酸3％～8％、纳米级碳化黄芪渣粉1％～2％、纳米级改性纤维素粉0.5％～1％、味精尾液0.5％～1％。

进一步的，本发明中上述的土壤调理剂为pH值8-9的固态粉剂，应用于改良酸性土壤。

进一步的，本发明中上述的土壤调理剂为pH值8-9的液态悬浮剂，应用于改良酸性土壤，稀释后直接使用。

进一步的，本发明中上述的提纯凹凸棒土是凹凸棒原矿粉粉碎后在水中超声浸提得到的凹凸棒浆液。

进一步的，本发明中上述的纳米级改性纤维素是由植物秸秆经氢氧化钾活化后干燥、粉碎加工至纳米级，制得的白色粉末。

进一步的，本发明中上述的纳米级碳化黄芪渣是由黄芪渣经发酵、加热碳化处理后，再经氢氧化钾活化后干燥、粉碎加工至纳米级得到的粉末。

所述的味精尾液为市售产品。

本发明还提供了上述土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将凹凸棒土原矿在球磨机中球磨，过100目筛，得到的凹凸棒原矿粉在60℃下水浴加热搅拌，并超声处理4h，然后加入凹凸棒原矿质量3％分散剂，以2000r/min转速离心除杂，取上层液，得到提纯凹凸棒浆液；

(2)将植物秸秆经氢氧化钾溶液表面活化后干燥、粉碎加工至纳米级制得纳米级改性纤维素粉，将黄芪渣经自然堆肥发酵后得到发酵黄芪渣，发酵黄芪渣加热碳化处理后，再经氢氧化钾活化后干燥、粉碎加工至纳米级得到纳米级碳化黄芪渣粉；

(3)取纳米级改性纤维素粉和纳米级碳化黄芪渣粉加入黄腐酸和一定量的水中混合均匀，得到浆液a，在提纯凹凸棒浆液中加入味精尾液混合均匀，得到浆液b，将浆液a和浆液b混合制成悬浮液剂。

进一步的，步骤(1)中，所述分散剂采用六偏磷酸钠。

进一步的，步骤(2)中，所述碳化处理的温度为450-600℃，时间为1.5-2.5h，且在氮气保护气氛下进行处理，得到碳化黄芪渣；碳化黄芪渣与质量分数5-8％氢氧化钾溶液按1:3-6的重量比加入容器中活化处理，80℃下干燥。

进一步的，依据使用的方法条件和环境对上述步骤(3)的悬浮液剂进行真空干燥得到固态粉剂。

本发明中所述的土壤调理剂使用时，清水稀释50倍，用于蔬菜类冲施时，每亩每次用量叶菜类10-15公斤，茄果类作物可适当增加用量；用于果树、花卉、药材类冲施时，每亩每次用量20-40公斤；用于大田作物冲施，每亩每次用量10-20公斤。

本发明还提供了上述土壤调理剂在肥料或农药制备方面的应用，含土壤调理剂的肥料作为底肥和/或追肥使用，作为底肥时，一般在作物种植前施入；也可做追肥施用，撒施或冲施，在作物的苗期到成熟期都可以施用改良酸性土壤，施用后，有效提高土壤有机质以及有效磷、速效钾含量，同时提高土壤pH值，降低土壤中重金属镉和铬的含量，有效改善土壤结构。与冲施类农药复配使用可增强农药药效，并减低农药残留。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：本产品中使用的凹凸棒土经过特殊工艺处理，无任何重金属，而且由于凹凸棒土富含硅酸镁铝，能为土壤提供养分，促进植物生长吸收利用，安全、绿色、环保；能调节土壤酸碱度，特别是南方酸性土壤，长期使用，能有效改善土壤环境，提高土壤有机质含量以及有效磷、速效钾含量，既能增强作物耐盐碱性，促进土壤中有机质的分解和转化，又能抑制土壤病菌的繁殖与传播等；施入土壤后能提高土壤肥力,增加微量元素含量，从而提高作物产量，协调土壤的水肥气热,对提高土壤肥力具有良好的效果；减少农田灌溉用水量，改善土壤的水热条件；促进根系发育，激活根动力，促进次生根广泛生成，有效增长、增多根系至少30％以上；提高叶绿素含量，大幅度增加叶绿素数量，明显增加叶片宽度、厚度，有效增强光合作用；提高作物抗性，提高多种酶的活性，增强作物多种抗逆能力，尤其在抗旱、抗病、抗涝、抗寒等抗性效果显著；提高农产品品质，提高果实糖份、VC成分含量，有效降低农药残留10％-90％，明显提升农作物果实口感；缩短作物成熟周期提高产量，使作物提前成熟7-10天，且可延长采摘期7-10天，大田作物提高产量10％-30％，蔬果经济作物提高产量15％-50％；降低土壤中重金属镉和铬的含量，减轻土壤的污染，作物中重金属铬、铜、铅、汞含量降低；在作物整个生长周期都可以使用，和其他肥料一起混合使用效果更佳，作底肥施用，一般在整地或播种时施用效果较好，做追肥施用，可以撒施，也可以冲施，冲施使用前用水搅拌彻底溶解后使用，基本无残渣。

附图说明

图1是本发明的土壤调理剂对土壤pH的影响。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

本实施例提供的一种土壤调理剂，包括按重量比计的提纯凹凸棒土90％、黄腐酸6％、纳米级碳化黄芪渣粉2％、纳米级改性纤维素粉1％、味精尾液1％，所述的土壤调理剂是pH值为9.0的固态粉剂。

所述的味精尾液为市售产品，从东莞一翔肥料公司购买，能够改善土壤理化性状、提高保水保肥力和透气性能，起到养护、熟化、熟化、改良土壤的作用，同时可以提高作物的抗逆性，从而提高作物的产量和品质。

本实施例中土壤调理剂的制备方法，具体步骤是：

(1)将凹凸棒土原矿在球磨机中球磨，过100目筛，得到的凹凸棒原矿粉在60℃下水浴加热搅拌，并超声处理4h，然后加入凹凸棒原矿质量3％六偏磷酸钠，以2000r/min转速离心除杂，取上层液，得到提纯凹凸棒浆液；

(2)将植物秸秆经氢氧化钾溶液表面活化后干燥、粉碎加工至纳米级制得纳米级改性纤维素粉，将黄芪渣经自然堆肥发酵后得到发酵黄芪渣，发酵黄芪渣加热碳化处理后，所述碳化处理的温度为500℃，时间为2h，且在氮气保护气氛下进行处理得到碳化黄芪渣，碳化黄芪渣与质量分数8％氢氧化钾溶液按1:5的重量比加入容器中活化处理0.5h，80℃下干燥、粉碎加工至纳米级得到纳米级碳化黄芪渣粉；

(3)取纳米级改性纤维素粉和纳米级碳化黄芪渣粉加入黄腐酸和一定量的水中混合均匀，得到浆液a，在提纯凹凸棒浆液中加入味精尾液混合均匀，得到浆液b，将浆液a和浆液b混合制成悬浮液剂，悬浮液剂进行真空干燥得到固态粉剂。

实施例2

本实施例提供的一种土壤调理剂，包括按重量比计的提纯凹凸棒土88％、黄腐酸8％、纳米级碳化黄芪渣粉2％、纳米级改性纤维素粉1％、味精尾液1％，所述的土壤调理剂为pH值为8.0的固态粉剂。

本实施例中土壤调理剂的制备方法，具体步骤是：

实施例3

本实施例提供的一种土壤调理剂，包括按重量比计的提纯凹凸棒土95％、黄腐酸3％、纳米级碳化黄芪渣粉1％、纳米级改性纤维素粉0.5％、味精尾液0.5％，所述的土壤调理剂为pH值为8.5的固态粉剂。

本实施例中土壤调理剂的制备方法，具体步骤是：

试验例

本例进行盆栽实验，设对照组1、对照组2、实验组1、实验组2、实验组3共5种处理。盆栽实验在室内进行，5种处理的盆栽作物同时播种，盆栽作物为玉米，每盆15种粒种子，播种的深度为2-3厘米，尽量能够达到同时出苗，播种时尽量能够使其均匀与土壤混匀，等到作物出苗后，成留10株进行管理，及时补充水分，试验在等量氮磷钾条件下开展，1/3尿素、磷酸二铵、硫酸钾作基肥一次基施，施于播种穴内，防止与种子直接接触，覆土，每盆共施尿素0.15g/kg，磷酸二铵0.22g/kg，硫酸钾0.16g/kg，观察5种方式处理的盆栽作物生长状况，记录作物的株高、茎粗。

对照组1：施肥方法为将1/3施N量和全部P,K肥料作基肥，另外2/3的施N肥作追肥，播种一周后和15天后施，以淋肥水的方式追加。

实验组1:在常规施肥的基础上，将实施例1制备的土壤调理剂施用于模拟酸性土壤，用量为土壤质量的2wt％，均匀撒到土壤表面，通过翻耕使土壤调理剂与土壤充分混匀。

其中，模拟酸性土壤实验方案：

(1)配置一定浓度的稀硫酸溶液；

(2)将步骤(1)得到的稀硫酸溶液加入到200g土中，用玻璃杯搅拌30min,使酸与土壤混合均匀；

(3)取50g土加入100ml水，搅拌30min，静止30min，用pH计测量pH值，平行测量三次，测得pH值为5.2，计算6.5斤土壤所需的稀硫酸的量。

对照组2:在常规施肥的基础上，将市场购买的韩国土壤调理剂施用于土壤中，其它操作与实验组1相同；

对照组3：将模拟酸性土壤换成南方酸性土壤，其它操作处理1相同；

实验组2：在常规施肥的基础上，将应用实施例1制备的土壤调理剂施用于南方酸性土壤中，用量为土壤质量的2wt％，均匀撒到土壤表面，通过翻耕使土壤调理剂与土壤充分混匀。

为了验证本发明的技术效果，进行了如下测试：

1.对作物农艺性状影响

本发明的土壤调理剂对作物农艺性状的影响如表1所示，由表1可知，在模拟酸性土壤上和南方酸性土壤上施用本发明的土壤调理剂可促进玉米生长，玉米株高、茎粗、较不施调理剂均有提高，与对照组1相比，实验组1玉米株高和茎粗呈显著性增加，增高26.79％，增长42.52％；与对照组3相比，实验组2玉米株高和茎粗呈显著性增加势，增高34.08％，增长30.61％。此外，对照组2施用韩国土壤调理剂后，与对照组1相比，玉米的株高增加10.43％，而茎粗增长不显著，实验组1与对照组2相比，玉米的株高增加26.83％，而茎粗增长19.58。实验结果表明，施用本发明制备的土壤调理剂能促进作物的生长，有利于改善玉米的农艺性状。

表1本发明的土壤调理剂对玉米农艺性状影响

样品	株高	茎粗
			对照组1	7.12±0.03a	2.79±0.47a
实验组1	9.03±0.07b	3.97±0.81b
			对照组2	7.86±0.06b	3.32±0.90a
对照组3	2.15±0.07a	2.94±0.34a
			实验组2	5.36±0.10b	3.84±0.85b

2.对玉米幼苗叶绿素含量的影响

本发明的土壤调理剂对玉米幼苗叶绿素含量的影响如表2所示。表2表明通过添加本发明制备的土壤调理剂后叶绿素含量呈上升趋势，与对照组1相比，实验组1的作物的叶绿素含量提高13.96％，实验组2的作物色绿素含量与对照组3相比叶绿素含量提高11.76％，对照组2添加韩国调理剂与对照组1相比作物的叶绿素含量下降。实验结果表明，添加本发明的土壤调理剂后作物的叶绿素含量增加。

表2本发明的土壤调理剂对玉米幼苗叶绿素含量影响

样品	叶绿素a(mg/g)	叶绿素b(mg/g)	总叶绿素(mg/g)
				对照组1	0.995	0.33	1.325
实验组1	0.97	0.54	1.51
				对照组2	0.9	0.26	1.16
对照组3	0.79	0.23	1.02
				实验组2	0.92	0.22	1.14

3.对土壤pH值的影响

土壤施用本发明的土壤调理剂对土壤pH影响如图1所示。由图1可知，施用本发明土壤调理剂的处理后土壤pH值均高于对照处理，实验组1中pH值增加了0.9，实验组2中pH值增加0.6，而对照组2施用韩国土壤调理剂处理后土壤pH值增加0.5，说明使用本发明的调理剂能够改善土壤酸化程度，效果很明显。

4.对土壤中有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量的影响

本发明的土壤调理剂对土壤中有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的影响如表3所示，在施用土壤调理剂后，土壤中有机质含量较对照都增加了，实验组1的有机质含量增加2.2g/kg，实验组2的有机质含量增加3.04g/kg；而碱解氮、有效磷、速效钾等指标的含量较对照都发生了较明显变化，对照组2施用韩国土壤调理剂后有机质含量以及碱解氮，有效磷,速效钾含量均下降，而实验组1和实验组2施用本发明的土壤调理剂后碱解氮、有效磷、速效钾含量都大为增加；实验组1中有效磷,速效钾含量分别增加122mg/kg,60mg/kg；而实验组2中碱解氮，有效磷,速效钾含量分别增加6.3mg/kg，206.8mg/kg，46mg/kg，效果明显。

表3本发明的土壤调理剂对有机质、碱解氮、速效钾等含量影响

5.对土壤中重金属含量的影响

本发明的土壤调理剂对土壤中重金属含量的影响如表4所示：经过2种土壤调理剂的处理之后，土壤中重金属铬、铜、砷、镉、铅、汞含量与对照相比较都发生变化，镉的含量在施用本发明制备的土壤调理剂处理后显著降低，降幅为20％，而对照组2韩国土壤调理剂处理后镉的含量没有变化。铬含量在适用了本发明土壤调理剂处理后变低，降幅为3.63％，对照组2韩国土壤调理剂处理后铬的含量略为增加，增幅为3.94％。施用本发明制备的土壤调理剂处理后铜、砷、铅、汞含量都略有增加，增幅分别为4.43％、11.56％、3.04％、10％。

表4本发明的土壤调理剂对土壤中重金属含量的影响

6.对作物中重金属含量的影响

本发明的土壤调理剂对作物中重金属含量的影响如表5所示，作物中重金属铬、铜、铅、汞含量与对照相比较都降低了，其中汞的含量在施用本发明制备的土壤调理剂处理后降低最显著，降幅为80.63％，其次是铬降低了25.3％，最后为铜和铅含量分别降低了9.6％和9.1％。镉含量与对照相比没有变化，砷含量略有增加。

表5土壤调理剂对作物中重金属含量的影响

7.结论

本试验结果表明，施用本发明制备的土壤调理剂可以有效提高土壤有机质以及有效磷、速效钾含量，同时提高土壤pH值，降低土壤中重金属铬、镉含量，从而有效改善土壤结构，进而促进作物生长和改善农产品品质。

以上本发明的优选实施方式，但并不是对本发明的限制。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰。

Claims

1.一种土壤调理剂，其特征在于，包括按重量比计的提纯凹凸棒土88％～95％、黄腐酸3％～8％、纳米级碳化黄芪渣粉1％～2％、纳米级改性纤维素粉0.5％～1％、味精尾液0.5％～1％；该土壤调理剂为pH值8-9的固态粉剂或液态悬浮剂，应用于改良酸性土壤。

2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于：所述提纯凹凸棒土是凹凸棒原矿粉粉碎后在水中超声浸提得到的凹凸棒浆液。

3.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于：所述纳米级改性纤维素是由植物秸秆经氢氧化钾活化后干燥、粉碎加工至纳米级，制得的白色粉末。

4.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于：所述纳米级碳化黄芪渣是由黄芪渣经发酵、加热碳化处理后，再经氢氧化钾活化后干燥、粉碎加工至纳米级得到的超细粉末。

5.一种如权利要求1所述土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述分散剂采用六偏磷酸钠。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述碳化处理的温度为450-600℃，时间为1.5-2.5h，且在氮气保护气氛下进行处理，得到碳化黄芪渣；碳化黄芪渣与质量分数2-8％氢氧化钾溶液按1:3-6的重量比加入容器中活化处理，80℃下干燥。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的悬浮液剂进行真空干燥得到固态粉剂。

9.一种如权利要求1所述的土壤调理剂在肥料制备方面的应用。

10.一种如权利要求1所述的土壤调理剂在复配农药制备方面的应用。